MX2015004092A - Componentes de tuberia de alta temperatura/presion sin plomo y metodos de uso. - Google Patents
Componentes de tuberia de alta temperatura/presion sin plomo y metodos de uso.Info
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Abstract
Un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos a alta temperatura que incluye un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida, incluyendo los métodos de operación de esos componentes dentro de un sistema de tubería. El cuerpo de tubería puede ser calibrado para fluidos que operen a temperaturas de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (500 °F) y 343.33 °C (650 °F). El cuerpo de tubería también puede ser calibrado para fluidos a alta temperatura (por ejemplo, vapor) que operen a presiones de hasta aproximadamente 28.1236 kgf/cm2 (400 psi) y 42.1854 kgf/cm2 (600 psi). Además, el cuerpo de tubería está hecho de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Description
COMPONENTES DE TUBERÍA DE ALTA TEMPERATURA/PRESIÓN SIN
PLOMO Y MÉTODOS DE USO
CAMPO DE LA INVENCIÓN
La descripción se relaciona con válvulas, accesorios, bridas, montajes y otros componentes de tubería hechos de aleaciones de silicio-cobre, sin plomo y calibrados para fluidos (por ejemplo, vapor, líquidos y gases) que operan a presiones y temperaturas altas. Por ejemplo, los componentes de tubería descritos pueden ser empleados en sistemas de proceso, energía y tubería para una variedad de aplicaciones de uso final que incluyen tubería de gas, refrigeración, transferencia de calor y servicios de construcción.
ANTECEDENTES DE LA INVENCIÓN
Durante la última década, y desde antes, los estudios de salud han demostrado que la exposición de los humanos al plomo puede tener consecuencias serias sobre la salud. La exposición al plomo que se ha infiltrado desde componentes de plomería de aleación de plomo-cobre hacia el agua potable es una preocupación de salud que surgió de esas investigaciones. La nueva legislación, incluyendo la Lcy de Reducción de Plomo en el Agua de Beber recientemente comulgada, ha ordenado la reducción del contenido de plomo en varios componentes de plomería que son usados en
sistemas de agua potable. Algunos componentes de plomería hechos con aleaciones de cobre sin plomo están ahora siendo vendidos para usarse en ambientes de agua potable, temperatura y presión ambiental para cumplir con las nuevas lcyes.
En contraste, las aleaciones de plomo-cobre han sido usadas exitosamente durante décadas para fabricar muchos componentes de tubería diseñados y certificados (por ejemplo, a través de los códigos de recipientes a presión de calderas ASME) para usarse en sistemas que contienen fluidos que operan a temperatura y presión altas. Generalmente, los fluidos en esos sistemas no son potables. Además, el plomo en esas aleaciones mejora la capacidad de fabricación (por ejemplo, facilidad de maquinación) y la resistencia a la corrosión de los componentes hechos de esas aleaciones. Por ejemplo, las aleaciones de latón naval, es decir, UNS C92200, están certificadas para aplicaciones de vapor a alta temperatura y poseen cantidades apreciables de plomo.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN
Un primer aspecto de la descripción es un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos que incluye un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida. El cuerpo de tubería está calibrado para fluidos que operan a una temperatura de
hasta aproximadamente 260 °C (500 °F). Además, el cuerpo de tubería está hecho de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Un segundo aspecto de la descripción es un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos que incluye un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida. El cuerpo de tubería está calibrado para fluidos que operan a una temperatura de hasta aproximadamente 343.33 °C (650 °F). Además, el cuerpo de tubería está hecho de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Un tercer aspecto de la descripción es un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos que incluye un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida. El cuerpo de tubería está calibrado para fluidos que operan a una presión de hasta aproximadamente 28.1236 kgf/cm2 (400 psi). Además, el cuerpo de tubería está hecho de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Un cuarto aspecto de la descripción es un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos que incluye un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida. El cuerpo de tubería está calibrado para fluidos que operan a una presión de hasta aproximadamente 42.1854 kgf/cm2 (600 psi). Además, el cuerpo de tubería está hecho de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Un quinto aspecto de la descripción es un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos que incluye un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida. El cuerpo de tubería está calibrado para fluidos que operan a una temperatura de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente
260 °C (500 °F). Además, el cuerpo de tubería está hecho de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Un sexto aspecto de la descripción es un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos que incluye un cuerpo de tubería que tiene un extremo de
entrada y un extremo de salida. El cuerpo de tubería está adaptado para fluidos que operan a una presión de hasta aproximadamente 28.1236 kgf/cm2 (400 psi) y una temperatura de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (500 °F). Además, el cuerpo de tubería está hecho de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Un aspecto adicional de la descripción es un método para operar un componente de tubería de acuerdo con el primer aspecto de la descripción. El método incluye los pasos de configurar el componente de tubería dentro de un sistema; y dirigir fluidos que operen a una temperatura de hasta aproximadamente 260 °C (500 °F) en el sistema. El método también incluye el paso de controlar el componente de tubería del flujo de los fluidos dentro del sistema.
Un aspecto más de la descripción es un método para operar un componente de tubería de acuerdo con un segundo aspecto de la descripción. El método incluye los pasos de configurar el componente de tubería dentro del sistema; y dirigir los fluidos que están operando a una temperatura de hasta aproximadamente 343.33 °C (650 °F) en el sistema. El método también incluye los pasos
de controlar el componente de tubería para controlar el flujo de los fluidos dentro del sistema.
Un aspecto más de la presente descripción es un método para operar un componente de tubería de acuerdo con el tercer aspecto de la descripción. El método incluye los pasos de configurar el componente de tubería dentro de un sistema; y dirigir los fluidos que están operando a una presión de hasta aproximadamente 28.1236 kgf/cm2 (400 psi) en el sistema. El método también incluye los pasos de controlar el componente de tubería para controlar el flujo de los fluidos dentro del sistema.
Otro aspecto de la descripción es un método para operar un componente de tubería de acuerdo con el cuarto aspecto de la descripción. El método también incluye los pasos de controlar el componente de tubería dentro de un sistema; y dirigir los fluidos que están operando a una presión de hasta aproximadamente 42.1854 kgf/cm2 (600 psi) en el sistema. El método también incluye los pasos de controlar el componente de tubería para controlar el flujo de los fluidos dentro del sistema.
Un aspecto más de la descripción es un método para operar un componente de tubería de acuerdo con el quinto aspecto de la descripción. El método incluye los pasos de configurar el componente de tubería dentro de un
sistema; y dirigir los fluidos que están operando a una temperatura de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (500 °F) en el sistema. El método también incluye el paso de controlar el componente de tubería para controlar el flujo de los fluidos dentro del sistema.
Esas y otras características, ventajas y objetivos de la descripción serán comprendidos y apreciados mejor por aquellos expertos en la téenica por referencias a las siguientes especificaciones, reivindicaciones y Figuras anexas.
BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS
La Figura 1 es una vista en perspectiva de una válvula de globo adaptada para fluidos que operan a temperatura y/o presión alta de acuerdo con una modalidad.
La Figura 1A es una vista en corte transversal lateral de la válvula de globo descrita en la Figura 1.
La Figura 2 es una vista en perspectiva de una válvula de compuerta adaptada para fluidos que operan a temperatura y/o presión alta de acuerdo con otra modalidad.
La Figura 2A es una vista en corte transversal lateral de la válvula de compuerta descrita en la Figura 2.
La Figura 3 es una vista en perspectiva de un accesorio de forma de codo adaptado para fluidos que operan a
temperatura y/o presión alta de acuerdo con una modalidad más.
La Figura 3? es una vista en corte transversal lateral del accesorio de forma de codo descrito en la Figura 3.
La Figura 4 es un esquema de un sistema de calentamiento de agua caliente residencial con componentes de tubería de acuerdo con una modalidad adicional.
DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN
Para propósitos de descripción en la presente, los aspectos de esta descripción pueden asumir varias orientaciones alternativas, excepto donde sea especificado de manera expresa lo contrario. Los dispositivos y procesos específicos ilustrados en las Figuras anexas y descritas en la siguiente especificación son simplemente modalidades ejemplares de los conceptos inventivos definidos en las reivindicaciones anexas. En consecuencia, las dimensiones específicas y otras características físicas relacionadas con las modalidades descritas en la presente no deben ser consideradas como limitantes, a menos que las reivindicaciones establezcan expresamente otra cosa.
También deberá comprenderse que el término "fluidos" como se usa en la presente, incluye vapor, líquidos y gases.
Refiriéndose a las Figuras 1 y 1A, se describe un montaje de válvula de globo 10 para controlar el
flujo de fluidos de acuerdo a un aspecto de la descripción. Como se describe, el montaje de válvula de globo 10 puede incluir componentes de válvula estándar incluyendo, pero sin limitarse a, una tuerca de mango 1, mango 2, empaquetadora roscada 3, empaquetadora 4, vástago 5, rondana de presión 6, globo ventilado 7 y anillo de asiento 8. Esos componentes son arreglados convencionalmente dentro del montaje de válvula de globo 10. Además, esos componentes funcionan como es sabido en el campo.
Además, el montaje de válvula de globo 10 puede poseer un cuerpo comprendido del cuerpo de válvula 9 y una pieza extrema de cuerpo 11. Como se muestra en las Figuras 1 y 1A, el extremo de entrada 12 del montaje de válvula 10 se localiza dentro de la pieza extrema 11. El extremo de salida 14 del montaje de válvula 10 se localiza dentro del cuerpo de válvula 9. El montaje de válvula 10 puede controlar y restringir el flujo de fluido del extremo de entrada 12 al extremo de salida 14. Por ejemplo, el mango 2 puede ser conectado operativamente al globo 7 y, un operador puede hacer girar el mango 2 a otra posición para mover el globo 7 a una posición en la cual el globo 7 bloquee el flujo de fluido del extremo de entrada 12 al extremo de salida 14. De manera similar, un operador puede
hacer girar el mango 2 a otra posición para mover el globo 7 a una posición en la cual el globo 7 no bloquee el flujo de fluido del extremo de entrada 12 al extremo de salida 14.
Como se muestra en las figuras 1 y 1A, el cuerpo de válvula 9, la pieza extrema 11 y otros componentes del montaje de válvula 10 son adaptados y de otro modo configurados para controlar el flujo de fluidos que operan a temperaturas y presiones altas, por encima de las condiciones ambientales. Por ejemplo, el cuerpo de válvula 9 y la pieza extrema 10 pueden ser adaptados para acomodar fluidos a alta temperatura que operen aproximadamente a 176.66°C (350°F) hasta aproximadamente 260°C (500°F). Son posibles otras configuraciones del montaje de válvula 10 para fluidos a alta temperatura que operen a temperaturas de aproximadamente 176.66°C (350°F) hasta aproximadamente
343.33°C (650°F). Más aún, el montaje de válvula 10 que incluye el cuerpo de válvula 9 y la pieza extrema 11, pueden configurarse para usarse con fluidos a alta temperatura (por ejemplo, vapor) que operen a presiones de hasta 28.1236 kgf/cm2 (400 psi), y fluidos a alta temperatura que operen a presiones más altas de hasta aproximadamente 42.1854 kgf/cm2 (600 psi). Por ejemplo, el espesor de pared 12a (en el extremo de entrada 12) y/o el
espesor de pared 14a (en el extremo de salida) del montaje de válvula puede ser ajustado para acomodar fluidos a esas temperaturas y presiones de servicio altas.
Ciertos componentes del montaje de válvula 10 incluyendo, pero sin limitarse al, cuerpo de válvula 9 y la pieza extrema 10 son fabricados de una aleación de silicio-cobre que consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso). La inclusión de esos componentes de aleación de silicio-cobre dentro del montaje de válvula 10 da al montaje 10 la capacidad de manejar fluidos que operan a temperaturas y presiones altas. Otros componentes del montaje de válvula 10 en contacto con los fluidos a las temperaturas y presiones de operación, por ejemplo, el globo 7, pueden ser fabricados de esas aleaciones.
El nivel de zinc en esas aleaciones de silicio-cobre usado en el montaje de válvula 10 y otros componentes de tubería adecuados para el servicio a temperatura y presión altas es importante. El mantenimiento de los niveles de zinc por debajo del 16 % en peso asegura que los componentes de tubería no sean susceptibles a la corrosión por eliminación de zinc. Niveles relativamente bajos de zinc también aseguran que los componentes de tubería no sufran de pérdida apreciable en su
resistencia a temperaturas altas vía deformación progresiva.
Aunque el plomo puede mejorar los aspectos de maquinación de los componentes de tubería fabricados de aleaciones de silicio-cobre, como el montaje de válvula 10, la presencia de plomo en la aleación es dañina para el desempeño a temperatura y presión altas del componente de tubería. Esto se debe a que el plomo tiene una solubilidad relativamente baja en aleaciones de silicio-cobre, permitiendo que se segregue a través de la parte en aglomerados discretos. Además, el plomo tiene una temperatura de fusión baja, 327.44 °C (621.4 °F). Por lo tanto, esos aglomerados de plomo pueden fundirse cuando los componentes de tubería sean usados en ambientes de temperatura y presión altas, conduciendo a una pérdida de las propiedades mecánicas. En realidad, una aleación de silicio-cobre con plomo certificada para aplicaciones a alta temperatura, UNS C92200, únicamente está calibrada para 287.77°C (550°F). En consecuencia, la reducción significativa y la casi eliminación del contenido de plomo en esas aleaciones mejorará significativamente el desempeño total a presión y temperatura altas de los componentes de tubería hechos de esas aleaciones.
El bismuto, al igual que el plomo, también tiene una baja solubilidad en aleaciones de silicio-cobre y
segrega dentro de la matriz de la aleación. La temperatura de fusión del bismuto es de 271.50 °C (520.7 °F). En consecuencia, los altos niveles de bismuto en las aleaciones usadas para producir esos componentes de tubería también pueden causar una reducción en sus propiedades mecánicas cuando se usen en ambientes de servicio de temperatura y presión altas. De este modo, los componentes de tubería de temperatura y presión altas deberán ser fabricados de aleaciones de silicio-cobre que posean niveles muy bajos de bismuto.
Por lo tanto, se espera que los componentes hechos de aleaciones de silicio-cobre muy bajos en plomo y bismuto, por ejemplo, aleaciones que consistan esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.09 % de plomo, menos de 0.09 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso), también proporcionen un excelente desempeño para operar fluidos a temperatura y presiones altas. Además, se espera que los componentes de tubería hechos de aleaciones de silicio-cobre que consistan esencialmente de al menos 7 % de zinc, menos de 0.09 % de plomo, menos de 0.09 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso) proporcionen un desempeño aún mejor. Además, el diseño de esas aleaciones para reducir el plomo y bismuto a niveles por debajo de cantidades en
trazas, junto con reducciones adicionales de zinc, también dará como resultado un desempeño a temperatura y presiones altas muy buenas para esos componentes. En consecuencia, se cree que los componentes de tubería hechos de aleaciones de silicio-cobre que consistan esencialmente de al menos 4 % de zinc, menos cantidades en trazas de plomo, menos cantidades en trazas de bismuto, de 2 a 5 % de silicio y el resto de cobre (en peso) tendrán un desempeño superior a temperatura y presión altas.
El uso de una aleación sin plomo (menos de 0.25 % de contenido de plomo) en el montaje de válvula 10, y otros componentes de tubería, que operen a temperaturas y presiones altas es ventajoso en ciertos aspectos. Aunque el montaje de válvula 10 es empleado típicamente con fluidos no potables, la eliminación del plomo de esas válvulas deberá conducir a mejoras totales en el ambiente a través de la reducción de la exposición de plomo al ambiente, por ejemplo. Además, el uso de esas aleaciones de silicio-cobre en componentes de tubería adaptados o calibrados para servicio a temperatura y presión altas proporciona un ahorro de costos potencial. Puesto que aleaciones similares están también certificadas para usarse en componentes de tubería expuestos a fluidos potables que
operan a condiciones ambientales (por ejemplo, UNS C87500) , el desarrollo de componentes de tubería adecuados para temperaturas y presiones de servicio altas con las aleaciones de silicio-cobre descritas, y cualquier aleación similar, permite potencialmente a los fabricantes proporcionar componentes de tubería y plomería fabricados a partir de un conjunto común de aleaciones para usarse a traves de una variedad de condiciones de servicio.
Además, los componentes de tubería objetos de la presente hechos de esas aleaciones de silicio-cobre sin plomo, tendrán de manera inesperada un mejor desempeño de las propiedades mecánicas a alta temperatura que componentes hechos con aleaciones con plomo certificadas para usarse en aplicaciones de temperaturas y presiones de servicio altas (por ejemplo, UNS C92200) . También funcionarán mejor que los componentes hechos con otras aleaciones "sin plomo" típicamente usadas en aplicaciones a baja temperatura (por ejemplo, UNS C89833 y UNS C87850) .
En particular, la Tabla 1 compara la fuerza de tracción final, límite elástico y datos de por ciento de alargamiento como función de la temperatura para cuatro aleaciones de cobre: UNS C89833, C87850, C9220 y C87600. La composición de la UNS C89833 es de aproximadamente 86 a 91
% de cobre, menos de 0.09 % de plomo, de 4 a 6 % de estaño, de 2 a 6 % de zinc, menos de 0.005 % de silicio y de 1.7 a 2.7 % de bismuto (en peso). Además, la composición nominal de la UNS C92200 es de aproximadamente 88 % de cobre, 1.5 % de plomo, 6 % de estaño, y 4.5 % de zinc, (en peso). La composición de la UNS C87850 es aproximadamente menos de 0.09 % de plomo, menos de 0.03 % de estaño, 20.9 % de zinc, menos de 0.1 % de manganeso, de 2.7 a 3.4 % de silicio y el resto de cobre (en peso). De manera similar las aleaciones UNS C89833 y C87850, la aleación UNS C87600 es una aleación de silicio-cobre sin plomo únicamente certificada para usarse a baja temperatura (menos de 93.33 °C (200 °F)) y presiones bajas (menos de 14.0618 kgf/cm2 (200 psi)). Sin embargo, la composición de la C87600 es aproximadamente menos de 0.09 % de plomo, de 4 a 7 % de zinc, de 3.5 a 5.5 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
Los datos proporcionados en la Tabla 1 fueron recopilados de la prueba de fracción de especímenes fundidos en forma de barro idénticos. La fundición de los especímenes de prueba de tracción en forma de barra fue realizada en una producción por fundición en molde de arena húmeda. Los ensayos de aleación fueron producidos a partir de un lingote 100 % comprado, certificado por el proveedor de lingote. La química de cada aleación fue
verificada usando Análisis po r Espectroscopia de
Emisión Óptica y fue confirmado que estuviera dentro del intervalo apropiado de la aleación. Se usó el Método de Prueba Estándar ASTM E21 para Pruebas de Tensión a Temperatura Elevada de los Material es Metálicos para generar los datos proporcionados en la Tabla 1.
TABLA 1
Como lo demuestra la Tabla 1, la resistencia a la tracción final y el limite elástico de la aleación C89833 (certificada únicamente para usarse a baja temperatura) cae apreciablemente por encima de 121.11 °C (250 °F), probablemente debido a sus niveles de bismuto relativamente altos. La Tabla 1 también muestra el efecto negativo de los altos niveles de zinc en una aleación de cobre. Aunque la aleación C87850 (también sólo certificada para usarse a baja temperatura) con aproximadamente 21 % de zinc (en peso) posee buen desempeño de resistencia a la tracción a temperaturas muy por encima de 121.11 °C (250 °F), exhibe porcentajes de alargamiento altos a través de todo el intervalo de temperatura probado (T.A. a 315.55 °C (600 °F)). Se cree que esos altos niveles de alargamiento se correlacionarán con un desempeño progresivo a alta temperatura. Además, la aleación de bronce naval, C92200, con un alto contenido de plomo, demuestra una reducción significativa en el desempeño de resistencia por encima de 260 °C (500 °F), a pesar de estar certificada para usarse a temperaturas que se aproximen a 260 °C (500 °F). Ahora se cree que esas propiedades mecánicas muy débiles por encima de 260 °C (500 °F) (por ejemplo, comportamiento "corto en caliente") asociado con la aleación C92200 son causadas por su contenido relativamente alto de plomo.
En contraste, la aleación de silicio-cobre sin plomo, C87600, certificada únicamente para aplicaciones a baja temperatura y baja presión, inesperadamente funciona muy bien a temperaturas altas. En particular, exhibe una resistencia a la tracción final alta y un límite elástico a temperaturas que exceden de 260 °C (500 °F). Igualmente, los porcentajes de alargamiento observados para la aleación C87600 son bajos en comparación con las otras aleaciones probadas. Dados los beneficios recién comprendidos para proporcionar control adicional del zinc (es decir, reducciones de zinc por debajo del 7 %, y aún más a niveles inferiores al 4 %), plomo (es decir reducción del plomo a niveles por debajo de las cantidades en trazas) y/o bismuto (es decir, reducción del bismuto a niveles inferiores a cantidades en trazas) en esas aleaciones de silicio-cobre discutidas al principio, los componentes de tubería hechos de aleaciones de silicio-cobre, refinados de la composición C87600, demostrarán desempeño a temperatura y presión altas aún mejor que los componentes hechos con la aleación C87600 probada.
Refiriéndose a las Figuras 2 y 2A, otros componentes de tubería, como el montaje de válvula de compuerta descrito 20, pueden ser adaptados para fluidos que operen a temperaturas y presiones de servicio altas y
fabricados de las aleaciones de silicio-cobre libres de plomo descritas en la presente de acuerdo con otro aspecto de la descripción. El montaje de válvula de compuerta 20 puede incluir componentes de válvula de compuerta estándar incluyendo, pero sin limitarse a, una tuerca de volante de mano 21, volante de mano 23, vástago 24, tuerca de presión 25, empaquetadora de presión 26, empaquetadora 27 y cuña 31. Esos componentes son arreglados convencionalmente dentro del montaje de válvula de compuerta 20. Además, esos componentes funcionan como es sabido en la téenica.
Además, el montaje de válvula de compuerta 20 puede poseer un cuerpo compuesto de prensaestopas 28, sombrerete 29, y cuerpo de válvula 30. Como se muestra en las Figuras 2 y 2A, el extremo de entrada 32 del montaje de válvula de compuerta 20 se localiza dentro del cuerpo 30.
El extremo de salida 34 del montaje de válvula de compuerta 20 también se localiza dentro del cuerpo 30. El montaje de válvula de compuerta 20 puede controlar y restringir el flujo de fluido del extremo de entrada 32 al extremo de salida 34. Por ejemplo, el volante de mano 23 puede ser conectado operativamente a la cuña 31 vía el vástago 24. En consecuencia, un operador puede hacer girar el volante de mano 23 para mover la cuña 31 a una posición en la cual la cuña 31 bloquee el flujo de fluido del extremo de entrada
32 al extremo de salida 34. Igualmente, un operador puede hacer girar el volante de mano 23 a otra posición para mover la cuña 31 a una posición en la cual la cuña 31 no bloguee (o no bloguee completamente) el flujo de fluido del extremo de entrada 32 al extremo de salida 34.
Como se muestra en las Figuras 2 y 2A, el cuerpo de válvula 30, el prensaestopas 28, el sombrerete 29 y los otros componentes del montaje de válvula 20 están adaptados y configurados de otro modo para controlar el flujo de fluidos que operen a temperaturas y presiones altas, por encima de las condiciones ambientales. Por ejemplo, el cuerpo de válvula 30, el prensaestopas 28 y el sombrerete 29 pueden ser adaptados para acomodar fluidos a alta temperatura que operen de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (500 °F). Son posibles otras configuraciones de montaje de válvula de compuerta 20 para fluidos a alta temperatura que operen a temperaturas de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente
343.33 °C (650 °F). Más aún, el montaje de válvula de compuerta 20, que incluye el cuerpo de válvula 30, el prensaestopas 28 y el sombrerete 29 pueden ser configurados para usarse con fluidos a alta temperatura (por ejemplo, vapor) que operen a presiones de hasta 28.1236 kgf/cm2 (400 psi), y fluidos a alta temperatura que operen a presiones
más altas de hasta aproximadamente 42.1854 kgf/cm2 (600 psi). Por ejemplo, el espesor de pared 32a (en el extremo de entrada 32) y/o el espesor de pared 34a (en el extremo de salida 34) del montaje de válvula de compuerta 20 puede ser ajustado para acomodar fluidos que operen a esas temperaturas y presiones de servicio altas.
Ciertos componentes del montaje de válvula de compuerta 20 incluyendo, pero sin limitarse a, el cuerpo de válvula 30, el prensaestopas 28, el sombrerete 29 son fabricados de las aleaciones de silicio-cobre sin plomo como se describe en la presente. La fabricación de esos componentes con esas aleaciones de silicio-cobre para el montaje de válvula de compuerta 20 da al montaje 20 la capacidad de manejar fluidos que operen a temperaturas y presiones altas. Otros componentes del montaje de válvula de compuerta 20 en contacto con los fluidos a las temperaturas y presiones de operación, por ejemplo, la cuña 31, también pueden ser fabricados de esas aleaciones.
Refiriéndose a las Figuras 3 y 3A, otros componentes de tubería, como el accesorio en forma de codo 40 descrito, también pueden ser adaptados para fluidos que operen a temperaturas y presiones de servicio altas y fabricados de las aleaciones de silicio-cobre sin plomo descritas en la presente de acuerdo a un aspecto más de la
descripción. Como se describió, el accesorio en forma de codo 40 puede incluir características estándar de un accesorio en forma de codo incluyendo, pero sin limitarse a, un cuerpo del codo 41, entrada 42, reborde 43 y salida 44. Además, el espesor de la pared 42a y 44a define el espesor de pared del cuerpo del codo 41 en el extremo de entrada 42 y el extremo de salida 44, respectivamente. Esas características o elementos son arreglados convencionalmente dentro del accesorio en forma de codo 40 y generalmente funcionan como es sabido en el campo. Por ejemplo, el extremo de entrada 42 y el extremo de salida 44 del cuerpo del codo 41 permiten que el accesorio en forma de codo 40 controle el flujo de fluido del extremo de entrada 42 al extremo de salida 44.
Como se muestra en las Figuras 3 y 3A, el accesorio en forma de codo 40, que incluye el cuerpo del codo 41 y el reborde 43, son adaptados o configurados de otro modo para configurar el flujo de fluidos que operen a temperaturas y presiones altas, por encima de las condiciones ambientales. Por ejemplo, el cuerpo de codo 41 y el reborde 43 pueden ser adaptados para acomodar fluidos a alta temperatura que operen de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (500 °F). Son posibles otras configuraciones del accesorio en forma de codo 40 para fluidos a alta temperatura que operen a
temperaturas de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 343.33 °C (650 °F). Más aún, el accesorio en forma de codo 40, que incluye el cuerpo del codo 41 y el reborde 43 pueden ser configurados para usarse con fluidos a alta temperatura (por ejemplo, vapor) que operen a presiones de hasta 28.1236 kgf/cm2 (400 psi), y fluidos a alta temperatura que operen a presiones más altas de hasta aproximadamente 42.1854 kgf/cm2 (600 psi). Por ejemplo, el espesor de pared 42a (en el extremo de entrada 42) y/o el espesor de pared 44a (en el extremo de salida 44) del accesorio en forma de codo 40 puede ser ajustado para operar fluidos a esas temperaturas y presiones de servicio altas.
Todas las características y los componentes del accesorio en forma de codo 40 incluyendo, pero sin limitarse a, el cuerpo del codo 41 y el reborde 43 son fabricados a partir de las aleaciones de silicio-cobre sin plomo discutidas al principio de esta descripción. La fabricación del accesorio en forma de codo 40 con esas aleaciones (y su adaptación o calibración) le da la capacidad para manejar fluidos que operen a temperaturas y presiones altas.
Deberá comprenderse que el montaje de válvula de globo 10, el montaje de válvula de compuerta 20 y el
accesorio en forma de codo 40, aspectos descritos en las Figuras 1-3A son meramente ejemplares. Pueden ser arreglados otros componentes de tubería para el control de fluidos que operen a temperaturas y presiones de servicio altas y fabricados con las aleaciones de silicio-cobre sin plomo discutidas al principio.
Además, esos componentes de tubería, incluyendo el montaje de válvula de globo 10, el montaje de válvula de compuerta 20 y el accesorio en forma de codo 40, pueden ser empleados en métodos de operación a temperaturas y presiones de servicio altas de acuerdo con otro aspecto de la descripción. Como se muestra en la Figura 4, el sistema de tubería residencial 100, de agua caliente, depende del montaje de válvula de globo 10 y/o montajes de válvula de compuerta 20. Además, incluye accesorios en forma de codo 40. De manera más general, el sistema de tubería 100 es situado dentro de una casa 101 y el sistema incluye radiadores de zócalo 102, chimenea de escape 104, una línea de suministro 105, línea de retorno 107. El sistema 100 también incluye una caldera 106 y tanque de expansión 108. El sistema 100 opera en una forma convencional para entregar agua caliente (en o por encima de 100 °C (212 °F)) y a presiones ambiente o mayores a los radiadores 102 para el propósito de calentar el hogar 101.
En particular, se pueden configurar esos componentes de tubería de temperatura y presión altas (por ejemplo, montajes de válvula 10 y 20, junto con accesorios 40) dentro del sistema de tubería 100 como se muestra en la Figura 4. Cada uno de esos componentes de tubería puede ser empleado para dirigir fluidos a alta temperatura que operen a temperaturas de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta 260°C (500 °F), temperaturas de aproximadamente 176.66°C
(350 °F) hasta 343.3 °C (650 °F), y, adicionalmente, fluidos a alta temperatura (por ejemplo, vapor) que operen a presiones de hasta 28.1236 kgf/cm2 (400 psi), y hasta 42.1854 kgf/cm2 (600 psi) (dependiendo del arreglo del sistema deseado). Además, esos componentes de tubería están adaptados para acomodar fluidos que operen en esos regímenes a temperaturas y presiones de servicio altas y fabricados de las aleaciones de silicio-cobre sin plomo discutidas al principio en esta descripción. Un operador puede operar esos componentes para controlar el flujo de fluidos que operen en el sistema 100 (u otros sistemas de tubería de temperatura y/o presión alta). Un operador, por ejemplo, puede ajustar el globo 7 en un montaje de válvula de globo 10 (véanse también las Figuras 1 y 1A) para proporcionar ese control de fluido. De manera similar, un diseñador puede ajustar el grado de doblez en el accesorio
en forma de codo 40 para proporcionar mayor control de fluido.
Pueden hacerse otras variaciones y modificaciones a las estructuras y métodos anteriormente mencionados sin apartarse de los conceptos de esta descripción. Esos conceptos, y aquellos mencionados al principio, pretenden ser cubiertos por las siguientes reivindicaciones a menos que las reivindicaciones por su lenguaje establezcan expresamente otra cosa.
Claims (14)
1. Un componente de tubería, caracterizado porque comprende: un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos, el componente de tubería comprende un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida, donde el cuerpo de tubería está adaptado para controlar fluidos que operan a una temperatura de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (5000F), y además donde el cuerpo de tubería es hecho de aleaciones al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
2. El componente de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el cuerpo de tubería está adaptado o calibrado para fluidos que operan a una temperatura de aproximadamente 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 343.33 °C (650 °F).
3. El componente de tubería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la aleación de silicio-cobre consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.09 % de plomo, menos de 0.09 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
4. El componente de tubería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la aleación de silicio-cobre consiste esencialmente de al menos 7 % de zinc, menos de 0.09 % de cobre, menos de 0.09 % de bismuto, de 3 a 5 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
5. El componente de tubería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque la aleación de silicio-cobre consiste esencialmente de al menos de 4 % de zinc, menos cantidades en trazas de plomo, menos cantidades en trazas de bismuto, de 3 a 5 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
6. Un componente de tubería, caracterizado porque comprende: un componente de tubería para controlar el flujo de fluidos, el componente de tubería comprende un cuerpo de tubería que tiene un extremo de entrada y un extremo de salida, donde el cuerpo de tubería está calibrado o adaptado para fluidos que operan a una presión de hasta aproximadamente 28.1236 kgf/cm2 (400 psi) y una temperatura de aproximadamente 176.66°C (350°F) hasta aproximadamente 260°C (500°F), y donde además el cuerpo de tubería es hecho de una aleación de silicio-cobre, que consiste esencialmente de menos de al menos 16 % de zinc, menos de 0.25 % de plomo, menos de 0.25 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
7. El componente de tubería de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque el cuerpo de tubería está adaptado para fluidos que operan a una presión de hasta aproximadamente 42.1854 kgf/cm2 (600 psi) y 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (500 °F).
8. El componente de tubería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque la aleación de silicio-cobre consiste esencialmente de al menos 16 % de zinc, menos de 0.09 % de plomo, menos de 0.09 % de bismuto, de 2 a 6 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
9. El componente de tubería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque la aleación de silicio-cobre consiste esencialmente de al menos 7 % de zinc, menos de 0.09 % de plomo, menos de 0.09 % de bismuto, de 3 a 5 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
10. El componente de tubería de conformidad con cualquiera de las reivindicaciones 6 y 7, caracterizado porque la aleación de silicio-cobre consiste esencialmente de al menos 4 % de zinc, menos cantidades en trazas de plomo, menos cantidades en trazas de bismuto, de 3 a 5 % de silicio y el resto de cobre (en peso).
11. Un método para operar un componente de tubería de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende: configurar el componente de tubería dentro de un sistema; dirigir los fluidos que estén operando una temperatura de 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 260 °C (500 °F); y controlar el componente de tubería para controlar el flujo de fluidos dentro del sistema.
12. El componente de tubería de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los fluidos están operando a una temperatura de 176.66 °C (350 °F) hasta aproximadamente 343.33 °C (650 °F) en el sistema.
13. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los fluidos están operando además a una presión de hasta aproximadamente 42.1854 kgf/cm2 (600 psi) en el sistema.
14. El método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque los fluidos están operando además a una presión de hasta aproximadamente 28.1236 kgf/cm2 (400 psi en el sistema).
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