Los conductos de proceso transportan grandes volúmenes de aire caliente y polvoriento desde los equipos de procesamiento a los molinos, a los filtros de mangas y a otros equipos de proceso. Los conductos de proceso pueden ser redondos o rectangulares. Aunque los conductos redondos cuestan más de fabricar que los rectangulares, requieren menos refuerzos y se prefieren en muchas aplicaciones a los conductos rectangulares.
El aire en los conductos de proceso puede estar a condiciones ambientales o puede funcionar a una temperatura de hasta 900 °F (482 °C). Los conductos de proceso varían en tamaño desde 2 pies de diámetro hasta 20 pies de diámetro o quizás hasta 20 pies por 40 pies rectangulares.
Los conductos de proceso de gran tamaño pueden llenarse de polvo, dependiendo de la pendiente, hasta un 30 % de su sección transversal, que puede pesar entre 2 y 4 toneladas por pie lineal.
Los conductos circulares están sujetos al colapso por succión y requieren refuerzos para minimizarlo, pero son más eficientes en cuanto a material que los conductos rectangulares.
No existen referencias de diseño exhaustivas para el diseño de conductos de proceso. La referencia de la ASCE para el diseño de conductos de plantas de energía brinda algunas pautas generales sobre el diseño de conductos, pero no brinda a los diseñadores información suficiente para diseñar conductos de proceso.
Los conductos de proceso estructurales transportan grandes volúmenes de aire a alta temperatura y polvoriento entre equipos de proceso. El diseño de estos conductos requiere una comprensión de la interacción del ablandamiento térmico de los metales , los posibles efectos de la acumulación de polvo en conductos de gran tamaño y los principios de diseño estructural . Existen dos formas básicas para los conductos de proceso estructurales: rectangulares y redondos. Los conductos rectangulares están cubiertos por la norma ASCE "El diseño estructural de conductos de aire y gas para centrales eléctricas de proceso y aplicaciones industriales".
En el diseño práctico de conductos de proceso estructurales principalmente redondos en las industrias del cemento , la cal y el plomo , el tamaño de los conductos involucrados varía de 18 pulgadas (45 cm) a 30 pies (10 m). La temperatura del aire puede variar desde la temperatura ambiente hasta 1000 °F (515 °C). Los conductos de proceso están sujetos a grandes cargas debido a la acumulación de polvo, la presión de succión del ventilador, el viento y las fuerzas sísmicas . A partir de 2009, [actualizar]los conductos de proceso de 30 pies de diámetro pueden costar $7000 por tonelada. Si no se integran adecuadamente las fuerzas de diseño, se puede producir un colapso catastrófico de los conductos. El sobrediseño de los conductos es costoso.
El diseño estructural de las placas de conductos se basa en el pandeo del elemento de placa. El diseño de las placas de conductos circulares se basa en las relaciones entre el diámetro y el espesor de la placa de conducto, y las tensiones admisibles se incluyen en múltiples referencias, como US Steel Plate , ASME/ANSI STS-1, SMNACA, Tubular Steel Structures y otras referencias. En realidad, los conductos circulares doblados por flexión son aproximadamente un 30 % más resistentes que una forma similar en compresión; sin embargo, se utilizan las mismas tensiones admisibles en flexión que en compresión.
Los conductos circulares requieren refuerzos típicos con un espaciamiento de aproximadamente 3 diámetros, o aproximadamente 20 pies desde el centro para los requisitos de ovalización eólica y fabricación y envío de camiones. Los conductos circulares, de más de 6 pies y 6 pulgadas (1,98 m) de diámetro (placa de 1/4") requieren refuerzos de anillo de soporte. Los conductos de diámetro más pequeño pueden no requerir refuerzos de anillo de soporte, pero pueden diseñarse con soportes de silla de montar. Cuando se requieren anillos de refuerzo, tradicionalmente se diseñan según "Roark", aunque esta referencia es bastante conservadora.
Las tensiones admisibles para los codos de conductos circulares son inferiores a las tensiones admisibles para conductos rectos en un factor K = 1,65/(h 2/3 potencia) donde h = t (conducto) * R (codo) /(r(conducto)*r (conducto). Esta ecuación, o ecuaciones similares, se encuentran en la sección 9.9 de Estructuras de acero tubular .
Las propiedades de diseño de los conductos rectangulares se basan en la relación ancho-espesor. Esto se simplifica, normalmente a ancho=t/16, a partir de elementos de esquina o refuerzos de ángulos de esquina, aunque en realidad, toda la placa superior y lateral del conducto sí participa, en cierta medida, en las propiedades de la sección del conducto.
La lógica de conductos es el proceso de planificación del movimiento térmico de los conductos, combinado con la planificación para minimizar la pérdida de polvo de los conductos.
Los conductos se mueven con los cambios de temperatura interna. Se supone que los conductos tienen la misma temperatura que sus gases internos, que puede ser de hasta 900 °F. Si la temperatura interna del conducto supera los 1000 °F, se utiliza un revestimiento refractario para minimizar la temperatura de la superficie del conducto. A 1000 °F, los conductos pueden crecer aproximadamente 5/8 de pulgada por cada 10 pies de longitud. Este movimiento debe planificarse cuidadosamente, con juntas de expansión de tela (o metal) en cada brida del equipo y una junta por cada sección recta de conducto.
Los conductos con una pendiente igual o superior al ángulo de reposo del polvo minimizan la acumulación de polvo. Por lo tanto, muchos conductos que transportan grandes cargas de polvo tienen una pendiente de 30 grados o más.
Para minimizar la pérdida de presión en los codos de los conductos, el radio típico de los codos es de 1 1/2 veces el diámetro del conducto. En los casos en que este radio de codo no es factible, se añaden álabes giratorios al conducto.
Los conductos de proceso suelen ser grandes (de 6 pies de diámetro a 18 pies de diámetro) y transportan grandes volúmenes de gases sucios calientes a velocidades de 3000 a 4500 pies por minuto. Los ventiladores que se utilizan para mover estos gases también son grandes, de 250 a 4000 caballos de fuerza. Por lo tanto, es importante minimizar la caída de presión en los conductos al minimizar la turbulencia en los codos y las transiciones. El radio del codo del conducto suele ser de 1 1/2 a 2 veces el tamaño del conducto. Las pendientes laterales de las transiciones suelen ser de 10 a 30 grados.
Nota: la velocidad del gas del conducto se elige para minimizar la pérdida de polvo del conducto. La velocidad del conducto de las plantas de cemento y cal en operaciones normales es de 3000 a 3200 pies por minuto, las velocidades de las plantas de plomo son de 4000 a 4500 pies por minuto, ya que el polvo es más pesado. Otras industrias, como la de granos, tienen velocidades de gas más bajas. Una velocidad de gas del conducto más alta puede requerir ventiladores más potentes que velocidades de conducto más bajas.
Para los conductos de proceso de plantas de cemento y cal, las cargas de los conductos son una combinación de:
En el caso de conductos con una pendiente de entre 0 y 30 grados, el polvo interno del conducto es el 25 % de la sección transversal del conducto. En el caso de conductos con una pendiente de entre 30 y 45 grados, las cargas de polvo en el conducto se reducen al 15 % de la sección transversal, más las cargas del revestimiento interno del conducto. En el caso de conductos con una pendiente de entre 45 y 85 grados, el polvo interno del conducto es el 5 % de la sección transversal del conducto, más las cargas del revestimiento interno del conducto. En el caso de conductos con una pendiente de más de 85 grados. Debido a la posibilidad de una alta carga de polvo, la mayoría de los conductos de proceso se ejecutan con una pendiente de entre 30 y 45 grados.
2a) La carga de polvo en conductos que no son de proceso (de 2 pies de diámetro o menos), como los conductos de ventilación de transportadores, a veces se ejecutan horizontalmente y se pueden llenar hasta el 100 % de la sección transversal.
2b) Las cargas de polvo de los conductos internos de la planta de energía se coordinan con el cliente y, a veces, se utilizan en cargas de cenizas internas de 1 a 2 pies.
3) Conducto interno, recubrimiento de cargas de polvo, que en ocasiones se utiliza como una capa de 2" (50 mm) de polvo en el perímetro interno.
4) Cargas de presión de succión del conducto. La mayoría de las cargas de los conductos de proceso tienen presiones de diseño de 25 pulgadas (600 mm) a 40 pulgadas (1000 mm) de presión de agua. Esta presión de succión actúa para provocar un colapso de la presión de succión en las paredes laterales del conducto. Además, esta presión actúa perpendicularmente a las "juntas de expansión" del conducto para crear una carga adicional en los soportes del conducto que se suma a las cargas muertas y vivas. Tenga en cuenta: las cargas de presión del conducto varían con la temperatura, ya que la densidad del gas varía con la temperatura. Una presión de 25 pulgadas de H 2 O en el conducto a temperatura ambiente puede convertirse en 12 pulgadas a 6 pulgadas a las presiones de funcionamiento del conducto.
5) Cargas de viento en conductos
6) Cargas sísmicas en conductos
7) Conductos Cargas de nieve, normalmente intrascendentes, ya que la nieve se derretirá rápidamente a menos que la planta esté en modo apagado.
8) Cargas de polvo en la parte superior del conducto, a menudo utilizadas como cero, ya que la generación de polvo de la planta es mucho menor ahora que en el pasado.
9) Las cargas de presión de succión del conducto actúan de manera perpendicular al extremo de la sección transversal del conducto y pueden ser significativas. Para un conducto diseñado para 25" de agua a una temperatura inicial de 70 grados F, en un conducto de 8 pies de diámetro, esto equivale a 8000 libras en cada extremo del conducto.
La mayoría de los conductos de proceso de las plantas de cemento son redondos. Esto se debe a que la forma redonda del conducto no se dobla entre los refuerzos circunferenciales. Por lo tanto, no se requieren refuerzos de flexión, y los conductos redondos requieren menos refuerzos intermedios y más livianos que los conductos rectangulares. Los refuerzos de los conductos redondos de las plantas de cemento a veces tienen un peso de aproximadamente el 5 % de la placa del conducto. Los refuerzos de los conductos rectangulares de las plantas de cemento tienen un peso de entre el 15 y el 20 % del peso de la placa del conducto. Los conductos de las plantas de energía suelen ser más grandes. Los conductos de las plantas de energía suelen ser rectangulares, con pesos de refuerzo del 50 % (o más) del peso de la placa del conducto. (Esto se basa en la experiencia personal y puede variar según las cargas, el tamaño del conducto y los estándares de la industria)
Los conductos de proceso grandes y redondos suelen fabricarse con placas de acero dulce de 6 mm (1/4 de pulgada) con anillos de refuerzo ovalados a una distancia de entre 5 y 6 m (15 y 20 pies) entre centros, independientemente del diámetro. Estas longitudes permiten resistir la ovalización por el viento y la deformación durante el envío por camión. Esto también funciona bien con equipos de fabricación.
Los anillos intermedios típicos están diseñados para soportar tensiones de flexión por viento , que se reducen según lo requiera la reducción de la tensión de fluencia a las temperaturas de trabajo. Los anillos típicos se fabrican a partir de placas de acero laminadas, ángulos o tes soldados entre sí para crear la sección transversal de anillo requerida. Los anillos se fabrican a partir de cualquier combinación de placas, tes o formas en W que el taller pueda laminar. Los anillos suelen ser de acero al carbono dulce, placas ASTM A36 o equivalentes. La ubicación de las soldaduras a tope del anillo debe estar desplazada preferiblemente 15 grados (+/-) desde el punto de tensión máxima para minimizar el efecto de la porosidad de la soldadura en la tensión admisible de la soldadura.
Consulte US Steel Plate, volumen II para conocer el espaciado empírico de los anillos y la tensión de flexión del viento: Espaciado = Ls = 60 sqrt [Do (pies) * t placa (pulgadas) / presión del viento (psf)] Sección = p * L (espaciado, pies) * Do (pies) * Do (pies)/Fb (20 000 a temperatura ambiente) Esta referencia es más antigua, pero es un buen punto de partida para el diseño de conductos.
El capítulo 4 de SMACNA (2.ª edición) contiene muchas fórmulas útiles para conductos circulares, tensiones admisibles, espaciamiento entre anillos, efecto del polvo, el hielo y las cargas vivas. El factor básico de seguridad para SMACNA, 3, es mayor que el que se utiliza habitualmente en proyectos típicos de ingeniería estructural, de 1,6. Según SMACNA, el espaciamiento crítico entre anillos es L = 1,25 * D (pies) raíz cuadrada (D(pies)/t(pulgadas)), que es similar a las estructuras de acero tubular, L = 3,13 * R raíz cuadrada (R/t). En efecto, utilizar Espaciamiento = 60 raíz cuadrada [Do (pies) * t placa (pulgadas)/presión del viento (psf)] es conservador.
Las tensiones de flexión y compresión admisibles en los conductos pueden provenir de varias fuentes.
Consulte API 560 para el diseño de refuerzos ovalados contra el viento.
Consulte Estructuras de acero tubular, capítulo 2, 9 y 12, para conocer las tensiones admisibles para conductos delgados y redondos, sus tensiones admisibles, codos, coeficientes de ablandamiento de codos y algunos procedimientos para el diseño de anillos de soporte de conductos. Estas tensiones admisibles se pueden verificar con una revisión selecta de los capítulos de US Steel Plate, Blodgett Design of plate structures, Roark & Young o API 650.
Los anillos de soporte de los conductos circulares están espaciados, a menudo en tres diámetros, o según sea necesario, hasta aproximadamente 50 pies entre centros (14 m). Con este espaciamiento, los anillos de soporte principales están diseñados para la suma de las tensiones de presión de succión y los momentos de flexión de soporte.
La tensión de compresión admisible en conductos circulares es = 662/(d/t) +339 * Fy (estructuras de acero tubular, capítulo 2). Otras referencias utilizan ecuaciones similares.
Las caídas de presión típicas en los conductos de una planta de cemento son: del 60% al 80% de las caídas de presión en los conductos de procesos de alta temperatura se producen en los equipos de proceso, las cámaras de filtros, los molinos y los ciclones. Dado que un motor de 1 (un) caballo de fuerza cuesta aproximadamente 1000 dólares estadounidenses al año (2005), la eficiencia de los conductos es importante. Minimizar la caída de presión en los conductos puede reducir los costos operativos de la planta. La mayoría de las caídas de presión en los conductos, que no se producen en los equipos, se producen en las transiciones y cambios de dirección (codos). La mejor manera de minimizar la caída de presión en los conductos o de minimizar los costos operativos de la planta es utilizar codos con un radio de codo de 1,5 a 1,5 pies (para un conducto de 15 pies, el radio del codo sería, por lo tanto, igual o superior a 22,5 pies).
Las caídas de presión en los conductos de proceso (práctica estadounidense) se miden generalmente en pulgadas de agua. Un conducto típico funciona a una presión de succión total de aproximadamente - 25 pulgadas (160 psf), con aproximadamente el 75 % de pérdida de presión en la cámara de filtros, el 10 % de pérdida de presión en la fricción del conducto y el 15 % (nominal) en la turbulencia del codo. Una consideración importante del diseño del conducto es minimizar las pérdidas de presión y la turbulencia, ya que una geometría deficiente del conducto aumenta la turbulencia y el consumo eléctrico de la planta.
El colapso de la presión de succión en conductos circulares de más de 6 pies de diámetro se evita con anillos en los soportes y centros con una separación de aproximadamente 3 mm entre ellos.
Los anillos de soporte de conductos redondos se diseñan tradicionalmente a partir de las fórmulas que se encuentran en Roark & Young. Sin embargo, esta referencia se basa en cargas puntuales sobre los anillos, mientras que las cargas reales de los anillos de conductos se basan en polvo de fondo casi uniforme. Por lo tanto, estas fórmulas se pueden demostrar con Ram u otros métodos de análisis para tener un factor de conservadurismo de aproximadamente 2 por encima de las tensiones dadas en Roark. Las fuerzas muertas, vivas y de polvo del anillo de conducto deben combinarse con las tensiones de presión de succión. Las fuerzas de presión de succión se concentran en los anillos, ya que son el elemento más rígido presente.
Las tensiones admisibles en los codos de conductos circulares se reducen debido a la curvatura del codo. Varias referencias dan resultados similares para esta reducción. En el caso de las estructuras de acero tubular, la Sección 9.9 proporciona el factor de reducción (Beskin) de K = 1,65/(h (2/3 de potencia)) donde h = t (placa) * R (codo)/ r (conducto) (donde las presiones de succión son menores). Este K reduce el factor I del conducto I efectivo = I/K.
Los anillos de conductos redondos se fabrican a partir de tes, ángulos o placas laminadas, soldadas en la forma requerida. Por lo general, están diseñados con propiedades ASTM A-36.
El factor de seguridad típico de la placa redonda del conducto (factor de seguridad tradicional) debe ser 1,6, porque la flexión y el pandeo de la placa del conducto están controlados principalmente por el diseño típico del anillo intermedio.
El factor de seguridad típico del anillo intermedio debe ser 1,6, porque hay amplia evidencia en varios códigos (API 360, etc.) de que los anillos intermedios diseñados para combinaciones de ovalización del viento y presión de succión son seguros.
El factor de seguridad típico del anillo de soporte principal, si se diseña con fórmulas "Roark", debe ser 1,6 (si se construye según la tolerancia estándar normal de Roark del 1 % de ovalidad), porque se puede demostrar mediante varios métodos que estas fórmulas son al menos un factor de dos, por encima de tres resultados del análisis del anillo del conducto D, etc.
El factor de seguridad del codo de conducto típico debe ser superior a 1,6, porque puede ser difícil demostrar que el envío fuera de redondez para los codos corresponde a la tolerancia estándar normal del 1 % fuera de redondez. (varias notas de código y referencia).
Los tubos estructurales redondos se utilizan a veces para soportar y contener transportadores que transportan carbón, concentrado de plomo u otro material polvoriento por caminos del condado, caminos de acceso a plantas o instalaciones de carga de barcazas fluviales. Cuando se utilizan tubos para estos fines, pueden tener un diámetro de 10'-6" a 12 pies y hasta 250 pies de largo, utilizando placas de hasta 1/2" y refuerzos de anillo ovalados a 8 pies (hasta 20 pies de distancia entre centros). En uno de esos proyectos, mi empresa agregó L8x8x3/4 en la ubicación superior de 45 grados para reforzar la placa cerca del punto de máxima tensión para los tubos (según Timoshenko y otros).
Algunos proveedores proporcionan galerías transportadoras para el mismo propósito.
Los conductos rectangulares de las plantas de cemento suelen estar hechos de placas de 1/4" (6 mm), con refuerzos espaciados a aproximadamente 2'-6", dependiendo de la presión de succión y la temperatura. Las placas más delgadas requieren un espaciado más estrecho entre los refuerzos. Los refuerzos generalmente se consideran con extremos con pasadores. Los conductos de las plantas de energía pueden estar hechos de placas de 5/16" de espesor, con refuerzos en forma de W de "extremo fijo" espaciados aproximadamente a 2'-5". Debido a que las placas de conductos rectangulares se doblan, se requieren refuerzos con un espaciado razonablemente estrecho. Las placas de conductos de 3/16" o menos delgadas pueden hacer ruido o sacudirse, por lo que deben evitarse.
Las propiedades de la sección del conducto rectangular se calculan a partir de la distancia entre las esquinas superior e inferior del conducto. Las áreas de las bridas se basan en el tamaño de los ángulos de las esquinas más el ancho de la placa del conducto según la relación de espesor de la placa de 16*t. (ver el diseño del conducto estructural AISC a continuación) Para las propiedades de la sección, se ignora la placa de "alma".
El espaciado típico de los refuerzos para los conductos de las plantas de cemento se basa generalmente en la flexión de la placa del conducto M = W * L * L / 8. Esto se debe a que el uso de una condición fija-fija requiere fijaciones de placas difíciles de diseñar. Las centrales eléctricas y otros conductos de mayor tamaño suelen soportar el gasto de crear un momento de esquina de "extremo fijo". Todos los refuerzos para conductos rectangulares requieren la consideración de refuerzos de arriostramiento torsional lateral.
Los conductos suelen diseñarse como si las temperaturas de la placa del conducto y del refuerzo coincidieran con las temperaturas internas del gas del conducto. Para las temperaturas de los aceros al carbono dulce (ASTM A36), la relación de esfuerzo de fluencia de diseño a 300 °F es el 84 % del esfuerzo a temperatura ambiente. A 500 °F, la relación de esfuerzo de fluencia de diseño es el 77 % del esfuerzo a temperatura ambiente. A 700 °F, la relación de esfuerzo de fluencia de diseño es aproximadamente el 71 % del esfuerzo a temperatura ambiente. Las temperaturas superiores a 800 °F pueden hacer que el acero al carbono dulce se deforme. Esto se debe a que, en este rango de temperaturas, la estructura de red cristalina del acero al carbono dulce cambia con temperaturas superiores a aproximadamente 800 grados F (referencia, placa de acero estadounidense, acero de temperatura elevada).
Para los conductos que funcionan a temperaturas superiores a 800 °F, el material de la placa del conducto debe resistir la deformación. Se puede utilizar acero inoxidable Core-ten o ASTM A304 para las placas de conductos entre 800 °F y 1200 °F; la placa Core-ten es menos costosa que el acero inoxidable.
Los aceros Corten tienen básicamente los mismos índices de tensión de fluencia que los Corten hasta 700 °F. A 900 °F, el índice de tensión de fluencia es del 63 %. A 1100 °F, el índice de tensión de fluencia es del 58 % (tablas AISC). Los aceros Corten no deben utilizarse por encima de 1100 °F.
A menos que el conducto y sus refuerzos estén aislados, los refuerzos pueden diseñarse con acero ASTM A36, incluso a una temperatura del conducto de 1000 °F. Esto se debe a que la temperatura del refuerzo es más fría que la temperatura del gas del conducto en varios cientos de grados (F). Se supone que las temperaturas de los refuerzos del conducto descienden aproximadamente 100 °F por pulgada de profundidad (cuando no están aislados) (no hay referencia disponible).
A medida que la reducción de la pérdida de calor en las plantas ha ido cambiando a lo largo de los años, los conductos ahora conectan más equipos que nunca. Se debe tener cuidado para evitar la condensación de humedad en los conductos de la planta. Una vez que se produce la condensación, esta puede absorber CO2 y otros componentes en la corriente de gas y volverse corrosiva para el acero con bajo contenido de carbono. Los métodos para evitar este problema pueden incluir:
El ataque con ácido sulfúrico puede requerir conductos de acero inoxidable, conductos de fibra de vidrio, etc.
Muchos gases de escape de plantas contienen polvos con un alto potencial de desgaste. Por lo general, los aceros resistentes al desgaste no son útiles para resistir el desgaste de los conductos, en particular a temperaturas más altas. Los conductos de acero resistentes al desgaste son difíciles de fabricar y los revestimientos refractarios suelen ser menos costosos que los conductos de acero resistentes al desgaste. Cada industria puede tener diferentes enfoques para resistir el desgaste de los conductos.
El polvo de clínker de la planta de cemento es más abrasivo que la arena. En conductos de alta temperatura o conductos con potencial de desgaste, 2+Refractario de 1 ⁄ 2 pulgada, a menudo se ancla a la placa del conducto con anclajes en V a 6" OC (+/-) para resistir a) temperatura, o b) desgaste en los codos o una combinación de estos efectos. Ocasionalmente, se anclan baldosas de cerámica o morteros de cerámica a los conductos para resistir la temperatura y el desgaste.
Las cáscaras de las plantas de cereales también son muy abrasivas. A veces se utilizan revestimientos de plástico para resistir el desgaste en las instalaciones de cereales, donde las temperaturas son más bajas que en las instalaciones de procesamiento de minerales.
Los segmentos de conductos suelen estar separados por juntas de expansión de metal o de tela. Estas juntas están diseñadas y detalladas para la presión de succión del conducto, las temperaturas y los movimientos entre los segmentos del conducto. Las juntas de tela se suelen elegir para separar los segmentos del conducto porque suelen costar un 40 % menos que las juntas de metal. Además, las juntas de metal imponen cargas adicionales sobre los segmentos del conducto. Las juntas de metal prefieren los movimientos axiales y proporcionan cargas laterales significativas sobre los segmentos del conducto. Las juntas de tela cuestan entre 100 y 200 dólares por pie cuadrado de junta (2010). Las juntas de metal pueden costar el doble de esta cantidad.
Se supone que las fuerzas de expansión de los conductos de tela son de 0 #/pulgada. Las fuerzas de las juntas de expansión de metal para las juntas de metal de un conducto de 24 pulgadas de diámetro son del orden de 850 #/pulgada de movimiento para la tasa de resorte axial y 32,500 #/pulgada para el movimiento lateral. Estos coeficientes variarán con el tamaño del conducto, el espesor de la junta y se vuelven más grandes para los conductos rectangulares (según un trabajo reciente).
La vida útil de las juntas de expansión de tela es de aproximadamente 5 años en condiciones de campo. Muchas plantas prefieren plataformas de acceso cerca de las juntas para reemplazar la tela de las juntas.
Actualmente, hay software disponible para modelar conductos en 3D. Este software debe usarse con cuidado, ya que es posible que las reglas de diseño para la relación entre el ancho y el espesor y los coeficientes de ablandamiento de los codos, etc., no se incluyan en el programa de diseño.
Es fácil dibujar conductos en 3D sin dimensionarlos correctamente. Los dibujos deben diseñarse con:
Pueden darse condiciones especiales de carga de conductos fuera de las condiciones de temperatura, polvo, vida y muerte. Los conductos asociados con los molinos de carbón, las instalaciones de molienda de coque y, en cierta medida, las instalaciones de procesamiento de granos, pueden estar sujetos a polvos explosivos. Los conductos diseñados para polvo explosivo suelen estar diseñados para una presión interna de 50 psi y, por lo general, tendrán un alivio de explosión, un respiradero por sección de conducto. La probabilidad de una explosión de polvo en un sistema de molino de carbón indirecto es del 100 %, con el tiempo. Esto puede generar una columna de fuego de 5 pies a 15 pies de diámetro y de 20 pies a 30 pies de largo. Por lo tanto, el acceso a las áreas que rodean los respiraderos de explosión debe limitar el acceso personal con acceso bloqueado.
Los conductos se envían desde las instalaciones de fabricación hasta los lugares de trabajo en camiones, trenes o barcazas en longitudes que se adaptan al modo de transporte, a menudo en secciones de 20 pies. Estas secciones se conectan con bridas o correas de soldadura. Las bridas se proporcionan en juntas de expansión o para unir secciones de conductos de baja tensión. Las bridas pueden ser difíciles de diseñar para las fuerzas de la placa del conducto. Las juntas de brida agregan flexibilidad a las bridas, lo que hace que su capacidad para soportar fuerzas sea problemática. Por lo tanto, las correas de soldadura (correas de acero cortas) se utilizan comúnmente para conexiones de placas de conductos de mayor tensión.
Una mirada atenta a la foto del soporte fijo del conducto muestra varias propiedades de los soportes de anillo redondo. Hay refuerzos a aproximadamente 60 grados en el centro. Este anillo de conducto está fabricado a partir de dos WT laminados, soldados en el centro. Este es un conducto más pequeño, con cargas livianas, por lo que la brida inferior se modificó ligeramente según los requisitos de espacio libre del soporte. Se muestra un pequeño espacio para colocar el cojinete deslizante de PTFE del conducto, aunque también se podría insertar un soporte fijo en este espacio. En el fondo de esta foto hay una brida de conducto. La brida del conducto normalmente tiene pernos de 3/4" con un espaciado nominal de 6". El espesor del ángulo de la brida del conducto debe diseñarse para las tensiones de tracción de la placa del conducto, ya que las bridas se doblarán. Los espesores de ángulo de 5/16" o 3/8" son comunes.
Vea la foto de arriba de los codos, transiciones y refuerzos del conducto redondo. El radio del codo del conducto es de 1 1/2 a 2 veces el diámetro del conducto. El conducto redondo tiene anillos ovalados y de envío con un espaciamiento nominal de 20 pies, y anillos de soporte más grandes en los soportes. La división en Y tiene refuerzos de succión en la intersección del conducto. Observe la transición de entrada del ventilador de 3000 HP y la transición de entrada de la chimenea que también se muestran en esta foto.
La foto adyacente también muestra varios principios de los conductos de proceso. Muestra un conducto de entrada de una cámara de filtros de gran tamaño. El conducto de entrada es cónico para minimizar la pérdida de polvo. Una conicidad tan leve como esta también reduce las pérdidas de presión al cambiar los diámetros de los conductos. Observe que el espaciado de los anillos de los conductos rectangulares es de aproximadamente 2'-6" en el centro. El conducto redondo está reforzado cerca de cada conducto de derivación.
Existen varias referencias para conductos de proceso. Estas referencias se combinan para revisar los procesos de diseño de conductos. A menudo se utilizan otras referencias para el diseño de conductos, pero arrojan resultados similares. El diseño de conductos de proceso mediante elementos finitos es posible, pero se requiere un requisito de teoría de diseño y tensiones admisibles para interpretar correctamente el modelo de elementos finitos.
Las cargas de polvo aceptadas en la industria del cemento, la cal y el plomo (para carga estructural) son: Los conductos de proceso están destinados a transportar grandes volúmenes de polvo. Parte de este polvo se depositará en el fondo del conducto durante los cortes de energía y el funcionamiento normal.
A menudo se supone que el porcentaje de la sección transversal del conducto lleno de polvo es el siguiente:
Para minimizar la acumulación de polvo, cada material tiene una velocidad de transporte mínima: la cal = aproximadamente 2800 fpm, el cemento aproximadamente 3200 fpm y el polvo de plomo aproximadamente 4200 fpm.
La densidad del polvo depende de la industria. Normalmente son: densidad del polvo de cemento = 94 pcf, industria de la cal = 50 pcf, polvo de óxido de plomo = 200 pcf.
Desgaste de los conductos: Los conductos de alta temperatura suelen transportar grandes volúmenes de polvo abrasivo caliente. A menudo, la temperatura de diseño del conducto o la abrasividad del polvo impiden el uso de aceros resistentes a la abrasión. En estos casos, se puede anclar material refractario en el interior del conducto o se pueden soldar placas resistentes a la abrasión con tuercas para soldar al interior del conducto.
Movimiento térmico de conductos
Los aceros para conductos se expanden con la temperatura. Cada tipo de acero puede tener un coeficiente de expansión térmica diferente; los aceros al carbono suaves típicos se expanden con un coeficiente de 0,0000065 (consulte AISC).