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Tub uber ería Fit t iin ngs ng eríías í ass y Fit ings gss

de HDPE

Índice General 1.

I n t r o d u cci ó n

3

2.

Ve n t a j a s

4

2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9

Resi st en ci a q u ím i ca Ser vi ci o a l ar g o p l azo Baj o p eso Co ef i ci en t e d e f r i cci ó n Si st em as d e u n i ó n Resi st en ci a/f l exi b i l i d ad Resi st en ci a a l a ab r asi ó n Est ab i l i d ad a l a i n t em p er i e Est ab i l i d ad an t e cam b i o s d e t em p er at u r a

4 4 4 4 4 4 5 5 5

3.

A p l i ca ci o n e s

6

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6

M i n er ía A g r i cu l t u r a Sect o r p esq u er o Á r ea san i t ar i a In d u st r i a q u ím i ca In d u st r i a en g en er al

6 6 6 6 6 6

4.

Esp e ci ci f ic ica ci o ne ne s t éc écn i ca s m at at er e r i a pr pr i m a

8

4.1 4.2

Tab l a: Esp eci f i caci o n es t écn i cas PE 100 Tab l a: Esp eci f i caci o n es t écn i cas PE 80

8 8

5.

D i m e n si o n e s p a r a t u b e r í a s

9

5.1 5.2

Tu b er ía HDPE PE 100 n o r m a ISO 4427 Tu b er ía HDPE n o r m a DIN 8074

10 11

6.

D i m e n si o n e s p a r a f i t t i n g s

12

6.1 6.1

Codos segme egmentado ntadoss para para solda soldadura dura p o r t er m o f u si ó n 6.2 6.2 Tees ees segmentadas egmentadas para soldadura p o r t er m o f u si ó n 6.3 Red u cci o n es p ar a so l d ad u r a p o r t er er m o f us usi ó n 6.4 6.4 Porta flanges flanges (stub (stub ends) ends) para soldadura oldadura p o r t er m o f u si ó n 6.5 Fitting ittingss iny inyectado tadoss para para solda oldadu dura ra tipo tipo soque oquete te 6.6 6.6 Fittings inyec inyectados tados para para soldad oldadura ura por elec electrofus trofusión ión 6.7 Fi t t i n g s i n yect ad os 6.8 Fl an g es 6.9 Un i o n es esp eci al es 6.9.1 Un i ó n r o scad a (Pl asso n o eq u i val en t e) 6.9.2 Un i ó n t i p o Vi ct au l i c

12 14 16 17 18 20 25 29 32 32 34 1

35

10.

7.1 Un i o n es f i j as 7.1.1 So l d ad u r a a t o p e 7.1.2 So l d ad u r a p o r el ect r o f u si ó n 7.1.3 So l d ad u r a t i p o so q u et e 7.2 Un i o n es d esm o n t ab l es 7.2.1 St u b en d s y f l an g es 7.2.1.1 Fl an g es t r ad i ci o n al es 7.2.1.2 7.2.1.2 IPP IPP Delt Deltafl aflex exTM Flanges t ip ipo Co Con volu t ed ed 7.2.2 Unión nión ros roscada (Plas lasson o equiv quivaalente lente)) 7.2.3 Un i ó n t i p o Vi ct au l i c

35 35 37 39 40 40 40 41 42 44

8.

I n st a l a ci ó n

45

8.1 8.1.1 8.1.2 8.1.3 8.1.4 8.1.5 8.1.6 8.2 8.2.1 8.2.2 8.2.3 8.2.4 8.3 8.3.1 8.3.2 8.3.3 8.4 8.4

In st al aci ó n su b t er r án ea Excavación y pre prepara paracción ión del del enca ncamado Ten d i d o d e l a t u b er ía Exp an si ó n y co n t ra racci ó n t ér ér m i cas In st al aci ó n d e f i t t i n g s Pasad a d e p ar ed Rel l en o y co m p act aci ó n In st al aci ó n su p er f i ci al Di l at aci ó n y co n t r acci ó n té tér m i cas So p o r t es g u ías So p o r t es an cl aj es A pl pl ic icaci on on es es en co co nd nd uc ucci ón ón de de p ul ul pa pas In st al aci ó n b aj o ag u a Un i ó n y m o n t aj e A n cl aj es y p eso s Lan zam i en t o al ag u a y h u n d i m i en t o Ins Instalac talación en en tendidos tendidos exis existente tentess (RELINING) Rep ar aci ó n d e l ín eas d añ ad as Rep ar aci ó n p er m an en t e Rep ar aci ó n m ecán i ca Rep ar aci ó n d e f i t t i n g s Rep ar aci ó n b aj o el ag u a Precauc recauciones iones de instalac instalación ión para para f i t t i n g s seg m en t ad o s

45 45 45 46 46 47 47 47 47 48 48 49 49 49 49 50

10.1 Cál cu l o h i d r áu l i co 10.1.1 Fl u j o b aj o p r esi ó n 10.1.2 10.1.2 Selecc elección del diámet ro int erno d e l a t u b er ía 10.1.3 Pér d i d as d e car g a a) Fó r m u l a d e Hazen -W i l l i am s b ) Fó r m u l a d e Co l eb r o o k 10.1.4 Pér di di d a d e car ga ga en si n gu gu l ar ar id id ad ad es es 10.1.5 Fl u j o g r avi t aci o n al a) Fl u j o a secci ó n l l en a b ) Fl u j o a secci ó n p ar ci al 10.1.6 Go l p e d e ar i et e 10.2 Cu r vas d e r eg r esi ó n 10.3 Lím i t e d e cu r vat u r a 10.4 Cál cu l o d e d ef l exi o n es

55 55 55 56 60 60 60 60 64 65 66 66

11.

Co n t ro l d e ca l i d a d

71

11.1 11.2

M at er i a p r i m a Tu b er ías

71 71

12.

Ta b l a d e r e si st e n ci a q u í m i ca

72

13.

Se r v i ci o s a l cl i e n t e

76

13.1 13.2 13.3

Ser vi ci o d e t er er m o f u si ó n en t er er r en o A si st en ci a t écn i ca Fab r i caci ó n d e p i ezas esp eci al es

76 76 76

7.

8.5 8.5.1 8.5.2 8.5.3 8.5.4 8.6 8.6

9. 9.1 9.2 9.3

2

Si st e m a s d e u n i ó n

50 50 51 51 52 52 52

Su mi m i n i st ro ro , tr t r a ns nsp or or t e y a l m a ce n a m i e n t o

53

Su m i n i st r o Tr an sp o r t e A l m acen am i en t o

53 53 54

Co n si d e r a ci o n e s d e d i se ñ o

55 55 55

Anexos

77

Anexo A: Tab l a d i m en si o n al es Anexo B: Normas de referencia relacionadas co n t ub ub er ías y f itit titi n g s d e HDPE. Anexo C: Ej em p l o s d e cál cu l o s C1: Cálculo álculo de pérdi da de carga carga ut ilizando fór mulas de Haz Hazen-Williams en-Williams y Colebrook C2: Cálculo álculo de pérdi da de carga carga ut ilizando áb aco d e Hazen -W i l l i am s C3: Cálculo álculo de pérdi da de carga carga ut ilizando l o s áb aco s d e M an n i n g C4: Cálculo de b para la instalación d e vál vu l as m ar i p o sa C5: Cálculo de espaciamiento entre so p o r t es aér eo s C6: Teorema de Bernoul Bernoul li para líquid os perfec perf ecto toss

77 79 80 80 81 82 86 87 89

1. Introducción

introducción

La industria de materiales plásticos se ha desarrollado por alrededor de 100 años, años, pero el po liet ileno (PE (PE) fu e desc descubi erto ert o en la década del 30. Los Los pri meros PE eran de b aja densidad densidad y se se ut ilizaron il izaron pri ncipalment e como como cond uctores uctor es de cabl cables es.. Los Los poli po liet etilileno enoss de alt a densidad (HDPE (HDPE), util ut ilizado izado s hoy ho y día en sistemas sistemas de t uberías, uberías, fueron f ueron desarrol desarrol lados en los años 50. Los sistemas de tuberías de HDPE ofrecen la oportunidad de utilizar ventajosamente las características tan part iculares de est est e mat erial y ocuparlas para resolver resolver antiguos problemas y diseñar sistemas para aplicaciones donde los materiales tradicionales son inadecuados o demasiado costosos. Las tuberías de HDPE ofrecen mayores alternativas de diseño garantizando una larga vida útil, economía en instalación y equipos, minimizando nim izando los cos costt os de mant ención, cuando cuando las cond iciones de op eración est est án den t ro d e las capacidad capacidades es de Vista front al Planta Industrial temperatur a y presión presión del material. Lo Chena, Chena, San Bernardo, Santiago. El d esarro esarro ll o d e técnicas t écnicas especiales especiales de pro ces ceso y el me joramiento de los equipos de producc producción han permit ido o bt ener cada vez mejor es resin resinas as,, con con l as cuales se log ran pro p rodu ductos ctos termiterm inados únicos para la industria, tanto en calidad como en funcionamiento. Uno de d e los más recient es desarro desarro ll os concierne a un grado gr ado de d e HDPE HDPE con prop pr opieiedades de resistencia significativamente mayores que las del HDPE tradicional. Est e nuevo grado, grado , denom inado inad o PE PE 100, es es usado usado part icularment e en t uberías para agua a presión, obteniéndose un ahorro en el espesor de pared de las t uberías en apro ximadament e 35% comparado con una t ubería de HDPE HDPE t radicional. En est est e cat catálo álogo go se present present an las l as vent ajas y pri ncipal es aplicac apl icacio iones nes de las l as t uberías y fit fi t t ings in gs de HDPE HDPE, las especif especif icacio icaciones nes técnicas del mat erial, eri al, los l os sistemas sistemas de unión, las consideraciones de diseño e instalación, etc. Se ha dedicado un espec especial ial esf esf uerzo en la preparac p reparación ión de los l os capítulos apítu los de di mension mension es de t uberías y fittings, cubriendo una amplia gama de productos que cumplen con las características características dimension di mensionales ales est est ablec abl ecid idas as en normas no rmas int in t ernacional ernacio nales es.. Duratec f abrica tu berías y fit f it t ing s de HDPE HDPE a part ir de res r esinas inas de excelent excelent e calid calid ad susumini mi nisst radas por po r pr oveedo res cert cert if icados bajo baj o no rmas de la seri seriee ISO ISO 9000 y de acuerdo a las más estrictas normas de fabricación. La finali fi nalidad dad primo pr imo rdial rdi al de est est e catálo catálo go es servir de mat erial de apo yo, presenpresentando información confiable con lo mejor de nuestro conocimiento y experiencia. Con este propósito, pretendemos mantener una exitosa relación con nuestros clientes y ofrecerles el mejor servicio.

3

2. Vent Ventajas ajas Cuando se comparan con materiales tradicionales, les, los sis sistt emas de t uberías de po liet ileno ilen o d e alt a densidad (HDPE) ofrecen significativos ahorros en los costos de instalación y equipamiento, mayor libertad de diseño, bajo costo de mantención y una l arga vida útil para la mayoría mayoría de est est os sist sistem emas as.. Est os benef icios, ventajas vent ajas y oport opo rt unid un idades ades de di sminución de costos se derivan de las propiedades y características únicas de las tuberías de HDPE.

2.11 Res 2. esis istenc tencia ia químic químicaa Para todos los propósitos prácticos, las tuberías de HDPE son químicamente inertes. Existe sólo un número muy reducido de fuertes productos químicos que podrían afectarlas. Los químicos naturales del suelo no pueden atacarlas o causarles degradación de ninguna forma. El HDPE no es conductor ond uctor eléct eléct rico, por lo cual no n o son son af ecectadas por la oxidación o corrosión por acción electrolítica. No permiten el crecimiento, ni son afec af ectt adas por po r alg as, as, bacteri as u ho ngos ng os y son son resistentes al ataque biológico marino.

2.22 Ser 2. ervi viccio a lar largo go pl plaz azo o La vida útil estimada tradicionalmente para las tuberías de HDPE es superior a 50 años para el transporte de agua a temperatura ambiente (20ºC). (20ºC). P Para ara cada apl icació icaciónn en part p art icular, las con con-diciones de operación internas y externas pueden alt erar la vida út il o cambi cambiar ar la base base de disediseño recomendada recomendada para alcanzar alcanzar la mi sma vida út il. Estas conclusiones son respaldadas por más de veint e años de experiencia real.

2 .3 Ba j o pe p e so Las tuberías de HDPE pesan considerablemente menos que la mayoría de las tuberías de materiales tradicionales. Su gravedad específica es 0,950, flotan en agua. Son 70-90% más livianas que el concreto, fierro o acero, haciendo más f ácil ácil su manejo e in st alación alación . Import antes ahorros se se obt ienen en mano de obra y r equerimiento de equipos. equipos.

4

2.44 Coe 2. oefic ficie iente nte de de fric fricció ión n Debido a su gran resistencia química y a la abrasión, las tuberías de HDPE mantienen excelentes propiedades de escurrimiento durante su vida útil. Gracias a sus paredes lisas y a las características de impermeabilidad del PE, es posible obt ener una mayor capac capacidad idad de f lujo y mínimas pérdidas por fricción. Para los cálculos de flujo bajo p resión resión , se se uti liza comú comúnment nment e un fac f actt or «C» «C» de 150 para la f órmula órm ula de d e Hazen-Will Hazen-Will iams. iams. CuanCuando el flujo es gravitacional, se utiliza un factor «n» de 0,009 0,009 para la fór mula de M anning.

2.55 Sis 2. istema temass de un unió ión n Las tuberías de HDPE se pueden unir mediante termofusión por soldadura a tope, por electrofusión o bien por soldadura tipo soquete. El sist ema de sold sold adura a t ope es recono recono cido en la industr dustr ia como como un sis sistt ema de unió n de gr an conf conf iabilidad, es costoefectivo, no requiere coplas, no se producen filtraciones y las uniones son más resistent resistent es que qu e la tub t ubería ería misma. Las Las t uberías ub erías t ambién pueden uni rse rse por medio s mecánicos mecánicos,, tales como stub ends y flanges, coplas de compresión o uniones tipo Victaulic. No se pueden unir mediante solventes o adhesivos.

2.66 Res 2. esis istenc tencia/ ia/flexi flexibil bilida idad d La gran resist resist encia d e las tu berías ber ías de HDPE HDPE es una un a imp ort ante ant e carac caractt eríst eríst ica derivada de las propiepro piedades quími cas y f ísicas ísicas tant tan t o d el materi m ateri al como del mét odo de extrusión. extrusión. La tubería no es fr ágil, es f lexibl e, por lo que p uede curvarse curvarse y absorb absorber er cargas de impacto en u n ampli o rango de t emperaturas perat uras.. Es Esta resis resistt encia encia y f lexibi lid ad perm it en a la tu bería absorb absorber er sobr sobr epresion epresion es, es, vibrac vibr acion ion es y t ension ension es causadas ausadas por movimient movim ient os del t erreno. Pueden deformarse sin daño permanente y sin efec ef ectt os adversos adversos sobre ob re el servicio a lar go plapl azo. Es Esto permi t e que qu e sean sean in st aladas sin problepro blemas en terrenos con obstáculos, ya que pueden colocarse colocarse en fo rma serpen serpentt eada, respet respet ando ciertas tolerancias de curvatura (radios mínimos). También se pueden colocar en zanjas estrechas, pues lasuni ones pueden ef ectu ectu arse arse f uera de ella. La resis resistt encia encia a la ru pt ura po r t ension ension es ambien-

tales tal es es muy alt a, as asegurand o qu e no hay ni ngún ngú n efecto en el servic servicio io a largo plazo si si se pro ducen rayas superf iciales de una pr of und idad n o mayor a 1/10 del espes espesor or dur ant e la i nst nst alación. La resistencia isten cia extrem ext remaa de l as t ub erías de HDPE HDPE es un a de sus caracterís característt icas excepcion excepcion ales que perm it e innovar in novar en el d iseño iseño d e sis sistt emas de t uber ías. ías.

2.77 Res 2. esis istenc tencia ia a la abras abrasión ión Las tuberías de HDPE tienen un buen comportamiento en la conducción de materiales altamente abrasivos, tales como relaves mineros. Numerosos ensayos han demostrado que las tuberías de HDPE con respecto a las de acero tienen un mejor desempeño desempeño en est est e ti po d e servicio servicio en una razón de 4:1. Han sido probadas en la mayoría de l as aplicac apl icacio iones nes mineras min eras,, con excelent es resul resul-tados.

cos, cos, es t an grand g randee que qu e no es necesario necesario usar usar ot ros est est abil izado res de l uz o absorb absorb edor es UV UV.. Si el negro de hum o no es correc orr ectt amente ament e disperdispersado, alg unas áreas áreas permanece perm anecerán rán des d espro pro t egidas egid as cont ra la exposición exposición ambi ental, convirt iéndose iéndose en puntos débiles donde el material se degradará más rápidamente. En estas áreas el material se to rna frágil y podría ser el el punt o de partida para una f alla. Por Por l o t anto, es vital lo grar una bu ena dispersión para una protección homogénea, lo cual se asegura asegura cuando el negro n egro de hu mo es adicionado en equipos apropiados para tal efecto. Ensayos de estabilidad indican que las tuberías de HDPE HDPE pueden pu eden est est ar instalad i nstalad as o almacenadas al macenadas a la intemperie en la mayoría de los climas por período s de muchos años sin n ing ún d año o pérdid a de pr opi edades f ísicas ísicas imp ort antes ant es..

2.88 Estabi 2. tabili lida dad d a la in intemper temperie ie

2.99 Estabi 2. tabili lidad dad ante cambi ambios os de temperatura

Las Las t uberías ub erías de HDPE HDPE est est án pro p rott egidas egi das cont ra la la degradación que causan los rayos UV al ser expuest puest as a la lu z direc dir ectt a del sol, ya que conti enen un porcentaje de negro de humo, que además, le otorga el color negro a estas tuberías. El negro de humo es el aditivo más efectivo, capaz de aumentar las características de estabilidad a la intemperie de los materiales plásticos. La protección, que incluso niveles relativamente bajos de negro d e humo i mpart en a los plásti plásti -

La exposición exposición de l as t uberías ub erías de HDPE HDPE a cambio s nor males de temperat t emperat ura no causa ausa degradación del material. Sin embargo, algunas propiedades f ísicas ísicas y químicas quím icas de la t ubería ub ería podr po drían ían cambiar si la temperat t emperat ura es aument ada o disminui da. Para Para prot eger el material contra la degradación degradación a altas temperaturas que podría ocurrir durante la f abricac abricación, ión , almacenamient almacenamient o o inst inst alación, alación, se utilizan estabilizadores que protegen el material contra la degradación térmica.

5

3. Apli A pliccac acion iones es Algunas aplicaciones típicas que incluyen el uso de tuberías de HDPE son:

3.1 M inerí ineríaa Las tuberías de HDPE han dado excelentes resultados al utilizarse en distintos procesos de aplicacio cacio nes min eras. Gracias a su su alt al t a resisten resisten cia a la abrasión abrasión y corro corro sión , facilidad d e manejo e in st alación y buena resistencia mecánica, son ideales para: • Conducción de relaves • Riego de pi las de li xiviación xiviación • Condu on ducc cció iónn d e sol solucion ucion es ácid ácidas as y alcalin as • Cond ucción ucción de concentr ados (pipeli nes) nes) • Sist ist ema de combat e cont cont ra in cendios endi os

3.2 Agricultura Son variados los usos que las tuberías de PE tienen en la agricultura. Mediante el sistema de uni ones desmon desmon t ables result result an de rápi do acople y desac desacopl opl e. Además, Además, por po r su flexibi f lexibi lidad li dad se pu eden enrollar p ermit iendo un fácil transport transport e (se (se pueden suministrar en rollos de 50, 100 o más metros). Alg unos uno s ejempl ejempl os de apli cacion acion es son: • Riego por got eo (PE (PE lin eal) • Riego por aspersión • Transpor ranspor t e de ag ua

3.3 Sector pesquero En las industrias pesqueras, las tuberías de HDPE se est est án ut u t ilizand il izand o cada vez más. más. Por Por ser livi l ivianas anas y de fácil manejo, además de resistentes al agua salada y al al ataqu e biol ógic ógi co marin o, result result an ideales para par a est est e ti po d e apli caciones, caciones, ent re las cuales ual es están: • Jaulas para el cultivo de salmones • Descargas Descargas marítim marít imas as • Transporte de agua salada

3.4 Área sanitaria Las tuberías de HDPE presentan claras ventajas sobre otros materiales (acero, cemento comprimido, etc.), especialmente en su utilización en arranques domiciliarios y en zonas de napa freática alta, en las cuales se facilita su instala-

6

ción al efectu ar las uni ones f uera de la zanja, sin sin neces necesidad idad de evacuarlas evacuarlas en en el moment mom entoo d e ins in st alar la t ubería. ubería. Alguno Alg uno s ejemplo s son: • Redes de agua potable* • Alcantarillado Además, por sus características de flexibilidad, bajo peso, resistencia a aguas salinas, y además por no permit ir el crec crecimient o de algas u hon gos propios de la biología marina, son ideales para su ut ilización il ización en m edios edi os subac ub acuát uát icos en divers di versas as apli cacion acion es, es, t ales como como en emisario emisario s sub submari marinos. nos. • Para la ident if icac icación de redes de agua po table, se utiliza el sistema de coextrusión de rayas azules a lo largo de la t ubería.

3.5 Industria química En l a indu in dusst ria ri a química, qu ímica, las t uberías ub erías de HDPE HDPE han dado excelentes resultados. Gracias a su alta resist ist encia a la corro cor rossión, ió n, a su su res r esistencia istencia quími q uími ca y a la abrasión, son ideales para: • Condu on ducc cció iónn d e sol solucion ucion es ácid ácidas as y alcalin as • Cond ucción ucción de produ pr oducct os químic quími cos • Transpor ransportt e de agu a • Sist ist ema de combat e cont cont ra inc in cendio s

3.6 Industria Industria en general Los sistemas de tuberías de HDPE han sido utilizados exitosamente en cientos de aplicaciones, t anto ant o g enerales como de alt a espec especiali ializac zación ión , en todo tipo de industria. industria. Lasaplicac apl icacio iones nes más f recuent es son las sig sigui uient ent es: es: • Transpor ransportt e de aire comp comprim rim ido y de ventilación • Prot ro t ección ección de cables eléct eléct ricos ri cos y telefónicos • Conducción de líquidos o gases a baja temperatura • Transport e de gas, gas, petró pet róleo leo y sus sus deri vados • Transport e de ag uas resid residual uales es corros corro sivas • Cond ucción ucción de agu as • Transpor ransportt e neum áti co • Sistema de combate contra incendios.

4. Especificaciones técnicas materia prima Duratec fabrica tuberías de HDPE a partir de resinas de excelent excelent e calid calidad, ad, sumi suministradas nistradas por proveep roveedores do res certif certi f icados icado s bajo baj o norm no rmas as de la seri seriee ISO 9000. Las tuberías y fittings se fabrican bajo normas nacion nacion ales e in tern acion acion ales que garant izan su su

calidad. A cont inuación in uación , en las t ablas abl as 4.1 y 4.2 4.2 se se present present a una descripción general con las especificaciones técnicas correspondientes a los grados de HDPE de uso más m ás comú n, l os grad os PE PE 100 y PE 80.

Tabla 4.1: Especificaciones técnicas PE 100 P r op ied ad

M ét od o d e p r ueba

V a l o r t í p i co

Unida d

Densidad (resina base) Densidad (compuest o)

ISO 1183 ISO 1183

949 959

Kg/ m 3 Kg/ m 3

Índice de f luidez (190ºC/ 5Kg)

ISO 1133

0,45

g/ 10 min.

Tensión máxima elást ica Alargamient o a la rot ura

ISO 6259 ISO 6259

25 >6 0 0

M Pa %

M ódulo de elast icidad

ISO 527

1400

M Pa

Tª de reblandecimient o Vicat (1Kg) Tª de reblandecimient o Vicat (5Kg)

ISO 306 ISO 306

127 77

ºC ºC

Estabilidad térmica (OIT 1), 210ºC)

ISO 10837

>2 0

min.

ESCR (10% Igepal), F50 Cont en enido de negro de humo

ASTM D 1693-A ASTM D 1603

>1 0 0 0 0 ≥2

h %

1) OIT: oxidation induction time

Tabl a 4 .2: Especif Especif icacione icacioness técnicas té cnicas PE PE 80 P r op ied ad

M ét od o d e p r ueba

V a l o r t í p i co

Unida d

Densidad (resina base)

ISO 1183

945

Kg/ m 3

Densidad (compuest o) Índice de f luidez (190ºC/ 5Kg)

ISO 1183 ISO 1133

955 0,85

Kg/ m 3 g/ 10 min

Tensión máxima elást ica

ISO 6259

21

M Pa

Alargamient o a la rot ura M ódulo de elast icidad

ISO 6259 ISO 527

>6 0 0 1000

% M Pa

Tª de reblandecimient o Vicat (1Kg)

ISO 306

125

ºC

Tª de reblandecimient o Vicat (5Kg) Estabilidad térmica (OIT 1), 210ºC)

ISO 306 ISO 10837

72 >2 0

ºC min

ESCR (10% Igepal), F50

ASTM D 1693-A

>1 0 0 0 0

h

Cont en enido de negro de humo 1) OIT: oxidation induction time

ASTM D 1603

≥

2

%

La resina de grado PE 63 está siendo cada vez menos m enos comercializada, comercializ ada, por lo cual en este catálog cat álogo o no se incluyen sus especificaciones técnicas.

 Not  Nota: a:

8

5. Dimensiones para tuberías De acuerdo a la normativa ISO, la designación del material (por ejemplo, PE 100) se relaciona con el nivel de Resistencia Mínima Requerida, M RS (Minim (Mi nim um Requir ed St St rengt h) qu e se se debe considerar onsiderar en el diseño diseño d e t uberías para la conducción ducción de agua a 20ºC, 20ºC, por u n t iempo de serviservicio de d e al meno m enoss 50 años. La tensión de diseño σs se obtiene al aplicar un coefi cient e de di seño «C» sobre ob re el valor val or M RS del material (C=1,25 para PE, norma ISO 12162).

adimen sion al que qu e ident if ica una clas clasee de presión presión (a meno r SDR SDR,, mayor pres pr esió ión). n). SDR = eD Así, la ecuación (5.1) también se puede escribir como: σ

σ S

= M RS C

En la l a sig sigui uient ent e tabl t ablaa se se especif especifican ican lo s valores valor es M RS y sus σs correspondientes.

Todas las tuberías para servicios a presión se diseñan para resistir una presión hidrostática interna específica. Esta es la presión nominal PN, que in dica la máxima máxima pres pr esión ión de tr abajo a la cual cual la línea (sistema) completa puede ser sometida en operación operación cont inua a una determin ada temperatura. Cuando la t ubería es somet ida a u na presión presión interna, se induce una tensión hidrostática en la pared de la cañería, de acuerdo a la siguiente ecuación: σ

= p (D-e) 2e

(5.1)

Donde: = tensión in ducida, MPa MPa σ p = p r esi ó n i n t er er n a, M Pa Pa D = diá diámetro metro extern ternoo de de la tube tubería ría, mm e = esp es eso r d e p ar ar ed ed mí mín im im o, o, m m Como para tuberías de la misma clase (presión de t rabajo), la relación relación diámet ro/espes ro/espesor or es igual, se está difundiendo la clasificación de las tuberías en función de esta relación. Esta es la relación dimensional estándar (SDR), un número

=

p (SDR-1) 2

A cont inu ación ación , en la t abla 5.1.1 5.1.1 se se present presentan an las dimensiones de tuberías fabricadas con HDPE (poli etileno eti leno de alt a densidad) densidad) PE 100, 100, de acuerdo a la norm no rmaa ISO ISO 4427. En En l a tabl t ablaa 5.2.1 se se mues mu estt ra las dimensiones de tuberías según la norma DIN 8074, versió versiónn 1999, con con u na tens t ensió iónn de dis d iseño eño de de 2 50 Kgf/cm . Las dimensiones de tuberías PE 80 de acuerdo a la norma ISO 4427 y PE80 según la norma DIN 8074 se presentan en el Anexo A del catálogo, en las tablas A.1 y A.2 respectivamente. Consideramos de interés señalar el procedimiento de cálculo para la determinación del espesor de pared p ared de l as tu berías a presión presión . A part ir de d e la ec ecuación uación (5.1) (5.1) se se obt iene la fó rmurmu la para calcular el espesor de pared. e=

PN D 2 σs + PN

Donde: PN = pre presión nomin nominaal, MPa MPa D = diá diámetro metro extern ternoo de de la tube tubería ría, mm = t ensión ensión de di seño, M Pa σ S (1 MPa = 10 bar ≈ 10 Kgf/cm 2 ) Con esta fórmula y con las curvas de regresión (Cap. 10), es posible calcular para una tubería de un det ermin ado diámet ro externo el espes espesor or de pared neces necesario para la vida út il y t emperat ura d e t rabajo deseadas deseadas.. Ejemplo: ¿Cuál es el es e spesor d e par ed n ecesari ecesarioo para una tubería de HDPE PE 100 de diámetro 200 mm, para un t iempo de vida út il d e 50 años años,, operand o a 20ºC, 20ºC, a una presión presión de 16 bar y que cond uce agua? Considerando que para los requerimientos de tiempo de vida útil (50 años) y temperatura de servicio de 20ºC, 20ºC, la t ensió ensiónn d e dis di seño para PE 100 9

es σS= 8 MPa = 80 bar (ver tabla anterior), se calcula el espes espesor or d e pared de acuerdo acuerdo a la fó rmula rmu la anterior: • 20 0 e = 216• 80 + 16 = 18,2 mm

Si obs o bservamos ervamos la tabla t abla 5.1.1, vemos, vemos, en ef ect ect o, que qu e para t uberías ub erías de HDPE HDPE PE 100, diámet ro 200 mm, clase clase de pres pr esió iónn PN PN 16, el el espesor espesor de pared p ared míni m ínimo mo es de 18,2 mm.

5.1 Tubería HDPE HDPE PE 100 norma ISO ISO 4427 Tabla 5 .1.1: Dimen siones tubería HDP HDPE E-Durat ec PE PE 100 (n orm a ISO 4427)

1) Diámetro nomi nal equivalent e en pulgad as, as, como ref erencia con con la no rma ASME B36.10. B36.10. 2) La La relación dim ensional estánd estánd ar SDR SDR corresponde al cuociente ent re el diámet ro ext erno y el espesor espesor de par ed de la t ubería. Esadimensional. 3) La presión presión nomi nal PN corresponde corresponde a la m áxima presión de op eración admisible de l a tu bería a 20ºC, 20ºC, en bar. 4) Valores no cubier to s por la n orma ISO 4427. 4427. En En base a nuestr nuestr a experiencia, recomendamos un espesor espesor m ínimo de 2,3 mm para estas medidas. Esta Esta tabla se basa basa en las normas ISO 4427 e I SO 4065. Los pesos están calculados en base a valores medios de diámetro y espesor, según tolerancias especificadas en la norma ISO 11922-1.   Las cifras coloreadas en azul indican los diámetros (con sus res  pectivas presiones nominales) que actualmente puede fabricar  10  Duratec.

Tubería sumi sumi nistrada en rol los o t iras. iras.

5.22 Tuber 5. ubería ía HDP HDPE E nor norma ma DIN 8074 Tabla 5.2.1: Dimensiones tubería HDPE-Duratec, norma DIN 8074 (tensión de diseño

σs

= 50 Kgf/cm 2)

1) Diámetro nomi nal equivalent e en pulgadas, como como r eferencia con la norm a ASME ASME B36.10. B36.10. 2) La relación relación dimensional estándar SDR correspond correspond e al cuociente ent re el di ámetro externo y el espes espesor or d e pared de la t ubería. Es adimensional. 3) La presión presión nomi nal PN corresponde corresponde a la m áxima presión de op eración admisible de l a tu bería a 20ºC, 20ºC, en bar. Esta Esta t abla se basa en las normas DIN 80 74, versión 1999. Los pesos están calculados en base a valores medios de diámetro y espesor, según tolerancias especificadas en la norma DIN 8074.

  Las cifras coloreadas en azul indican los diámetros (con sus res  pectivas presiones nominales) que actualmente puede fabricar   Duratec.

Tubería sumi sumi nistrada en rollos rol los o t iras. iras.

11

6. Dimensiones para fitt ings 6.1 Codos segmentados para soldadur oldaduraa por por termofusión termofusión

Tabla 6.1.1: Codo 90º ( + 2º) y codo 60º (+ 2º). Codo 90º (+ 2º) 15º

Le

  º   3  0

    º    0    3

r

       º        5        1

Z

  e    L

Z d

Codo 60º (+ 2º)   Z   L e   º   1  5

    º    0    3

r       Z

       º        5        1

     e       L

La Tabl Tabl a 6.1.1 se se basa en la nor n orma ma DIN 16963 Part Part e 1.

12

d

Tabla 6.1.2: Codo 45º (+ 2º) y codo 30º (+ 2º) Codo 45º (+ 2º)    Z    º    5    2  ,     1    1

    L  e

     º      5  ,       2      2

r

       º        5        2  ,          1        1

   Z

  e    L

d

Codo 30º (+ 2º)

    Z

   e      L

      º      0       3

r    Z   e    L

La Tabla 6.1.2 se basa en la norma DIN 16963 Parte 1.

d

13

6.2 Tees segmentadas para soldadur oldaduraa por term ofus ofusión ión

Tabla 6.2.1: Tee Tee 9 0º ( + 2º) y Tee 6 0º ó 45º (+ 2º) Tee 90 º (+ 2 º) d

   º    9  0

Z

Le

d

Le

Le Z

Z L

Tee 60º o 45º (+ 2º) d   

   e     L     Z 1

6      0      º      ó      4      5      º      d

Le

Le Z1

Z2

La Tabl Tabl a 6.2.1 se se basa en la nor n orma ma DIN 16963 Part Part e 2. Tee 45º se se fabri f abri ca como p ieza especial, especial, di mensiones mension es no cubi ertas ert as por norma nor ma DIN 1696 16963. 3.

14

L

Tabla 6.2.2: Tee Tee 9 0º ( +2º) con reducción reducción concént rica/exc rica/excént ént rica Tee 90º (+ 2º) con reducción concéntrica d 2 > d1 /2 d 2

       Z

   º    9  0

2

   1    d

Le

Le Z1

Z1 L

Tee 90º (+ 2º) con reducción excéntrica d 2 > d 1/2 d 2

       Z

3 

   º    9  0

   1    d

La Tabla 6.2.2 se basa en la norma DIN 16963 Partes 2 y 13.

Le

Le Z1

Z1 L

15

6.3 Reduc educcciones para soldadur oldaduraa por termof us usión ión Ta b l a 6 .3 .1 : Re d u cci ó n co n cé n t r i ca

Reducción concéntrica d 2 > d 1/2

Ta b l a 6 .3 .2 : Re d u cci ó n e x cé n t ri ri ca

L1 L2

Reducc educción ión excént rica d 2 > d 1 /2

Z L1

L2

Z1 Z1         1

        d 

Z2

        2

        d 

        1

        d 

Z2         2

        d 

Las Tablas 6.3.1 y 6.3.2 se basan en la norma DIN 16963 Parte 13.

16

6.4 Porta flanges (s (stub tub ends) ends) para para soldadur soldaduraa por termof us usión ión Tabla 6.4.1: Port Port a flan ge cort cort o/largo para empa quet adura plana

r1

   5

   4

   1

   3

   d    d    d

   d

h1 h2

r2

Z1

Stub end corto para empaquet adura plana r1

   4

   5    1    3

   d

   d    d    d

r2 h1 h2 Z2

Stub end largo para emp aquetadura plana

La Tabl Tabl a 6.4.1 se se basa en la n orma or ma DIN 16963 Parte 4. d 5 : diámetro interno del stub end. Corresponde al diámetro interno de la tubería a unir. Cuando uan do se instalan instal an válvulas válvu las mari pos po sa, normalmente el disco topa internamente con el stub end, por lo cual es neces necesario ario b iselar iselar el bor de int erno a f in de permiti r el libre gir o del disc disco de la válvul a. En En el anexo C.4 C.4 se se mues mu estt ra un un ejemplo y el p rocedimient rocedimient o recomenrecomendado para est est e cálculo. cálculo.

r1 r1 30º

b

30º

b    5

   4

   1

   3

   d    d    d

   d

   4

   5    1    3

   d

30º

h1 h2 Z1

r2

Stub end corto para instalación de válvula mariposa.

   d    d    d

30º

r2 h1 h2 Z2

Stub en d largo para instalación de válvula mariposa. 17

6.5 Fitt ings inyec inyectados tados para soldadur oldaduraa tipo soquete soquete Dimension Dim ension es segú segú n catálog catál og o George Georg e Fischer, Fischer, PE PE 80, SDR SDR 11 (PN (PN 12,5)

Tabla 6.5.1: Codo 90 º Codo 90º d1 Z L d Z L

Tabla 6.5.2: Codo 45º Codo 45º L d1 Z d

Z L

Tabla 6.5.3: Tee 90º d1

Tee 90º

L

Z L

d Z L

Tabla 6.5.4: Copla Copla

d1 d

Z L

18

Tabla 6.5.5: Tapón Tapón

d1 d

L

Tabla 6.5.6: Stub en d H

d1

d

d2

Z L

Tabla 6.5.7: Reducción concéntrica

d d1

Z L

19

6.6 Fittings inyec inyectados tados para soldadur soldaduraa por elec electrofus trofusión ión Dimension Dim ension es segú segúnn catál ogo og o George Georg e Fischer, Fischer, PE PE 100, SDR SDR 11 (PN (PN 16)

Tabla 6.6.1: Codo 90º L Z

L1

   1    d    d

z L L1

d d1

D= 20 a 63 mm (con (con abrazadera integr ada)

D= 90 a 180 mm

Tabla 6.6.2: Codo 45º L

   L    L  1

L1

d     1    d    

Z

   Z

d d1

D= 32 a 63 mm (con (con abrazadera integ rada)

Tabla 6.6.3: Arranque de derivación d1

d

20

D= 90 a 180 mm

Tabla 6.6.4: 6.6.4: Collar de arranque rotatorio 360º Disponible Dis ponible versión con con válvula (ra ngo 63 x 63 a 225 x 63 mm )

z

L1

        1         d

        H

        1         H

21

Tabla 6.6.5: Copla

      1       d

d

      1       d       d

L

L

d= 20 a 63 mm (con (con abrazadera integ rada)

d= 75 a 400 mm

Tabla 6.6.6: Reducción concéntrica

      1       d      d

      2       d

      1       d      d

      2       d

L2

L2

Z

L1

L

d= 25 x 20 mm a 63 x 50 mm (con (con abrazadera integra da)

22

Z

L1

L

d= 90 x 63 mm a 180 x 125 mm

Tabla 6.6.7: Tapón

      d

      1       d

L

Tabla 6.6.8: Tee 90º L z

L1

L Z       1       d      d

L1       d      1       d

      1       Z

      1       Z       H

d= 20 a 63 mm (con (con abrazadera integ rada)

      H

d= 90 a 180 mm

23

Tabla 6.6.9: Codo 90º PE/Bronce Macho He s

        R

P  E  1   0   0 

 S  D  R  1  1 

d d1

L

Tabla 6.6.10: Copla PE/Bronce Hembra Hi.1

s

      1       d d

     p       R

L

Tabla 6.6.11: Copla PE/Bronce Macho He.

s

      R

      d

L

24

      1       d

6.7 Fittings inyectados Dimensiones según catálogo George Fischer, PE 100 norma ISO 4427, SDR 17/17,6 (PN 10). Estos f it t ing s t ambién ambi én se se encuent encuent ran dis di sponibl pon ibl es en SDR SDR 11 (PN 16).

Además se dispone de fittings inyectados en PE 80 norma ISO 4427.

Tabla 6.7.1: Codo 90º

       z           L

e d z

Tabla 6.7.2: Codo 45º d     

   z

e   

     L

        z

25

Tabla 6.7.3: Curva 90º. Disponible sólo en PN16

       e           d

R   

L

Z

Tabla 6.7.4: Tee 90º z1

       z

          L

e d

26

Tabla 6.7.5: Tee Tee redu cción 90º z1

L1

 z    

 z    

1         d      

1       

L       

 e    

1         d      

1         e    

L       

e d

Tabla 6.7.6: Tapón

          d

L

       e

z

Tabla 6.7.7: Stub e nd

         1          2           d           d

          d        e

L

L1 z

27

Tabla 6.7.8: Reducc educción ión concént rica.

        1        1       e        d

        d       e

L

L1 z

Tabla 6.7.9: Curva Curva 90 º. Disponible sólo sólo par a soldadura a top e. e

d

r

z

28

6.8 Flange Flange s Tabla 6.8.1: Flanges volan te s y ciego ciego s.

d2 b

d1 k D

29

Tabla 6.8.2: Flange de respaldo Tipo Tipo Convolut Convolut ed IPP IPP Delta flex TM . Combina ción ANSI/DIN ANSI/DIN con con diám etro i nter no mo dificado.

Ut i l i za ci ó n : Sistema iste mass de t ub erías er ías t ermo er mo pl ást ást icas de HDPE y PP PP. M at e ria l : Hierro dúctil, ASTM A436-84. D im im en en si si on on es es : Comp ati bles con con t odo s los lo s f lang es Clase lase 150, ANSI B16.5, B16.47, B16.1, AWWA C207, 2D, 4E.

d1

b

T

Porta Flange r c a

T (1,2 y 3)

b c a

30

d

Tabla 6.8.3: Flange de respaldo Tipo Tipo Convolut Convolut ed IPP IPP Delt afle xTM . DIM DI M ENS ENSION IONES ES M ET ETRICAS RICAS ISO/DIN ISO/DIN..

Ut i l i za ci ó n M a t er ia l D i m e n si o n e s Termi ermina naccione ioness

: Flang e de r espald espald o p ara ser ser us u sado en t uber ías mét ric ri cas, as, DIN, Brit Brit ish ish St St andar d. : Fundiciones en hierro dúctil GGG40. : Compatibles con DIN 2501, PN 10 y PN 16. Presiones nominales PN 16; PN 10; PN 6; PN 4. : Antióxido rojo, galvanizado en caliente, pintura epóxica.

31

6.9 Uniones especiales 6.9.1 Unión ros rosccada (P (Plas lassson o equiva e quiva lent e).

7 2 2 0 A d a p t a d o r Fl a n g e 50 x 1 1/2 ’’ 50 x 2’’ 63 x 2’’ 75 x 2 1/2 ’’ 90 x 3’’ 90 x 4’’ 110 x 4 ’’

7 0 3 0 A d a p t a d o r He m b r a Hi 16 x 1/2’’ 63 x 1 1/4 ’’ 16 x 3/4’ 63 x 1 1/2 ’’ 20 x 1/2’ 63 x 2’’ 20 x 3/4’’ 75 x 2’’ 20 x 1’’ 75 x 2 1/2 ’’ 25 x 3/4’’ 90 x 2’’ 25 x 1’’ 90 x 3’’ 32 x 3/4’’ 90 x 4’’ 32 x 1’’ 110 x 3’’ 32 x 1 1/4 ’’ 110 x 4’’ 40 x 1’’ 40 x 1 1/4 ’’ 40 x 1 1/2 ’’ 50 x 1 1/4 ’’ 50 x 1 1/2 ’’ 50 x 2’’

7 0 2 0 A d a p t a d o r M a ch o He 50 x 1’’ 16 x 3/8’’ 50 x 1 1/4 ’’ 16 x 1/2’’ 50 x 1 1/2 ’’ 16 x 3/4’’ 50 x 2’’ 20 x 1/2’’ 63 x 1 1/4 ’’ 20 x 3/4’’ 63 x 1 1/2 ’’ 20 x 1’’ 63 x 2’’ 25 x 1/2’’ 63 x 2 1/2 ’’ 25 x 3/4’’ 75 x 2’’ 25 x 1’’ 75 x 2 1/2 ’’ 32 x 3/4’’ 75 x 3’’ 32 x 1’’ 90 x 2’’ 32 x 1 1/4 ’’ 90 x 2 1/2 ’’ 32 x 1 1/2 90 x 3’’ 40 x 1’’ 90 x 4’’ 40 x 1 1/4 ’’ 40 x 1 1/2 ’’ 110 x 2 ’’ 110 x 3 ’’ 40 x 2’’ 110 x 4 ’’

7 0 5 0 Co d o 9 0 º 16 x 16 20 x 20 25 x 25 32 x 32 40 x 40 50 x 50 63 x 63 75 x 75 90 x 90 110 x 110

7460 Codo 45º

7150 Codo 90º Hembra Hi

7850 Codo 90º M acho He He

7010 Copla

40 x 40 50 x 50 63 x 63 75 x 75 90 x 90 110 x 110

32

16 x 1/2’’ 20 x 1/2’’ 20 x 3/4’’ 25 x 3/4’’ 25 x 1 ’’ 32 x 3/4’’ 32 x 1 ’’ 32 x 1 1/4 ’’ 40 x 1 ’’ 40 x 1 1/4 ’’ 40 x 1 1/2 ’’ 40 x 2 ’’

50 x 1 50 x 1 1/4 ’’ 50 x 1 1/2 ’’ 50 x 2’’ 63 x 1 1/4 ’’ 63 x 1 1/2 ’’ 63 x 2’’ 75 x 2’’ 75 x 2 1/2 ’’ 75 x 3’’

20 x 1/2’’ 20 x 3/4’’ 25 x 1/2’’ 25 x 3/4’’ 25 x 1’’ 32 x 1’’ 40 x 1’’ 40 x 1 1/4 ’’ 40 x 1 1/2 ’’ 50 x 1’’ 50 x 1 1/4 ’’ 50 x 1 1/2 ’’

63 x 1 1/4 ’’ 63 x 1 1/2 ’’ 63 x 2’’ 75 x 2 1/2 ’’ 75 x 3’’ 90 x 3’’ 110 x 4’’

16 x 16 20 x 20 25 x 25 32 x 32 40 x 40 50 x 50 63 x 63 75 x 75 90 x 90 110 x 110

7 1 2 0 Ta p ó n

7040 Tee 90º

25 32 40 50 63 75 90 11 0

16 x 16 x 16 20 x 20 x 20 25 x 25 x 25 32 x 32 x 32 40 x 40 x 40 50 x 50 x 50 63 x 63 x 63 75 x 75 x 75 90 x 90 x 90 110 x 110 x 110

7840 Tee Tee 90º M acho He

7340 Tee Reducción 90º

7 1 1 0 Co p l a Re d u cci ó n 20 x 16 25 x 16 25 x 20 32 x 20 32 x 25 40 x 25 40 x 32 50 x 25 50 x 32 50 x 40

63 x 25 63 x 32 63 x 40 63 x 50 75 x 50 75 x 63 90 x 63 90 x 75 110 x 90

7140 Tee Tee 90º Hembra Hi 16 16 20 20 20 25 25 25 25 25 32 32 32 32 32

x 1/2’’ x 3/4’’ x 1/2’’ x 3/4’’ x 3/4’’ x 1/2’’ x 3/4’’ x 3/4’’ x 1’ 1 ’’ x 11/4’’ x 3/4’’ x 1’ 1’’ x 1’ 1’’ x 11/4’’ x 11/2’’

x 16’’ 40 x 16’’ 40 x 20’’ 40 x 16’’ 40 x 20’’ 50 x 25’’ 50 x 20’’ 63 x 25’’ 63 x 25 2 5’’ 63 x 25’’ 75 x 3 2 75 x 25 25 75 x 32 32 90 x 3 2 110 x 32

x 1’ 1 ’’ x 1 1/4’’ x 1 1/2’’ x 2’ 2 ’’ x 1 1/2’’ x 2’ 2 ’’ x 1 1/4’’ x 1 1/2’ x 2’ 2 ’’ x 2’ 2 ’’ x 2 1/2’’ x 3’ 3 ’’ x 3’ 3 ’’ x4’

x 40 x 40 40 x 40 40 x 40 x 50 50 x 50 x 63 63 x 63 x 63 x 75 x 75 75 x 75 x 90 x 11 0

20 x 20 x 25 x 25 x 32 x 40 x 40 x 50 x 50 x 63 x 63 x 63 x

Presiones resiones de t rabajo : Di ám ám et et ro r o s d e 16 a 63 m m Diáme iámetros tros de 75 a 110 110 mm

: PN 16 : PN 10

1 /2 ’’ 3 /4 ’’ 1 /2 ’’ 3 /4 ’’ 1 ’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2 ’’

x x x x x x x x x x x x

2200 20 20 25 25 25 32 40 40 50 50 63 63 63

20 x 16 x 20 25 x 20 x 25 32 x 25 x 32 40 x 32 x 40 50 x 25 x 50 50 x 32 x 50 50 x 40 x 50 63 x 32 x 63 63 x 40 x 63 63 x 50 x 63 75 x 63 x 75

  Nota: Los códigos indicados corresponden a productos marca Plasson. Se suministran fittings equivalentes en otras marcas. También se suministran fittings roscados en diámetro 125 mm. Pedidos bajo consulta al   Departamento Comercial de  Duratec .

33

6.9. 6. 9.22

Uni nión ón tip tipo o Vic Victau tauli licc

Tabla 6.9.2.1: Unión Victaulic estilo 995

  Nota: Si desea obtener información sobre las empaquetaduras disponibles, rango de temperatura de servicio y especificaciones de materiales, consulte al Departamento Técnico de  Duratec .

Ampliado para mayor claridad Y 

Z

X

Tamaño s de 90 a 315 mm Y 

Z Y 

X

Tamañ o de 355 mm

34

Z

X

Tamaño s de 400 a 500 mm

7 . Si ste tema mass de unión La elecc elección del sis sistt ema de uni ón depende d e las condiciones operacionales (presión, temperatura) en que l as t uberías y fi t ti ngs van van a ser ser ut ili zados, zados, de las carac caractt eríst eríst icas del f lui do que van a conducir y del diámetro requerido. Las t uberías uber ías y fit f it t ings in gs de HDPE HDPE se pueden pu eden u nir ni r mem ediant di ant e do s sistemas: istemas: • Union es fi jas. jas. • Uniones desmontables.

7 .1 Un i o n e s f ij ij a s El sistema de uniones fijas se basa en el proceso de t ermof ermo f usión usión y con conssist ist e básicament básicamentee en som someter eter los l os materiales materi alesque hay que unir a una determinada det erminada temt emperatur a y por un u n tiempo t iempo t al, que los materiales materi alesentren en fusión. Luego se unen las superficies fundidas bajo cierta presión, ocasionando la interacción de las masas fundidas que, al enfriar, forman un cuerpo único que mantiene las mismas propiedades y características de los materiales originales. La sold soldadura adura po r t ermof usión usión es la f orma más m ás t radicional dicion al para unir uni r tuberías t uberías.. Of Of rece rece facilidad de d e ejecución, seguri seguri dad y bajo cost ost o. Ent re lo s método mét odo s de t ermof usión usión más usados usados,, encontramos: 7.1. 7.1.11 Soldadura a tope (butt (butt fusion). fusion). 7.1.2 7.1.2 Soldadur a por electr electr ofus of usión ión (elec (electr trof of usion). usion). 7.1. 7.1.33 Soldadura t ipo soquete (soc (socket ket f usion). usion).

7.1. 7. 1.11

Sol olda dadu durr a a top topee

Es el procedimiento más tradicional y utilizado, siendo aplicado más comúnmente en tuberías y fittings de más de 63 mm de diámetro y de la misma Clase o SDR (relación diámetro externo/  espes espesor or). ). No No deb e empl earse earse para un ir t uberías ub erías o fi t t ing s de di f erentes erent es espes espesores ores.. Este sistema es reconocido en la industria como un sis sistema tema de un ión de gran conf iabil idad. No se se prod pr oducen ucen fil f iltt raciones racion es y las unio un iones nes son más resis resis-tent ten t es que la t ubería misma. misma. Este méto m éto do exig e un eq uip o de sold sold adura consconsti tu ido básic básicamente amente de: • M áquina básic básica o unidad de fuerza. Capaz de sostener y alinear las dos tuberías a sol-

dar y moverlas moverlas longit lon git udinalment udin almente, e, presion presionando ando las superficies de tope de una tubería contra la otra, con una un a presión presión o f uerza determinada determi nada y registrable. • Disco Disco de soldadu ra o p laca calef calef acto acto ra. Un disco, generalmente de aluminio, con resistencias eléctricas embutidas, controladas a través vés de un t ermostat ermostat o a f in d e mantener una t emperatura perat ura det ermin ada, cons constt ante, ant e, en en las superf icies del disco. • Refrentador. Dispos Dispositit ivo ro tat ivo, de acc accionamient o m anual o mot ori zado, provist provist o de lámin as de cort cort e, con con la la f inalid in alidad ad de dejar paral elas las superf uper f icies de to pe de las tuberías que van a ser unidas. • Accesorios. Casquillos de reducción para diversos diámetros de tuberías; dispositivos para sostener conexiones y stub ends. • Carpa. Para prot pr ot ección ección en caso caso de t emperat emper atur uras as bajas baj as o condi ciones climát icas adversas adversas (lluvi (ll uvia, a, vien vientt o, nieve). También es necesaria su utilización cuando exis existe te p olvo en el medio ambient e. • Termómetro. Termómetro digital con una sonda de superficie para chequear chequear regularmente la t emperatura de la placa p laca calefactor calefactor a. Además se recomienda contar con: • Herramienta para sacar virutas internas y externas. • Material de limpieza, género de algodón limpio lim pio y sin sin p elusas elusas o t oalla de d e papel y agente desengrasante. • Cort or t adores ado res de t uberías ub erías de HDP HDPE E. • Termómetro para medir la t emperatu emperatu ra del aire. • M arcador arcador ind eleble para HDPE HDPE. • Cronómetro. Antes de comenzar el proceso de soldadura, es recomend recomend able chequear que: • En caso de que existan condiciones climáticas adversas, como lluvia, viento o nieve, o cuando la temperatura cae bajo 5ºC o sube de 45ºC, deben t omars om arsee acciones acciones apro piadas pi adas para consegu conseguirir una t emperatur a adec adecuada, cubri cubri endo la zona de fu sión con u na carpa carpa u ot ro elemento prot ecto ecto r. 35

• La máquin a de term of usión usión est est é comp complet let a y sin sin daños. • La placa calefactora esté limpia y que se hayan removid o los residu residu os de sold sold aduras ant ant erior es. es. • El soldador calificado conozca los parámetros correc orr ectt os para la m áquin a y la t ubería que se est est á

soldando. • La placa calefactora esté a la temperatura correcta (conectar la placa a la corriente y mantener du rant e 20 minut os en una caja aislada). aislada). • Las t uberías y/o fi t t ing s a uni r sean sean del m ismo ismo diámet ro, SDR SDR y mat erial.

Procedimiento:

1.

Mon tar la t ubería en la máquina y limpiar l os extremos con un paño limpio para remover el polvo, agua, grasa o cualquier material extraño.

2. 3.

Verificar que los extremos hayan quedado completamente planos, alineados, paralelos y que se enfrenten en toda la superf icie a ser fu sion ada (la dif erencia máxima permit ida en la alineación alineación de los diámetros externos de tu berías o f it tin gs por uni r es del 10% del espes espesor or d e la tu bería). Es Es convenient e chequear qu e las abrazaderas de la máqui na de soldar sujeten f irmemente ambos extremos, extremos, de manera manera que no haya posibili dad de deslizamiento deslizamiento durant e el pro ceso eso de fusión. Limpiar las superficies que van a ser soldadas con un paño limpio y agente desengrasante.

4. 5. 6. 7.

Introd ucir el refrent ador ent re ambos extremos y efectuar efectuar el refrentado simultáneo de ambas caras. Este procedimiento se debe realizar aunque los extremos de las tuberías estén lisos. Separar l as tu berías y limpi ar l as cuchil cuchil las y los extrem extrem os retirando las viru viru tas residu residu ales. ales. No t ocar las superf superf icies prepar adas.

Verif Verif icar icar qu e el di sco calefactor calefactor esté esté l impio y a la t emperatura correcta(* ) e insert insert arlo ent re las tuberías que se se van a solsoldar. Poner en contacto ambas caras con el disco calefactor aplicando aplicando una leve presión presión (*). Cuando se ha formado u n cordón en tod a la circunf circunf erencia erencia de las tuberías, cuidadosamente se apartan los extremos de las tub erías del disco disco calef acto acto r y éste éste se ret ira. (En caso caso q ue el mat erial abl andado se pegue al d isco isco calefactor, no se se debe continuar con la unión. Limpiar el disco calefactor, volver a refrentar los extremos y comenzar nuevamente). Unir rápidamente las superficies fundidas sin juntarlas de golpe. Apli car car una presión presión suficiente (*) para f ormar un d oble cordón en el cuerpo cuerpo de la t ubería alrededor de su su circuncircunferencia completa. Cada máquina soldadora posee sus propios parámetros de soldadur a (temperatura, ti empo, presión presión d e calentamient calentamient o, presión de fusión, etc.). Estos parámetros son controlados automát icamente icamente po r el microprocesador microprocesador de la máqui na.

Se debe esperar a que la unión se enfríe y solidifique apropiadamente. Trans Transccurrid o el t iempo de enf riamient o se se retiran l as abrazaderas y se se inspecciona inspecciona la ap ariencia de l a uni ón. Es recomendable que las uniones sean marcadas con las iniciales del soldado r calif icado y adem ás sean nu meradas con con un marcador indeleble in dicando dicando l a fecha y la hora de t érmino d el pro ceso eso de f usión. usión.

(*) Los valores de temperatura de fusión, presión de contacto y características del cordón de fusión, dependen del espesor de la tubería y del material 36 a unir. Si desea desea conocer estos valores o necesita mayor información inform ación sobre este procedimien procedimien to, consult e al Departamento epartament o Técnico Técnico de  Duratec.

7.1. 7. 1.22

Sol oldad dadur uraa por elec electro trofus fusión ión

En la soldadura por electrofusión se utilizan f it t ings ing s espec especiales iales provis pro visto to s int ernament e de una resistencia eléctrica en espiral, cuyas extremidades son conectadas a terminales (plug’s) que se localizan en la parte externa de la pieza. Una fuente de corriente alterna es conectada a los terminales y se aplica una descarga eléctrica de intensidad y tiempo controlados, a través de la res r esis istt encia encia eléctri ca, haciendo haciendo que, po r ef ect ect o Joule, la superficie interna de la conexión y la externa d e la tu bería se se fu ndan. De est est a manera las masas masas int in t eractúan, eractú an, y con con el cesar cesar de la l a cor corririent ent e eléctr eléctr ica ica se se enfrían n aturalment e, form ando u n cuerpo único. Es una soldadura muy eficaz y segura, prácticamente independient e del soldador, pero bastanbastan-

te dependient e de la limpi eza eza de la conexión conexión y la t ubería, de la calid calidad ad de la conexión conexión y de la fuente de corriente alterna. Adicionalmente, los fi tt ings de electr electr of usión usión t ienen indicadores de fusión que permiten tener ot ro i ndicador ndicador d e una correc correcta ta f usión. usión. La soldadura por electrofusión ha logrado mucha acept acept ació aciónn para par a tuber tu berías ías de gas, especialm especialm ent e en Europ a. Hoy día se dispo dispone ne de d e sis sistt emas basbastante sofisticados, donde las conexiones poseen códigos de barras que son leídos por el equipo de soldadura, soldadura, aut oprogr amándose amándose para la in tensidad de corr corrient ient e y tiemp o respec respectt ivos para una determinada pieza, disminuyendo prácticament e a cero la posibi posibilid lid ad de error en los parámetro s de la sold sold adura.

Procedimiento:

1.

2.

3.

4.

5.

6.aa 6.

Cortar la tubería a escuadra usando un cort ador espec especial. ial.

Marcar la profundidad de inserción en la tub ería. ería.

Limpiar l a zona de fusión de la tubería con un paño limpio y seco y raspar la circunferencia completa verifi cando cando q ue se se extraiga un a cincinta cont inu a de PE PE.

Sacar acar el f it ti ng d e su su envol to rio . Si Si se to can can con las manos las zonas zonas de f usión , éstas éstas se se deben lim piar de g rasa rasa según se describió en el punto 3.

Con un paño l impio , retirar la grasa de la zona de fusión, usando un agente de limpieza adecuado (isopropano (isopropano l o etanol).

Deslizar Deslizar el fit f it ting ti ng sobre la tubería hashasta la marca o hasta el limitador central y apretar ambos tornillos de la abrazadera abrazadera int egrada, o

37

6.b 6. b

Sostener ostener la t ubería con con el f it tin g ensamblado en un alineador con abrazaderas.

7.a

Deslizar la segunda tubería ya preparada dentro del fitting, hasta la marca marca o hasta hasta el l imit ador central y apretar ambos tornillos de la abrazadera zadera int egrada, o

7 .b

Sujetar la tubería en el alineador con abrazaderas. abrazaderas.

Una vez compl compl etado el ciclo ciclo d e fu sión, se deben chequ ear los indi cador cador es de f usión usión . Desconec Desconectt ar lo s cables cables del fi tti ng, dejando sujeta sujeta la t ubería durante el ciclo de enfriamiento recomendado por el proveedor proveedor del fitt ing. No se debe realizar ninguna prueba de presión presión hasta hasta complet ar los tiempos mínimos de enf enf riami ent o y de esespera recomendados.

8.

Conectar el fitting a la unidad de cont rol. Encender Encender la u nidad de contr ol. Conectar lo s cables cables de salid salid a de la unidad de control.

9.

Ingresar los datos de fusión por medio de una tarjeta magnética o un código de barr as. as. Revis Revisar ar la in fo rmación en la pantalla de la unidad de cont rol. Iniciar la fusión.

Los f it ti ngs para electrof electrof usión usión se sumi sumi nistran con una tarjeta magnética con un código de barras que contiene t oda la inf ormación relacionada relacionada con el producto y el proceso de fusión. La zona de fusión debe ser protegida de las inclemencias del tiempo como lluvia, viento o nieve. La calidad de la f usión usión depende en g ran medid a del cuid cuidado ado qu e se se tenga en la et apa de preparación d el pr oces oceso. Para realizar l a elect elect rof usión usión se neces necesit a un generador m onof ásico ásico de corriente alt erna de 220V/  220V/  50Hz, con una capacidad mínima de 5KVA. Las unidades de control cuentan con un microprocesador que controla todas las funciones en f orma orm a conf conf iable y segura segura y est est án pro vist vist as de una un a

 Nota:Durante urant e el proceso de fusión, no debe existir cargas o esfuerzos entre la tubería y la zona de fusión.

tarjet a magnética de cont cont rol. La memoria memoria d e registro garantiza que toda la información regist rada es almace almacenada nada aut omát icament icament e en el sisist ema. Además, Además, cuent cuent an con un sistema istema de t arjet as personal personalizadas izadas para ident if icar al operador y prot pro t eger la unid ad de cont cont rol cont ra malos usos usos;; el número de tarjeta del operador ingresa automát icamente icamente al registr registr o de dat os de la unidad de cont cont rol. Al conect conect ar un láp iz lect lect or de d e códi códi go de d e barras a la unidad de control, es posible transferir los dat os del proces p rocesoo de f usión usión desde desde un códi go d e barras hasta la unidad de control, facilitando aun más el procedimiento.

 Nota: Si desea cualquier información adicional sobre el proceso de electrofusión y los equipos utilizados, contáctese con el Departamento Técnico de  Duratec.

38

7.1. 7. 1.33

Sol olda dadu dura ra tipo tipo soq soque uete te

Este procedimiento se utiliza más bien para unir t uberías ub erías y con conexion exiones es de diámet di ámetro ross pequeño pequ eñoss, hashasta 125 mm. Su nombre viene de la utilización de conexiones en cuya ext ext remidad la t ubería se se insert insert a, ejercienejerciendo un a presión presión de la masa masa fun did a de la conexión conexión cont ra la masa masa f undi da de l a tu bería, sold sold ando la superf superf icie int erna de la conexión conexión con l a ext ext erna de la t ubería. ubería. La soldad ol dadur uraa necesit necesit a, básicament básicament e, de una placa p laca de soldadura con temperatura controlada, provista de un molde macho antiadherente que calentará la superfi superfi cie int erna de la conexión conexión y un molde hembra antiadherente, que calentará la superficie externa de la tubería. El pr ocedim ocedim ient o pu ede ser ser manual o a través t ravés de una pequ eña máquin a, respon responssable de mant ener el alineamiento de la t ubería y de la conexión. conexión. Es un proc pro ceso eso r ápido y práctico, do nde l a calid calid ad de la soldadura depende principalmente de la

precisión dimensional de los moldes de calentamiento y de las conexiones, y de respetar los parámet ros de sold sold adura. Un buen procedim procedimient ient o recomi recomienda enda la ut ilizac ili zación ión de accesorios como: • Mo ldes para la calibrac calibración ión de prof undi dad de penetr ación. ación. • Cortador especial para un corte perpendicular de las tuberías. • Cold-ring , un ti po de abrazadera abrazadera empleado en l a tubería, tu bería, cuya cuya función fu nción es disminui r la posible ovalización de la misma, limitar la prof undid ad de penetrac penetración ión de la tubería en la conexión , servir servir de d e apoyo p ara el soldador y comprimir la masa fundida expelida en la soldadura contra la cara de la conexión. En la l a fi gura gur a 7.1 se ilus ilu st ra este este procedimi p rocedimi ento. ent o.

Figura 7.1

Conexión

Calentamiento

Elemento calefac alefactor tor

Tubería

Unión soldada

39

7.22 Uni 7. nion ones es de dessmon montab table less

7.2.11 Stub en 7.2. ends ds y fla flang nges es 7.2. 7. 2.1. 1.11 Fla lang nges es trad tradic icio iona nale less

Las uni ones desmon desmon tables tab les permit permi t en una u na in st alación fácil y rápida; sirven no sólo para unir tuberías ent re sí, sí, sino sino que t ambién p ara unir tu berías a válvulas válvu las,, acces accesor orio ioss y ot ros ro s equip equ ipos os.. Los sistemas más comunes son:

Este sistema es utilizado principalmente para acop acoplami lami ent os a bomb bo mbas as,, válvulas, etc. Tambi Tambi én es út il si se se t rat a de ins i nstt alacion es que qu e serán serán d esesmon tadas a fut uro. Para Para realizar esta esta u nió n se se requiere:

7.2. 7.2.11 Stub ends y flanges flanges. 7.2. 7.2.22 Unión ro scada (Plas (Plassson o equivalent equivalent e). e). 7.2. 7.2.33 Unión Unión tipo Victaulic ictaulic..

• Stu b end o po rt a flange. • Flange. • Pernos ern os con con t uerca uer ca o espár espárrag ragos os con con t uercas uer cas..

Figura 7.2 Stub end

Tubería de acero con flange

Pernos

Stub end

Tubería de HDPE

Soldadura a tope Flange

Flange

Flanges Stub end

Stub end

Tubería de HDPE

Soldadura a tope

Pernos Soldadura a tope

La fi gura gur a 7.2 ilu st ra el mét odo de unión un ión con fl anges para uni r t uberías de HDPE HDPE ent re sí sí o a t uberías de otros materiales. Pueden utilizarse empaquetaduras entre los stub ends aunque a veces no es necesario. Se debe apli car un t orque orq ue suf suf iciente a l os perno s para prevenir fi lt racion racion es. es. Luego Luego d e la in st alación alación ini cial y el apri ete d e las conexion es, es, es una b uena pr áct áct ica permit ir que l as conexio nes se ajust ajust en po r un u n períop eríodo d e tiempo ti empo (usualment (usualment e un par d e horas). horas). Trans Transccurrido urr ido est est e período se se debe realizar un apri ete f inal de los l os perno s; de est est a manera se se logra lo gra sellar sellar la unió u nió n.

40

7.2.1.22 IPP 7.2.1. IPP Deltaf lex TM Flange s ti tipo po Convol Convol ut ed Gracias a las sofisticadas herramientas comput acion acion ales de qu e se se dis di spone pon e hoy ho y día, se se ha p odi do realizar un extenso trabajo de investigación para diseñar una moderna línea de flanges de excelent excelent e rendim ient o. A est est a nueva generación generación de flanges se les denomina flanges tipo Convol ut ed, en los que se se ha lograd o redis redi str ibu ir la masa masa del f lange lan ge para alcanzar la máxi ma resis resis-t encia y el mínim m ínim o pes p eso. o. Las piezas pi ezas son livianas li vianas y f áciles áciles de manipu lar e inst inst alar. alar. En En l a figu f igu ra 7.3 se se muestra un flange tipo Convoluted IPP DeltaflexTM . Históricamente se tuvo la impresión de que el único métod o para reducir el costo costo de un determinado flange era hacerlo más delgado; como resultado se obtenía un flange de menor resistencia. La normalización existente para flanges fue desarrol lada p ara tuber t uberías íasmetálicas met álicas hace ya ya muchos años. Los flanges tradicionales son soldados a la tubería metálica (acero carbono por ejemplo) y cuando se apern an, las fu erzas opues op uestt as se neuneu t ralizan un as a otras ot ras a través tr avésde la empaquetadu empaqu etadura ra que cubre l a uni ón complet omp let a de las caras de ambos flanges. Esto crea una unión estable. Cuando esta misma aplicación se utiliza para

Figura 7.3

HDPE, los f langes quedan f lot ando l ibrement HDPE ibr ementee y son capaces capaces de elevars elevar se como u na vig a en bal anceo y rot ar sobr sobree el bord e del stu stu b end, creándo creándo-se una fu erza rotac rot acio ional nal alrededor alred edor del d el borde. bor de. Es Est o crea niveles de tensión de aproximadamente el dobl e de magnit ud q ue para aplicac aplicaciones tradicionales en tuberías metálicas, excediendo el límite de resistencia del material del flange. Este nuevo diseño incorpora ciertas características que lo hacen seguro y costoefectivo. Se ha logrado reducir el tamaño y el costo logrando f langes de alt o rendi mient o para sis sistt emas de tu berías ber ías de HDPE HDPE, debido debi do a que l a masa masa tot t ot al, comparada con con un u n flange f lange t radicional , se se ha dismin dismin uido en un 30% o más y se se ha redist redist rib uid o en una configuración que mejora notablemente el funcionamiento de los flanges tradicionales. En la figura 7.4 se aprecia su diseño y la manera en que qu e se se asien asientt a en el stu b end en d de d e HDPE HDPE y se se aperna aper na a su su cont rapart e. Lasf langes tipo tip o Convolut onvol uted ed IPP IPPDeltaflex Deltaf lexTM han sido incorpor in corporados ados por po r las principales pri ncipales empres empr esas as de ingein geniería en los más grandes proyectos alrededor del mundo mund o y han probado prob ado su su excelente excelente des d esempeño empeño en algunas de las aplicaciones más críticas.

Figura 7.4 Flange tipo Convoluted Tuerca Stub end Tuberí a de HDPE

Flange t ipo Convoluted Perno Stub end Tubería de HDPE

41

7.2.22 7.2.

Unión ros rosccada (Plas (Plassson o equival equivalente) ente)

Este tipo de unión permite un rápido acople y desacople, gran estanqueidad y resistencia a esf uerzos axiales axiales.. Son Son bast bast ante ant e ut ili zadas en r iego e indu str ias en general. Se Se utili ut ili zan prin cipalm ent e en diámet ros entre ent re 20 y 110 mm. Recientemente, Plasson ha desarrollado un nuevo diseño diseño de fi t t ing s de comp compres resión ión , en en tamañ os int ermedio s de 40, 50 y 63 mm, en el cual el sello sello

o ju nt a de goma ha sido sido rediseñado rediseñado con con un perfi l tr apezoidal, apezoidal, para permit permit ir una int roducción roducción rápida y fác f ácilil de la t ubería, sin sin la neces necesidad de ret irar la tuerca tuerca del del f itt ing. Los diámet ros 16 a 32 32 mm no han sido sido modi f icados. A cont inu ación ación se muestr muestr a los comp component onent es y las instruccion instruccion es de instalación instalación .

Detalle de componentes

1

Ampliación del perfil de pieza Nº 2

2

3

1 2 3 4

4

Cuerpo Sello o junta de goma Casquillo asquillo de apriete Tuerca

Instrucc Ins trucciones iones de instala instala ción para f itt ings de 16 a 63 mm Tope interno

1.

Cortar la tubería a escuadra, remover las virutas. Desatornillar la t uerca uerca hasta hasta su su últ imo h ilo, dejándol a conec conectada tada al f itti ng mi entras se se inserta inserta la tub ería.

3.

2.

Introd ucir la tubería con un movimiento circular* circular* dentr o del fitting, pasando el casquillo de apriete y la junta de goma hasta hasta llegar al tope i nterno del f itt ing. Girar Girar firmemente la tuerca en dirección del cuerpo del fitting, usando una llave Plasson (o similar) en los tamaños 40 mm y mayores.

Cerrar firmemente la tuerca (no es necesario el contacto con el cuerpo central del fitting). * A f in d e facilit ar la in tro ducción, ducción, es conveniente conveniente lu bricar y biselar biselar la t ubería (usar (usar lubr icante icante silicona). silicona).

42

De la mi sma f orma, orm a, Plas Plassson ha compl etado el ded esarrollo de un nuevo diseño para los fittings de compresión de diámetros grandes, es decir, tamaño s 75, 90 y 110 mm. El nuevo diseño involucra cambios en la tuerca, sello, ell o, ins in sert o de PP PP y cas casqu quilillo lo de apriet apr iet e. Debi Debido do

a la nueva forma de diseño diseño del f it ti ng, no es necesario que la tuerca sea totalmente desatornillada antes del mon taje. A continuación se muestran los componentes y las instrucciones de instalación para los fittings de 75, 90 y 110 mm.

Detalle de componentes

1

2

3

4

5

1 2 3 4 5

Cu e r p o Se llll o o ju ju nt nt a de de go go ma ma I n se r to to d e PP Ca sq sq ui ui llll o d e a pr pr ie ie t e Tu e r ca

Instr Ins tr uc uccciones de instal instal ac ación ión para f itt ings de 75 a 110 m m

1.

Desatornillar la tuerca para permitir que los component es se separen separen y que se in sert e la t uber ía. Cuand Cuand o se desaprietan, todos los componentes tienen un diámetro interno levemente mayor que el diámetro externo de la tubería.

2.

Insertar Insertar l a tu bería hasta hasta q ue llegue a tocar perpendicularmente el cuerpo del fitti ng.

3.

Cerrar firmemente la tuerca con una llave Plasson (o similar). El apriete final restri nge f ísica ísicamente mente l a tub ería y complet complet a la compresión compresión del sello, sello, orig inando una unión simple pero complet amente efectiva (sin (sin fi ltr aciones aciones). ).

43

7.2. 7. 2.33 Uni nión ón tip tipo o Vic Victau tauli licc Las uni ones tip o Victaul ic reúnen las ventajas de la rapid ez de la instal instalac ación ión , int egrid ad del diseño diseño y confiabilidad del funcionamiento. El acoplami ento ent o métr m étrico ico est est ilo 995 est est á diseñado diseñado especí específf icamente para un ir m ecánicamente ecánicamente la t uber ía de HDPE HDPE de t amaños amañ os métri mét ri cos de las l as especiespecificaciones dimensionales ISO 161-1 y DIN 8074 par a SDR SDR de 32,5 a 7,3. El acoplamiento cuenta con hileras de dientes de sujec uj eció iónn int i nt egrales en ambos ambo s lados lado s de la l a carcaz carcaza. a. A medid med idaa que se apriet apri etan an las l ascarcazas carcazas,, los pernos perno s f uerzan a los dientes a morder la tubería. Este diseño permit permi t e unir directament d irectament e tuber tu berías ías de HDP HDPE sin ne-

cesidad esidad de un equipo de termof t ermof usión. usión. Figu Figura ra 7.5. 7.5. Los ac acopl amient os métri cos es est ilo il o 995 vienen con empaquetadura d e grado «E» «E» (rango de t emperatura de -34ºC a 110ºC), para servicio de agua dentro tr o del rango recomendado recomendado de t emperatura, adeademás de una variedad de ácidos diluidos, numerosos prod pr oducto ucto s químicos qu ímicos y aire lib l ibre re de aceite. aceit e. No se se recomienda para servicio de petróleo. También se encuentra disponible una empaquetadura de grado «T» (rango de temperatura de -29ºC a 82ºC) 82ºC) para servicio servicio de pet róleo ró leo,, aire con vapores de aceite, aceites vegetales y minerales, dentr o del rango de temperat ura espec especifif icado. icado.

Figura 7.5

Tubería de HDPE

Empaquetadura de gom a

Dientes de sujeción

Pernos / Tuercas Carcaza

Ampliado para mayor claridad

44

8.

I n st a l a ci ó n

8.11 In 8. Insstala talacció ión n subte subterr rrán ánea ea En esta sección se entregan las consideraciones generales y recomendaciones para la instalación de tuberías de HDPE bajo tierra.

8.1.1 Exc xcavación avación y prepa rac ración ión del encama encama do Debido a que qu e las t uberías uber ías de HDPE HDPE se pueden pu eden u nir ni r en largos tramos sobre la superficie, basta excavar zanjas angost angost as que permit permi t an ins i nstal talarlas arlas,, lo que qu e se se tr aduce en una un a econ econom omía ía en los cost cost os de instalación. Gracias a la fac f acililidad idad de manejo, manej o, la t ubería uber ía se se puede colocar rápidamente en la zanja cuidando de no exceder exceder lo s radio s mínimos mínim os de curvat curvatura ura r ecoecomendados. El ancho de la zanja variará dependiendo de su profundidad y del tipo de suelo. El ancho del encamado debe ser suficiente para permitir una adecuada adecuada comp compac actt ación ación alrededor de la t ubería. Generalment eneralm ent e, un ancho de d e 30 cm cm más que qu e el diádi ámetro nominal de la tubería es suficiente. Con relación a la profundidad de la zanja, ésta depende de vario s factores facto res:: diámetr di ámetroo y espes espesor or de la tu bería, cargas cargas producto pro ducto d el fluj f luj o vehicular, vehicular, est est ructur ru ctur as es est áticas át icas,, et c. Con respecto al fondo de la zanja, éste debe ser relativamente uni fo rme y sin sin piedras, piedras, propo rciorcionando un apoyo continuo a todo el largo de la tubería. Cuando se encuentran rocas o piedras que puedan dañar o causar cargas puntuales sobre br e la tub t ubería, ería, ést ést as deben deb en ret irars ir arsee y se se debe rellenar el fondo de la zanja utilizando un encamado encamado compactado de 10 a 15 cm de material fino, como gravilla o arena. Para la mayoría de los sistemas presurizados, no es necesaria una nivelación exacta del fondo de la zanja, a menos que esto sea especificado. Para sistemas de flujo gravit acion acional, al, la pendient e se se debe graduar de igual forma que para tuberías de otros materiales. En suelos inest inest ables abl es,, com comoo pant p ant anos no s o arenas sin sin capacidad capacidad de sopor t e, es necesanecesario sobreex obr eexccavar y rellenar con gravil la o est est abili -

zado hast hast a la prof und idad adecuada de la zanja. Además Ad emás,, se se debe deb e con conssiderar id erar t odas od as las prec pr ecaucioauciones necesarias necesarias para preveni r derru d errumbes mbes,, que qu e puepu eden ori gin arse arse por la presenc presencia ia de equipami ento ent o de construcción cerca del borde de una excavación o por condiciones climáticas adversas.

8.1.2 Tendido de la tubería Las tuberías de HDPE se pueden unir sobre la superf icie y luego bajar h ast ast a la zanja. Se Se debe t ener espec especial ial cuidad o en n o dejar caer la t ubería y evitar condiciones que produzcan tensiones forzadas o def ormac orm acion ion es durant dur ant e la inst inst alación alación . Cuando sea necesario, se debe utilizar conexiones flangeadas para facilitar el manejo de tuberías y fittings durante la instalación en la zanja. La longi tu d de t ubería que se se puede ti rar a lo largo de la zanja depend e de las dimens dim ension ion es de la t ubería y de las condiciones ond iciones del t erreno. Si Si el t erreno p uede produ cir r alladuras, alladuras, la t ubería debe desli deslizars zarsee sob sobre re pol p olin ines es.. La máxima fu erza de tir o que qu e se se puede apli car a una un a tu bería ber ía de HDPE HDPE puede pu ede ser ser est est imada im ada usando la sigui sigui ente fó rmula: F=SA Donde: F = má máxima ima fue fuerza rza de de tir tiroo (kg (kgf) f) S = máx máxima tens tensión admis admisible ible del del 2 material (kgf/cm (kgf/cm ) A = áre áreaa transve transvers rsal al de la par pared ed de la 2 cañería (cm ) El área transversal de la pared de la tubería es: A = π (D - e) e Donde: D = diá diáme metro tro extern ternoo (c (cm) e = mí mínimo espe espessor de pare paredd (c (cm) Cuando se tira una tubería, se debe utilizar un cabezal de tiro o una manga de goma adecuada para protegerla y evitar que los cables de tiro la dañen. Nunca se debe tirar la cañería por el extremo flangeado. flangeado. 45

8.1. 8. 1.33 Expan xpanssión y contrac contraccción térmicas Es impo im port rt ant e consid considerar erar las caracterís característt icas de expansión pansión y cont cont racc racción térm ica en en el diseño diseño e instalación de sistemas de HDPE. El coeficiente de expansión y contracción térmica para el pol ietilen iet ilenoo es aproxim adament e 10 vec veces mayor que para el acero o concreto. Sin embargo, las propiedades viscoelásticas de este material lo hacen hacen b ast ast ante ant e adapt able p ara ajust ajust arse arse con el t iempo a los esf esf uerzos imp uest uest os por los cambio cambio s térmicos. Cuando la instalación se realiza en verano, se se deben ut ilizar lon git udes un p oco oco mayores de t ubería y se se debe t ender en f orma orm a serserpent eada para compens compensar ar la cont racc racción de la t ubería en el int erior (más f río) de la zanja. Si la l a instalación se realiza reali za en invierno invi erno se puede pued e hacer el tendido con la lo ngit ud real de la t ubería. ubería. Cuando el relleno es blando o se pone pastoso, como en pantanos o fondos de río, la tubería puede no estar estar r estr estr ingid a por el relleno para el movim ient o caus causado ado po r la expansión expansión o cont cont racracción t érmi ca. ca. Además Adem ás,, las t ensio ensiones nes indu in ducidas cidas en la t ubería se se trans t ransmit mit en a los l os extremos de la mi sma, lo cual puede ocasionar daños en conexiones débil es. es. Si Si es posib posible, le, se se deben deb en ins i nstt alar anclajes apropiados justo antes de los extremos, para aislar y proteger estas conexiones. La fuerza inducida por variaciones térmicas es el produ cto de la tensión tensión en l a pared pared de la t ubería y el área transversal de la pared. La longitud de t ubería requeri da para anclar anclar la línea cont cont ra esta esta f uerza calc calculada ulada d epende de la circunferencia de la tubería, la presión de contacto promedio entre el suelo y la tubería, y el coeficiente de fricción entre el material de relleno y la t ubería. ubería. Una vez que la línea se ha instalado y está en servicio, ervicio, l a variación variación de t emperatura generalmente es pequeña, se produce durante un período de tiempo prolongado y no induce induce ninguna tensión sign if icati icati va en en la t ubería.

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8.1. 8. 1.44

Insstal In talac ació ión n de fittin fittings gs

Cuando las tuberías o conexiones se conectan a estructuras rígidas, se deben prevenir los movimient os o f lexiones en el pu nt o de conexión. Para Para este propósito, se utiliza un relleno bien compactado ompactado o un cojinete de hormig ón armado construido debajo de la tubería o fitting, que debe conectarse a la estructura rígida y prolongarse garse un diámetro de la tub ería, ería, o un mínimo de 30 cm cm desde desde la un ión f langeada. lang eada. La La figur fi gur a 8.1 8.1 ilus ilu str a el el métod o sugerido. sugerido. Figura 8.1

Se recomi recomi enda qu e los pernos, pernos, tant o en conexiones flangeadas como en las abrazaderas de los cojinetes de soporte, se sometan a un reapriete fi nal, luego de l a instalac instalación ión inicial. Se debe tener especial cuidado con la compactación reali zada alred alrededor edor de d e las conexioon exiones, la que deberá extenderse varios diámetros de tubería más allá de los terminales de las conexiones. Se recomienda una compactación de 90% dens den sidad id ad Proctor Procto r en est est as áreas. áreas.

8.1. 8. 1.55

Pas asad adaa de pa parred

Cuando uan do la t ubería ub ería es condu cida a través t ravés de pasapasadas de paredes, puede ser anclada mediante un anillo o montura lateral fusionada a la tubería, sellando ell ando la pared par ed de la l a pasada. pasada. Para Para sell sellar ar el ani llo entre la pasada y la tubería de HDPE se han probado exit exit osamente osamente sellos sellos de goma expandibl e más mortero. Lograr u n empotr amiento cont inuo , sin sin huecos huecos,, puede proporcionar resistencia estructural a la línea, tanto en lo que respecta a la presión de colapso externa como a la capacidad apacidad de pres p resión ión interna. En los procedimientos actuales de empot ramient o, esextremadamente dif ícil ícil lograr lo grar sellar el ani llo sin dejar huecos. huecos. Se pueden u sar empot empo t ramient rami ent os loca lo calilizados zados para est est abilizar abil izar los lo s movimien movi mientt os de la línea don de exisexistan expansiones laterales.

8.1. 8. 1.66

Rel elle leno no y compa compacctac tació ión n

El pro pósit pósit o del rell eno de la zanja es dar un apo yo firme y continuo alrededor de la tubería. El aspec aspectt o más imp ort ante ant e para logr ar una exit osa osa ins in st alación subt subt erránea es realizar reali zar un corr corr ect ect o relleno alrededor de la tu bería. bería. El materi m aterial al excavado excavado desde desde la propia pro pia zanj a se se puede utili ut iliza zarr como relleno i nicial si si es unif orme, no contiene piedras y se desmorona y disgrega con facilidad. El El mejor mejo r material mat erial de relleno rell eno inicial in icial esarena fina. f ina. Si Si la l a tu bería es es tendida tend ida en t errenos barrosos de mala calidad y si las condiciones de carga externa son severas, como en cruces de caminos, se debe ut ilizar ili zar arena arena como relleno inicial. El relleno r elleno ini cial debe ser ser colocado en d os etapas et apas:: la primera es hasta la línea media de la tubería . Luego se compacta o nivela mojando con agua para asegurar asegurar que la part e inf erior de la tubería est est é bien bi en asent asent ada. Se Se debe t ener especial especial cuidado en que qu e la tubería quede bien b ien apoyada apo yada en los cos costt ados, ados, ya que la compactac compactación ión d e est est a zona inf luye en fo rma muy import ante en la deflexión que experimenta experimenta la t ubería en servicio. La compactación depende de las propiedades del suelo, contenido de humedad, espesor de las capas de relleno, esfuerzos de compactación y otros factores. En la segunda etapa, se deben agregar capas adicionales de 20 a 25 cm, bien compactadas, hasta 15 a 30 cm sobre la clave de la tubería . Desde Desde est est e punt o, se se puede ut i-

sit u para rellenar hast lizar el material extraído in sit hast a el nivel d el t erreno. Se Se debe t ener precaución precaución de no usar usar equ ipo s pesados pesados de compactación hast hast a complet ar al m enos 30 30 cm cm sobr sobr e la clave de la tubería .

8.22 In 8. Insstala talacció ión n sup super erfic ficia iall Generalmente, las tuberías de HDPE se instalan bajo t ierra. Sin Sin embargo , exist exist en sit sit uaciones en las cuales la instalación superficial presenta ventajas, como por ejemplo: • Líneas para la conducción de pulpas o relaves mineros que a menudo son relocalizadas y permiten ser rotadas para distrib uir el desgas desgastt e en la tu bería. • Condi on diciones ciones ambi ent ales: ales: la resistencia resistencia y flefl exibilidad de las tuberías de HDPE a menudo p ermit en instalacion instalacion es a travé tr avéss de pant anos o sob sobre re áreas ár eas congel adas. adas. • Instalaciones sobre zonas rocosas o a través del agua resultan a veces los métodos más económicos. • Su bajo peso peso y facilid ad de mon t aje permiten un a disponib disponib ilid ad inmediata en instainstalaciones temp orales. orales.

8.2. 8. 2.11

Dilatac Dila tació ión n y contr ontrac accció ión n térmicas

En el diseño de una instalación superficial se deben considerar considerar l os cambios de temperat ura t anto int in t ernos como como externos extern os,, pues ést ést os caus causan an dil d ilataatación ió n y cont cont racció racciónn en t odos odo s los lo s t ipos ip os de tuber t uberías ías.. Cuand o se se produ pro duce cenn grand gr andes es cambio amb ioss de tempet emperatura ratur a en cort cort os períodos de ti empo, el movimient o de la t ubería se se puede concentr concentr ar en una zona y llegar a doblarla. Si Si el f lujo del f luid o t ransporransportado es continuo, las expansiones y contracciones de la l a línea serán serán míni mas una un a vez que se han establecido las condiciones de operación. La tubería de HDPE contiene un porcentaje de negro de humo que la protege de los rayos UV, pero el calor qu e absorb absorb e aument a la tasa tasa de dilatación y contracción. Un método para limitar la dilatación y contracción es anclar adecuadamente la tubería en intervalos determinados a lo largo del tendido. Cuando ocurra la dilatación, la tubería se 47

deflectará lateralmente, para lo cual debe haber espacio disponible. Al contraerse, tenderá a ponerse nerse ti rant e entre entr e los pun t os de anclaje; est est o no daña a la tubería, pues el HDPE tiene la propiedad de aliviar tensiones y ajustarse con el tiempo. Para calcular la deflexión lateral, según se muestra en la figura 8.2, se puede utilizar la siguiente ecuación: ∆y

La figu f igu ra 8.3 muest muest ra ejempl os t ípicos de sopo sopo rtes de tuberías de HDPE. Figura 8.3

= L√0,5 0, 5 α ∆T

Donde: = d ef le lexi ó n la lat er er al , m ∆y L = l on on g i tu t u d en t re re an cl aj aj es, m = coef coef iciente de expansión expansión t érmica, mm/m α lineal ºC ( α= 0,2 mm/m l ineal ºC) ºC) = va varia riación ión de de temp tempeeratur raturaa, ºC ∆T Figura 8.2 Soportes continuos L

L

∆y ∆y

Puntos de Anclaje

8.2. 8. 2.22 Sop opor ortes tes gu guía íass Las siguientes son recomendaciones para el uso apropiado de disti disti nt os ti pos de soport soport es de t uberías: • Si la temperatura o peso de la tubería y el fluido son altos, se recomienda utilizar un soport opo rt e cont cont inuo inu o (para temperat uras sobre obr e los 60ºC). • El soport e debe ser ser capaz capaz de restr restr ing ir los movimient os laterales o l ongit udinales de la tubería si así es diseñado. Si la línea ha sido diseñada diseñada p ara moverse moverse dur ant e la expansión, los soportes deslizantes deben propor pro porccion ar una guía sin sin rest rest ricción ricción en la direcc dirección del movimient o. • Las líneas que atraviesan puentes pueden necesitar aislamiento para minimizar los movimientos causados por variaciones en la temperatura. • Los fittings pesados y las conexiones flangeadas deben ser soportados en ambos bo s lados lad os.. 48

8.2. 8. 2.33

Sop opor ortes tes an anccla laje jess

Para prevenir pr evenir d esplazamient esplazamient os laterales y movimient os en los fi t t ing s se deben ut ili zar anclajes anclajes.. Los anclajes se deben colocar tan cerca de las conexiones como sea posible. Si se requieren conexio nes f langeadas, lan geadas, los lo s anclajes se deben unir un ir a los flanges. Sin embargo, no deben producirse fl exiones exiones entre l a tu bería y el el f lange. Algu Al guno noss anclajes típi cos para par a t uberías ub erías de HDPE HDPE se muestran en la figura 8.4. Figura 8.4

Conexión flangeada Codo segmentado

Anclajes

8.2. 8. 2.44 Apli Apliccac acio ione ness en condu onduccción de pulpa s Por sus cualid ades de dureza du reza y sup superf erf icie int erior eri or extremadamente lisa, las tuberías de HDPE son altament alt amentee resis resistt entes ent es a la abr asión asión,, lo que l as hace ideales para el transpor transportt e de pul pas de todo to do t ipo. ipo . Apli Ap lica caciones ciones t ípic ípi cas son líneas de dragado dr agado , tr ansansporte por te de d e pulpas pul pas de carbón carbón o piedra p iedra caliza, caliza, relaves relaves min eros y muchos ot ros. ros. La ins in st alación de d e líneas de pulp pu lpas as es generalm gener alment ent e superficial, pues esto proporciona facilidad de acceso si se produce una obstrucción, y además permit e la rotación rotación de la tub ería para distri distri buir el desgas desgastt e en la superf superf icie int erna. Es dif di f ícil ícil predecir pr edecir las caracterís característt icas del desgas desgastt e que se producirá al usar tuberías de HDPE para transporte de pulpas. Cada aplicación tiene parámet ros diferent dif erentes es,, ya sea sea la velocidad velocidad de f lu jo, concentr concentr ación ación d e sóli sóli do, tamaño t amaño de part ícula ícula y/o y/o t emperatura. Para cont rolar rol ar el desgas desgastt e es aconse aconsejabl jablee minim mi nimi-izar la velocidad velocidad de f lujo manteni endo lo s sólid os en sus suspensión pensión.. Se Se recomienda recomien da una un a velocidad máxima de 3,5 a 4,0 m/s. Sin embargo, para sólidos abrasivos muy afilados no debiera exceder los 3 m/s. m/s. Se Se aconse aconseja ja t ambién ambi én que q ue la l a concent concentración ración d e sólidos no sea mayor al 25%, con un tamaño de partículas de hasta aproximadamente 6 mm.

8.33 In 8. Insstal talac ació ión n baj b ajo o agua agua Las t uberías ub erías de HDPE HDPE pueden pu eden ser ent en t erradas errad as,, descansar ansar sobre sobre el fondo fo ndo o f lot ar en la superf superf icie de lagos lag os,, ríos río s, pant pan t anos ano s u océanos. Sus Sus caracter caracterís ístt icas de flexibi f lexibi lid ad, bajo peso, peso, inercia al agua salada salada y a prod uctos químicos, químicos, capac capacidad idad de flot f lot ar inc in clus lu so llena de agua y permit ir líneas cont inuas mediant e termo t ermoff usió usión, n, le l e dan muchas ventajas ventaj as al HDPE HDPE.

8 . 3 .1

Un i ó n y m on o n ta taje

Dependien Depend iendo do d e las condi ciones del l ugar, ug ar, se han usado diferentes procedimientos para montaje: • Fusionar las tuberías en la orilla en largos cont inu os y luego m ont ar lo s pesos pesos de laslast re, antes de lanzar la t ubería al agua. • Fusionar la tubería en la orilla y tirarla o empuj arla al agua y luego mo nt ar los pesos pesos

de lastre desde una barcaza. • Todas od as las t uberías ub erías se pued en f usio usionar nar en t ierra, en largos predefinidos con conexiones f langeadas en en cada extremo . Los extremo s f langeado lan geado s se t aponan apo nan y las sec secciones ciones se se tit iran al agu a para ser ser post post erior ment e ensamensambladas. bl adas. Est as líneas lín eas f lot lo t ant es se usan usan nor n ormal mal-mente en operaciones de dragado. Cualquier tubería que se se almacena almacena temporalment tempo ralment e en una extensión de agua debe ser protegida del tráfico marino, igualmente se debe prevenir la acción de l asolas que pu edan golpear gol pear las tubería s concon t ra rocas o element os afilados afi lados que podrían podr ían dañarlas. dañarlas.

8.3. 8. 3.22

Anccla An laje jess y pes pesos

Ya que las l as t uberías ub erías de HDPE HDPE f lot lo t an in clus lu so llen l lenas as de agua, es necesario colocarles pesos de lastre para hu ndi rlas y cont cont enerlas en el f ond o. Los pesos más comunes son de hormigón armado, generalment e redond os, os, rect rect angulares o cuadrados y son son sujet sujet ados f uert emente ement e a la tu bería usando usando pernos no corrosivos, abrazaderas o correas. Es conveniente colocar una protección de goma ent re los pesos pesos y la tu bería para pro t egerla y evit ar el deslizami deslizami ento ent o d e los lo s pesos pesos.. Para determinar el f acto acto r de hundim hu ndimient ientoo del sisist ema se se deben consider considerar ar t odas las variables variabl es para propor pro porccionar ion ar la estab estabili ilidad dad neces necesaria bajo el agu a, tales como mareas, condiciones del material del fo ndo y la posibil posibil idad de d e aire en las tu berías berías. El espaciami espaciamient ent o de d e los pesos pesos de las l astt re dep enderá de su tamaño, y normalmente está limitado ent re 3 y 4,5 4,5 m. En general, g eneral, la tu bería puede defl ectars ectarsee entre entr e los pesos, resultando un valor de deformación que está está complet amente dent ro del rango de resis resistentencia de la tubería. Si se produce una corriente, el movimiento movimi ento de la t ubería misma misma no esdañino . Sin Sin embargo, cualquier roca o elemento afilado en contac cont actt o pod p odría ría dañarla. dañar la. Si Si las l asmareas o las l as corrienorr ient es represent representan an un probl pr oblema, ema, lo mejor mej or es abrir una u na zanja y ent errar l a tuber t ubería ía con con sus pesos pesos..

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8.3. 8. 3.33 Lan anzzami amien ento to al al agu aguaa y hundimiento

8.44 Ins 8. Instal talac ació ión n en tend tendid idos os exisst ent es (RE exi (RELININ INING) G)

Para permitir que la línea flote en el agua hasta la operac op eración ión de hun dimient dim ient o, es neces necesario ario cerrar cada extremo para evit ar que ent re el agua. Es Est o se realiza mediant e un st st ub end y un f lange met álico ciego ciego q ue prod uce un sello sello h erméti co. LueLuego la línea se se tras tr aslada lada a la po sición d e hund imienimi ento. La transición de la línea desde tierra al agua debe ser hecha de tal forma de protegerla de posibles escombros, hielo, tráfico de botes o la acción de las olas. La operación operación de hund imient o se se cont cont rola p or el ingreso de agua en un extremo y la evacuación del aire encerrado por el extremo opuesto. La adición adición de agua a la tu bería a una razón razón contr olada asegurará que se posicione correctamente en el lugar deseado y se ajuste a las características del f ondo. La razón razón de hun dimi ento tambi én se debe controlar para prevenir un radio de curvatu ra excesivo excesivo.. Una vez que la tubería se ha instalado sobre el fondo, se debe realizar una inspección minuciosa de la i nst nst alación . Tod Todos os los pesos pesos deben est est ar bien colocados y cuando las corrientes representan un problema, la tubería se debe colocar en una zanja.

Est a téc t écni nicca es efec ef ectt iva y econ económ ómica ica para rehabi reh abi-lit ar una línea deteri orada. La La inst inst alación alación es rápida y simple con una mínima interrupción de la operación de la línea. El método consiste en introducir tuberías termoplásticas en líneas deterior ri oradas adas de agua, gas, gas, efluent efl uent es indu in dusst riales ri ales,, etc., restableciendo la línea sin necesidad de excavar zanjas zanjas e int errumpir el t ráfico vehicular, vehicular, lo que proporciona mayor velocidad de ejecución del servicio, menor cantidad de trabajo y reducción de costos. La selec seleccción del diámet ro de la t ubería de HDP HDPE E a utilizar en la instalación, se efectúa determinando el máximo diámetro que puede ser insertado (como revestimiento interno) en la línea deteriorada existente y el flujo requerido a través de est est e nuevo nu evo revest revest imi ento. ent o. Se debe limpiar de obstrucciones y escombros la línea que se va a reemplazar. Es recomendable ut ilizar ili zar un circuit circuit o cerrado cerrado d e televisión televisión para exaexaminar completamente la línea, localizar las conexiones y revelar los defectos existentes. Después de un f uncionami ento ent o de prueb a con con el cacabezal de tiro, este se une a la tubería de HDPE (usada como revestimiento interno), luego esta unión un ión se debe po sicionar icion ar y asegur asegurar ar correctamente. El cabezal de tiro puede ser de tipo flexible, fabricado en terreno; o de tipo rígido hecho de acero y apernado en el extremo de la tubería. Aunque un diámetro más pequeño es deslizado dent ro de ot ro principal pr incipal exist exist ente, ent e, las excelent excelent es propied pro piedades ades de f luj o d e las tuberías de HDPE HDPE logran restablecer la capacidad del sistema y sus uniones firmes y fusionadas eliminan las inf ilt raciones raciones de agua del terreno.

Gentileza Borealis

8.55 8.

Es mejor que una tubería marina sea demasiado larga q ue demasiado demasiado cort a. Nunca Nunca se se debe int entar l evant evant ar por un fl ange una línea que es es muy cort a ti rando de los lo s perno s. Es Est o f uerza la línea y produce una severa tensión en las conexiones f langeadas lang eadas y pod ría caus causar ar eventuales event uales probl emas. emas. Un extra largo se puede acomodar serpenteando la t ubería. ubería.

El manejo e instalación de las tuberías de HDPE se deben realizar con el cuid ado n eces ecesario ario para preveni r daño s que qu e puedan o cas casionar io nar abras abr asio iones nes,, cortes, fisuras, perforaciones, etc. Toda od a tubería tu bería debe ser ser examinada examin ada cui cuidado dado sament e antes de la inst inst alación alación , retirando retir ando aqu ellas que est est én dañadas. d añadas. Las Las t uberías ub erías cuyo dañ o res r esul ultt e en la reducción del espesor de pared de aproxima-

Repa epara racción de lí línea neass dañ dañada adass

dament e 10% deben ser cortadas cort adas,, pues es est o p uede perju per judi dica carr el servicio servicio a largo larg o plazo. p lazo. Las rayas o rasgu rasguño ñoss meno res no t ienen ien en ef ect ect os adversos adversos en el servic servicio io de la t ubería. Las Las t uberías ub erías dañadas dañ adas se pued en reparar rep arar por p or cualcual quiera de los métodos de unión discutidos anteriormente. Es aconsejable utilizar soldadura a to pe para t odas las aplic apli cacion acion es donde don de las l as condiond iciones lo permitan. Normalment e, los pli egues no perj udi can el buen servicio en aplicaciones de baja presión; sin embargo, bargo , para aplic apli cacio aciones nes a alt as presion presion es, es, los lo s pliepl iegues deben ser ser cort cort ados para lu ego un ir n uevamente la tu bería. bería. La ovalización ovalización debid o al exces excesoo de d e carga carga du rant e el tr ansport ansport e o almacenamiento almacenamiento n o imp edirá un buen servicio de la tubería. La tubería no debe considerarse como dañada a menos que las abrazaderas de la máquina soldadora no sean capaces capaces de redon red ondear dear la l a sec sección ción para p ara una un a buen a unión por termofusión. termofusión.

8.5. 8. 5.11

Rep epar arac ació ión n pe perma rmane nente nte

La reparación luego de la instalación subterránea se se puede realizar en diámet ros pequeños re-

moviendo u na mínima cant cant idad de r elleno, corcortar el trozo defectuoso, mover los extremos de las tuberías hacia un lado y fusionar stub ends con f langes en cada cada ext ext remo y lu ego apernar l os flanges. La reparación d e tuberías t uberías de di ámetros ámetr os grand es, es, que no son tan flexibles como las tuberías más pequeñas, puede realizarse con una pieza tipo carrete flangeado. La sección dañada es retirada, la máquina soldadora se baja hasta la zanja para un ir los st st ub ends f langeado s a cada cada extremo abiert o y lu ego se se aperna la pieza de unión. Esta pieza debe ser hecha en forma precisa para que ajuste ajuste adecuadame adecuadament nt e en el int ervalo ervalo d e tu bería retirada. La f igu ra 8.5 ilu st ra est est os método mét odo s.

8.5. 8. 5.22

Rep epar arac ació ión n mecáni mecánicca

Se puede utilizar una abrazadera con empaquetadura int egrada alrededor alrededor de la tub ería, pero no es tan permanente como la reparación con fl anges o po r t ermofu sión. Es Este t ipo de reparación reparación es pri ncipalment e usada usada en apl icacioicaciones subt erráneas, erráneas, porq ue el r elleno compac omp actt ado

Figura 8.5

Defecto

Diámetro pequeño

Defecto

Diámetro grande

51

restringe la tubería de movimientos térmicos y extrae las fuerzas causadas por la presión interna. Una abrazadera de reparación m ás larga g eneralment e prop orciona mayor capacidad apacidad de sesellado sobre las tuberías. Es acons aconsejable ejable u ti lizar u na abrazadera de l ong itud de 11/2 a 2 veces el diámetro nominal de la tubería. Se debe apretar la abrazadera alrededor d e tod a la tubería que ha sido sido previament previament e secada ecada y limpi li mpiada ada de cualqu cualqu ier mat erial extr año. Luego, se rellena y compacta en f orma orm a adecuada adecuada alrededor y sobre la tubería antes de que ésta sea pres p resur urizada. izada.

8.5. 8. 5.33

Rep epar arac ació ión n de fittin fittings gs

Las Las reparac repar acio iones nes de f it t ings in gs ins in st alado s se realizan reali zan normalment e mediante el reemplazo de la pieza con un nuevo nuevo f itt ing f langeado. langeado.

8.5. 8. 5.44

Repa epara racció ión n baj bajo o el el agu aguaa

Para reparar rep arar l as líneas submari ub mari nas, nas, los term inales in ales de las tuberías deben ser ser pu est est os a flot f lot e o l evanevant ados sobr e el el agua para pod er unir u n st st ub end en cada extremo. Luego, se bajan a la posición en el f ondo ond o y se se apernan lo s f langes bajo el agua. Se debe util izar un equip o de levantamient o adecuado para asegurar que no se excedan los radios mínimos de curvatura. Normalmente, no es necesari necesarioo ret r etirirar ar lo s pesos pesos de lastre ant an t es de elevar la t ubería en el agua, pero se debe pon er cuidado ext remo cuando l a tubería tu bería se se levanta sobr sobr e el nivel del agua con los pesos ligados.

8.6 Prec recauc auciones iones de ins instalac talación ión para fittings segmentados Las Las t ees y codos codo s segmen t ados son son f abri cado cadoss mediant e soldadura soldadura a t ope; a partir d e segmentos segmentos de tubería, y con cortes especiales se obtiene el fi tt ing des d eseado. eado. La conf conf igurac igu ración ión de d e es esto s fi tt ings ing s y el hecho de que son fabricados y no moldeados, dos, requ iere t omar ciert as precaucion precaucion es cuando se instalan en un sistema de tuberías. Las Las t uberías ub erías y f it t ings in gs de HDPE HDPE son muy mu y resis resistt en-

52

tes al maltrat o debido a la naturaleza fl exible del material. mat erial. Sin Sin embargo , la resis resistt encia encia a l a trac t raccción del PE es mucho menor que la del acero y no soportará los levantamientos y fuerzas de tiro exces cesivos que puedan pu edan ejerce ejer cerr equip equ ipos os de in st alación de f uerza. uerza. Los proc pro cedimi entos ent os de in st alación alación deberían f aciacilit ar que existi existi era la menor cant cant idad po sible de levantamiento y movimiento de uniones de fittings segmentados y tuberías. Si es necesario tirar la unión hasta el lado de la zanja y posicionarla posicionarla correc correctament tamente, e, el f itti it ting ng segmentado nunca debe ser usado como el punto de tiro de la línea. La unión por fusión de una tee segmentada es complicada a causa de sus tres salidas. Es relativamente f ácil ácil mant ener sin sin t ension ensiones es la t ee cuancuando se fus f usion ion a una t ubería a su su l ínea prin cipal, ipal , se se levant a y se se desciende desciende la uni u nión ón a su su po sición dentro de la zanja. Sin embargo, la unión se torna muy difícil di fícil de manejar cuando se se fus fu siona u na lon gitud considerable de tubería a la tercera salida (al (al ramal) para permiti r t ender la tu bería en en esta esta dirección. El manejo y posicionamiento final de est est as uni ones requi ere equipami ento ent o de manejo extra y precauciones adicionales para prevenir daños en el fit ti ng segmentado. segmentado.

M étodo recomendado: recomendado: La neces necesidad idad de equi pamien to extra y la mayoría de las posibi posibi lid ades de daño se pueden el imi nar alterando el método de instalación de la tee segment ada, incluyendo el uso uso de una u na conexión flangeada en el ramal. Esto permitirá que el posicionami ento ent o f inal se realice ant ant es de que el ramal se conecte. Habrá algunas instancias donde, desde el punto de vista de la instalación, la utilización de conexiones flangeadas en dos salidas de una tee y tambi én en un lado de un codo codo pro porc por cion ará muchas ventajas. ventajas. Es Est o p ermit e que qu e la tubería sea tendida desde cualquier dirección y se haga ro dar hac h acia ia la zanj a, y en general el manejo es mucho más fácil y más rápido antes de que se se realice la conexión conexión f inal con l a tee o con el codo . Desde Desde el punt pun t o d e vist vist a econó econó mico, la velocidad y facilid ad de inst inst alación alación,, y la elimi nación nación de l a ocurrencia de esf esf uerzos de inst inst alación alación excesivos sobre fittings segmentados, es recomendable u ti lizar siempr siempree conexion conexion es f langeadas en el ramal d e tees y en un t erminal ermin al en codos. codos.

9. Sum Sum inis inistt ro, trans t ransport port e

y almacenamiento

9 .1 Su m in in i st ro ro Las tuberías de HDPE se pueden suministrar en rollos roll os o en t iras dependiendo del di ámetro y espeespesor de pared de la tubería, de las características y/  o necesidad necesidades es de ins in st alació alaciónn y del t ranspor ransportt e. • Rollos: este sistema de transporte ofrece una gran vent aja, pues permit e efectu efectuar ar extensos tendidos en largos continuos sin uniones, nes, lo que q ue se se traduce tr aduce en mayor rapi dez, facilidad il idad y econo economía mía en la l a ins in st alación alación.. Se Se debe tener en cuent cuentaa que el el radio m ínimo de enrollado no debe ser menor que 10 veces el diámetr o de d e la t ubería; por esto esto sólo es posible ib le sumi sumini nisst rar ro llos ll os hast hast a ø 110 mm. Además, como la limitante es la relación diámetro/espesor, sólo se puede hacer roll os desde desde PN 10 a PN PN 20 tant t ant o para p ara PE 100 como para PE 80. En la l a sigu siguient ient e tabla t abla se se present presentan an las dimendim ensiones de los rollos de tuberías suministrados por Duratec. Duratec.

• Tiras: este sistema se utiliza para tuberías de diámetros mayores a 110 mm (que no se pueden enrol lar) y consis consistt e en sumi sumi nistrar t uberías de 12 m de l argo están estándar dar..

Diámetro interno rollo

    a     r     u      t       l       A

Diámetro externo rollo

 Nota: Tuberías de largo distinto al estándar se suministran a pedido. Consultar al Departamento Comercial de  Duratec.

9 .2 .2 Tr a ns nsp or or t e A continu cont inu ación ación se detall a una serie serie de recomendaciones para un correcto t ranspor ransportt e de tub erías y fittings de HDPE. • Los vehículos de transporte deben soportar la longitud completa de tuberías y f it t ing s y deben estar estar l ibres ibr es de obj etos eto s sobresalientes y agudos. Además se deben prevenir curvatu ras y deformaciones defo rmaciones durandur ante el t ransport ransport e. • Al cargar y descargar las tuberías no hay que g olp earlas, earlas, arrastr arrastr arlas ni t irarl as para no d añar su su superf superf icie. Es Es import imp ort ant e proteger los extremos para evitar deterioros que pu edan dif icult ar el proceso proceso de sold sold adura. • Al d esca escarg rgar ar lo s roll ro ll os o t iras ir as es mejor mej or u sar sogas textiles y no metálicas, las que pueden rayar la tubería. • Las Las t uberías ub erías de HDPE HDPE t ienen ien en una u na sup superf erf icie muy l isa. isa. La La carga carga debe d ebe ser ser f irmement ir mement e aseasegurada para prevenir deslizamientos. En la l a fi gura gur a 9.1 se se ejempli f ican ican f ormas orm as correc orr ectt as e incorrectas de trans t ranspor portt e y almacenamient almacenamient o de t ub erías de HDPE HDPE.

53

Figura 9.1 INCORRECTO

CORRECTO

9 .3 .3 A lm lm ac a ce n a mi m i e n to to Cuando las tuberías se almacenan en pilas, se debe evit ar un peso peso exces excesivo ivo que q ue puede pu ede pro ducir ovalizaciones en las tuberías del fondo. Deben almacenars alm acenarsee en sup superf erf icies planas pl anas,, sin sin cargas punpu ntuales, como piedras u objetos puntiagudos, de tal manera que el terreno de apoyo proporcione un soporte continuo a las tuberías inferiores. Las limi tant es en la alt ura de almacenamient almacenamient o dependerán d el diámet ro y espes espesor or de d e pared de la tubería y de la temperatura ambiente. Las tuberías de HDPE HDPE se pueden pu eden almacenar a l a int in t empeemp erie b ajo l a luz d irecta del sol, p ues son resis resistt entes ent es a la radiación UV. Sin embargo, la expansión y cont racc racción causada ausada por un calentamient o repentino debido a la luz solar pueden hacer que la tubería se incline y ceda si no es restringida adecuadamente. cuadament e. Para tal efec ef ectt o puede pued e utili uti lizars zarsee apo apo-yos con tablones de madera, con una separación de 1 m ent re cada cada apoyo. Ad emás, emás, deben t ener cuñas laterales que impidan el desplazamiento de las l as f ilas il as.. En l a sigu sigu ient e tabla t abla se se muestr muestr an recomendaciones generales para altu ras de api lamient o, des d esaarrolladas por el Plastic Pipe Institute para tuberías de HDPE, según su relación dimensional estándar SDR. 54

10. Con onssid idera eraccion iones es de di seño 10.1 Cálc álculo ulo hidráu hidráulic lico o La diferencia b ásica en el dimensionamiento hidr áulico de tuber ías de HDPE con respecto a tuber ías de materiales tradicionales, reside en la baj ísima rugosidad que éstas presentan. Las tuber ías de HDPE tienen una superficie extremadament madam ente e lisa, lisa, lo cual se se traduce tr aduce en una excelenexcelente c capac apacidad idad de d e escurrim escurrimient ient o. Tienen Tienen una un a alta rer esistencia a la corrosi ó n, a incrustaciones y al crecimiento de bacterias. Por sus excelent excelent es prop pr opied iedades ades,, se se necesit necesit a un di ámetro menor para transportar un volumen determ inado comparado con con t uber ías de acero acero,, fief ierro o concreto. Adem ás, mantienen estas caract er íst icas icas de f lujo durant e to da su su vida ú til.

10.1.1 10.1 .1 Flujo bajo bajo presión presión Las ecuaciones ecuaciones que rel acion acion an el f luj o de un f lui do con su caída de presi ó n en u n sis sistt ema de tu ber ías involucran un factor de fricci ó n que depende del material de la tuber ía. Las f ó rmulas rmu las m ás co co m ú nment e ut ilizadaspara los cálculos hidr áulicos son las de Hazen-Williams y de Colebrook Colebrook . En l a f ó rmul a de Hazen-Williams Hazen-Williams,, la inf luencia de la rugosidad se considera en el coeficiente C, que para tuber ías de HDP HDPE E la lit l it eratura erat ura t écnica determina en 150. En la f ó rmula de Colebrook, los valores de rugosidad adopt ados son: son: Para d i ámetro ≤ 200 mm mm:: ε= 10 µm (1,0 x 10 -2 mm ) Para di d i ámetr o > 200 mm: ε= 25 25 µm (2,5 x 10-2 mm ) Para di ámet ros medio s y velocidades medias, medias, las diferencias que resultan de la aplicaci ó n de las rugosidades ε en la f ó rmula rm ula de Colebr Colebr ook o C=150 C=150 en la f ó rmula de Hazen-Williams, no tiene mucha importancia pr áctica. Actual ment e se se consiconsidera la f ó rmula de Colebrook como la que proporciona resultados m ás exacto s.

10.1.2 10.1 .2 Selec eleccción del diámet ro interno de la tubería A part ir d e la velocidad velocidad media del fl uido, se se deá termina el di metro interno por: d = 18,8

√Qv

Donde: d = d i ámetro int erno de la tuber ía, mm Q = cau d al , m 3 /h v = vel o ci d ad m ed i a, m /s

10.1.3 Pérdidas de carga carga Las p érdid rd idas as de carga, com como o ya se se explic expli có , se se puepu eden determinar por las f ó rmulas de HazenWilliams o Colebrook. Es recomendable aplicar ambas f ó rmulas y adoptar la mayor p érdida de carga obtenida entre las dos.

a) Fórmula de Hazen-Williams Hazen-Williams H = 10,643 Q1,85 C-1,85 d -4,87 L Donde: H = p érdi da de carga, m.c.a. m.c.a. Q = cau d al , m 3 /s C = 150 d = d i ámetro int erno, m L = l o n g i t ud ud d e l a t ub ub er ía, m O, si se desea la p érdid a de carga carga unit aria: h = 10,643 Q1,85 C-1,85 d -4,87 Donde: h = p érdida de carga unitaria, m.c.a./m

55 55

b) Fó rmula de Colebrook 1

∆P = ƒ

√ƒ

10 ρ 2 v L d 2g

Donde: = p érdida de carga, Kgf/cm 2 ∆P = factor d e fri cci ó n ƒ = peso específico del fluido, KN/m 3 ρ d = d i ámetro int erno, mm g = acel er aci ó n de gravedad, m/s2 v = vel o ci d ad me med i a, m /s L = l o n g i t ud ud d e l a t ub ub er ía, m

L v2 d 2g

Donde: H = p érdi da de carga, m.c.a. m.c.a. = factor d e fri cci ó n ƒ L = l o n g i t ud ud d e l a t ub ub er ía, m d = d i ámetro int erno, m v = vel o ci d ad me med i a, m /s g = acel er aci ó n de gravedad, m/s2 El coeficiente de fricci ó n ƒ depende del r égimen del f lujo , es decir, decir, si si es f lujo laminar o t urbu lento . Se considera que el flujo es laminar cuando el n ú mero de Reynolds Re es menor que 2.000. En este caso el valor de ƒ es: es:

ƒ=

Re

[

1

-2,0 log

ε + ( 3,71 d

Re = vd

υ

]

)

OODY-ROUS OUSE E • Dia gram a de M OODY-R En el eje de las abscisas encontramos el valor de Re y Re √ƒ . En l as ord enadas t enemos el el valo r d e ƒ . Las curvas corresponden a la relaci ó n d/  d / ε. Figura 10.1 Re 6 8 103

4

2

2

4 6 8 104

2

4

Re 1 = 200 d/ 

3

6 l

8 105

= 2 log

d

2

6 8 106

4

2

f

0,10 0,08

d/ = 20 = 4 Re/  LAMINAR

5

= f

40

Re f 64

0,06 0,05

4

100

0,04

200 6

0,03 5

400

0,025

1000

0,020 0,018 0,016

2000 8 9

4000

l

DIAGRAMA DE

= 2 log Re f - 0,8

8

0,014

10 000

f

MOODY-ROUSE

0,012

20 000

Donde: Re = n ú mero de Reynolds v = vel o ci d ad me med i a, m /s d = d i ámetro int erno de la tuber ía, m = vis vi scosid cosidad ad cin em áti ca del fluido, m 2 /s υ (para agua υ= 1,01 x 10 -6 m 2 /s)

Para fl ujo t urbu lent o, est est o es Re ≥ 2.000, 2.000, t enemos: Re ≥ 2.000

56

0,25 0,15

+ 1,14

7

Siendo

5,62 Re 0,9

2

A través d e las l as f ó rmulas rm ulas de Colebr Colebr ook se han r ealizado d iagramas para la d etermin aci aci ó n del coeficiente de fricci ó n. Dentro de los m ás conocidos encontramos el diagrama de Moody-Rouse. Figura 10.1

l

ƒ = 64

)

Como la determinaci ó n del valor de ƒ por esta f ó rmula rm ula i mpl ica muchas it eracion eracion es, es, s se e acos acostt umbra utili zar zar una f ó rmul a simpl simpl if icada. icada.

4

Re < 2.000

(

ε 2,51 + Re √ƒ 3,71 d

Donde: ε = rugosidad, m d = d i ámetro int erno, m

Para agua, la f ó rmula de Colebrook puede simpl if icars icarse e de la siguient siguient e f orma, obt eni éndose la f ó rmul rm ula a de Darcy-Weisbach: Darcy-Weisbach: H= ƒ

= -2,0 log

4 0  0 0  0  00    1 0 0  10 0 0 0 

10

200 000

11

0,010 0,009 0,008

102

2

4

6 8 103

2

4

6 8 104

2

4 6

8 105

2

4 6 8

106

Re f

En el Anexo An exo C.1 C.1 del p resent resent e cat cat álog o s se e muest muest ra un ejemplo de cálculo de p érdida de carga utilizando la f ó rmula de Hazen-Williams y la de Colebrook. A conti nuaci nuaci ó n se present present an 2 ábacos para par a la f ó r-

dimensionadas seg ú n la norma ISO 4427. El primer ábaco es para presiones nominales PN 10 y PN 16 y el segundo para presiones nominales PN 4 y PN 6. En el Anexo C.2 se ejemplifica el uso de estos ábacos.

mula de Hazen-Williams Hazen-Williams,, que permit en determi nar directamente los valores deseados con una muy b uena aproximaci ó n, sin tener que realizar la serie de cálculos que im plica la ut ilizaci ilizaci ó n de la f ó rmula. Los ábacos son para tuber ías de HDPE PE 100

   5    2  ,    0

   5    1  ,    0

   0    8    1    0  ,  ,    0    0

   6    0  ,    0

   5    0  ,    0

   4    0  ,    0

   3    0  ,    0

   5    2    0  ,    0

   0    2    0  ,    0

   8    1    0  ,    0

   6    1    0  ,    0

   4    1    0  ,    0

   0    1    0  ,    0

   2    1    0  ,    0

   2

   4

   6

   0    1    8    0    0    0    1

   6

   4

   2

   5

   0    1    8

   6

   4    1  ,    1   +    d   g   o    l    2   =    l

   /   e    R    4   =    0    2   =

   0    0    4

   0    4

   0    0    0    0 1

   0    0    0    4

   0    0    0    0    2

   8

   6    4 0 0 0 0 0 2

   0    0    2

   0    1

   0    0    1

   8

   6

   /    d

   4

   8  ,    0      f

   f

   2

   0    0    2   =

   4

   0    1    8    6

   f

   l

   8

   f

  e    R

  e    R   g   o    l    2   =

   1    0    1

   2

   5

  e    R

   4

   6

   0    1

       0         0        0         0        0         0        0         0        0         4        1

   0    0    0    2

   4

   2

   8    0    0  ,    0

   0 1

8

   5

   9    0    0  ,    0

   4

   /   e    d    R

   2

   6    4

   E   E    D   S    U    A   O    M   R      A   Y    R   D    G   O    A    I    O    D   M

   2

   3

   0    1    8    6

      f       R      e       4       6       A       R       N       I      =       M f       A       l       L

   4

2

3   4

   3

   0    1    8    6

   4

   2

   2

   0    1

5

6

7

8

9

   0 1

   1    1

57 57

 5     8   

baco bac o t uber í as as HDPE HDPE PE PE 100 No rm a ISO 4427 Clases PN PN 10 - PN 16 HAZEN-WILLIAM HAZE N-WILLIAM S      %      0     1      0      1

3 ,0  m   / 

     %          5   ,      0           0      5

s  s 

2 ,5  m   / 

s  s 

2 ,0  m  /  

s 

   )   o   n   u   r   o   p   o    t   n   a    t    (    )   m    /  .   a  .   c  .   m    (    h   a    i   r   a    t    i   n   u   a   g   r   a   c   e    d   a    d    i    d   r    é    P

1 ,6  m   / 

s  s 

     0      0      0      %      0     1  .      1     0           5

     %          0   ,      5           0

1 ,2  m 

 /  s 

v =  =0    ,8  m 

 /   s 

D=25 mm D=32

     0      0      1      0      %  .      1     0

2 ,7 5  5 m  /  s 

D=50

D=40

2 ,2  5 m 

          5

                   º

     %          0   ,      5           0           0

D=75

 /   s 

D=63

1 ,8  m  /  

D=110

D=90

s 

D=140

1 ,4  m   / 

s  s 

D=125

     0      1      0      %     0  .      1     0

v =  = 0  ,2 m   /   s 

D=160

D=200

  1  6    N   1  0    P    N    P

1 ,0  m 

 /   s 

                   º

D=250

D=315 D=315 D=400 D=355

           5            0

                   º

     %           0      5  ,            0   .      0            0

D=500 D=450

v =  =0    , 6  0 m   / s  s 

D=630 D=560

0 ,4  m  /  

s 

     1      0      %     0      1  .      0  .      0     0                    º

0.5

0,1

1

5

10

50

500

100

1000

Caudal (l/ s)

baco bac o t uber í as as HDPE PE 100 Norma ISO 4427 Clases PN 4 - PN 6 HAZEN-WILLIAM HAZE N-WILLIAM S

     0      0      0      %      0     0  .      0     1      1     0      %   ,      0          5      5          0

   )   o   n   u   r   o      0   p      0      0  .      0     1   o      %      1     0    t   n   a    t    (      %    )      5   m    /  .   a  .   c  .   m    (    h      0      0   a      %     1      0    i  .   r      1     0   a    t    i   n      %   u      5   a   g   r   a   c   e    d   a      0    d      0     1      0    i      0  .      %    d      0      1   r    é    P      %

3 ,0 m   /  s  2 ,5  m  /  s 

2 ,0  m  /  

s 

1 ,6  m  /  

s 

          5           0   ,           0

1 ,2  m 

 /  s 

V = 0  ,8 m   /  

s 

          5           0           0   ,           0

                   º

           5            0

           0      5   .  ,            0      0           0

2 ,7 5  5 m  /   s  2 ,2 5  5 m  /  s 

D=50 D=50 mm

                   º

0 ,4 m   /  s 

D=63

D=75

D=90

D=125

v =  = 0  0, 2  m  / s  s 

1 ,8  m  /  s 

D=110

1 ,4 m   /  s 

D=140 D=160

D=200

1 ,0  m  D=250

 /  s 

D=315 D=355 D=355

D=400 D=450

D=500 D=560

D=630

v =  = 0 , 6 

  6    N   4    P    N    P

baco bac o t uber í as as HDPE PE 100 Norma ISO 4427 Clases PN 4 - PN 6 HAZEN-WILLIAM HAZE N-WILLIAM S

     0      0      0      %      0     0  .      0     1      1     0      %   ,      0          5      5          0

   )   o   n   u   r   o      0   p      0      0  .      0     1   o      %      1     0    t   n   a    t    (      %    )      5   m    /  .   a  .   c  .   m    (    h      0      0   a      %     1      0    i  .   r      1     0   a    t    i   n      %   u      5   a   g   r   a   c   e    d   a      0    d      0     1      0    i      0  .      %    d      0      1   r    é    P      %

3 ,0 m   /  s  2 ,5  m  /  s 

2 ,0  m  /  

s 

1 ,6  m  /  

s 

          5           0   ,           0

1 ,2  m 

 /  s 

V = 0  ,8 m   /  

s 

2 ,7 5  5 m  /   s  2 ,2 5  5 m  /  s 

D=50 D=50 mm

                   º

          5           0           0   ,           0

0 ,4 m   /  s 

D=63

D=75

D=90

1 ,8  m  /  s 

D=110 D=125

v =  = 0  0, 2  m  / s  s 

1 ,4 m   /  s 

D=140 D=160

D=200

1 ,0  m  D=250

                   º

 /  s 

D=315 D=355 D=355

           5            0

           0      5   .  ,            0      0           0

D=400 D=450

D=500 D=560

     1      0      0      %      1  .  ,      0      0     0

D=630

v =  = 0 , 6 

  6    N   4    P    N    P

                   º

0,1

0,5

1

5

10

50

500

100

1000

Caudal (l/ s)

 5     9     5     9   

1 0 .1 .4 Pé rdida de carga en singularidades En la siguiente tabla se listan varios component es comunes comu nes de sistem sistemas as de t uber ub er ías y la ca ída de presi ó n asociada a trav és del fitting, expresada como una lo ngitu d equivalente equivalente de tu ber ía recta en t érmin os de di ámetr os. os. Al mul ti plicar los di ámetros de longitud equivalente por el di ámetro int erno se se obtiene la longit ud equivalente equivalente de tuber ía. Es Est a long it ud equ ivalent e se se suma suma al l argo to tal de tuber ía para calcular calcular la p érdid a de carga carga t ot al del sis sistt ema. Est as lon git udes equivalent es se pueden p ueden consideconsiderar como buenas aproximaciones apro ximaciones para la mayor ía de las instalaciones.

2) La pendiente de la l ínea. 3) La selecci ón de un di ámetro interno adecuado. adecuado. Para una u na situaci sit uaci ó n de d e fluj f luj o a sec secci ció n llena, l lena, el caucaudal se puede calcular a partir de la f ó rmula de Manning:

2/3

Q = ARh

√S η

Donde: Q = cau d al , m 3 /s A = área secci ó n t ransvers ransversal al del d i ámetro 2 int erno, m Rh = radio hidr áuli co (DI/4), (DI/4), m DI = d i ámetro int erno de la tub er ía, m S = p en d ie ien te te, m /m

1 0 .1 .4 Pé rdida de carga en singularidades En la siguiente tabla se listan varios component es comunes comu nes de sistem sistemas as de t uber ub er ías y la ca ída de presi ó n asociada a trav és del fitting, expresada como una lo ngitu d equivalente equivalente de tu ber ía recta en t érmin os de di ámetr os. os. Al mul ti plicar los di ámetros de longitud equivalente por el di ámetro int erno se se obtiene la longit ud equivalente equivalente de tuber ía. Es Est a long it ud equ ivalent e se se suma suma al l argo to tal de tuber ía para calcular calcular la p érdid a de carga carga t ot al del sis sistt ema. Est as lon git udes equivalent es se pueden p ueden consideconsiderar como buenas aproximaciones apro ximaciones para la mayor ía de las instalaciones.

2) La pendiente de la l ínea. 3) La selecci ón de un di ámetro interno adecuado. adecuado. Para una u na situaci sit uaci ó n de d e fluj f luj o a sec secci ció n llena, l lena, el caucaudal se puede calcular a partir de la f ó rmula de Manning:

2/3

Q = ARh

√S η

Donde: Q = cau d al , m 3 /s A = área secci ó n t ransvers ransversal al del d i ámetro 2 int erno, m Rh = radio hidr áuli co (DI/4), (DI/4), m DI = d i ámetro int erno de la tub er ía, m S = p en d ie ien te te, m /m coeficiente de M anning η = coeficiente (η= 0,009 para HDPE)

b) Flujo a secci ó n parcial En sistemas de escurrimiento gravitacional en donde el flujo es a secci ó n parcial, que es lo que sucede con mayor mayo r f recuencia, el caudal se calcul calcula a con la f ó rmul a de Mannin g seg seg ú n se indicó para flujo a secci ó n llena, pero se debe hacer una correcci ó n en el área de esc escurri mient o.

10.1.5 10.1. 5 Flujo gravitac gravitacional ional Ejemplos de escurrimiento gravitacional son sist emas de alcant alcantarill arill ado, l íneas para la cond ucci ucci ó n de agua y transporte de pulpas. Algunos pueden operar oper ar con f luj o a sec secci ci ó n llena y otr os con f lujo a secci ó n parcial. Gracias a las paredes extremadament e lisas lisas y a las exc excelent elent es pro piedad es de f lu jo de l as t uber ías de HDP HDPE E, es pos po sib le di se ñ ar sistemas muy eficientes. a) Flujo a secci ó n llena Se requieren tres aspectos para seleccionar una tuber ía de HDPE HDPE para u n sist sist ema de escurri escurri mient mi ent o gravitacional: 1) Los Los requerim ient os de caudal. caudal.

60

2/3

Q = ARh

√S η

Donde: Q = cau d al , m 3 /s A = área de escurrimiento, m 2 Rh = radio hidr áulico (Rh =A/P), m P = p er ímetro m ojado, m S = p en d i en en t e, e, m /m /m η = coeficiente de Manning ( η= 0,009) El radio hidr áulico (Rh) para flujo a secci ó n parcial se define como el cuociente entre el área de escurrim escurrim ient o (A) y el per ímet ro m ojado ojad o (P). (P). En En la f igu ra 10.2 se se mues mu estt ran est est os par ámetros:

Figura 10.3

Rh =

A P

A=

1 8

( θ - sen θ) D 2

Pará met ros para flujo gravit acional acional parcial parcial 1.0

Di ámetro externo tuber ía

.9

P=

1 2

θD

Rh =

1 4

[ 1- sen θ] D θ

AP

.8

AF

VP

.7 QP

.6

DP .5 DF

RP QP

.4

RP RF

RF

QF

.3

Figura 10.2

QF

VF

AP

.2

AF

VP

.1

VF

0 0

.1

.2

.3

.4

.5

.6

.7

.8

.9 1.0 1.1 1.2 1.3

Factor multiplicador F

θ

Mediante el siguiente gr áfico (Figura 10.3) se simplifican estos cálculos al aplicar un factor multiplicador a la condici ó n de flujo a secci ó n llena.

Flujo a secci ó n llena: DF = Di ámetro interior t ube uberr ía A F = área de flujo VF = velocidad velocidad de flu jo QF = caudal RF = radio hidr áulico Flujo a secci ó n parcial DP = altur a (h) (h) del flu jo parcial A P = área de flujo VP = velocidad velocidad de flu jo QP = caudal RP = radio hidr áulico A cont inuaci inuaci ó n se present present an do s ábacos para l a f ó rmu la de Man nin g, medi ant e los cuales se pueden determ inar dir ect ect amente los par ámet ros dedeseados de manera b ast ast ant e aproxim ada, evit evit ando los cálculos que implica la utilizaci ó n de la f ó rmula. En el Anexo C.3 C.3 se se muest muest ra un ejempl o de d e c álculo para la ut ilizaci ilizaci ó n de estos ábacos.

61 61

 6    2   

baco o tu ber í as as HDPE HDPE PE PE 80 Norm a DIN DI N 807 4 ( σs= 50 Kgf/cm 2) Clases PN 3,2 - PN 4 - PN 6 a boca lle na Á bac

FÓ RM UL ULA A DE MANN ING      0      0      %      0     0  .      0     0      1     1

3 ,0  m 

 /  s 

2 ,5  m  /  

     %      0 0,5      5

   )   o   n   u   r   o   p   o      0      0      0    t      %  .   n      0     1   a      1     0    t    (    )      %   m      50,05    /  .   a  .   c  .   m    (    h   a      0    i      0   r      1      0   a      %  .    t      1     0    i   n   u 0,005      5   a      %   g   r   a   c   e    d   a    d    i      0      1    d      0   r      0  .    é      %      1     0    P

s 

2 ,0  m  /  

s 

1 ,6  m 

 /  s 

1 ,2  m  /  

s 

v =  0 ,8  m  

 /  s  

D=32 mm

D=40

D=50 D=50

2 ,7   5 m 

D=63

2 ,2  5 m 

                   º

D=75 D=75

D=110 D=110

1 ,8  m  /  

s 

D=125 =125

v =  =0   , 2 m   /   s 

D=140 D=140

1 ,4  m  /  

D=160 D=160

s 

D=200 D=200

1 ,0  m  /  

D=250 D=250

     0

                   º

     %      5  ,      0

 /  s 

 /  s 

D=90

s 

D=315 D=315

           5            0            0            0   .            0

D=355 =355 D=40 =400

0 ,8  m 

 /  s 

D=450 D=450 D=5 D=500

v =  = 0  ,6 m   /  

D=560

s 

D=630 D=630

   6    N   4   2    P    N    3 ,     P    N    P

v =  = 0  ,4 m 

 /  s 

     1      0      %      0      1  ,     0  .      0     00,1                    º

0,5

1

5

10

50

500

100

1000

Caudal (l/s)

Á bac baco o t uberí as as HDPE HDPE Norma

DIN 8074 Clases (σs=50 Kgf /c /cm m 2) PN 3,2 - PN PN 4 - PN PN 6 para dife rentes altur as de llenado FÓRM UL ULA A DE M ANNING

1.0

0,79

V =    ) 0,7   m    /   m    (    )   r   o    i   r   e    t   n 0,5    i   o   r    t   e   m         á    i    d    l   e   r   o   p   o 0,3    d    i    d    i   v    i    d   a   u   g   a   e    d   a   r   u    t    l   a    (

Q (A/D 2) •

0,74

(D-2• e)2

0,67

V: Velocidad Velocidad (m/ s) Q: Caudal (m 3/s) D: Diámetro exterior ca ñerí a (m) e: Espesor ca ñerí a (m) (A/D2) : Del gráfico (adimensional)

0,59

0,49

0,39

D=32 mm

0,29 D=40

D=50

D=63

0,20 D=75

D=90

D=110

D=125

D=140

D=160

D=200

D=250

D=315

D=355 D=450 D=400

   6     N    4    2  ,      P     N    3     P     N     P

0.074

   )

0,80   2

  m    /    2   m 0,70    (    )   o    d   a 0,60   r    d   a   u   c 0,50    l   a   r   o    i   r   e 0,40    t   n    i   o   r    t 0,30   e   m         á    i    d    l   e   r   o 0,20   p   o    d    i    d    i   v    i    d   o 0,10    t   n   e    i   m    i   r   r   u   c   s   e

Á bac baco o t uberí as as HDPE HDPE Norma

DIN 8074 Clases (σs=50 Kgf /c /cm m 2) PN 3,2 - PN PN 4 - PN PN 6 para dife rentes altur as de llenado FÓRM UL ULA A DE M ANNING

1.0

0,79

V =    ) 0,7   m    /   m    (    )   r   o    i   r   e    t   n 0,5    i   o   r    t   e   m         á    i    d    l   e   r   o   p   o 0,3    d    i    d    i   v    i    d   a   u   g   a   e    d   a   r   u    t    l   a    (    D    /    h

Q (A/D 2) •

0,74

(D-2• e)2

0,67

V: Velocidad Velocidad (m/ s) Q: Caudal (m 3/s) D: Diámetro exterior ca ñerí a (m) e: Espesor ca ñerí a (m) (A/D2) : Del gráfico (adimensional)

0,59

0,49

0,39

D=32 mm

0,29 D=40

D=50

D=63

0,20 D=75

D=90

D=110

D=125

D=140

D=160

D=200

D=250

D=315

0.074

   6     N    4    2  ,      P     N    3     P     N     P

D=355 D=450 D=400 D=560 D=500 D=630

0.1 0.0001

0.0005

0.0010

0.005

0.0100

0.05

0.1

0,5

1

5

0.041 10.0000

   )

0,80   2

  m    /    2   m 0,70    (    )   o    d   a 0,60   r    d   a   u   c 0,50    l   a   r   o    i   r   e 0,40    t   n    i   o   r    t 0,30   e   m         á    i    d    l   e   r   o 0,20   p   o    d    i    d    i   v    i    d   o 0,10    t   n   e    i   m    i   r   r   u   c   s   e   e    d   n         ó    i   c 0,05   c   e    S    (    2    D    /    A

(Caudal en m3/s dividido por la raí z de la pendiente en tanto por uno) (Q/ S ) (m3/ s)

 6     3     6     3   

10.1. 10. 1.6 6 Golp olpe e de ariete ariete El go lpe de ari ete es un t érmi no u sado para par a desdescribir un aumento moment áneo de presi ó n de cort a dur aci aci ó n al int erior de las t uber ías. as. Tales aumentos de carga ocurren cuando el equilibrio esperturbado por po r r ápidas pi das variacion vari aciones esen llas ascondiciones del flujo, como en la apertura y cierre de válvulas lvul as,, paradas y partidas part idas en en bomb b ombas as o cuando el fluido fl uido sufr sufre e un r ápido cambio de direc dir ecc ci ón (por ejemplo en codos) en las partidas de las bombas. El gol pe es t anto mayor en magnit ud cuanto m ayor es la velocidad media del fluido y mayor la dist dist ancia ancia entr e el golpe y la fuent e del mismo. mismo. En general, las tuber ías de polietileno absorben (disminuyen) mejor el efecto del golpe en virtud de su flexibilidad. Son capaces de soportar sobrepresiones superiores a las nominales para cort os int ervalos de tiem po, siemp siempre re que qu e esas esas pre-

EW dm e

= mó dulo d e e elas lastt icidad del flui do, Kgf/m 2 = di ámetro medio de la tuber ía, m = esp eso r de de p ar ed ed de de l a t ub ub er ía, m

Si la t uber ía e es s fi jada longit udin almente, EP debe ser sustituido por: EP 1- υ2 Donde: = coeficiente de Poisson υ En las tuber ías de HDPE, la compresibilidad del agua se pu puede ede des d espr preciar, eciar, pues: pues: EP EW

95% Pr Pr o ct or or

1)

Suelos con media a alta plasticidad

No se dispone de datos, recomendable E’ = 0

CH, M H, CH-MH CH-MH Suelos de gr ano f ino (LL 10

R

R

Nit rat o de plat a

AgNO3

SS

R

R

Sulf it o hidrogenado de sodio

NaHSO3

> 10

R

R

Nit rat o de pot asio

KNO3

SS

R

R

Sulf uro de amonio

(NH4)2S

SS

R

R

Nit rat o de sodio

NaNO3

SS

R

R

Sulf uro de bario

BaS

Nit rit o de sodio

NaNO2

SS

R

R

Sulf uro de calcio

CaS

R

PR

Sulf uro de carbono

CS2

PR

NR

Sulf uro de pot asio

K2S

Nitrobenc Nitrobenceno eno (nitrobenc (nitrobencenol enol)) C6H5NO2 Oct ilcresol

100

R

R

>10

PR

PR

PR

 —

Sol

R

R

SS

R

R

Ort of of osf at o de pot asio

K3PO4

R

R

Sulf uro de sodio

Na2S

Ort of osf at o de sodio

Na3PO4

R

R

Tet rabromuro de acet ileno

CHBrO2CHBrO2

NR

NR

Ort of osf at o disodio

Na2H2P2O7

R

R

Tet racloroet ano

Cl2CHCHCl2

PR

NR

 —  —

Tet racloroet ileno

Cl2CCCl2

Tet ra racloruro de carbono

CCl4

SS

Oxalat o de sodio

Na2C2O4

R

Oxicloruro de f ósf oro

POCl3

R

Óxido de cinc Óxido de et ileno Óxido de propileno Oxí geno

ZnO

O2

100

Ozono

O3

100

SS

PR

 —

NR

NR

 —

R

R

Tet raet ilo de plomo

(CH3CH2)4Pb

R

(CH2)2O

NR

Tet rahidrof urano

CH2(CH2)2CH2O

PR

NR

CH2OCHCH3

R

 —  —

R

PR

R

PR

Tet ralina

C6H4CH2(CH2)2CH2

PR

NR

P PR R

NR

Tiof eno

C6H5SH

PR

PR

Tiosulf at o de sodio

Na2S2O3

R

R

PR

NR

R

R

PR

 —

Ozono en soluci ón acuosa P2O5

Tet rahidronaf t aleno

R

 —

Tolueno

C6H5CH3

100

R

R

Tribut ilf osf at o

(C4H9)3PO4

para bebida Pent óxido de f ósf oro

10 0

10 0

Perclorat o de pot asio

KClO4

SS

R

R

Tricloroet ano

Cl3CCH3

Perma erman ngan ganato ato de de pot potas asio

KMnO4

20

R

R

Tricloroet ileno

Cl2CCHCl

Peróxido de hidrógeno

H 2O2

30

R

R

Tricloruro de ant imonio

SbCl3

50

R

PR

Tricloruro de f ósf oro

PCl3

90

R

NR

Tricresilf osf at o

PO(OC6H4CH3)3

SS

R

R

Triet anolamina

N(CH2CH2OH)3

R

R

Trioct ilf osf at o

(C8H17)3PO4

R

PR

Úrea

(NH2)2CH

R

PR

U rina Ur

R

R

R

R

Vapores de bromo

PR

 —

R

 —  —

Vaselina

PR

PR

Vinagre

R

R

PR

NR

Persulf at o de pot asio

K2S2O8

Persulf at o de de sodio

Na2S2O8

Petróleo Piridina

C5H5N

100

Poliglicoles Propano gaseoso

C3H8

Propano lí quido

C3H8

Propilenglicol

CH3CH(OH)2CH2

Revelador fotográf ico

100 Norm

NR R

R

R

R

Xileno

C6H4(CH3)2

10 0

PR

NR

90

R

R

10 0

R

PR

R

R

10 0 Sol

10 0

R

R

PR

 —

R

R

75 75

13. Serv ervic icios ios al Clie Clie nt e 13.1 13. 1 Servi ervic cio de t ermofus ermofusii ó n en terreno Duratec cuent a en la act act ualidad con un compl et o equip amiento para ejecut ejecut ar obras de inst inst alació n de tuber ías de HDPE. HDPE. Est Est e servi cio est á orient ado a satis satisff acer acer en f orma ágil, r ápida y segura los trabajos de t ermof usi usi ó n. Cont amos con personal personal alt ament e calif calif icado y con con gran experiencia en trabajos de termofusi ó n. Adem ás disponemo s de maquin m aquin aria d e excelenexcelente calidad y rendimiento. En la siguiente tabla se muestran rendimientos promedio referenciales, para servicios de termofusi ó n en tuber ías de distintos di ámetros, of recidos recidos por Duratec. Duratec. Di á metro no m i na l mm

Un i o n e s/d í a

63 a 90

20

110 a 14 0

18

160 a 20 0

16

225 a 28 0

14

315 a 40 0

12

450 a 50 0

8

560 a 63 0

6

710 a 80 0

4

13.2 As Asis istenc tencia ia t é cnica Nuestra empresa cuenta con un Departamento Técnico que p rest rest a apoyo a empr esas esas de pr oyecoyectos, constructoras, mineras y clientes en general sin costo alguno. Con este prop ó sito, pretendemos mantener una excelente relaci ó n con nuest ros client client es y of recerles recerles el mejo r servicio para un a exitosa instalaci ó n de nuestros productos. Cont áctese con nosotros.

13.3 Fabric abricac acii ó n de piezas especiales Adicionalmente, Duratecc Duratec cuent a con con un t aller de fabricaci ó n d e piezas pi ezas especiales especiales a pedido, pedi do, distin t as a las mostr adas en est est e cat álogo. Algun os productos duct os de est est a l ínea son: son: planchas pl anchas de pol iet ileno , manifolds, reducciones especiales, codos en todos los ángu los, tees de reducci ó n, etc.

Este documento documento presenta presenta información confiable con lo mejor de nuestro conocimiento y experiencia. Sin embargo

76

 Notas :

nuestras nuestra s sugeren sugerenc cias y recomendaciones no pueden ser ga -

• El rendimiento de las uniones es diario (8,5 h), bajo condiciones de terreno ó  ptimo y de alineaci ón de tuber í  as listas para ser  í as termofusionadas. • El servicio no incluye montaje, alineaci ón ni traslado de tuber í  í a en terreno. • Este servicio requiere de ayudantes y retroexcavadora para apoyo en faena (movimiento de equipo de termofusi ón, arrastre de tuber í  as, etc.). í as,

rantizadas, pues las condiciones de utilizaci ón escapan a nuestro control. El usuario de esta información asume todo el riesgo relacionado con su uso. Duratec no asume responsabilidad ponsabilidad por el uso de inf ormación presentada en este documento documento y expresamente desaprueba desaprueba toda respons responsabiliabilidad referente a tal uso.

Anexos Anexo A: Tablas dimensionales tuber í as as HDPE. Tabla A.1 : Dim ensiones tube rí a HDPE HDPE-Durat ec PE PE 80 norm a ISO 4427 (σS = 63 Kgf /c /cm m 2 ).

Tuber ía en rollos o tiras. Est a t abla se se incluye a modo inf ormat ivo.

77 77

Tabla A.2: Dimensiones tuberí a HDPE-Duratec PE 80 norma DIN 8074(σS = 63 Kgf /c /cm m 2 ).

Tuber ía suministrada en rollos o tiras. Est a t abla se se incluye a modo i nf ormat ivo.

78

Anex o B: B: Norm as de referencia relacionadas con t uber í as a s y fit tin gs de HDPE HDPE El siguien t e es un resumen resumen de no rmas rm as ISO ISO y DIN que qu e t ienen relaci ó n con tuber ías y fittings de HDPE. I SO 1 6 1 -1

:

1996

Thermop Thermoplas lastic tics s pipes pipes for the conve conveyanc yance e of fluids - Nominal Nominal outs outside ide diameters and nominal pressures - Part 1: Metric series.

I SO 1 1 3 3

:

1996

Plastic lastics s - Determinatio Determination n of the melt mass-flow rate (MFR (MFR) and and the melt volume-flow rate (MVR) of t hermoplastics hermoplastics..

I SO 1 1 6 7

:

1996

Thermop Thermoplas lastic tics s pipes pipes for the conveyanc onveyance e of fluids - R Res esis istanc tance e to internal pressure - Test method.

I SO 1 1 8 3

:

1987

Plastic lastics s - Methods for determinin determining g the density density and relative relative dens density ity of non-cellular plastics. plastics.

I SO 4 0 6 5

:

1996

Thermop Thermoplas lastic tics s pipes pipes - Univers Universal al wall thicknes thickness s table.

I SO 4 4 2 7

:

1996

Polyethylene olyethylene (P (PE) pipes pipes for wat er suppl supply y - Spec Specific ifications ations..

I SO 6 2 5 9 -1

:

1997

Thermop Thermoplas lastic tics s pipes pipes - Determination Determination of of tensile tensile proper properties ties - Part Part 1: General test test method.

I SO 6 2 5 9 -3

:

1997

Thermop Thermoplas lastic tics s pipes pipes - Determination Determination of of tensile tensile proper properties ties - Part Part 3: Polyolefin pipes.

I SO 1 1 9 2 2 -1

:

1997

Thermop Thermoplas lastic tics s pipes pipes for the conveya conveyanc nce e of f luids luids - Dimens Dimension ions s and and tolerances - Part 1: Metric series.

I SO 1 2 1 6 2

:

1995

Thermop Thermoplas lastic tics s materials materials for pipes and fittings for press pressure applic applications ations Clasification and designation - Overall service (design) coefficient.

DIN 8074

(1999)

High-den High-dens sity polyethyl polyethylene ene (P (PE-HD) pipes pipes. Dimens Dimensions ions.

DIN 8075

(1999)

High-den High-dens sity polyethylen polyethylene e (PE (PE-HD) pipes pipes.. General General quali quality ty requiremen requirements. ts. Testing.

DIN 16963 Part 1

(1980)

Pipe Joints and Elements Elements for High Dens Density Polyethylene Polyethylene (HDPE (HDPE) Pres Press sure Pipelines. Pipe Bends of Segmental Construction for Butt-welding. Dimensions.

DIN 16963 Part 2

(1983)

Pipe joint joint ass assemblies emblies and fittings for types 1 and 2 high-d high-dens ensity ity polyethylene polyethylene (HDPE) pressure pipes. Tees and branches produced by segment inserts and necking necking for butt w elding. Dimensions Dimensions..

DIN 16963 Part 4

(1988)

Pipe joint joint ass assemblies emblies and fittings for high-den high-dens sity polyethylene polyethylene (HDPE (HDPE) press pressure pipes. Adaptors for fusion jointing, flanges and sealing elements. Dimensions.

DIN 16963 Part 6

(1989)

Pipe joint joint ass assemblies emblies and fittings for high-den high-dens sity polyethylene polyethylene (HDPE (HDPE) press pressure pipes. Injection-moulded fittings for butt welding. Dimensions.

DIN 16963 Part 7

(1989)

Pipe joint joint ass assemblies emblies and fittings for high-den high-dens sity polyethylene polyethylene (HDPE (HDPE) press pressure pipes. Fittings for resistance welding. Dimensions.

DIN 16963 Part 8

(1980)

Pipe Joints and Elements Elements for High Dens Density Polyethylene Polyethylene (HDPE (HDPE) Pres Press sure Pipelines. Injection Moulded Elbows for Socket-welding. Dimensions.

DIN 16963 Part 9

(1980)

Pipe Joints and Elements Elements for High Dens Density Polyethylene Polyethylene (HDPE (HDPE) Pres Press sure Pipelines. Injection M oulded Tee Pieces Pieces for Socket ocket-w -w elding. Dimensions D imensions..

DIN 16963 Part 10 (1980)

Pipe Joints and Elements Elements for High Dens Density Polyethylene Polyethylene (HDPE (HDPE) Pres Press sure Pipelines. Injection Moulded Sockets and Caps for Socket-welding. Dimensions.

DIN 16963 Part 11 (1980)

Pipe Joints and Elements Elements for High Dens Density Polyethylene Polyethylene (HDPE (HDPE) Pres Press sure Pipelines. Pipeline s. Bushes, Bushes, Flang Flanges es and Seal Seals s f or Socket Socket -w elding. eldi ng. Dimensions. Dim ensions.

DIN 16963 Part 13 (1980)

Pipe Joints and Elements Elements for High Dens Density Polyethylene Polyethylene (HDPE (HDPE) Pres Press sure Pipelines. Turned and Pressed ressed Reducing Sockets Sockets for Butt -w elding. Dimensions. Dimensions.

DIN 16963 Part 14 (1983)

Pipe joint joint ass assemblies emblies and fittings for types 1 and 2 high-d high-dens ensity ity polyethylene polyethylene (HDPE) pressure pipes. Injection moulded reducers and nipples for socket welding. Dimensions.

79 79

Anex o C: C: Ejem plos de cá lculos C.1 Cá lc lculo ulo de p é rdida de carga Referencia «Tuber ías de polietileno », Vol. I, J. Danieletto. Calcular la p érdida de carga en una tuber ía de HDPE PE 100, de di ámetr o externo 630 mm, PN PN 3 10, cuyo caudal es de 0,85 m  /s.

Para calcular el n ú mero de R Reynold eynold s: Re = e =

v = v = Q 1,85 C -1,85 d -4,87

Donde: Q = 0,85 m 3 /s C = 150 d = 555,2 m m (d i ámetro int erno) erno) h = p érdid a de carga por met ro de tuber ía (m/m) Para calcular el di ámetro interno, vamos a la Tabla 5.1: Dimensiones tuber ía HDPE-Du HDPE-Dura ratt ec PE PE 100, y vemos que para PN 10, el espesor de la tuber ía de di ámetro externo 630 mm es de 37,4 mm, por lo tanto el di ámetro interno ser á:

4Q  4• 0,85  0,85  = 2  π • d  π • 0,5 0,5552  552 2 

= 3,5 m/s

Por lo t anto: Re = e =

3,5 • 0,55 0,5552  52  = 1.923.960 1.923.960 m/s 1,01 x10 -6 

Adem ás: Para di d i ámetro > 200 200 mm: ε = 25 µm (2,5x10-2 mm) Y, reempl azando en l a f ó rmula de f , tenemos t enemos::

f  f = = Reemplazando:

Q  = A

Adem ás υ = viscosidad cinem áti ca del del f luido, m 2 /s (para agua υ =1,01 x 10-6 m 2 /s)

[

d = 630 - 2 • 37,4 = 555,2 mm

υ

Calculamos la velocidad media: medi a:

1. Por Por Hazen-Williams te nem os: os: h = h = 10,643

v d 

(

2log  - 2log 

0,000025

3,71• 0,5552

]

2 

1 +

5,62 

)

= 1,176 x 10-2

1.923.960  1.923.960 0.9 

h = 10,643 • 0,851,85 • 150-1,85 • 0,5552 -4,87 Reemplazando en la f ó rmul a de Colebrook Colebrook :

h = 0,01304 m/m

h = h  =

2. Por Colebrook: h = h  =

f v 2  d 2g 

Usando la f ó rmul a simpl simpl if icada icada de f , tenemos:

[

f  =

80

1

(

-2log 

ε 

3,71 d

+

]

)

5,62  Re 0.9 

2 

1,176x10 -2  • 3,5  3,5 2  = 0,01322 0,01322 m/m 0,5552• 0,55 52• 2• 9,81

De ac acuerdo a la lit li t eratura, eratu ra, se se recomi recomienda enda adopt ar la mayor pérdida de carga obtenida entre las dos f órmulas.

C.2 Cá lc lculo ulo de p é rdida de carga utilizando á bac baco o de Hazen-William s Ejemplo Se dispone de un caudal de agua de Q = 10 l/s y de una t uber ía de d e HDPE PE 100 PN 10 de d e 110 m m de di ámet metro ro n ominal. omi nal. Se Se desea desea determi nar la p érdida de carga y la velocidad de escurrimiento.

camos el valor Q = 10 l/s. Una vez vez determ inado est est e punt o, subim subim os verticalmente hasta intersectar la curva para di ámet ro nomi nal 110 mm y PN PN 10. A part ir de este este p unt o de i nt ersec ersecc ci ó n, en l as ordenadas leemos el el valo r p ara la p érdid a de carga carga H, y en las curvas que describen la velocidad, obt enemos el valor de l a velocidad velocidad de esc escurri mient o.

En el ábaco baco para t uber ías de HDP HD PE PE 100 N No o rm a ISO ISO 4427 442 7 Clases PN 10 y PN 16, en las la s abs ab scisas ub i -

Á bac baco o tub er í as as HDPE PE 100 Norma ISO 4427 Clases PN 10 - PN 16 HAZEN-WILLIAM HAZEN-WILL IAM S      %     1      0      0      1

   )   o   n      %   u      0      5   r   o   p   o    t   n   a      0    t    (      %     0      0      1    )      0  ,      1      0   m    /  .   a  .      %      5   c  .   m    (

3 ,0  m   / s  s  2 ,5  m   / 

          5   ,           0

          5           0   ,           0

   h   a    i   r   a    t    i   n   u   a   g   r   a   c   e    d   a    d    i    d   r         é    P

s  s 

2 ,0  m   /  

s 

1 ,6  m   / 

s  s 

1 ,2  m 

 /   s 

v =  = 0  0, 8  m  /  

s 

          5           2           0   ,           0

D=25 mm D=32

     0      0      %     1  ,      1      0      0                    º

2 ,7 5  5 

D=50

D=40

          5           0           0   ,           0

     %      5

D=75

 /   s 

D=63 D=90

1 ,8  m   /  

D=110

s 

D=140

1 ,4 m   / 

s  s 

D=125

     0      1      0      %     0  ,      1      0

m  /   s 

2 ,2  5 m 

v =  = 0 , 2 m   /   s 

D=160

D=200

1 ,0  m  /  

                   º

D=250

s 

D=315 D=400

                   º

     %      5  ,      0

           5            0            0            0   ,            0

D=355

D=500 D=450

  1  6    N   1  0    P    N    P

v =  =0    , 6  0

D=630

m   / s  s 

D=560

0 ,4  m  /  

s 

     1      %     0      0      1  ,  ,      0      0      0                    º

0,1

0.5

1

5

10

50

100

500

1000

Caudal (l/s)

Los valores obtenidos son los siguientes:

 Nota: Se debe señalar que para entrar a los ábacos bacos se utiliz a directamente el diámetro nominal nomin al de la tuber í  a ía.  .

H = 0,025 m/m v = 1,6 m/s

81 81

C.3 Cá lc lculo ulo de p é rdida de carga utilizando los á bacos de M anning

(hD) = (DD ) m áx

Se tien t iene e un sist sist ema con las l as sigui ig uient ent es caract caract er ísticas de flujo: Caudal m áximo = Qmáx = 50 l/s Caudal m ínimo = Qmín = 10 l/s Pend endien ientt e = S = 0,004 Terreno g ranular bien compact compact ado (E’ = 70Kgf /cm /cm 2)

QP = 0,83 QF

( )

= 0,7

P

F m áx

Donde: QP = caudal a secci ó n parcial QF = caudal caudal a boca llena An álogament e, para caudal caudal m ínimo:

(hD) = (DD ) P

m ín

Com omo o recomendaci ó n general y suponi suponi endo condicion es de escurrim escurrim ient o gravit acion acion al norm al se se establecen las siguientes relaciones para caudales m áximos y m ínimo s, donde h es la alt ura del f lujo t ransport ransport ado y D es es el di ámetro interno de la tuber ía, como como se observa observa en la f igu ra.

(QQ ) = 0,18

= 0,3

P

F m ín

F

Par á met ros para flujo gravit ac acional ional parcial parcial 1.0

Di ámetro externo tubería

.9

AP

.8

Para Qm áx:

( hD) = 0,7

DP DF

m áx

Para Qm ín:

AF

VP

.7

h = 0,3 D m ín

( )

QP

.6

QF

RP

.5

QP

.4

VF RP RF

RF

QF

.3

AP

.2

AF

VP

.1

VF

0 0

.1

.2

.3

.4

.5

.6

.7

.8

.9 1.0 1.1 1.2 1.3

Factor multiplicador

D

θ

h

Por lo tant o: Para caudal m áximo, t enemos que: Qmáx = 50 l/s

a) M é todo tradicional: tradicional: Para una tuber ía de HDPE norma DIN 8074 con tensi ó n de d e diseñ o σs = 50 Kgf /cm /cm 2, se se desea desea det erminar el di ámetr o nomi nal requerido y la velocivelocidad de escurrimiento, para transportar un flujo de agua agu a de acuerdo a las caracter caracter íst icas ant erio rmente especificadas. Uti lizamo s el ábaco de M annin g a boca llena m ás el gr áf ico Fac Factt or M ult ipli cador (Par (Par ámetr os para flujo gravitacional parcial): En el gr áfico Factor Multiplicador, para caudal m áximo, entramos en las ordenadas por 0,7 y ubicamos el punto de intersecci ó n con la curva QP /QF , obt eniendo el Fac Facto to r M ult ipli cador.

QF =

Entramos al ábaco de Manning a boca llena con los siguientes par ámetros: S = 0,004 Qboca llena = 60,24 l/s Y observamo observamos s que el di ámetro de tuber ía que me jor se ajusta a estos par ámet ros es d= 315 mm. Del mismo modo, para caudal m ínimo: Qmín = 10 l/s QF =

82

QP 50 l/s = = 60,24 l/s 0,83 0,83

QP 10 l/s = = 55,56 l/s 0,18 0,18

Ent rando al ábaco baco de M anning a boca llena, llena, observamos que t ambi én d = 315 mm, es el di ámetro nominal que m ás se acerca a los par ámetros requeridos. Determinado el di ámetro no minal a util izar izar, d = 315 mm, elegimos la clase de tuber ía (PN) que utilizaremos.

Para esto, vamos al gr áf ico de defor maciones maciones (%) para tuber ías de HDPE, para p ara E’ = 70 Kgf /cm /cm 2 que es lo recomendado para una buena compactaci ó n. A part ir de est est e gr áf ico observamos observamos que cualq cualquier uier tuber ía que utilicemos cumple con los requisitos para ser enterrada de 1 a 6 m. Luego, elegiremos la tuber ía PN 3,2.

baco o t uberí as as HDPE Norma DIN 8074 (σs= 50 Kgf/cm2) Clases PN 3,2 - PN 4 - PN 6 a boca ll ena Á bac

FÓ RM UL ULA A DE MAN NING

     0      %      0      0      0  .      0      0      1      1

3 ,0  m 

 /  s 

2 ,5  m 

     %           5   ,      0           0      5

   )   o   n   u   r   o   p      0      %      0      0   o      0      1      1  ,    t      0   n   a    t    (      5      %    )   m    /  .   a  .   c  .   m    (      0      0    h      1      %      1      0  ,      0   a    i   r   a    t      %    i      5   n   u   a   g   r   a   c   e      0      1    d      0      %      0  ,   a      1      0      0    d    i    d      %   r      5  ,       é      0    P

 /  s 

2 ,0  m 

 /  s 

1 ,6  m 

 /  s 

1 ,2  m 

 /  s 

v =  0 ,8  m  

          5           0   ,           0

           º

           º

 /  s  

D=3 D=32 mm mm

D=4 D=40

D=50

2 ,7   5 m 

D=63 D=63

          5           0           0   ,           0

D=75

2 ,2  5 m 

D=90

1 ,8  m  D=110 =110

 /  s 

D=1 D=125

v  = 0  ,2  m   /  s  s 

D=1 D=140

 /  s 

 /  s 

1 ,4  m 

D=1 D=160

 /  s 

D=200

1 ,0  m 

D=2 D=250

 /  s 

D=31 =315

           5            0            0            0    ,            0

D=35 D=355

0 ,8  m 

D=4 D=400

 /  s 

D=4 D=450 D=50 =500

v =  = 0  ,6 m 

D=560

 /  s 

D=630

   6    N   4    P  ,     N    3  2    P    N    P

v =  = 0  ,4 m       1            º      0      %      0      1  ,      0  ,      0      00,1

 /  s 

0,5

1

5

10

50

100

500

1000

Caudal (l/ s)

Ahora Ahor a evaluaremos la velocidad de esc escurri mient o: Ent rando rand o con los sigu ient es par ámet metros ros en en el ábaco de M anning a boca llena: S = 0,004 d = 315 m m PN 3,2 Obt enemos el valor d e la velocidad velocidad a bo ca llen a: Vboca llena= 1,1 m/s En el gr áf ico Fac Factt or M ult ipli cador, entr amos en las ord enadas con D P /DF = 0,7 y ubicamos ub icamos la int ersec ersec-ció n con l a c curva urva que q ue describe describe la r elaci ó n de velo-

cidades cidad es VP /VF , obt eniendo eniendo el Factor actor Mul tip licador: licador:

(VV) = 1,12 P

F

VP = velocidad d e fluj f luj o a sec secci ci ó n parcial VF = velocidad velocidad de f lujo a boca llena Luego, la velocidad m áxima de escurrimiento ser á: VP = 1,12 • VF VP = 1,12 • 1,1 = 1,23 m/s

83 83

b) M é todo alternativo: Para una tuber ía de HDPE norma DIN 8074 con tensi ó n de d dis ise eñ o σs= 50 Kgf /cm /cm 2, se se desea det erminar el di ámetr o nomi nal requerido y la velocivelocidad de escurrimiento, para transportar un flujo de agu a de acuerdo a las carac caractt er íst icas especif especif icadas.

Para entrar al ábaco, neces n ecesit it amos amo s calcular las sisigui ent es relaciones: relaciones: Para Qmáx= 50 l/s Q 0,05 = = 0,79 √S máx √0,004

() (

Utilizando el ábaco de Manning para diferentes altu ras de llenado:

Para Qmín= 10 l/s Q

0,01

(√S) = (√0,004) = 0,16

Caudal m áximo = Qm áx = 50 l/s Caudal m ínimo = Qmín = 10 l/s Pendi ent e = S = 0,004 Terreno granular g ranular bien compactado (E ´= 70 Kgf/c Kgf /cm m 2)

Á bac baco o t uberí as as HDPE HDPE Norma DIN

)

m ín

8074 ( σs= 50 Kgf/cm 2 ) Clases PN 3,2 - PN 4 - PN 6 para diferentes alturas de llenado

1,0

0,79

V =    )   m    /

  m0,7    (    )   r   o    i   r   e    t   n    i 0,5   o   r    t   e   m         á    i    d    l   e   r   o   p   o 0,3    d    i    d    i   v    i    d   a   u   g   a   e    d   a   r   u    t    l   a    (    D    /    h

Q

0,74

(A/D 2 ) (D-2e) 2

0,67

V: Velocidad (m/s)

0,59

Q: Caudal (m3/s) D: Diá metro exterior cañ erí a (m)

0,49

e: Espesor cañ erí a (m) (A/D2)

: Del gráfico (adimensional) (adimensional) 0,39

D=32 mm

0,29

D=40

D=50

D=63

0,20 D=75

D=90

D=125 D=110 D=160 D=140 D=200

D=250

D=315

0,074

   6    2     N    4   3 ,      P     N     P     N     P

D=355 D=450 D=400 D=560 D=500 D=630

0,80

   )

   2

  m 0,70    /    2

  m    (    )   o 0,60    d   a   r    d 0,50   a   u   c    l   a   r   o 0,40    i   r   e    t   n    i   o   r 0,30    t   e   m    á    i    d    l   e   r 0,20   o   p   o    d    i    d    i   v    i    d   o 0,10    t   n   e    i   m    i   r   r   u   c   s   e   e    d   n    ó    i 0,05   c   c   e    S    (    2

0,1 0,0001

0,0005

0,0010

0,005

0,0100

0,05

0,1

0,5

1

(Caudal en m3/s dividido por la raí z de la pendiente pendiente en tanto por uno) (Q/ S ) (m3/ s)

84

5

0,041 10.0000

   D    /    A

Para determi nar el d i ámetro nomi nal requerido, requerido, para caudal m áximo, ent ramos al al ábaco con los sigu ient es par ámetros:

(Q√S)

= 0,79

y

m áx

( hD) = 0,7 m áx

Observamos Observamos que la t uber ía de 315 mm es la m ás cercana cercana a nuest nuest ro pun t o de i nt ersec ersecci ci ó n.

A part ir de est est e va valor lor u bicamos bicamos el punt o de int ersecci ó n con la curva para d = 315 mm y PN 3,2. En el ábaco, leemos en ambos sectores de las ordenadas: h = 0,59 d

y

A = 0,48 D2

Luego, calculamo calculamos s la velocidad a part par t ir d e la ecuaecuació n d des escrit crit a en est est e ábaco:

An álogament e, para caudal caudal m ínimo: Q = 0,16 √S mín

()

y

( hD) = 0,3

V=

Q (A/D2) (D-2e)2

m ín

Observamos que tambi én la tuber ía de 315 mm es la qu e s sat atisface isface nu est est ras necesid necesidades ades..

Donde e = 9,7 mm (espesor (espesor m ínimo tuber ía, ver t abla 5.2). 5.2). Reemplazando se t iene:

Una vez vez determi nado el di ámetro nominal a utilizar, d = 315 mm y de acuerdo al criterio para defo rmaciones rmaciones de t uber ías expuesto en el ejemplo a) M étodo tradicional, elegiremos una tuber ía de HDPE norma DIN 8074 PN 3,2. Para determinar la velocidad de escurrimiento, entramos por las abscisas al ábaco de Manning para dif erentes altu ras de llenado:

V=

0,050 = 1,19 m/s 0,48 (0,315 - 2 • 0,0097) 2

Observamos que el valor de velocidad m áxima de esc escurrim iento obt enida por est est e m étodo es muy similar similar al obt enido por el m étodo tradiciotradicional, V= 1,23 m/s, cuya diferencia se debe ú nicament e a aproximaciones. aproximaciones.

Q = 0,79 √S máx

()

85 85

C.4 Cálc lculo ulo de b para la ins insta talac lacii ón de v álvulas maripos ma riposa a Cuando se instalan v álvulas mariposa entre tuber ías HDPE, generalmente es necesario biselar los stu stu b ends que hay que ut ilizar para evitar que el di sco d e la v álvula tope internamente con éstos y pueda girar libremente. En la siguiente figura se ilustra este problema.

stub end disco

30º

detalle

H x

Despejamo Despejamo s x, x, res r esult ult ando:

x=

√

2

() () d 2

-

L 2

2

-

d5 2

Como vemos en la figura, x corresponde al punto en que el disco de la v álvula mariposa topa verticalmente con con el bord e intern o del st st ub end. Los f abri cant cant es de v álvulas recomi recomiendan endan u na ciert a holgu ra para est est e valor, valor, por lo q ue para efecefect os de cálculo es aconse aconsejable jable ut ili zar la medid a H que tambi én se muestra en la figura.

b d

Para calcular calcular b , que es la dif erencia desde desde el b orde in t erno del st st ub end , a la cual cual se se aconse aconseja ja realizar el b iselado iselado con un ángulo de 30º como m uesuestra el detalle de la figura, se puede aplicar la siguient e relaci relaci ó n trigonom étrica:

d5

tuberí a

L

Como se muestra en la figura, podemos formar el tri ángulo rect rect ángulo que se marca con l íneas azules.

b=

H tg 30º

Ejemplo: Calcular el valor de b para instalar una v álvula mariposa en una t uber ía de HDPE PE 100 PN 10 de 250 mm.

d 2

d5 2

Primero ri mero se debe cont ar con lo s dat os de la v álvula que q ue se va a util ut il izar. En En este caso caso u saremos arem os una válvul a mari posa marca marca ASAHI, ASAHI, M odelo 75 Gear Gear.. A partir del cat álogo del f abricante, abricante, obtenemos los valores de d (di ámetro del disco) y L (ancho de la v álvula) para el modelo 75 Gear de 10 ” .

+ x

d = 10,08 ” = 256,03 mm L = 4,33 ” = 109,98 mm

L 2

Y, aplicando Pit ágor as, as, t enemos: 2

() () ( ) d 2

86

2

=

L 2

2

+

d5 2

+x

Vamos Vamos a la t abla 5.1, para tub er ías PE PE 100, don d onde de aparecen los valores m ínimos de di ámetros y espesores correspondientes a cada presi ó n nominal PN. Los cálculos pueden ser realizados con estos valores. Sin embargo, para ser m ás rigu rosos, os, es convenient e ut ilizar il izar l os valor es medi os t anto de di ámetro de tuber ía como de espesor de pared. Para obtener estos valores puede

contactarse con el Departamento T écnico de Duratec, Duratec, o bien consultar la norma ISO 11922-1 donde aparecen las tolerancias que rigen la fabricaci ó n d de e est est as t uber ías. as.

C.5 Cá lc lculo ulo de espaciam espaciam ient o ent re soporsoporte s a é reos Referencia «Tuber ías de Polietileno », Vol. I, J. Danieletto

Para t uber ías PE 100 PN 10 de 250 mm, los valores medios medi os son son:: Di ámetr o medio = 251,2 251,2 mm Espesor medio = 16 mm

Esfue rzos de f lexi ó n entre apoyos Los esf esf uerzos uer zos de f lexi ó n en tuber ías son bast bast ant e comunes, ya sea en instalaciones a éreas, donde las t uber ías son f ijad as a int ervalos regulares por sopo rt es o abr azaderas, azaderas, en t uber ías ancladas anclad as sosobre el suelo po r pesos pesos de concreto , en instalaciones submarinas, o incluso debido a la acci ó n de corr ient es acu acuáticas y olas. Es necesario verificar que las tensiones de flexi ó n no sobrepasen los l ímit es admis admi sibl es, es, lo cual llevar ía la t uber ía al colapso.

Por lo tanto, el di ámetro interno tanto de la tuber ía como como del st st ub end, d 5 ser á: d 5 = diámetro externo tuber ía - 2 espesor espesor de d e pared par ed d 5 = 251,2 - 2 • 16 = 219,2 mm Con los valores de d (di ámetro del disco), L (ancho de la v álvul a) y d5 (di ámetro int erno del stub stub end), pod emos calcular calcular el valo r de d e x:

En la siguient e fi gur a se se ilu st ra est est a sit sit uaci ó n. q

x=

√

(

2

2 

)(

256,03

-

2

δ

2 

)

109,98

-

219,2 2

= 6,0 mm

La flecha resultante δ se puede calcular po r:

En este caso, el fabricante recomienda una holgura de 2 mm p ara es est e modelo de v álvulas lvu las hashast a 5“ y 3 mm desde 5“ . Por Por lo t anto el valor de H ser á: H = x + 3 = 9 mm

Y, calculamos b, reemplazando H en la ecuaci ó n:

b=

l

(

)

9 tg 30º

= 15,6 mm

Obtenemos el el valor de b = 15,6 mm, por lo que q ue es aconsejable realizar un biselado de aproximadamente 16 mm en el stub end antes de instalar la válvula maripo sa.

δ=

q l4 6 π Ek ( D4 - d 4 )

Donde: = f lecha, cm cm δ D = d i ámetro externo tuber ía, cm d = d i ámetro interno tuber ía, cm l = es esp ac aci am am ie ien t o en t re re ap oy oyo s, s, cm EK = m ó dulo de elast elast icidad o m ó dulo de plastodeformaci ó n del mat erial, Kgf/cm Kgf/cm 2 q = car ga ga d is ist r ib ib ui ui da da, k gf gf /c /cm . Si consideramos los esfuerzos de flexi ó n causados por el propio peso de la tuber ía sumado al peso del fluido, como ocurre en instalaciones aéreas y t uber ías con soportes, tenemos:

• Carga debida a la t uber í a qp =

ρp

( D2 - d 2 ) ρp (Kgf/cm) 4

= Peso específico de la tuber ía (Kgf /cm /cm 3)

87 87

• Carga debida al fluido qf =

ρf

d2 4

ρf

(Kgf/cm)

= Peso específico del del fl uido, agua ρf = 1,0 x 10 -3 (Kgf/cm 3)

q = q p +q f Limit ando la r elaci elaci ó n ent re el espaciamient espaciamient o (l) y la flecha ( δ) en un determinado valor ( δ  /1), el espaciamiento se puede obtener por:

l=

√ 3

6 π Ek (D4 - d 4) (δ /l) q

A mo do d e magnit ud, se se verif verif ica que la relaci ó n (δ /l) ent re 1/200 y 1/300 1/300 result result a en f lechas no percept cept ibl es a simp simp le vista. Ejemplo: Calcularemos el espaciamiento entre soportes aéreos para una t uber ía de HDPE PE 100, PN 20, de 160 mm que transporta agua a temperatura ambiente. Tuber ía HDPE PE 100, PN 20, D = 160 mm Di ámetr o int erno d = 160 160 - 2 • 17,9 = 124,2 mm

ρf EK

88

a: • Carga debida a la t uber í a:

qp =

2 2 ( D2 - d 2 ) /cm ρp= (16 - 12,42 ) 0,96 x 10-3 = 0,02442 Kgf /cm 4 4

• Carga debida al fluido:

Luego:

ρp

Reemplazando en las ecuaciones anteriormente descritas, tenemos:

= peso específico de la tuber ía, HDPE PE 100, ρp = 0,96 x 10-3 Kgf/cm 3 = peso específi co del f luido, agua ρf = 1,0 x 10-3 Kgf/cm 3 = m ó dul o de elast elast icidad, p ara PE PE 100 2 Ek = 14000 Kgf/cm

qf =

2 d2 ρf = 12,42 1 x 10-3 = 0,03856 Kgf/cm 4 4

Luego: q = q p + qf = 0,06298 Kgf /cm Reemplazando en la ecuaci ó n para calcular l y considerando ( δ /l) como 1/300, 1/300, ttenemos: enemos:

l=

l=

√

3 6 π Ek ( D4 - d 4 ) (δ /1) q

√

3

6 π 14000 (164 - 12,424) (l/300) = 8,3 m 0,06298

Obtenemos el el valor para el espac espaciamient iamient o ent re apoyos l de 8,3 m.

  Nota: Se debe considerar que los soportes no deben provocar cargas puntuales en la tuber í a. a. Se recomienda soportes con una buena superficie de contacto y que sostengan firmemente la tuber  í a. a.

C.6 Te o re re m a d e Be Be r n ou ou l li li p ar ar a l í quidos q uidos perfectos Referencia «Manual de Hidr áulica », Azevedo Netto La siguient siguient e fig ura muest muest ra part e de un tubo de  corriente*  por el cual fluye un l íquido de peso específico γ . En las dos secciones indicadas, de áreas A 1 y A2 , act ú an las l as pres pr esio iones nes p 1 y p2 , s sien iendo do las velocidad es V 1 y V2 , respectivamente. * En un l íí  qui qui do en m ovimien t o, se se cons consideran ideran l íí  -  -  neas de corriente las l íí neas seg ú   neas orien t adas seg  ú n la  velocidad del l íí  quido q uido y que cuentan cuentan con la pro-  piedad de no ser atravesadas por part íí culas c   ulas de 

A1

f lui do. En En cada cada pun to de una corrient e, pasa, pasa, en  en  cada instante t, una part íí cula  c ula de fluido de una  velocidad velocidad V. Admi t iendo que el campo campo de veloci-  veloci-  dad V sea sea cont í nuo nuo , se se puede considerar considerar u n t ubo  de corrient corrient e como como u na fig ura imaginaria, limita-  da por l íí neas n Los tubo s de corrient e    eas de corrient e. Los est  est á n f ormados por l íí  neas neas de corrient e y cuent cuent an  con la pro piedad d e no poder ser atr ave aves sados por  part íí culas sus paredes se pu eden con -   culas del f lu id o: sus siderar impermeables.

A 1´

A2 A 2´

d S1 Z1 Z2

d S2

Plano d e referen cia

Las part iculas ini cialment e en A 1, en un peque ñ o int ervalo ervalo de t iempo pasan pasan a A 1´, en en t anto q ue las de A 2 se mueven a A 2´. Todo ocurre como si en este intervalo de tiempo, el l íquido pasara de A 1A 1´para A 2A 2´. Se estudiar án solamente las fuerzas que producen trabajo, no consider ándose aquellas que act ú an normalmente en la superficie lateral del tubo. De acuerdo con el teorema de las fuerzas vivas: sistt ema, igua«La variaci ó n de la f uerza viva en un sis la al t rabajo t ot al de t odas las f uerzas que act act ú an sobr e el m ismo ismo ». Así, con cons siderand id erando o la variaci ó n de energ ía cin ética:

M

: m asa d el f lu lu i d o

Siendo el f luido un l íquid o incomprensible: incomprensible: Vo l γ A 1d S1= γ A 2 d S2 = γ Vo Vo l

: vo lu lu me men de del f lu lu id id o

Y la suma suma d e los tr abajos de las f uerzas extern as (empuje y gravedad) considerando que no hay roce por t ratarse ratarse de un l íquido perf ect ect o, ser ser á: P1 A 1 d S1-P2A 2d S2+ γ Vol(Z V ol(Z1-Z2)

1 M V 2 1 M V 2 = 1M V2 2 2 1 1 2 2 2

89 89

Identif Identi f icando icando lo s t érmin os y sus sustt it uyendo, t enemos: enemos: 1 γ  1γ  VolV 22 - VolV12 = (P1-P2)Vol + γ (Z (Z1 - Z2)Vol 2g 2g

Simpl if icando: icando: V 22 2g

-

V 12 2g

=

P1

γ 

-

P2

γ 

+ Z1 - Z 2

Ejemplo: Se conduce agua desde un estanque partiendo con una tuber ía de HDPE PE 80 DIN 8074, PN 4 y di ámetro externo 250 mm. Luego de pasar por una r educci educci ó n, el di ámet ro cambia a 125 mm y el agua se descarga a presi ó n atmosf érica. El caudal es de 98 l/s. Calcular alcul ar la l a pres pr esii ó n en la secci secci ó n inicial de la tuber ía y la altura de agua H en el estanque.

Y, reord enando los t érmi nos, nos, obt enemos la expresi ó n conocida como ” Teorem a De Bernoul li ” :

V 12 2g

+

P1

γ 

+ Z1 =

V22 2g

+

P2

γ 

+ Z2 = constante

3

H Ø 250 mm

Est a ecuaci ó n pu ede ser ser enun ciada de la sigu sigu iente f orma: orma: «A lo largo de cualquier l ínea de corriente, la sum uma a de las alt alt uras ur as cin ét ica (V2 /2g), piezom étrica γ ) y geom étrica (Z) es constante ». (p/ γ  El teorema de Bernoulli no es sino el «Principio de conservaci ó n de la energ ía». Cada Cada uno de los t érmin os representa representa un a f orma d e energ ía: 2

= energ ía cin ética

γ 

p

= energ ía de presi ó n o piezom étrica

Z

= en er g ía de posici ó n o pot encial encial

Es importante destacar que cada uno de estos t érmino rm ino s puede ser ser expr esado esado en met ros, consticonstit uyendo lo que se se denomina carga. V2 m 2 /s2 = 2g m/s2 p

γ  Z

90

=

Kg/m 2 Kg/m 3

2

1

Aplicando el balance de Bernoulli a la salida del estanque (punto 1) y en el punto de descarga (punt o 2) se se ti ene:

V 12

V 2g

Ø 150 mm

2g

+

P1

γ 

+ Z1 =

V22 2g

+

P2

γ 

+ Z2

Z1=Z2=0 (el plano de referencia referencia corres correspond ponde e a la cot cota a 0) P2=0 (se des descarga rga a pre presió n at mosf mosf érica)

P1

γ 

=

V22 2g

-

V12 2g

m (carga de velocidad o din ámica)

m (carga de presi ó n)

m (car g a g eo m étrica o de posici ó n)

Para determi nar V 1 y V2 , uti lizamos la “ Ecuaci ó n de continuidad ” :

Q = VA don de V =

Q A

El área corresponde al área de escurrimiento, para lo cual se debe considerar el di ámetro int erno de las tu ber ías. Para HDPE PE 80 DIN 8074 PN 4, los valores de los espesores de pared se encuentr an en l a Tabla Tabla 5.2 del cat álogo.

Para determi nar la alt ura H del est est anque, podemos hacer un balance de Bernoulli entre el punto 1 y el punto 3 que indica el nivel superior de agua en el estanque:

V32 V1 =

Q 4x0,098 4x0,098 2,34 m/s = = = 2 2 A1 πD1 π(0,25 - 2x0,0096)

V2 =

Q 4x0,098 4x0,098 9,37 m/s = = = 2 2 A2 πD2 π(0,125 - 2x0,0048)

2g

V3 = 0 P3 = 0 Z1 = 0

+

P3

γ 

+ Z3 =

V12 2g

+

P1

γ 

+ Z1

(no hay hay veloc velocidad, idad, se cons considera idera que el el nivel del agua se mantiene constante) (p r esi ó n at mosf mosf érica)

Luego, la presi ó n a la salida salida del est est anque (pun t o 1) ser á la siguient siguient e: H= P1 9,372 2,342 = = 4,48 - 0,28 =4,2 m γ  2x9,8 2x9,8

H=

V12 2g

+

P1

γ 

2,342 + 4,2 = 0,28 + 4,2 = 4,48 m 2x9,8

91 91