Perno en U y abrazadera para tuberías: Dimensionamiento, trayectoria de carga y qué incluir en el dibujo.

Un perno en U cuesta menos que el flete que lo transporta. Esa es la raíz de la mayoría de los problemas que causa.

Parece una varilla doblada con dos tuercas. No da la impresión de ser un producto de ingeniería. Así que se compra como se compra una arandela: por tamaño, a ojo, según lo que se haya usado en el último proyecto.

Luego aparecen surcos en la tubería donde se asentaba la abrazadera. O la abrazadera se afloja después de una temporada. O se agrieta una pata en la base de la rosca en una tubería que funcionó durante dos años sin problemas.

Esta guía trata sobre cómo especificar un conjunto de perno en U y abrazadera para tuberías para evitar estos problemas. Cubre la dimensión realmente importante, la trayectoria de carga a la que pertenece la pieza, la razón por la que estas piezas se agrietan, los recubrimientos que resisten la intemperie y la cuestión del apriete que nadie suele anotar.

Finaliza con los campos de dibujo que permiten comparar dos presupuestos. Si los rellenas, estarás comparando el mismo producto. Si los omites, estarás comparando dos precios de dos productos diferentes.

Un consejo que vale la pena recordar: la abrazadera más barata es la que permite que la tubería se mueva silenciosamente durante dos años.

Cuatro partes, una palabra de catálogo

El término "abrazadera para tuberías" abarca al menos cuatro productos con diferentes funciones. Los compradores utilizan esta frase para referirse a todos ellos. Los proveedores cotizan el que tengan más a mano.

Un perno en U simple es una varilla doblada con dos patas roscadas. Sujeta la tubería contra un soporte. Un perno en U con revestimiento de goma es la misma pieza con un revestimiento adherido o deslizado sobre la abrazadera, de modo que el acero nunca toca el revestimiento de la tubería. Una abrazadera de sillín es un asiento con forma que incluye una correa o una placa superior. Una abrazadera de elevación sujeta la tubería verticalmente agarrándola por debajo de una brida o un collar de soldadura, y en realidad no sujeta la tubería contra ninguna superficie.

Esos cuatro componentes no comparten ruta de carga, modo de fallo ni precio. Elegir entre ellos es la primera decisión importante en la especificación, y se toma antes que definir el tamaño.

Lea de nuevo la tercera columna. Un perno en U es un elemento de sujeción, no de restricción. Impide que la tubería se separe del soporte y ofrece cierta resistencia al deslizamiento por fricción. No fija la tubería contra la dilatación térmica. Si el dibujo requiere un punto fijo, se trata de una pieza diferente.

Esa distinción se pierde en el lenguaje del catálogo. Un comprador que busca un perno en U y una abrazadera para tuberías para sujetar una línea caliente a menudo necesita una zapata de anclaje, una guía o una abrazadera para elevador. El perno en U se instala de todos modos porque llegó primero. Y luego se le echa la culpa.

Un pedido de pernos en U y abrazaderas para tuberías que comienza con un tipo suele terminar bien. Uno que comienza con un tamaño, generalmente no.

El diámetro exterior del tubo es la única dimensión que toca la abrazadera.

DN50 no es una medida para la que se pueda pedir un perno en U. Es una etiqueta. Un número redondo elegido por conveniencia. La abrazadera entra en contacto con la superficie exterior y debe diseñarse alrededor de dicha superficie.

Por lo tanto, la primera línea de cualquier consulta es el diámetro exterior medido. No el tamaño nominal. No la especificación. No "2 pulgadas".

Toma una cinta métrica o un calibrador para medir la tubería. Si la tubería es grande, envuélvela con una tira de papel, marca el punto de superposición, extiende la tira y divide la medida entre pi. Este truco te permite obtener una precisión de fracciones de milímetro sin necesidad de una cinta métrica, y funciona incluso en tuberías ya aisladas térmicamente.

Para el acero y el hierro dúctil, las medidas DN y NPS coinciden lo suficiente como para ser predecibles. Tanto DN50 como NPS 2 dan como resultado 60,3 mm. Tanto DN100 como NPS 4 dan como resultado 114,3 mm. El espesor de pared varía según la cédula y no modifica en absoluto el diámetro exterior.

Es en este último punto donde las tuberías de pared delgada se aplastan. Una tubería DN50 de alta resistencia tiene una pared rígida. La misma tubería DN50 de baja resistencia tiene una pared que un instalador decidido puede ovalar con una llave inglesa. La abrazadera no nota la diferencia. La tubería sí.

Otros materiales rompen completamente con este patrón. Las tuberías de polietileno suelen etiquetarse con su diámetro exterior en milímetros, por lo que una tubería de PE DN50 puede medir cerca de 50 mm. Los tubos de cobre se etiquetan con un tamaño nominal que ya no coincide con su diámetro exterior en los tamaños mayores. Los tubos de acero inoxidable pueden venderse con un diámetro exterior ISO que no coincide con ninguno de los diámetros exteriores de las tuberías de acero.

Por eso, "perno en U DN50" es una frase que debería poner fin a una conversación. Indica un diámetro interior. La abrazadera necesita una circunferencia.

La última columna indica un rango inicial, no una regla. Las dimensiones que rigen son el ancho interior y el diámetro de la pata, y estas provienen de una norma o de su plano.

La norma DIN 3570 es la referencia en la que se basan la mayoría de los catálogos europeos de pernos en U. Esta norma especifica el ancho interior, la altura interior, la longitud de la rosca y el diámetro de la pata en función del diámetro exterior del tubo. Si un proveedor indica "DIN 3570 para 60,3 mm", es necesario verificarlo. Si indica "perno en U de 2 pulgadas", es preciso hablar con el proveedor.

La longitud del hilo y la longitud de la pata son decisiones independientes.

Hay dos números que suelen confundirse. La longitud de la pata indica hasta dónde llega la varilla doblada. La longitud del hilo indica cuánto de esa pata lleva un hilo.

Necesitas suficiente rosca para la tuerca, la arandela, el grosor del soporte y unos pocos milímetros que queden visibles. No más. El exceso de rosca es donde comienza la corrosión y donde la pata es más débil.

Trabaje el apilamiento desde la estructura hacia atrás. Espesor de la brida o canal de soporte. Arandela. Tuerca. Arandela elástica si el plano lo requiere. Ese total, más dos o tres roscas expuestas, es el mínimo. Luego, compare la cifra con la longitud de pata que ofrece el catálogo.

La mayoría de los fallos en campo del tipo "no encaja" no se deben al ancho. Se deben a que una pata es 10 mm demasiado corta porque nadie añadió la profundidad del canal al conjunto.

El otro extremo es igual de común. Una pata de 200 mm comprada para una pila de 60 mm deja 140 mm de rosca expuesta a la intemperie. Esa rosca es un punto débil por fatiga, una zona de corrosión y un riesgo de enganche. Además, parece un error, porque lo es.

Una rosca corta y bien elegida mantiene la tuerca cerca del soporte y reduce la flexión de la pata. No cuesta nada. Simplemente debe figurar en el plano.

Pernos en U y abrazaderas para tuberías galvanizadas en varios tamaños. El ancho interior, la longitud de la pata y la longitud de la rosca son tres valores distintos, y solo uno de ellos corresponde al tamaño de la tubería.

La trayectoria de carga va desde la tubería hasta la estructura.

Dibuje la trayectoria de la carga antes de elegir una abrazadera. Esta comienza en la pared del tubo y termina en el elemento que soporta el acero.

Pared de la tubería. Revestimiento o soporte. Patas con pernos en U. Tuercas que apoyan en el soporte. Acero de soporte. Luego, la estructura que se encuentra detrás.

Cada uno de esos puntos representa un lugar donde el camino puede romperse. Un revestimiento que se desliza. Una pata que se apoya en el borde de un agujero en lugar de en una superficie plana. Un soporte que nunca fue diseñado para soportar una carga puntual.

Es importante tener en cuenta dos direcciones de carga. La carga descendente es la gravedad más la fuerza que soporta la línea, y la abrazadera la transmite al soporte mediante apoyo y fricción. La carga lateral incluye el movimiento, la vibración, el golpe de ariete y el viento en un recorrido al aire libre.

El perno en U funciona bien en el primer caso, pero mal en el segundo. Su agarre a la tubería se debe a la fricción entre dos puntos de contacto y la superficie de la tubería. Dos puntos de contacto constituyen un área pequeña. Si cambia la superficie, cambia el agarre.

Un tubo pintado y uno sin pintar no se comportan igual en la misma abrazadera. La pintura es una capa de baja fricción que también se deforma. Una abrazadera apretada sobre pintura pierde precarga a medida que la capa se adelgaza.

Cuando el soporte es de hormigón en lugar de acero, la trayectoria continúa hasta la fijación. En ese punto, se instala un anclaje de hormigón empotrado o perforado, con sus propias reglas. La distancia al borde, la profundidad de empotramiento y la limpieza del orificio determinan si la abrazadera soporta la carga para la que fue dimensionada. Un perno en U perfecto sobre un anclaje suelto equivale a una abrazadera suelta con documentación en regla.

El movimiento de las tuberías merece una explicación aparte. Una tubería que transporta agua caliente se dilata. Una tubería que transporta agua fría se contrae. Si se permite que la abrazadera se deslice, la tubería se desplaza a lo largo del soporte y desgasta ambas superficies. Si no se permite que se deslice, el movimiento se transmite a la pared de la tubería o al soporte.

La norma MSS SP-58 abarca los soportes y colgadores de tuberías como una familia de productos, incluyendo materiales y fabricación. Es la referencia adecuada para los herrajes de soporte alrededor de la abrazadera. No sustituye un análisis de esfuerzos del proyecto, y ningún proveedor debe pretender lo contrario.

Una tubería está sujeta a un soporte de acero. La carga se distribuye entre la pared de la tubería, el revestimiento, las patas, las tuercas y el soporte. Cualquier espacio en esa cadena es donde comienza el movimiento.

Los pernos en U se agrietan en la raíz de la rosca, no en la curva.

Todo el mundo espera que la curvatura falle. Casi nunca ocurre. La curvatura tiene más material y un radio generoso. La raíz de la rosca tiene la sección más pequeña de la pieza y un cambio brusco de geometría justo donde se aplica la tensión.

En ese punto confluyen tres factores. La raíz de la rosca es una muesca. La primera rosca engranada soporta más carga que las que están detrás. Además, la pata está sometida a flexión, no a tensión pura, ya que ambas patas se atraen entre sí y el tubo ejerce una fuerza de empuje en sentido contrario.

Si a esto le añadimos vibración, tenemos una máquina que se desgasta y funciona cada vez que arranca la bomba.

La falla generalmente comienza en la parte interna de la pata, en la primera o segunda rosca que se enrosca, y se extiende por toda la sección a lo largo de los meses. La superficie de fractura presenta una zona lisa y otra rugosa. La zona lisa es la que creció lentamente. La zona rugosa es la última vuelta de la tuerca.

Lo que influye en las probabilidades no es glamuroso. Enrolla el hilo en lugar de cortarlo, ya que el enrollado mantiene la veta a lo largo del contorno y deja la superficie en compresión. Mantén la tuerca cerca del soporte para que el tramo sin refuerzo sea corto. Aprieta ambas patas por igual. Usa una arandela que no se deforme.

El grado es importante, pero no sustituye a la geometría. La norma ASTM A307 abarca un grado de perno de acero al carbono de uso general, ampliamente utilizado para la sujeción rutinaria. La norma ASTM A193 abarca pernos de mayor resistencia y para altas temperaturas, siendo el grado B7 el más conocido por los compradores. La norma ASTM A563 abarca tuercas y sus grados, la mitad del conjunto que a menudo se olvida.

Cabe hacer una advertencia. Un perno en U más resistente no soluciona el problema de una abrazadera que se está introduciendo a presión en una tubería blanda. Simplemente traslada el daño de la varilla al tubo.

Recubrimiento: lee el hilo, no la caja.

El galvanizado por inmersión en caliente según las normas ISO 10684 o ASTM F2329 crea una capa de zinc-hierro gruesa, resistente y difícil de aplicar a una tuerca. El recubrimiento no se aplica de manera uniforme, sino que se acumula en los bordes y las esquinas. En una rosca, la cresta recibe más zinc que la raíz.

Por eso, los pernos en U galvanizados normalmente se envían con tuercas sobreroscadas o con una rosca ligeramente inferior a la medida antes del recubrimiento. El conjunto debe poder girar después de aplicar el zinc. Un comprador que especifique "galvanizado en caliente" sin saberlo, recibirá una abrazadera cuyas tuercas no girarán.

Pase la uña por el hilo de una muestra. Un recubrimiento grumoso indica un ensamblaje rígido. Un recubrimiento delgado en un trabajo costero indica el problema opuesto.

Para uso en exteriores y zonas costeras, la elección suele estar entre galvanizado en caliente, zinc en escamas y acero inoxidable. El galvanizado en caliente ofrece la mayor cantidad de zinc por el mismo precio y la mayor durabilidad en secciones gruesas. El zinc en escamas proporciona una capa fina y uniforme que mantiene las roscas en buen estado. El acero inoxidable elimina la cuestión del recubrimiento, pero introduce el riesgo de agarrotamiento, donde la tuerca y el perno se atascan durante el montaje.

El acero inoxidable también genera un par galvánico. Un perno en U de acero inoxidable sobre un soporte galvanizado, en condiciones de humedad, convierte al soporte en el ánodo. La abrazadera permanece intacta, pero el soporte no.

El grosor del recubrimiento también influye en el funcionamiento de la llave dinamométrica, ya que una rosca galvanizada en seco presenta una fricción diferente a la de una rosca recubierta. El análisis completo se encuentra en nuestra nota sobre elementos de fijación galvanizados por inmersión en caliente , y se aplica a las abrazaderas de la misma manera que a los pernos estructurales.

Silla de montar forrada de goma o lisa

El revestimiento cumple cuatro funciones, pero los compradores normalmente solo tienen en cuenta una de ellas.

Protege el revestimiento de la tubería. Distribuye el contacto en forma de arco en lugar de dos líneas. Amortigua las vibraciones. Y separa dos metales diferentes, lo que evita la formación de una celda galvánica en el punto de contacto.

También introduce un material que se deforma lentamente. Los revestimientos de caucho y elastómero se comprimen bajo carga y continúan comprimiéndose durante semanas. Una abrazadera apretada correctamente el lunes se afloja en tres semanas, y las tuercas no se han movido. El revestimiento sí.

Ese comportamiento no es un fallo. Es la razón por la que una abrazadera revestida suele necesitar un reapriete después de que la tubería entre en servicio. Incluya ese paso en las instrucciones de instalación, o en la obra se detectará como una fuga o un ruido.

La elección del material es más importante de lo que suelen admitir las especificaciones. El EPDM resiste bien la intemperie y el agua caliente. El nitrilo resiste el aceite. El neopreno se sitúa en un punto intermedio. Ninguno de ellos tolera por mucho tiempo una combinación de calor, aceite y exposición al aire libre.

La siguiente pregunta es: ¿un revestimiento adherido o suelto? Un revestimiento adherido no se puede perder en la obra. Un revestimiento suelto es más fácil de reemplazar y también es más fácil de instalar incorrectamente.

En tuberías de pared delgada, la elección se vuelve estructural. Con cargas ligeras, un simple perno en U sometido a una tensión fuerte deformará la tubería antes de que se sujete correctamente. Un revestimiento distribuye la carga y proporciona cierto margen de seguridad. No aumenta el espesor de la pared, y ningún revestimiento corrige una abrazadera que está demasiado apretada.

Apriete: carga de sujeción contra la deformación de la tubería

Aquí viene la parte incómoda. Un perno en U no tiene un valor de precarga publicado como un perno estructural. Lo que tiene es un tubo que comprimir, y el tubo es el elemento más blando de la unión.

Por lo tanto, el apriete requiere equilibrio. La fuerza de sujeción debe ser suficiente para evitar que la tubería se mueva, pero no tanto como para deformarla. Aquí es donde la elección del perno en U y la abrazadera deja de ser un mero trámite y se hace evidente en la obra.

El método importa más que la cantidad. Apriete ambas tuercas a mano hasta que la abrazadera quede bien ajustada. Luego, apriételas poco a poco, alternando las patas, observando cómo se cierra la separación de manera uniforme. Si se aprieta una abrazadera de un lado, se descentrará y la tubería terminará cargada en una sola línea en lugar de dos.

Utilice una llave dinamométrica en ambas patas, no una llave de carraca ni un ajuste a ojo. Una llave dinamométrica se detiene en el valor que usted elija. Este valor debe provenir del proveedor de la abrazadera, del proveedor de la tubería o de las especificaciones del proyecto, y debe figurar en el plano como una nota de instalación, no como una simple sugerencia.

Mientras aprietas, fíjate en el tubo, no en la llave. Un tubo redondo que empieza a deformarse ya ha superado su límite. Un revestimiento que sobresale por debajo de la abrazadera se ha comprimido demasiado. En ambos casos, es una señal de alto.

El estado de la rosca influye en el par de apriete que proporciona un par determinado. Una rosca seca, galvanizada por inmersión en caliente, absorbe más esfuerzo por fricción, por lo que una menor cantidad llega a la fuerza de apriete. Una rosca lubricada proporciona una mayor fuerza de apriete con el mismo ajuste, lo que ocurre precisamente cuando un operario, aunque cuidadoso, sigue una tabla incorrecta, puede dañar gravemente una tubería. Esta relación es la que se explica en el apartado de par de apriete y fuerza de apriete de los pernos , y se aplica tanto a una varilla doblada como a un perno estructural.

Apretando un perno en U con una llave dinamométrica, se ve el revestimiento debajo de la abrazadera. Ambas patas, pequeños incrementos y una vista de la tubería entre pasadas.

Los campos de dibujo que hacen comparables dos cotizaciones

Un plano de abrazadera que solo indica el tamaño de la tubería genera presupuestos que no se pueden comparar. Un proveedor cotiza un perno en U sin revestimiento. Otro cotiza un conjunto revestido con herrajes galvanizados. Ambos precios son "correctos" según el plano.

Rellena los campos de abajo y la ambigüedad desaparecerá. Solo te llevará diez minutos y te ahorrarás un montón de discusiones.

Una muestra vale más que un párrafo. Pida una abrazadera del tamaño y recubrimiento exactos antes de la producción. Mida el ancho interior con un calibrador. Enrosque una tuerca a mano. Colóquela en un trozo de la tubería real. Esa comprobación de cinco minutos revela más que un certificado.

Nuestra propia plantilla de solicitud de cotización sigue la misma lógica para los sujetadores en general, y funciona sin cambios para las abrazaderas: cómo escribir una solicitud de cotización de sujetadores personalizada .

Preguntas frecuentes de los compradores sobre pernos en U y abrazaderas

¿Puedo pedir un perno en U solo por tamaño DN?

No. DN es una etiqueta de diámetro nominal, no una dimensión que se pueda ajustar. La abrazadera entra en contacto con la superficie exterior, por lo que el diámetro exterior es el único valor válido. Mida la tubería e incluya esa medida en la consulta.

¿Cómo puedo medir el diámetro de la tubería en la obra?

Utilice un calibrador sobre el tubo desnudo o envuélvalo con una tira de papel, marque la superposición y divida la longitud plana entre pi. Retire el aislamiento en un punto en lugar de calcular la longitud a través de él.

¿Por qué no empiezan a girar las tuercas de mi perno en U?

Generalmente, el espesor del recubrimiento en la rosca o una rosca que no se haya roscado en exceso después del galvanizado en caliente también pueden causar problemas. Revise una muestra manualmente antes de que salga el envío, no después de que llegue.

¿Debo usar una abrazadera con revestimiento de goma o una sin revestimiento?

Utilice un revestimiento cuando la tubería esté revestida, sea de plástico, de pared delgada o propensa a vibraciones. Utilice acero simple en tuberías de pared gruesa sin revestimiento donde no se requiera una amplia superficie de apoyo. Las abrazaderas revestidas se aflojan con el tiempo, por lo que se recomienda reapretarlas después de la puesta en marcha.

¿Qué tan apretado debe estar un perno en U?

Lo suficiente para detener el movimiento, pero no para deformar la tubería. Apriete ambas patas gradualmente con una llave dinamométrica, utilizando el valor acordado para esa abrazadera y tubería. Mientras trabaja, observe si la tubería se ovaliza.

¿Galvanizado o acero inoxidable para uso costero?

El galvanizado en caliente según las normas ISO 10684 o ASTM F2329 es la opción habitual para abrazaderas de acero al carbono en exteriores. El acero inoxidable dura más en ambientes salinos, pero se atasca durante el montaje y puede generar un par galvánico con un soporte galvanizado. Asegúrese de que la abrazadera sea adecuada para la superficie con la que entra en contacto.

¿Cuál es la diferencia entre un perno en U y una abrazadera de sillín?

Un perno en U sujeta la tubería en dos puntos de contacto y se basa en la fricción para cualquier agarre axial. Una abrazadera de sillín sostiene la tubería sobre un asiento con forma definida y una superficie de apoyo específica. Esta última opción es más adecuada para tuberías aisladas y de gran diámetro.

Las preguntas se repiten porque los errores se repiten. Un conjunto de perno en U y abrazadera de tubería falla por razones obvias. Diámetro incorrecto. Pata corta. Recubrimiento demasiado grueso para la tuerca. Revestimiento comprimido después de la puesta en marcha. Una abrazadera tiró hacia abajo de una pata hasta que la tubería se ovaló.

Ninguno de ellos es un problema material. En todos ellos falta información.

Las piezas son sencillas, y precisamente por eso nadie las especifica. El pedido se realiza indicando el tamaño, el proveedor adivina el resto y la página web lo adapta. Normalmente, funciona, al menos durante un tiempo.

Diez campos en un dibujo lo solucionan casi todo. Diámetro exterior. Pared. Tipo. Rosca y longitud de la pata. Grado. Recubrimiento con su estándar. Material del revestimiento. Par de instalación. Entorno. Evidencia.

JingleFix suministra abrazaderas, sujetadores y piezas mecanizadas desde Ningbo, con personalización a partir de planos y muestras. Doce años de experiencia en exportación. Preferimos preguntar qué tipo de tubería es y por dónde pasa, en lugar de dar una medida y esperar que sea la correcta.

Envíenos las medidas de la tubería y los detalles del soporte. Le indicaremos qué falta antes de cotizarlo. Comience con la gama de abrazaderas en abrazaderas para tuberías y pernos en U , o envíenos el dibujo directamente.