presion

INTRODUCCIÓN

Duratec-Vinilit S.A. perte nece a Empresas Piza rreño S.A., líder e n e l desarrollo t ecnológico de elemen tos pa ra la construcción n aciona l, la que a su vez pertenece a l cong lomerado multinaciona l Etex Group de o rige n belga , extendido a t ravés de los 5 cont inentes, en 36 pa íses y posee 120 empresa s.

Duratec-Vinilit S.A. es una industria q ue se dedica principalment e a la f a brica ción de tub erías y fitt ings de PVC (Policloruro d e Vinilo), material termoplástico de origen petroquímico, utilizado por primera vez para la fabricación de tubos en Alemania a fines de los a ño s 30. Las tuberías y fittings de PVC Vinilit presión, se fabrican en equipos de transformación termoplástica de última g eneración, con un a experiencia de má s de 25 años en la fa bricación de producto s plásticos. Debido a las extra ordina rias propieda des del PVC y al am plio ra ng o de d iámet ros y clases de t uberías fab ricada s por Duratec-Vinilit S.A., éstas ocupan un lugar primordial en el mercado nacional, empleándose con gran éxito en las redes de agua potable, conducción de fluidos corrosivos, instalaciones sanitarias, sistemas de riego, instalacione s telefó nicas, et c. Tod os nuestros tubos y fitting s se fa brican de a cuerdo a norma s chilena s vigent es y son certifica dos por un orga nismo d e control de calidad independiente, calificado por el Instituto Nacional de Normaliza ción (I.N.N.) e inscrito e n el reg istro de La bo rat orios de l Ministerio de Vivienda y Urba nismo.

Duratec-Vinilit S.A. tiene un sistema d e certificación perma nent e de producción, lo que evita que lotes no aprobados por los organismos de certificación indepen dientes pued an ser vend idos a los client es.

•

I N TROD UCCI ÓN

1

1 1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6

GEN ERA LI D A D ES Ma t eria Prima Termino lo g ía Pro ceso s de f a b rica ció n Pro pied a d es d el PVC ríg ido Ca ra ct eríst ica s de la s t ub ería s de PVC No rma s, ca lid a d e id ent if ica ció n

4 4 4 5 6 6 7

2 2.1 2.2 2.3 2.4

TUBERÍ A S Cla sif ica ció n (presió n d e t ra b a jo ) Diseño de la t ub ería Dimensio nes d e t ubería s d e PVC Id ent if ica ció n

10 10 12 15 15

3

A CCESORI OS

16

4 4.1 4.2 4.3

M A N EJO Y TRA N SPORTE Ca rg a y t ra nspo rt e Desca rg a y ma nipula ció n Alma cena mient o

30 30 31 31

5 5.1 5.2

UN I ON ES Y M ON TA JE D E TUBERÍ A S Unió n cement a r Unió n co n a nillo d e g o ma

33 33 35

6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 6.6 6.7 6.8 6.9 6.10 6.11

COLOCA CI ON EN ZA N JA Co nsid era cio nes g enera les Co nst rucció n de la za nja Fo rma s de la za nja Ma t eria l de enca ma do Relleno Inst a la ció n de lo s t ubo s Ca mbio s de d irecció n Inst a la ció n d e t ubería s co n na pa f reá t ica Rendimient o s d e co lo ca ció n Prueb a s hid rá ulica s d e la t ubería inst a la d a El a ire en la s t ubería s

38 38 39 39 40 42 42 43 44 45 45 46

7 7.1 7.2 7.3 7. 4

OTRA S FORM A S D E I N STA LA CI ÓN Inst a la ció n so bre el nivel d el t erreno Inst a la cio nes a érea s Inst a la ció n en t erreno s co n pend ient es f uert es In st a la ció n en t er re n o s p a n t a no so s e inst a la cio nes sub ma rina s Cruce d e ca rret era s y vía s d e f erro ca rril

48 48 48 49

7.5

49 49

8 8.1 8.2 8.3

M A CHON ES D E A N CLA JE Dimensio na mient o Lo ca liza ció n d e lo s ma cho nes d e a ncla je Tipo s d e ma cho nes y f o rma s d e a ncla je

50 50 51 52

9 9.1 9.2

CON EX I ON ES D E SERV I CI O Arra nq ues d o micilia rio s Inst a la ció n d e g rif o s PVC - Acero /Co bre

53 53 55

10 10.1 10.2 10.3 10.4

CON EX I ON ES A OTROS M ATERI A LES Co nexió n PVC - Fierro f undid o Co nexió n PVC - Acero Co nexió n PVC - Co b re Co nexió n PVC - Ro ca lit

56 56 56 57 57

11 11.1 11.2 11.3

CA LCULO HI D RÁ ULI CO Pérdida d e carga y determinación del diámet ro y velocida d d e la d e tubería Ejemplo s d e cá lculo hid rá ulico Pérdid a s d e ca rg a sing ula res

59 59 59 62

12

GOLPE D E A RI ETE

64

13

PRESI ÓN D E COLA PSO

66

14

EFECTO D E LA TEM PERATURA

66

15 15.1 15.2

D I SEÑ O ESTRUCTURA L Genera lid a d es Ca rg a s ext erna s

67 67 67

16

RESI STEN CI A QUÍ M I CA

75

 ® 

1. GENERALIDAD ES

1 . 1 . M ATERI A PRI M A

1 .2

TERM I N OLOGÍ A

La ma teria prima ba se de las tube rías y a ccesorios Vinilit es el PVC, resina plástica producida por la polimerización del cloruro de vinilo.

a)

Tubo de policloruro de vinilo (PVC) rígido: condu cto cilíndrico, hu eco, sin costura , q ue puede conectarse con otros iguales por uniones del mismo u o tro ma terial. El conjunto p uede conectarse a una red de d istribución d e ot ros mat eriales mediante accesorios de unión a decuados a dichos materiales.

A la resina de PVC se a grega n peq ueñas cantidades d e: •

•

• 4

Estab ilizant es que confieren una má xima resistencia a la d egrad ación t érmica. Lubrican tes que permiten la trab ajab ilidad d el mat erial en las máquinas.

b)

Espiga: extremo liso d e un tubo o a ccesorio.

c)

Enchuf e (cam pana): corresponde a l otro extremo del tubo o accesorio (hembra) destinado a recibir la e spiga d e ot ro tub o o a ccesorio de diámetro y espesor ad ecuad os para fo rmar la unión.

Colorantes o pigmentos que proporcionan el color que identifica cada campo de aplicación de las tuberías y accesorios Vinilit.

d) Duratec-Vinilit S.A. ut iliza los tipo s de resinas de PVC

Accesorios: piezas especiales necesarias para complement ar el sistema de t uberías tales como curva s, cod os, tees, et c.

que reúnen las características físicas y químicas más apropiadas para la fab ricación d e tub erías para la conducción de ag ua.

e)

Clave: directriz superior del ma nto del tubo .

Extrusión Materia prima

Tolva de alimentación Camisa y calefactores

Baño de refrigeración

Tornillo

Marcadoras

Calibrador Cabezal

Motor eléctrico de rotación del tornillo

Sierra de corte

Zona de herramentales

 Jalón

Acampanadora de cabeza de tubos

1.3

PROCESOS DE FABRICACIÓN

La mat eria prima preparada a base de resina de PVC pa ra la f ab ricación d e tub erías y accesorios pued e ser transformada en productos terminados a través de los siguient es procesos:

Extrusión

• •

rior del tubo, según lo indica la normativa chilena. Sistema d e refrigeración, para llevar a t emperatura a mbiente el producto terminad o. Extractor d e velocidad regulable q ue permite obt ener el espesor de pa red deseado. Sierra d e corte. Marcado ra d e ink-jet de t uberías o perf iles. Formado ra d e en chufe (campana ).

Una línea de e xtrusión permite la t ransforma ción de la resina de PVC en tu berías o p erfiles.

• • •

La línea d e extrusión está fo rmad a po r los siguientes elementos:

Inyección

•

Extrusora, compuesta por dos tornillos r o t a t o r i o s y u n a c a m i sa e n v o lv e n t e c o n calefacto res eléctricos, en la q ue la me zcla de mat eria prima es calenta da a una tem peratura cercana a los 200 C, la cua l es pla stificad a y comprimida h acia la salida de la camisa por los to rnillos. El ma terial plastificado es moldea do en tub erías o perfiles al pasar por la zona de herramenta les localizad a a la salida de la má quina (ver figura ad junta ). Calibra dor, q ue def ine la f orma y dimensiones fina les del prod ucto. En las tube rías de PVC la calibración se efectúa sobre el diámetro exte-

Una má quina inyectora permite la t ransformación d e la resina de PVC en accesorios para las tuberías. Esta máq uina está formad a por los siguientes elementos: •

°

•

•

•

Una un idad d e inyección, compuesta p or un tornillo rotativo y una camisa envolvente con calefa ctores eléctricos, en la cual la ma teria prima es calenta da , plastificada y comprimida hacia la p rensa. Una unida d de cierre (prensa), compuesta p or los plat os porta moldes y los sistem as de ba rras guías y de cierre. Moldes de inyección que definen la forma y dimen sion es del accesorio a inyectar.

Inyección Sistema de cierre (bloqueo) del plato móvil

Prensa de cierre

Molde de inyección

Columnas guía

Plato móvil portamolde

Plato fijo portamolde

Tornillo de inyección Camisa y calefactores

Marco base

Reductor de velocidad Tolva de alimentación

Manómetros indicadores de presión

Control de movimiento de la prensa de inyección

Motor eléctrico de rotación del tornillo

Prensa de inyección

 ® 

Catálogo Línea Presión

5

 ® 

1.4 PROPIEDADES DEL PVC RÍGIDO

Coefi cient e de fricción: n = 0.009 Man ning c = 150 Haz en - Willia ms Punto Vicat : ~ 76ºC (tempe ratura d e ab lan da miento)

Ta mbién los tubo s de PVC son cap a ces de cond ucir soluciones salinas, á cido s y á lca lis diluido s o con centrad os sin alteración de sus propiedad es.

Peso específico: 1.36 - 1. 40 g r/cm 3 a 25ºC

•

Variación longitudinal máx.: Meno r q ue 5% seg ún NCh 1649

•

Coeficiente de dilatación térmica: ~ 0.08 mm/(m • ºC)

•

Inflamabilidad: Autoextinguible

•

• •

Constan te dieléctrica: 50/60 ciclo s: 4 800 ciclo s: 3.4 sobre 1 millón de ciclos: 3

•

Factor de disipación: 800 mil a 1 millón d e ciclos: 0.02 - 0.04

6

•

Conductividad térmica: 35 • 10-5 ca l • cm/(cm2  • s • ºC)

Características mecánicas •

1.5 CARACTERÍSTICAS DE LAS TUBERÍAS DE PVC La a mplia a ceptación de las tub erías de PVC en t od o el mundo se debe fund ament almente a sus propiedades y a las numerosas ventajas que tienen sobre otros materiales. Mencionaremos a continuación algu na s de ellas:

Tensión de diseño: 100 kg /cm 2

•

En e l cap ítulo Nº 16 de e ste catá logo técnico se en cuentran ta blas de comportamiento del PVC frente a diferent es productos q uímicos.

Resistencia die léctrica: 20 kw /mm

•

•

Resistencia a la tracción: Resistencia a la compresión: 610 kg /cm 2

•

Módulo de elasticidad: ~ 30.000 kg /cm 2

•

Resistencia al aplastam iento (según normativa chilena) hasta 0,4 veces el diáme tro sin grieta s ni rot uras

•

Resistencia mecánica: Las tuberías Vinilit se cla sifica n t écnicam en te como «flexibles», con u n excelente comporta miento b ajo carga s combina da s. En consecuencia, las exige ncias respecto a las zanjas, especialmente a grandes profund idad es, son cumplidas con m a yor coeficiente d e segurida d q ue ot ros tipos de tuberías.

450 a 550 kg /cm 2 •

Resistencia Química

La resistencia q uímica del PVC con stituye un a de sus características más apreciadas. Allí donde fallan los tub os de mat eriales trad icionales, los tubos d e PVC poseen una gran y variada resistencia a las aguas ag resivas y a la corrosión de los suelos, de mod o q ue no necesitan ser pintados ni cubiertos con revestimient os de prote cción, except o q ue se exponga n a los ra yos solares. En este ca so, los tub os se pueden fa bricar con compuestos especiales q ue los hacen resistent es a los rayo s ultravioleta s (UV) o p ueden ser pint ad os con p intura s vinílicas.

Características físicas •

•

Elongación hasta rupt ura: ~~15%

•

Resistencia a la corrosión: La s tu be rías Vinilit resisten ácidos, álcalis, soluciones salinas y prod uctos industriales sin presenta r da ños a través de los a ño s.

•

Resistencia a la electrólisis:  Las tuberías

mías considera bles ba jo los aspectos sigu ientes:

Vinilit  son inmunes a la acción galvánica o electrolítica. •

Lo s t u b os so n má s e co n ó mico s e n ca d a d iá m e tro respecto de ot ros mate riales compe titivos.

b)

P o r su m e no r co e f icie n t e d e f ricció n se u t iliz a n menores diámet ros que con t uberías de acero o hierro dúctil.

c)

El co st o e n m a n o d e o bra d e in st a la ció n es m uy reducido, d ebido a l bajo peso de las tuberías y a la f acilidad y rap idez con que se realiza n las uniones cementada s o con an illos de g oma .

d)

El co st o d el t ra n sp o rt e es t a m b ié n má s b a jo debido a su peso y facilidad de manejo y a la posibilida d de transportar diferentes diámetros, uno dent ro de otro.

e)

De b id o a la h e rm et icid a d d e la s u nio n es cementadas y Anger, no se llena de raíces el interior de los tubos, evitando la obstrucción del paso de los efluentes.

Capacidad cont ra incrustaciones: Las tub erías Vinilit presenta n pa redes lisas y libres de porosida d q ue impiden la s incrusta ciones, proporciona ndo una mayor vida útil y mant eniendo la ef iciencia inicial de la red.

•

a)

Conducción:  La superficie interior de las tuberías Vinilit es lisa, lo q ue red uce considera blement e las pérdida s de carg a po r fricción.

•

Liviana: La s tub erías de PVC Vinilit son las más livian as del mercado , fa cilita ndo su manipulación, a lmacenaje e instala ción.

•

Facilidad de instalación: El sistem a d e un ión de t ubo s y a ccesorios de PVC ha sta 50 mm, consiste en u niones pega da s con ad hesivo Vinilit, cuya unión corresponde a una soldadura en frío que a ctúa como ta l, formando un conjunto ho mog éneo . Este sistema de un ión desarrolla su máxima resistencia en un mínimo de tiempo, fa cilita ndo am pliam ent e las instalaciones (ver punto 5.1). En d iámet ros de 63 a 400 mm se ut ilizan las uniones Ang er con a nillos de go ma (ver punt o 5.2).

•

Baja conductivida d térm ica: Esta propieda d de las tub erías Vinilit, impide la cond ensación en la superficie de los tubos cuando conduce líq uidos muy fríos, evita ndo en ca sos especiales el uso de ma teriales aislante s.

•

Economía: Las tub erías Vinilit ofrecen econo-

1.6 NORMAS, CALIDAD E IDENTIFICACIÓN • Normalización Las normas establecen las características dimen siona les y de resistencia pa ra sat isfa cer las diversa s exigencias del uso prá ctico a q ue son somet ida s la s tube rías de PVC. La s distint as no rma s con stituyen en conjunto un a refe rencia ún ica pa ra la calificación de los diversos productos, tan to para los fa bricant es com o pa ra los usua rios. Las norm a s por las q ue se rige n las tube rías Vinilit son las sig uiente s en sus versiones actualizadas:

 ® 

Catálogo Línea Presión

7

 ® 

Normas por las que se rigen las tuberías Vinilit ESPECI FICA CI ÓN • •

Re q u isit o s t u b o s d e PVC p a ra f luid o s a pre sió n. Tubo s termoplá sticos para la cond ucción d e fluidos, diám etro s exteriores y presión nom inales.

• •

N ORM A S CHILEN A S ( N Ch) 399

D-2241

397

D-2122

Co mpu est o d e PVC ríg id o . Re q uisit o s.

D-1784

Tub o s d e PVC. Mé t o d o s d e e nsa yo .

D-2152

Ca lid a d d e e xt rusió n,

815

a pla st a mie nt o , impa ct o .

•

Resistencia al reventamiento por Tubo s de ma terial plá stico. Resistencia a la p resión hidrostá tica interior.

• •

D-1598

8

D-1599 D-635

399

DG N-28

Re sist e n cia q uímica .

1825

D-543

Co n t ra cció n lo ng it ud ina l.

1649

p o r co n t a c t o c o n a g u a p o t a b l e .

• • • •

814

Co mb u st ib ilid a d . Ext ra cció n d e sust a ncia s co nt e nid a s en t u b o s d e PVC

D-2412 D-2444

presión hidráulica interna a largo plazo .

•

A STM

Ab so rció n d e a g ua . Req uisitos, uniones y accesorios para tub os de PVC para fluidos a presión.

769 1721

• Control de calidad

ASPECTO (tubos y fittings)

Para vigilar constantemente el cumplimiento de las especificaciones de las normas, Duratec Vinilit S.A. cuenta con t écnicos especializado s y los má s mode rnos lab ora torios de cont rol de calidad d e la industria de tub os y fitting s de PVC existentes en Chile.

Los tu bo s de PVC debe n ser recto s. La s supe rficies externa e interna de los tubo s y de las uniones y accesorios (fitt ings) debe n ser lisas, limpias y exent a s de pliegu es, ondulaciones y porosidad es. Los colores deb en esta r de a cuerdo a la norma correspondiente a l tipo de tubo (tubos y accesorios presión, color celeste).

Nuestros laboratorios efectúan todas las pruebas requeridas por las normas, tant o pa ra ma terias primas como pa ra productos terminad os. Ademá s, permanent emente los métod os de control son verificados por un organismo certificador de calidad indepe ndient e, calificad o po r el Instituto Nacional de Normalización (I.N.N.). Los principales cont roles y ensa yos qu e se rea liza n son:

DIMENSIONAL (tubos y accesorios, incluyen inyectados y conformados) Los tu bo s de PVC rígido y los accesorios se fa brican cumpliend o e strictas especificacione s y norma s de calida d respecto a los sigu ientes pará met ros dimensiona les: diámetro exterior med io, d iámetro exterior en cualquier punto (tolerancia de ovalización), diámetro interno, espesores de pared en cualquier punto, largo útil, excentricidad en un a sección tra nsversal cua lquiera y longitu d mínima d e inserción.

RESISTENCIA A LA PRESIÓN HIDROSTÁTICA INTERNA (tubos y accesorios) Los tubos de PVC rígido, al igual que los accesorios inyectados y conformados, deben resistir un ensayo de presión hidrostát ica inte rior sin rompe rse, ag rieta rse, deformarse noto riamen te o evidenciar pérdida s. Se somete la probet a d urante una hora a 20ºC a un a presión hidrostát ica de 4,2 veces la presión nom inal de t rabajo, correspon diente a una presión cercan a a la presión de rotura del material.

RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO (tubos) Los tub os de PVC rígido d ebe n resistir un en sayo d e aplasta miento d e ha sta 0,4 veces el diámet ro exterior sin evidenciar, a simple vista, t rizad ura s, g riet as o roturas.

CALIDAD DE LA EXTRUSIÓN (tubos) Los tub os de PVC rígido deb en resistir un ensayo consistente en la inmer sión de pr obetas en acetona anhídrida durante 20 minutos, sin descascararse o desintegrarse. Este ensayo se efectúa para determinar la calidad de plastificación del proceso de extrusión de los tubos de PVC rígido, comprobá ndo se la a decuad a f usión de l mat erial para asegurar su óptima funciona lida d.

mentos tóxicos mayor que los límites fijados en las normas respectivas.

ABSORCIÓN DE AGUA (tubos y accesorios) Este ensayo cont rola la a bsorción má xima permitida pa ra ma nte ner las propieda des origina les y su estab ilida d d imensional. Los tub os y accesorios moldead os por inyección pueden ab sorber una cantidad de a gua men or o igua l a 4 mg /cm 2.

RESISTENCIA AL IMPACTO (tubos) Este ensayo consiste en determinar la resistencia al impacto de los tubos de PVC rígido mediante la caída libre de un percusor desde una a ltura d eterminad a por las norma s. Los tub os de PVC rígido deb en resistir este ensayo sin presentar triza duras, grietas o roturas.

ENSAYO DE ESTANQUEIDAD (tubos y accesorios) Controla el conformado de las cab ezas de los tubos y la funciona lidad d e las uniones entre tubo s o tubo s con fittings. Las uniones con a nillo de mat erial elástico y cementad as ent re tub os, con o sin a ccesorios, deb en resistir un ensayo de estanq ueidad a una presión hidráulica interna de 2 veces su presión n orma l de t rab ajo.

ALIVIO DE TENSIONES (accesorios) CONTRACCIÓN LONGITUDINAL POR EFECTO DEL CALOR (tubos) Los tubo s de PVC ríg ido se some ten a u n ensa yo de contracción, aplicándoles una temperatura de 150 o C. Permite conocer el comportamiento de los tubo s desde el punto de vista de su estabilidad d imensiona l, y su variación longitud inal debe ser menor o igua l que 5%.

REQUISITOS DE ATOXICIDAD (tubos y accesorios) Los tubos y accesorios de PVC rígido destinados a tubos para conducción d e a gua pota ble o productos alimenticios, no deben transmitir a esas sustancias sabo r, olor o color ni incorporarles un contenido de e le-

Los accesorios moldeados por inyección deben resistir un ensayo de alivio de t ensiones sin presenta r grietas ni burbujas ni otros defectos superficiales que pudieran presenta rse. No d eben t ener una profundidad mayor que un 20% del espesor de pared. Este ensayo de termina la calida d del mat erial ba jo las condiciones del moldeo, y su comportamiento con los cambios térmicos.

ANILLOS DE GOMA Los an illos de ma terial elástico u sados en las cam pa na s de los tub os, o en los accesorios, deb en cumplir los requisitos indicados en la norma NCh 1657 parte 2, correspondiente a los anillos de uso general para tuberías de PVC.

 ® 

Catálogo Línea Presión

9

 ® 

2. TUBERÍAS

2 . 1 CLA SI FI CA CI ÓN 2.1.1 PRESIÓN DE TRABAJO

mínimo a ccesorios y tub erías cla se 10, pudiend o usa rse la tubería clase 6 en aquellos casos especiales de insta laciones de a gua pota ble en zona s rurales.

De a cuerdo a lo especificado en las no rmas NCh 397 y 399, las tu bería s Vinilit presión se ha n diseña do pa ra las siguientes presione s de tra ba jo:

Para instalaciones industriales y agrícolas, deberá seleccionarse la t ubería d e a cuerdo a las presiones internas de t raba jo y por las cond iciones de empleo en lo relaciona do a trá nsito d e vehículos, exposición a la intempe rie, tempera tura y tipo de l líquido por conducir, etc.

Presión nomina l de tra bajo a 20 o C Clase

kg /cm 2

lb /pu lg 2 (a pro x.)

m.c.a .*

4

4

60

40

6

6

90

60

10

10

150

100

16

16

240

160

Si las tuberías tienen menos del espesor mínimo exig ido po r la NCh 399, resistirán me no s presión inte rna y aplastamiento y tendrán una vida útil menor. Duratec Vinilit S. A. ga rant iza el cumplimiento d e los espesores exigido s por dicha norma , g racias a su control de ca lida d interno y a la supervisión de las enti-

* m.c.a.= metros columna de a gua

10

Conforme a lo indicado e n la no rma NCh 399, en las insta laciones de agu a pot ab le deb en emplearse como

Planos de carga Plano de carga en aducción gravitacional

40 m 60 m 100 m

160 m

Plano de carga en impulsión 40 m 100 m 160 m

60 m

da des de certificación. Normalmente, en una instalación las tuberías están sometidas a una presión interna debido a diferencias de nivel de a gua entre la fuente d e alimenta ción de la tub ería y su salida en a duccione s gravitacionales, o bien, debido a l bombeo d el líquido cuando se trat a de impulsiones o elevaciones.

2.1.2 EFECTO DE LA TEM PERATURA EN  LA PRESIÓN DE TRABAJO Las presione s nominales de tra ba jo que ind ican las clases, correspond en a la condu cción de u n líq uido a 20 C de temperatura. A medida que esta temperatura a umenta , se deben reducir las presiones de trab ajo. A cont inuación se presenta un g ráf ico (2.1) q ue mu estra la relación existente en tre la temp erat ura y la presión interna de tra ba jo del ma terial para diferentes clases. °

Gráfico 2.1 Temperatura - Presión interna

11

N o t a :   Es im por tan te

señ alar q ue f rent e a t emp eratu ras del m edio amb ient e bajo los 0º C, la t uber ía de PVC  dismin uye su resisten cia a los impacto s. Por lo tan to , es convenient e aislar y pr ot eger aqu ellas zonas en qu e la  red qued a m ás expuesta al f río. A dem ás, la m anip ulación d e lo s tubo s y f it ti ngs a bajas tem perat uras (meno s  de 0ºC) debe ser mu cho m ás cuid ado sa par a evit ar ro t ur as du ran te l as descarg as de t ub os de los cam io nes y  du rant e su instalación.

 ® 

Catálogo Línea Presión

 ® 

2.2

D I SEÑ O D E LA TU BERÍ A

temperatura amb iente y aplicando las tensiones a un tiempo reducido. Sin embargo, estos valores varían con la t empera tura y el tiempo de a plicación d e ésta.

Tensión de diseño El comporta miento estructura l del PVC al ser sometido a un esfuerzo de t racción es elástico ha sta 200 kg/ cm 2, es decir, el material se deforma al traccionarlo con la t ensión a plicada , y, al dejar d e tra ccionarlo, el ma terial vuelve a sus dimensiones iniciales. Pa ra tension es de tra cción m a yores a 200 kg/cm 2, el material se compor ta plásticamente, es decir , al dejar de traccionarlo el material pierde sus características dimensiona les queda ndo con un a defo rmación permanente.

o

A ma yor tempera tura sobre 25 C, la resistencia e lástica y de ruptura es meno r, y a mayo r tiempo de a plicación de la ca rga , la resisten cia elástica y d e ruptura es menor. o

El PVC se com port a plásticam ent e h a sta 450 kg/cm 2 que corresponde a la tensión d e ruptura, valor muy superior a la t ensión d e d iseño de l PVC de 100 kg /cm 2 según norma chilena.

Analizand o la tem peratura, se aprecia que entre 0 C o y 25 C, el comportamiento estructural no varía. Sin emba rgo, con temp eratu ras mayores, las tensiones de la región elástica y de ruptura bajan proporcionalo mente hasta un valor nulo a los 60 C (gráfico 2.1).

Estos valores del compo rtam iento elástico d e 200 kg/ cm 2 y límite de rupt ura de 450 kg/cm 2  son válidos a

En cuanto al tiempo de aplicación d el esfuerzo, la t ensión de ruptura del mat erial a plican do la tensión d ura nt e un os 60 a 90 segu nd os, es de 450 kg /cm 2, como ya se dijo anteriormente. Sin embargo, si se aplica un esfuerzo prolong ad o de 364 kg/cm 2 a un trozo de material de PVC, al cab o d e 1.000 hora s (del orde n de un

12

Gráfico 2.2

Tensión de ruptura en función del tiempo de aplicación de una carga de tracción

600 500

           2

m c/ g

400 k ) N a ic E

364

300

N

333

305

mt IÓ í r S a

200

N g E ol T al E D

a

( RE  G   I ON     E LÁ S TI  C  A )

140 c s

O e( E

R

Z

ESFUERZO DE DI SEÑO (SEGUN NORM A CHILENA)

100 F

U

288

S E

. 1

1. G

0. E

0 S

0 0

1 0

5.

5 1

0 5

0

0

0

1

5

0

0

0

        3

0 0 1

7

        4

0 5

1 x

        4

0

s

        5 

0 x

        6

0 o

1

1

1 a s

5

7 o 5 a

ñ

TIEMPO EN HORAS (esca la lo g a rítm ica) 4 1

1

.

0 1

ñ

mes y med io) se rompe, es de cir, su esfue rzo d e rupt ura disminuye con el tiempo de aplicación de la carga. Adicionalmente, si se aplica un esfuerzo prolongado de 333 kg /cm 2 a un trozo de ma terial de PVC, al cabo de 10.000 hora s (del ord en d e 1 a ño y 2 meses) se rom pe, es decir, su esfuerzo de ruptura disminuye con el tiempo d e a plicación d e la carga , y así sucesivame nt e. Como no se dispone de estad ística muy prolong ad a, se graf icaro n en escala d oble loga rítmica el esfuerzo de ruptura y el tiempo d e a plicación, formando una línea recta, po r lo q ue es posible extrapo lar los valores hasta 50 a ño s, que correspo nd e a 288 kg/cm 2 (grá fico 2.2). La variación del límite elá stico con e l tiempo de aplicación d e la carga se considera propo rcional a la va riación de l límite d e ruptu ra.

Existe una relación de equivalencia del esfuerzo de tra cción a plicado al ma terial PVC y la presión hidráulica, que es la variable que realmente interesa, dada en la Norma ISO-R-161, que es:

S (kg /cm 2):

diámetro exterior de la tub ería.

e (mm):

espesor de la t ubería.

SDR = D/e:

relación diámet ro/espesor d e la tub ería.

Ejemplo pa ra tu bería PVC clase 10:

2 • 100

10 kg /cm 2 =

(D/e - 1)

de spejand o D/e, es decir, la relación diá met ro espesor SDR, se obt iene:

SDR = D/e =

2 • 100 10

+ 1 = 21

Por lo ta nto , la relación d iámet ro/espesor de las tube rías de PVC clase 10 es de 21, correspond ient e a un valor consta nte.

presión de trab ajo de la t ubería, q ue correspon de a 16 kg /cm 2 pa ra t uberías clase 16; 10 kg /cm 2 pa ra t ube rías cla se 10; 6 kg /cm 2 pa ra tu be rías de clase 6 y 4 kg /cm 2 pa ra t uberías clase 4.

Evaluando la expresión anterior para el resto de las clases de t uberías, se a precia q ue la relación diám etro/espesor es un valor constan te p ara cada clase de tub erías, pudiénd ose construir la ta bla con las clases de tub erías y espesores a pa rtir de esta expresión. Sin embargo, existen pequeñas diferencias con respecto a l va lor teó rico de la relación diá met ro/espesor en la fabricación de las tuberías, que se aprecian en la tabla d e dimensione s de las tuberías de PVC que se ad junta a cont inuación (ta bla 2.2.a y f igura 2.2.b).

esfuerzo de diseño d e tracción de l ma terial o t ensión a dmisible, qu e por no rma es d e 100 kg /cm 2.

La no menclatura em plead a pa ra def inir las presiones de t rab ajo en f unción d e la relación d iámet ro/espesor está de a cuerdo a la n orma ASTMD-224-711.

P=

En que: P (kg /cm 2):

D (mm):

2• S (D/e - 1)

 ® 

Catálogo Línea Presión

13