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Tuberías plásticas

Manual técnico

¿Quiénes somos?

AMANCO es una empresa dedicada desde hace más de 20 años, a la fabricación de tuberías plásticas para aplicaciones en tubosistemas de conducción de fluidos. Nuestra trayectoria nos ha permitido mantener operaciones en América Latina, desde México hasta Argentina, con 30 fábricas en 13 países, con más de 6000 colaboradores. AMANCO brinda soluciones completas, con el objetivo de que los clientes cubran sus necesidades de forma integral en una misma gestión; para ello, contamos con elaboración de diseños y presupuestos, tubosistemas, asesoramiento técnico, centro de recepción y distribución de pedidos, y servicios de instalación. En los últimos años, AMANCO ha ampliado la diversidad de alta tecnología e innovación con sus productos Conduflex, Novaloc, Novafort, Drenaflex, acometidas domiciliarias PE, canoas o canaletas, entre otros. Además, ha realizado inversiones en plantas productivas y equipos nuevos en México, Colombia, Brasil, Guatemala y Costa Rica. La certificación ISO 9001-2000, ISO 14001 y OHSAS 18001 de todas nuestras plantas durante el año 2005, evidencia nuestro compromiso con la calidad.

Cuatro razones para elegir Tubosistemas Amanco 1. Innovación: las soluciones AMANCO poseen un ingrediente de innovación que mejora la calidad de vida de las personas que instalan y utilizan nuestros tubosistemas. 2. Integridad: AMANCO es una empresa de valores establecidos que busca hacer negocios francos y claros dentro del marco legal, para generar bienestar a sus colaboradores y a la comunidad. 3. Soluciones: nuestros sistemas brindan soluciones integrales a las necesidades del consumidor, y le crean un valor agregado. 4. Confianza: nuestras acciones están orientadas a formar con nuestros clientes relaciones sostenibles de largo plazo, basadas en la calidad de nuestros productos, asesoramiento técnico y servicio.

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Nuestros productos

Tubosistemas de infraestructura Sistemas de alcantarillado pluvial

Sistemas de acueductos Conducción y distribución de agua potable por gravedad, por presión y por bombeo

Sistema de alcantarillado sanitario Conducción de aguas negras por redes sanitarias, colectores de aguas negras

Pozos de visita PE Cámaras de inspección para alcantarillado sanitario y pluvial

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Nuestros productos

Tubosistemas en edificaciones Domiciliario: • Sistemas de agua fría • Sistemas de drenaje sanitario • Sistemas de agua caliente • Sistemas de drenaje pluvial • Sistemas de canalización eléctrica

Industrial: • Agua potable • Sistemas contra incendios • Trasiego de aguas de proceso • Trasiego de agua por bombeo • Riego para zonas verdes

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Nuestros productos

Tubosistemas de ingeniería agrícola • Riego por aspersión (fijo, semifijo y móvil) • Riego por goteo (goteros y cintas) • Riego por gravedad • Riego por microaspersión • Riego de áreas verdes • Conducciones para riego • Subdrenaje de plantaciones

Geosistemas Refuerzo y estabilización de vías • Refuerzo y protección de taludes • Obras de drenaje, reservorios y rellenos sanitarios • Protección de cauces de ríos y zonas costeras. • Subdrenaje de carreteras

Plantas de tratamiento de aguas residuales de tipo ordinario • Centros comerciales • Hoteles • Residencias • Condominios • Urbanizaciones • Desarrollo turístico

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Nuestros compromisos

Con la calidad: AMANCO posee el único laboratorio certificado de Centroamérica para efectuar pruebas de calidad en PVC. Los productos que se despachan de nuestras plantas pasan por una serie de pruebas, las cuales le aseguran al cliente un producto que cumple las más altas exigencias de las normas ASTM. Contamos con departamento propio de diseño y fabricación de todos nuestros moldes, para responder rápidamente a los requerimientos especiales de nuestros clientes. Con nuestros clientes: El cliente es la razón de ser de AMANCO. Poseemos la red de distribución de tuberías y accesorios de PVC más grande de Centroamérica, lo cual garantiza la entrega oportuna de nuestros productos. Además, brindamos soporte técnico a través de nuestro departamento de ingenieros, quienes visitan a los clientes y los asesoran en los proyectos de tubosistemas. Nuestras cuadrillas de instaladores especializados dan apoyo en obra y aseguran al cliente una instalación sin problemas.

MANUAL TÉCNICOMANUAL DE PRODUCTOS TÉCNICO DE PRODUCTOS

Índice

Capítulo 1 - Generalidades

9

Capítulo 2 - Normas, productos y aplicaciones

21

Capítulo 3 - Diseño hidráulico de tubosistemas de agua

25

potable y alcantarillado en edificaciones e infraestructura Capítulo 4 - Diseño de tubosistemas de ingeniería agrícola

55

Capítulo 5 - Diseño de tubosistemas eléctricos

71

Capítulo 6 - Comportamiento y diseño estructural de tuberías

85

Capítulo 7 - Instalación de tuberías plásticas

93

Capítulo 8 - Instalación de pozos de visita

115

Capítulo 9 - Instalación de tanques de polietileno

125

Capítulo 10 - Transporte, manipulación y almacenamiento

133

Capítulo 11 - Geosintéticos

135

Capítulo 12 - Tratamiento de aguas residuales domésticas

149

Capítulo 13 - Daños en tuberías de PVC y su reparación

153

Anexos

165

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Manual técnico

Capítulo 1 Generalidades

CAPÍTULO 1: GENERALIDADES

1.1 VENTAJAS DE LAS TUBERÍAS PLÁSTICAS La creciente aceptación de las tuberías plásticas se explica por las múltiples ventajas derivadas de sus características. a) Bajo peso Ninguna otra tubería ofrece la combinación de bajo peso del plástico ni sus excelentes propiedades mecánicas. b) Resistencia a la corrosión Las tuberías plásticas son inmunes a los tipos de corrosión, ya sea química o electroquímica, que normalmente afectan a los sistemas de tuberías enterradas. Como el plástico no es un material conductor, no se producen efectos electroquímicos o galvánicos en las tuberías. Tampoco sufren daños por el ataque de suelos normales ni corrosivos, y no las perjudica el ácido sulfúrico en las concentraciones presentes en los alcantarillados sanitarios. En consecuencia, las tuberías plásticas no requieren ningún tipo de recubrimiento ni protección catódica. c) Resistencia química Las tuberías plásticas han demostrado tener una gran resistencia al ataque de las sustancias químicas encontradas en las aguas típicas para consumo humano, así como en las aguas presentes en los sistemas de alcantarillado. También se han utilizado en procesos industriales, para conducir ácidos y otros líquidos. En la tabla A.1 del anexo A, se incluye información acerca de la resistencia química de las tuberías de PVC. d) Hermetismo Por su naturaleza intrínseca, el plástico es un material impermeable, por lo cual evita infiltraciones y exfiltraciones que podrían afectar al sistema y al ambiente. La junta cementada, mediante el proceso de fusión (o soldadura) del material, da continuidad y hermetismo absoluto al sistema. La unión con empaque de hule de nuestros distintos sistemas, garantiza un sello hermético y una gran facilidad de instalación. e) Resistencia al ataque biológico El ataque biológico se define como la degradación causada por la acción de micro o macroorganismos vivientes; como por ejemplo los hongos y bacterias; y raíces, insectos y roedores, respectivamente. Raíces Cualquier abertura en la tubería o en sus juntas provee un fácil acceso a las raíces de los árboles y ocasiona también el derrame de agua e infiltración. Nuestras tuberías han demostrado que una correcta instalación proporciona tuberías invulnerables a la presencia de raíces. Microorganismos Se ha demostrado que el ataque de hongos, bacterias, algas, etc. carece de importancia por no existir en el plástico materia nutriente para el desarrollo de estos. Insectos Nuestras tuberías no son atacadas por termitas. Roedores Dado que las tuberías plásticas no constituyen una fuente de nutrición, no están expuestas al ataque de roedores.

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES

f) Resistencia a la intemperie Las tuberías plásticas no se ven afectadas por los ciclos húmedo/seco o frío/caliente. No obstante, cuando están expuestas a la radiación ultravioleta (UV) de la luz solar pueden sufrir decoloración y verse afectadas por una disminución en la resistencia al impacto. Otras propiedades, como el esfuerzo a la tensión y el módulo de elasticidad, no se afectan sensiblemente. La manera más común de proteger tubería plástica expuesta a los rayos del sol es aplicar una capa de pintura a base de agua. También, se pueden fabricar tuberías con aditivos que las protegen de los rayos ultravioleta. g) Resistencia a la abrasión Las tuberías plásticas tienen una excepcional resistencia a la abrasión, con un comportamiento muy superior al de tuberías fabricadas con otros materiales. Esto reduce muy significativamente los costos de mantenimiento ocasionados por la abrasión. h) Flexibilidad Las tuberías plásticas poseen un módulo de elasticidad menor que las tuberías tradicionales. Por ello, tienen una mayor flexibilidad y, por consiguiente, un mejor comportamiento frente a los siguientes esfuerzos: • Movimientos sísmicos • Sobrepresiones (golpe de ariete) • Cargas externas (muertas y vivas) Esta flexibilidad, unida a su poco peso, facilita su manejo, instalación y mantenimiento, con lo cual se obtiene un ahorro en tiempo, en gastos en transporte y en mano de obra. i) Rugosidad Por su baja rugosidad, las tuberías plásticas pueden clasificarse como tuberías hidráulicamente lisas, gracias a su bajo coeficiente de fricción. Esto, con respecto a las tuberías tradicionales, significa que las paredes de las tuberías plásticas generan menor resistencia al flujo y, con ello, permiten transportar caudales mayores. Además, la superficie lisa de la pared impide la formación de incrustaciones y tuberculizaciones, que pueden disminuir la sección de la tubería. j) Resistencia al impacto Por las características propias del material, las tuberías plásticas pueden asimilar las fuerzas de impacto que eventualmente se presenten durante la manipulación, transporte e instalación. 1.2 PROPIEDADES DE LAS TUBERÍAS PLÁSTICAS a) Mecánicas Las tuberías plásticas tienen la capacidad para resistir adecuadamente los esfuerzos internos generados por los fluidos que transportan, tanto en sistemas por presión como por gravedad. Para el uso en sistemas por presión, las tuberías se fabrican para resistir diferentes presiones de trabajo, y así se logran diseños más económicos. Asimismo, las tuberías plásticas tienen la resistencia adecuada para soportar las cargas externas producidas por el relleno de la zanja, las cargas vivas y los esfuerzos de impacto.

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES b) Térmicas La resistencia de las tuberías plásticas está sujeta a variaciones de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura del líquido, disminuye la resistencia a la presión interna. La tabla 1.1 contiene los factores de reducción para la presión máxima de trabajo respecto a la temperatura de operación para tubería de PVC, CPVC, polietileno de alta densidad HDPE y polipropileno PP.

TABLA 1.1: CORRECCIÓN POR TEMPERATURA

Fuente: UNI-BELL

De este modo, si la presión de trabajo de una tubería PVC SDR 26 es de 11,2 kg/cm2 o 160 psi (Ver tabla 3.1) a 23 °C, para una temperatura de 43 °C la máxima presión de operación será de 5,6 kg/cm2 u 80 psi (11,2 x 0,50). Igualmente, para una tubería CPVC SDR 11, si su presión de trabajo a 23 °C es de 28,0 kg/cm2 o 400 psi (ver tabla 3.1) para una temperatura de 82 °C, la máxima presión de operación será de 7,0 kg/cm2 o 100 psi (28,0 x0,25). No se recomiendan temperaturas mayores de 60 °C para PVC o mayores de 82 °C para CPVC. En instalaciones para agua caliente deben colocarse válvulas de seguridad destinadas a controlar el exceso de presión y eliminar el vapor que pueda formarse. Igualmente, los cambios en la temperatura, tanto en el líquido como en el ambiente, producen variaciones en la longitud de las tuberías plásticas. La variación en la longitud de las tuberías es independiente del diámetro y el espesor, y se puede calcular con la siguiente fórmula:

∆L ∆L

= =

L ∆T

= =

=

L ∆T

variación en longitud, en mm coeficiente de dilatación térmica (5,4 x 10-5 mm/mm/ºC para PVC; 1,89 x 10-5 mm/mm/°C para CPVC; 1,4 x 10-4 mm/mm/ºC para PE; 0,86 x 10-4 mm/mm/ºC para polipropileno) longitud original, en mm variación de temperatura, en grados Celsius El PVC y el CPVC son materiales autoextinguibles; es decir, solo arden en presencia de llama.

Se recomienda instalar juntas de dilatación para controlar el movimiento causado por cambios de longitud debido a variación de temperatura. c) Eléctricas El PVC no es un material conductor, por lo que los efectos galvánicos y electroquímicos no se presentan en las tuberías fabricadas con este material. En la tabla A.2 del anexo A, se detallan las principales características de las tuberías de PVC.

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES

1.3 PLÁSTICOS UTILIZADOS EN FABRICACIÓN DE TUBERÍAS Durante el siglo XX, tuvo lugar un verdadero avance revolucionario en la ingeniería de materiales para tuberías. Esta revolución nació con la ciencia de los polímeros, y ha ido en acelerado crecimiento a través de muchas décadas. Uno de los polímeros más desarrollados ha sido el cloruro de polivinilo (PVC), junto con el polietileno (PE); pero existen muchos otros que también se han empleado para fabricar tuberías. Los plásticos son polímeros orgánicos producidos a partir de una resina derivada esencialmente del gas natural, del petróleo, del agua salada y del aire. Un polímero es una larga cadena de moléculas químicas llamadas monómeros, que se unen mediante una reacción conocida como polimerización. Cuando se unen monómeros químicamente semejantes, el plástico resultante es un polímero, como por ejemplo el polietileno, formado por la unión de monómeros llamados etilenos.

MONÓMEROS QUÍMICAMENTE SEMEJANTES

POLÍMERO

POLIETILENO

Al unirse monómeros químicamente diferentes, el plástico resultante es un copolímero, como el cloruro de polivinilo o PVC, formado por la unión de dos monómeros: cloruro de vinilo y acetato de vinilo.

MONÓMEROS QUÍMICAMENTE DIFERENTES

COPOLÍMERO

PVC

El CPVC es similar al PVC, excepto que es clorado; o sea, se le agrega cloro para aumentar su resistencia a la temperatura. Aditivos Existen varios productos químicos denominados aditivos, que se agregan a la resina para mejorar sus propiedades e incrementar su campo de acción. Entre ellos están: • Plastificantes, para aumentar la flexibilidad y fluidez de las resinas • Colorantes • Estabilizadores de calor, para evitar la degradación de la resina durante el proceso y aumentar la vida útil de los productos • Antioxidantes • Filtros para rayos ultravioleta • Filtros antiestáticos • Retardadores de flamas • Agentes espumantes • Lubricantes, para facilitar el manejo de la resina y mejorar el acabado final

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES

1.4 CLASIFICACIÓN DE TUBERÍAS PLÁSTICAS De acuerdo con la composición de los materiales de fabricación, las tuberías plásticas se dividen en dos grupos básicos: a) Termoplásticas Las tuberías termoplásticas son aquellas que poseen las siguientes características: • Se suavizan al calentarlas y se endurecen al enfriarlas. • Pueden formarse y modificarse repetidamente. Ejemplos: - PVC - Polietileno b) Termoformadas Las tuberías termoformadas son aquellas que: • Pueden estar solo una vez en la fase de plástico suave. • Si se suavizan de nuevo, sufren daños permanentes. Ejemplos: - Resina termoformada con refuerzo de fibra de vidrio - Polietileno de enlace cruzado - Melamina 1.5 FABRICACIÓN DE TUBERÍAS PLÁSTICAS La fabricación de tuberías plásticas es un proceso extenso y complejo. Este proceso se inicia con la refinación del petróleo crudo; pasa por la producción de la resina y de los compuestos, y culmina con la extrusión o inyección del material en las máquinas correspondientes, para producir tuberías y accesorios. En la figura 1.1, se observa el proceso de fabricación de tuberías y accesorios de PVC, el cual es muy similar al de otros termoplásticos. Para definir las propiedades básicas del compuesto de PVC y del polietileno, la Sociedad Americana para Ensayos y Materiales (ASTM) estableció la especificación D1784 Especificación estándar para compuestos de cloruro de polivinilo rígido y cloruro de polivinilo clorado, así como la D3350 Especificación estándar para materiales de tuberías plásticas y accesorios de polietileno. 1.6 MATERIA PRIMA PARA FABRICACIÓN DE TUBERÍAS PLÁSTICAS Para la fabricación de sus productos, AMANCO utiliza tanto la resina de PVC como la de polietileno. Sin embargo, la resina es inutilizable hasta que haya tomado la forma de compuesto, o sea, cuando se encuentre combinada con estabilizadores para calor, lubricantes y otros ingredientes, como los aditivos anteriormente descritos.

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES

FIGURA 1.1: PROCESO DE FABRICACIÓN DE TUBERÍAS DE PVC

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES

1.7 CLASIFICACIÓN DE COMPUESTOS PARA TUBERÍAS PLÁSTICAS La identificación de los compuestos se realiza mediante un código alfanumérico, conformado por cinco números y una letra en el caso de PVC, y de seis números y una letra en el caso del polietileno. a) Cloruro de polivinilo PVC

0

0

0

0

0 0

• Resina base Propiedad y valor mínimo: • Resistencia al impacto • Resistencia a la tensión • Módulo de elasticidad en tensión • Temperatura de deflexión bajo carga • Resistencia química

Las tablas 1.2 y 1.3 presentan los valores correspondientes a cada compuesto. Ejemplo 1: El compuesto PVC rígido 12454 es el usado normalmente por AMANCO para la fabricación de sus tuberías de PVC. Este compuesto se conocía anteriormente como PVC tipo I grado 1 (PVC 1120). El detalle de la materia prima es el siguiente: 1- Cloruro de polivinilo 2- Resistencia al impacto = 34,7 J/m 4- Resistencia a la tensión = 48,3 MPa (7000 psi) 5- Módulo de elasticidad en tensión = 2758 MPa (400 000 psi) 4- Temperatura de deflexión bajo carga = 70 ºC (158 ºF)

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CAPÍTULO 1: GENERALIDADES

TABLA 1.2: REQUISITOS DE CLASE PARA LOS COMPUESTOS DE PVC PARA ASTM D1784 Nota: el valor mínimo de propiedad determinará el número de celda, a pesar de que el número máximo esperado puede estar dentro de una celda mayor.

a- NE = no especificado b- Todos los compuestos cubiertos por esta especificación, deben presentar los siguientes resultados al probarse con el método D 635: extensión media de quemado