Las tuberías siempre se dilatan cuando la temperatura sube y se contraen cuando baja. Si se fijan sin dejar salida a esta dilatación y contracción térmica, se generan grandes esfuerzos en las tuberías, en las conexiones de los equipos y en los soportes, lo que puede provocar fugas o grietas. Las juntas de dilatación son componentes que absorben este movimiento, y en su selección lo fundamental es tener claros “la dirección y la magnitud del desplazamiento que se quiere absorber”, “las condiciones de fluido, temperatura y presión” y “el espacio de instalación”. Si se procede en este orden —primero estimar la dilatación de la tubería y luego elegir el tipo que se ajusta a ella— se reducen los errores.
Puntos clave de este artículo
- La prevención de problemas por dilatación térmica se decide con “la estimación de la magnitud del desplazamiento” y “el uso adecuado de cada tipo”.
- Los tipos principales son de fuelle, de camisa (deslizante), junta flexible y junta de rótula, y cada uno absorbe movimientos distintos.
- Ante la duda, conviene ordenar las condiciones de la tubería y aprovechar la consulta técnica en la fase de selección para mayor seguridad.
Por qué se necesita una junta de dilatación y las diferencias entre cada tipo
Las tuberías metálicas se dilatan y contraen aproximadamente 0,01 mm por cada 1 °C de diferencia de temperatura y por cada 1 m de longitud (un valor de referencia que varía según el material). En tuberías de vapor o agua caliente de varias decenas de metros, no es raro que se muevan varias decenas de milímetros solo por la diferencia entre la temperatura de operación y la de parada. Si no se puede absorber este desplazamiento, se producen aflojamiento de los pernos de las bridas, fatiga en las soldaduras o cargas excesivas sobre las boquillas de los equipos. La junta de dilatación cumple la función de mantener este movimiento dentro del margen admisible de diseño.
Tipos principales y el movimiento que absorben mejor
- Tipo de fuelle: absorbe la dilatación axial mediante un fuelle en forma de acordeón. Es compacto y de alta capacidad de respuesta, pero requiere verificar las condiciones frente a desplazamientos laterales o presiones excesivas.
- Tipo de camisa (deslizante): el tubo interior se desliza dentro del tubo exterior y absorbe el desplazamiento axial. Se adapta con relativa facilidad a dilataciones grandes, pero tiene una zona de deslizamiento con empaquetadura que exige inspección periódica.
- Junta flexible: mediante un tubo flexible de caucho o metal absorbe vibraciones, movimiento axial y cierto desplazamiento lateral. Es adecuada para el amortiguamiento de vibraciones y la absorción de desalineación alrededor de las bombas.
- Junta de rótula: absorbe el desplazamiento angular (oscilación) mediante una junta esférica. Se emplea combinando varias en diseños de tubería que dan salida a desplazamientos tridimensionales.
Aunque todas “absorben la dilatación”, el tipo adecuado cambia según cuál sea el movimiento que se quiere liberar principalmente: axial, lateral o angular. Ordenar primero qué movimiento predomina en el sistema de tuberías es el punto de partida para elegir el tipo.
Condiciones a verificar en la selección
- Fluido, temperatura y presión: la aptitud de uso, el material y el material de sellado cambian según se trate de vapor, agua a alta temperatura, líquidos químicos, etc.
- Magnitud y dirección del desplazamiento a absorber: se calcula la magnitud de la dilatación y se elige un producto cuyo desplazamiento admisible tenga margen.
- Espacio de instalación y posición de los soportes fijos: para que la junta sea eficaz, es imprescindible disponer los anclajes (puntos fijos) y las guías a ambos lados. Colocar solo la junta no funciona si no va acompañada de un diseño de soporte.
- Facilidad de mantenimiento y vida útil: las zonas deslizantes y los fuelles se fatigan por el desplazamiento repetido, por lo que la facilidad de inspección y sustitución también forma parte de los criterios de selección.
Puntos delicados donde es fácil equivocarse en la selección
Si se subestima la magnitud de la dilatación, un desplazamiento imprevisto tensa la junta y, al contrario, sobrecarga la tubería. Por ejemplo, existe el caso de una tubería de vapor larga en la que se eligió un tipo de fuelle atendiendo solo a la dilatación axial, pero en la práctica el desplazamiento térmico también generó un movimiento lateral, la fatiga se concentró de forma desigual en el fuelle en poco tiempo y acabó provocando una fuga. En este caso resulta eficaz replantear la configuración hacia una que también absorba el desplazamiento lateral, o adoptar medidas que restrinjan la dirección del movimiento con soportes y guías. Considerar todo el sistema de tuberías —incluyendo los soportes fijos y las guías—, y no la junta de forma aislada, es el camino más corto para prevenir problemas.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Cómo se debe estimar la magnitud de la dilatación?
A1. Se puede calcular de forma aproximada a partir de la longitud de la tubería, el coeficiente de dilatación lineal del material y la diferencia de temperatura entre la operación y la parada. Lo habitual es fijar el desplazamiento admisible con un margen del lado de la seguridad.
Q2. ¿Cómo se usan de forma diferenciada el tipo de fuelle y el de camisa?
A2. Si se prioriza la compacidad o la capacidad de respuesta, el tipo de fuelle es el candidato; si se manejan dilataciones axiales relativamente grandes, lo es el tipo de camisa. Se decide teniendo también en cuenta la frecuencia de inspección y las condiciones de instalación.
Q3. ¿Cuál es adecuada como medida contra las vibraciones de la bomba?
A3. En general, la junta flexible es adecuada para el amortiguamiento de vibraciones y la absorción de desalineación. La selección varía según la fuente de vibración y las condiciones de la tubería.
Q4. ¿Si se coloca la junta ya no hacen falta soportes fijos?
A4. No. La junta de dilatación solo funciona según el diseño cuando existen puntos fijos (anclajes) y guías. Debe estudiarse en conjunto con el diseño de los soportes.
Q5. ¿Se puede usar también en exteriores o en tuberías de líquidos químicos?
A5. Es necesario seleccionar el material y el material de sellado según el fluido, la temperatura y el entorno. Ordene las condiciones y confirme el producto compatible.
Q6. ¿Hay una pauta para la sustitución?
A6. Las zonas deslizantes y los fuelles se fatigan por el desplazamiento repetido. Como hay diferencias según las condiciones de operación, recomendamos verificar su estado mediante inspecciones periódicas.
Resumen
La selección de una junta de dilatación se basa en estimar la magnitud de la dilatación de la tubería, elegir el tipo que se ajusta a la dirección del movimiento que se quiere absorber (de fuelle, de camisa, junta flexible o junta de rótula) y diseñar el sistema de tuberías en su conjunto junto con los soportes fijos y las guías. No solo las especificaciones aisladas, sino el ordenamiento de las condiciones es lo que evita los errores.
Si tiene inquietudes como “no estoy seguro de haber calculado correctamente la magnitud de la dilatación de la tubería”, “creo que aparecerán no solo desplazamientos axiales, sino también laterales y angulares, y dudo del tipo a elegir” o “quiero seleccionar un producto equivalente a una junta de dilatación ya instalada”, aproveche la consulta técnica y de selección de Yoshitake. Si nos indica el fluido, la temperatura y la presión, así como las condiciones de instalación, le ayudaremos a estudiar el tipo y las especificaciones más adecuados.