1. La Física de la Expansión Térmica
Todos los materiales sólidos se expanden cuando se calientan y se contraen cuando se enfrían. El latón no es una excepción a esta regla. Sus átomos vibran más vigorosamente a medida que aumenta la temperatura. Este mayor movimiento separa ligeramente los átomos. La guarnición crece físicamente en todas las dimensiones. Cuando la temperatura baja, el proceso se invierte.
2. El coeficiente de expansión del latón
La tasa de expansión está definida por una constante material. El latón tiene un coeficiente de expansión térmica lineal de aproximadamente 19 x 10⁻⁶ por grado Celsius. Esto significa un metro de largo.instalación de tuberías de latónse expandirá aproximadamente 0,019 mm por cada aumento de 1 grado. En un cambio de temperatura de 50 grados, esto equivale aproximadamente a 1 mm de cambio dimensional.
3. Comparación con otros materiales comunes
Diferentes materiales se expanden a diferentes velocidades. El acero al carbono se expande aproximadamente 11-12 x 10⁻⁶/grado. El cobre se expande aproximadamente 17 x 10⁻⁶/grado. El acero inoxidable (304/316) tiene un coeficiente de 16-17 x 10⁻⁶/grado. Los plásticos se expanden mucho más rápido, con el PVC a 54 y el CPVC a 63 x 10⁻⁶/grado.
4. Tensión en la interfaz de conexión de la tubería-
El accesorio y el tubo suelen ser de metales diferentes. Esto crea una expansión térmica diferencial en la junta. Ainstalación de tuberías de latónse expande a un ritmo ligeramente diferente al de una tubería de cobre. Esta diferencia genera un esfuerzo cortante en el punto de conexión. Los ciclos de calentamiento repetidos hacen que este estrés se acumule.
5. Efectos sobre las conexiones roscadas
Las uniones roscadas son las más vulnerables a los cambios de temperatura. Las roscas hembra se expanden ligeramente más que las roscas macho durante el calentamiento, lo que podría aflojar el agarre. Durante muchos ciclos de calor, los hilos pueden "caminar" o desarrollar fatiga, lo que provoca aflojamiento y eventualmente fugas.
6. Fatiga térmica y microfisuras-
El verdadero peligro reside en los ciclos de temperatura repetidos. Cada ciclo introduce tensiones microscópicas en los puntos más vulnerables del accesorio. Con el tiempo, estas tensiones se acumulan en micro-fisuras. Las grietas crecen con cada ciclo adicional. Este proceso se llama fatiga térmica.
7. Impacto en juntas y sellos elastoméricos
Las fluctuaciones de temperatura degradan directamente los componentes de sellado no-metálicos. Las juntas tóricas y las juntas tóricas de caucho pueden comprimirse, endurecerse o perder elasticidad con el tiempo. La cinta de PTFE también puede verse afectada por el ciclo térmico. como elinstalación de tuberías de latónse expande y contrae, estos materiales pueden no mantener la presión de sellado adecuada.
8. Interacción del calor y la presión
A medida que aumenta la temperatura, también aumenta la presión interna en un sistema cerrado. El agua se expande significativamente cuando se calienta. Las temperaturas más altas reducen la resistencia del latón y al mismo tiempo aumentan la presión del sistema. Ainstalación de tuberías de latónClasificado para 150 psi a temperatura ambiente puede soportar solo 100 psi a 200 grados F.
9. La regla de reducción de presión de 150 grados F
Los estándares industriales definen límites de temperatura específicos. Para accesorios de latón de 125 libras, la clasificación de líquido de 200 psi se aplica solo cuando las temperaturas no superan los 150 grados F. Para accesorios de 250 libras, la clasificación de 400 psi también requiere permanecer por debajo de 150 grados F. Superar esta temperatura requiere una reducción de presión.
10. Problemas de rendimiento con baja-temperatura
Las temperaturas frías presentan diferentes desafíos. El latón puede volverse quebradizo cuando está muy frío. Algunoaccesorios de tubería de latóntener una temperatura mínima de trabajo de -65 grados F (-54 grados). Otros diseños tienen una clasificación de hasta -50 grados. Por debajo de estos umbrales, la resistencia al impacto cae significativamente.
11. Expansión diferencial en sistemas mixtos
Los sistemas de materiales-mixtos se enfrentan a tensiones adicionales. Ainstalación de tuberías de latónconectado a una tubería de plástico crea un desajuste de expansión importante. El plástico se expande casi tres veces más que el latón. Este diferencial tira y empuja la conexión. Sin bucles de expansión o conectores flexibles, es probable que las juntas fallen.
12. Gestión de los efectos térmicos en el diseño de sistemas
El diseño adecuado del sistema tiene en cuenta el movimiento-inducido por la temperatura. Instale bucles de expansión o curvas en U-en tramos de tubería largos. Utilice conectores flexibles cuando corresponda. Permitir el movimiento en los soportes de las tuberías. Elija materiales forjados de alta-calidadaccesorios de tubería de latónsobre accesorios fundidos para una mejor resistencia a la fatiga. Evite-apretar demasiado las uniones roscadas. Aplique un sellador de roscas adecuado clasificado para ciclos térmicos. Cuando se instalan correctamente, los accesorios de latón siguen siendo altamente confiables en todo su rango de temperatura nominal.
