En la instalación de sistemas de tuberías, la expansión térmica es un factor clave que puede afectar tanto el rendimiento como la durabilidad de la infraestructura. A medida que las tuberías se expanden y contraen con los cambios de temperatura, se generan tensiones que, si no se controlan, pueden provocar deformaciones, daños en las conexiones o fallos en el sistema.
Por eso es esencial tener en cuenta este fenómeno durante el diseño y la instalación para garantizar que la infraestructura funcione de manera óptima a lo largo del tiempo.
¿Qué es la expansión térmica?
La expansión térmica se refiere al aumento de la longitud de un material cuando se calienta. Al elevarse la temperatura, las partículas dentro del material se mueven más rápido, lo que provoca que las tuberías se expandan. Por el contrario, al enfriarse, las tuberías se contraen.
Cómo calcular la expansión térmica
Para calcular la expansión o contracción de una tubería, se utiliza la siguiente fórmula:
Δ𝐿 = 𝐿 ⋅ Δ𝑇 ⋅ 𝛼
Donde:
- Δ𝐿 es la variación de longitud (en mm)
- 𝐿 es la longitud de la tubería (en metros)
- Δ𝑇 es la diferencia entre la temperatura de instalación y máxima/mínima a la que está expuesta la tubería
- 𝛼 es el coeficiente de expansión lineal, que depende del material de la tubería
Este fenómeno puede generar tensiones significativas en las estructuras si no se prevé de manera adecuada.
Coeficientes de expansión según el tipo de material
Cada material tiene un coeficiente de expansión térmica diferente, lo que significa que no todos los materiales se expanden de la misma manera ante un cambio de temperatura.
En la tabla siguiente, se resumen los coeficientes de algunos materiales comunes en la construcción de tuberías:
Ejemplo práctico
- Material: Acero
- Longitud: 20 metros
- Temperatura de instalación: 15 ºC
- Temperatura máxima: 55 ºC
- Diferencia de temperatura: + 40 ºC
Aplicando la fórmula de expansión térmica:
Δ𝐿 = 20.0 ⋅ 40 ⋅ 0,0120 = 96 mm
Esto significa que, bajo un cambio de temperatura (máximo) de + 40 ºC, la tubería de acero se expandirá 96 mm.
