5 Cont inent es 36 Países 130 Em presas 26.000 Em pleados En Chile 9 Em presas OFICINAS CENTRALES Santiago Av. Pdte. J. Alessandri R. 10.900 • Casilla 251 • San Bernardo • Fonos: 460 5000 - 460 5007 • Fax: 460 5050 E-mail: info@duratec.cl • Pág. web: www.duratec.cl 12ª región se atiende desde Santiago. OFICINAS REGIONALES Antofagasta 1ª, 2ª región • Barrio Industrial - A. Pedro Aguirre Cerda Nº 11.158 • Fonos: (51) 21 12 06 - 21 12 08 • Fax: 21 32 65 La Serena 3ª, 4ª región • Francisco de Aguirre 066 • Fono: (51) 21 39 89 • Fax: 21 63 96 Viña del Mar 5ª región • 4 Norte 1270 • Fono: (32) 69 46 86 • Fax: 97 23 34 Concepción 8ª región • Cochrane 832 • Fonos: (41) 25 04 24 - 25 04 17 • Fax: 25 04 28 Temuco 9ª, 10ª, 11ª región • Rudecindo Ortega 02150 Sector Pueblo Nuevo • Fono: (45) 22 43 11 • Fax: 38 93 39 - 38 94 87 DURATEC - VINILIT S.A. Av. J. Alessandri R. 10.900 San Bernardo - Casilla 251 Tels.: 460 5000 - 460 5007 - Fax: 460 5050 E-m ail: inf o@durat ec.cl w w w .durat ec.cl Taller Ekis - FonoFax: (2) 333 0465 2.000 Em pleados el agua t ransport ada por DURATEC Tuberías y Fit t ings e x i j a l a m a r c a D U R A T E C - n o de HDPE c o n f í e e n l o s p a r e c i d o s Índice General 1. Int roducción 3 2. Vent ajas 4 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 2.6 2.7 2.8 2.9 Resist encia química Servicio a largo plazo Bajo peso Coef icient e de f ricción Sist emas de unión Resist encia/f lexibilidad Resist encia a la abrasión Est abilidad a la int emperie Est abilidad ant e cambios de t emperat ura 3. Aplicaciones 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 M inería Agricult ura Sect or pesquero Área sanit aria Indust ria química Indust ria en general 4. Especif icaciones t écnicas m at eria prim a 4.1 4.2 Tabla: Especif icaciones t écnicas PE 100 Tabla: Especif icaciones t écnicas PE 80 5. Dim ensiones para t uberías 5.1 5.2 Tubería HDPE PE 100 norma ISO 4427 Tubería HDPE norma DIN 8074 6. Dim ensiones para f it t ings ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 4 4 4 4 4 4 5 5 5 ○ ○ 6 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 8 ○ ○ ○ ○ ○ ○ 6 6 6 6 7 7 ○ ○ ○ ○ 8 8 9 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 10 11 12 6.1 Codos segment ados para soldadura por t ermof usión 6.2 Tees segment adas para soldadura por t ermof usión 6.3 Reducciones para soldadura por t ermof usión 6.4 Port a f langes (st ub ends) para soldadura por t ermof usión 6.5 Fit t ings inyect ados para soldadura t ipo soquet e 6.6 Fittings inyect ados para soldadura por electrofusión 6.7 Fit t ings inyect ados 6.8 Flanges 6.9 Uniones especiales 6.9.1 Unión roscada (Plasson o equivalent e) 6.9.2 Unión t ipo Vict aulic ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 12 14 16 17 18 20 25 29 32 32 34 1 7. Sist em as de unión 7.1 Uniones f ijas 7.1.1 Soldadura a t ope 7.1.2 Soldadura por elect rof usión 7.1.3 Soldadura t ipo soquet e 7.2 Uniones desmont ables 7.2.1 St ub ends y f langes 7.2.1.1Flanges t radicionales 7.2.1.2 IPP DeltaflexTM Flanges tipo Convoluted 7.2.2 Unión roscada (Plasson o equivalent e) 7.2.3 Unión t ipo Vict aulic ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 35 10. 35 35 37 39 40 40 40 41 42 44 10.1 Cálculo hidráulico 10.1.1 Flujo bajo presión 10.1.2 Selección del diámet ro int erno de la t ubería 10.1.3 Pérdidas de carga a) Fórmula de Hazen-Williams b) Fórmula de Colebrook 10.1.4 Pérdida de carga en singularidades 10.1.5 Flujo gravit acional a) Flujo a sección llena b) Flujo a sección parcial 10.1.6 Golpe de ariet e 10.2 Curvas de regresión 10.3 Límit e de curvat ura 10.4 Cálculo de def lexiones Consideraciones de diseño ○ ○ ○ ○ Inst alación 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 Inst alación subt erránea Excavación y preparación del encamado Tendido de la t ubería Expansión y cont racción t érmicas Inst alación de f it t ings Pasada de pared Relleno y compact ación Inst alación superf icial Dilat ación y cont racción t érmicas Soport es guías Soport es anclajes Aplicaciones en conducción de pulpas Inst alación bajo agua Unión y mont aje Anclajes y pesos Lanzamient o al agua y hundimient o Inst alación en t endidos exist ent es (RELINING) Reparación de líneas dañadas Reparación permanent e Reparación mecánica Reparación de f it t ings Reparación bajo el agua Precauciones de inst alación para f it t ings segment ados ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 45 45 45 46 46 47 47 47 47 48 48 49 49 49 49 50 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 9.1 9.2 9.3 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 2 Sum inist ro, t ransport e y alm acenam ient o Suminist ro Transport e Almacenamient o 50 50 51 51 52 52 52 53 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Servicios al client e 13.1 13.2 13.3 Servicio de t ermof usión en t erreno Asist encia t écnica Fabricación de piezas especiales ○ ○ ○ ○ 53 53 54 55 55 55 55 55 56 60 60 60 60 64 65 66 66 71 ○ ○ ○ ○ ○ 13. ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Tabla de resist encia quím ica ○ ○ ○ ○ 12. ○ ○ ○ ○ ○ ○ M at eria prima Tuberías ○ ○ ○ ○ Cont rol de calidad ○ ○ ○ ○ ○ 11.1 11.2 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 11. ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 71 71 72 76 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 76 76 76 77 Anexo A: Tabla dimensionales ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ Anexo B: Normas de ref erencia relacionadas con t uberías y f it t ings de HDPE. Anexo C: Ejemplos de cálculos ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 77 79 80 C1: Cálculo de pérdida de carga ut ilizando f órmulas de Hazen-Williams y Colebrook 80 C2: Cálculo de pérdida de carga ut ilizando ábaco de Hazen-Williams C3: Cálculo de pérdida de carga ut ilizando los ábacos de M anning ○ ○ 9. ○ ○ ○ ○ 55 ○ Anexos ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 8.5 8.5.1 8.5.2 8.5.3 8.5.4 8.6 45 ○ ○ ○ ○ 8. ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ C4: Cálculo de b para la inst alación de válvulas mariposa C5: Cálculo de espaciamient o ent re ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 81 82 86 soport es aéreos 87 C6: Teorema de Bernoulli para líquidos perfectos 89 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ 1. Int roducción int roducción La indust ria de mat eriales plást icos se ha desarrollado por alrededor de 100 años, pero el poliet ileno (PE) f ue descubiert o en la década del 30. Los primeros PE eran de baja densidad y se ut ilizaron principalment e como conduct ores de cables. Los poliet ilenos de alt a densidad (HDPE), ut ilizados hoy día en sist emas de t uberías, f ueron desarrollados en los años 50. Los sist emas de t uberías de HDPE of recen la oport unidad de ut ilizar vent ajosament e las caract eríst icas t an part iculares de est e mat erial y ocuparlas para resolver ant iguos problemas y diseñar sist emas para aplicaciones donde los mat eriales t radicionales son inadecuados o demasiado cost osos. Las t uberías de HDPE of recen mayores alt ernat ivas de diseño garant izando una larga vida út il, economía en inst alación y equipos, minimizando los cost os de mant ención, cuando las condiciones de operación est án dent ro de las capacidades de Vist a f ront al Plant a Indust rial t emperat ura y presión del mat erial. Lo Chena, San Bernardo, Sant iago. El desarrollo de t écnicas especiales de proceso y el mejoramient o de los equipos de producción han permit ido obt ener cada vez mejores resinas, con las cuales se logran product os t erminados únicos para la indust ria, t ant o en calidad como en f uncionamient o. Uno de los más recient es desarrollos concierne a un grado de HDPE con propiedades de resist encia signif icat ivament e mayores que las del HDPE t radicional. Est e nuevo grado, denominado PE 100, es usado part icularment e en t uberías para agua a presión, obt eniéndose un ahorro en el espesor de pared de las t uberías en aproximadament e 35% comparado con una t ubería de HDPE t radicional. En est e cat álogo se present an las vent ajas y principales aplicaciones de las t uberías y f it t ings de HDPE, las especif icaciones t écnicas del mat erial, los sist emas de unión, las consideraciones de diseño e inst alación, et c. Se ha dedicado un especial esf uerzo en la preparación de los capít ulos de dimensiones de t uberías y f it t ings, cubriendo una amplia gama de product os que cumplen con las caract eríst icas dimensionales est ablecidas en normas int ernacionales. Duratec f abrica t uberías y f it t ings de HDPE a part ir de resinas de excelent e calidad suminist radas por proveedores cert if icados bajo normas de la serie ISO 9000 y de acuerdo a las más est rict as normas de f abricación. La f inalidad primordial de est e cat álogo es servir de mat erial de apoyo, present ando inf ormación conf iable con lo mejor de nuest ro conocimient o y experiencia. Con est e propósit o, pret endemos mant ener una exit osa relación con nuest ros client es y of recerles el mejor servicio. 3 2. Vent ajas Cuando se comparan con mat eriales t radicionales, los sist emas de t uberías de poliet ileno de alt a densidad (HDPE) of recen signif icat ivos ahorros en los cost os de inst alación y equipamient o, mayor libert ad de diseño, bajo cost o de mant ención y una larga vida út il para la mayoría de est os sist emas. Est os benef icios, vent ajas y oport unidades de disminución de cost os se derivan de las propiedades y caract eríst icas únicas de las t uberías de HDPE. 2.1 Resist encia quím ica Para t odos los propósit os práct icos, las t uberías de HDPE son químicament e inert es. Exist e sólo un número muy reducido de f uert es product os químicos que podrían af ect arlas. Los químicos nat urales del suelo no pueden at acarlas o causarles degradación de ninguna f orma. El HDPE no es conduct or eléct rico, por lo cual no son af ect adas por la oxidación o corrosión por acción elect rolít ica. No permit en el crecimient o, ni son af ect adas por algas, bact erias u hongos y son resist ent es al at aque biológico marino. 2.2 Servicio a largo plazo La vida út il est imada t radicionalment e para las t uberías de HDPE es superior a 50 años para el t ransport e de agua a t emperat ura ambient e (20ºC). Para cada aplicación en part icular, las condiciones de operación int ernas y ext ernas pueden alt erar la vida út il o cambiar la base de diseño recomendada para alcanzar la misma vida út il. Est as conclusiones son respaldadas por más de veint e años de experiencia real. 2.3 Bajo peso Las t uberías de HDPE pesan considerablement e menos que la mayoría de las t uberías de mat eriales t radicionales. Su gravedad específ ica es 0,950, f lot an en agua. Son 70-90% más livianas que el concret o, f ierro o acero, haciendo más f ácil su manejo e inst alación. Import ant es ahorros se obt ienen en mano de obra y requerimient o de equipos. 4 2.4 Coef icient e de f ricción Debido a su gran resist encia química y a la abrasión, las t uberías de HDPE mant ienen excelent es propiedades de escurrimient o durant e su vida út il. Gracias a sus paredes lisas y a las caract eríst icas de impermeabilidad del PE, es posible obt ener una mayor capacidad de f lujo y mínimas pérdidas por f ricción. Para los cálculos de f lujo bajo presión, se utiliza comúnmente un factor «C» de 150 para la f órmula de Hazen-Williams. Cuando el f lujo es gravit acional, se ut iliza un f act or «n» de 0,009 para la f órmula de M anning. 2.5 Sist em as de unión Las t uberías de HDPE se pueden unir mediant e t ermof usión por soldadura a t ope, por elect rof usión o bien por soldadura t ipo soquet e. El sist ema de soldadura a t ope es reconocido en la indust ria como un sist ema de unión de gran conf iabilidad, es cost oef ect ivo, no requiere coplas, no se producen f ilt raciones y las uniones son más resistentes que la tubería misma. Las tuberías también pueden unirse por medios mecánicos, t ales como st ub ends y f langes, coplas de compresión o uniones t ipo Vict aulic. No se pueden unir mediant e solvent es o adhesivos. 2.6 Resist encia/f lexibilidad La gran resist encia de las t uberías de HDPE es una import ant e caract eríst ica derivada de las propiedades químicas y f ísicas t ant o del mat erial como del mét odo de ext rusión. La t ubería no es f rágil, es f lexible, por lo que puede curvarse y absorber cargas de impact o en un amplio rango de t emperat uras. Est a resist encia y f lexibilidad permit en a la t ubería absorber sobrepresiones, vibraciones y t ensiones causadas por movimient os del t erreno. Pueden def ormarse sin daño permanent e y sin ef ect os adversos sobre el servicio a largo plazo. Est o permit e que sean inst aladas sin problemas en t errenos con obst áculos, ya que pueden colocarse en f orma serpent eada, respet ando ciert as t olerancias de curvat ura (radios mínimos). También se pueden colocar en zanjas est rechas, pues las uniones pueden ef ect uarse f uera de ella. La resist encia a la rupt ura por t ensiones ambien- t ales es muy alt a, asegurando que no hay ningún ef ect o en el servicio a largo plazo si se producen rayas superf iciales de una prof undidad no mayor a 1/10 del espesor durant e la inst alación. La resist encia ext rema de las t uberías de HDPE es una de sus caract eríst icas excepcionales que permit e innovar en el diseño de sist emas de t uberías. 2.7 Resist encia a la abrasión Las t uberías de HDPE t ienen un buen comport amient o en la conducción de mat eriales alt ament e abrasivos, t ales como relaves mineros. Numerosos ensayos han demost rado que las t uberías de HDPE con respect o a las de acero t ienen un mejor desempeño en est e t ipo de servicio en una razón de 4:1. Han sido probadas en la mayoría de las aplicaciones mineras, con excelent es result ados. cos, es t an grande que no es necesario usar ot ros est abilizadores de luz o absorbedores UV. Si el negro de humo no es correct ament e dispersado, algunas áreas permanecerán desprot egidas cont ra la exposición ambient al, convirt iéndose en punt os débiles donde el mat erial se degradará más rápidament e. En est as áreas el mat erial se t orna f rágil y podría ser el punt o de part ida para una f alla. Por lo t ant o, es vit al lograr una buena dispersión para una prot ección homogénea, lo cual se asegura cuando el negro de humo es adicionado en equipos apropiados para t al ef ect o. Ensayos de est abilidad indican que las t uberías de HDPE pueden est ar inst aladas o almacenadas a la int emperie en la mayoría de los climas por períodos de muchos años sin ningún daño o pérdida de propiedades f ísicas import ant es. Est abilidad a la int em perie Est abilidad ant e cam bios de t em perat ura Las t uberías de HDPE est án prot egidas cont ra la degradación que causan los rayos UV al ser expuest as a la luz direct a del sol, ya que cont ienen un porcent aje de negro de humo, que además, le ot orga el color negro a est as t uberías. El negro de humo es el adit ivo más ef ect ivo, capaz de aument ar las caract eríst icas de est abilidad a la int emperie de los mat eriales plást icos. La prot ección, que incluso niveles relat ivament e bajos de negro de humo impart en a los plást i- La exposición de las t uberías de HDPE a cambios normales de t emperat ura no causa degradación del mat erial. Sin embargo, algunas propiedades f ísicas y químicas de la t ubería podrían cambiar si la t emperat ura es aument ada o disminuida. Para prot eger el mat erial cont ra la degradación a alt as t emperat uras que podría ocurrir durant e la f abricación, almacenamient o o inst alación, se ut ilizan est abilizadores que prot egen el mat erial cont ra la degradación t érmica. 2.8 2.9 5 3. Aplicaciones Algunas aplicaciones t ípicas que incluyen el uso de t uberías de HDPE son: 3.1 M inería Las t uberías de HDPE han dado excelent es result ados al ut ilizarse en dist int os procesos de aplicaciones mineras. Gracias a su alt a resist encia a la abrasión y corrosión, f acilidad de manejo e inst alación y buena resist encia mecánica, son ideales para: • Conducción de relaves • Riego de pilas de lixiviación • Conducción de soluciones ácidas y alcalinas • Conducción de concent rados (pipelines) • Sist ema de combat e cont ra incendios Jaula para el cult ivo de salm ones. 3.2 Agricult ura 3.4 Área sanit aria Son variados los usos que las t uberías de PE t ienen en la agricult ura. M ediant e el sist ema de uniones desmont ables result an de rápido acople y desacople. Además, por su f lexibilidad se pueden enrollar permit iendo un f ácil t ransport e (se pueden suminist rar en rollos de 50, 100 o más met ros). Algunos ejemplos de aplicaciones son: • Riego por got eo (PE lineal) • Riego por aspersión • Transport e de agua Las t uberías de HDPE present an claras vent ajas sobre ot ros mat eriales (acero, cement o comprimido, et c.), especialment e en su ut ilización en arranques domiciliarios y en zonas de napa f reát ica alt a, en las cuales se f acilit a su inst alación al ef ect uar las uniones f uera de la zanja, sin necesidad de evacuarlas en el moment o de inst alar la t ubería. Algunos ejemplos son: • Redes de agua pot able* • Alcant arillado 3.3 Sect or pesquero En las indust rias pesqueras, las t uberías de HDPE se est án ut ilizando cada vez más. Por ser livianas y de f ácil manejo, además de resist ent es al agua salada y al ataque biológico marino, resultan ideales para est e t ipo de aplicaciones, ent re las cuales est án: • Jaulas para el cult ivo de salmones • Descargas marít imas • Transport e de agua salada Tuberías con pesos de last re. (Gent ileza Borealis). * Para la ident if icación de redes de agua pot able, se ut iliza el sist ema de coext rusión de rayas azules a lo largo de la t ubería. 6 Además, por sus caract eríst icas de f lexibilidad, bajo peso, resist encia a aguas salinas, y además por no permit ir el crecimient o de algas u hongos propios de la biología marina, son ideales para su ut ilización en medios subacuát icos en diversas aplicaciones, t ales como en emisarios submarinos. 3.5 Indust ria quím ica En la indust ria química, las t uberías de HDPE han dado excelent es result ados. Gracias a su alt a resist encia a la corrosión, a su resist encia química y a la abrasión, son ideales para: • Conducción de soluciones ácidas y alcalinas • Conducción de product os químicos • Transport e de agua • Sist ema de combat e cont ra incendios 3.6 Indust ria en general Los sist emas de t uberías de HDPE han sido ut ilizados exit osament e en cient os de aplicaciones, t ant o generales como de alt a especialización, en t odo t ipo de indust ria. Las aplicaciones más f recuent es son las siguient es: • Transport e de aire comprimido y de vent ilación • Prot ección de cables eléct ricos y t elef ónicos • Conducción de líquidos o gases a baja t emperat ura • Transport e de gas, pet róleo y sus derivados • Transport e de aguas residuales corrosivas • Conducción de aguas • Transport e neumát ico • Sist ema de combat e cont ra incendios. I n st a l a ci ó n d e t u b e r í a p a r a g a s e n za n j a . (Gent ileza Borealis). Sist em as de riego por aspersión. 7 4. Especif icaciones t écnicas m at eria prim a Duratec fabrica t uberías de HDPE a partir de resinas de excelente calidad, suministradas por proveedores certificados bajo normas de la serie ISO 9000. Las t uberías y f it t ings se f abrican bajo normas nacionales e int ernacionales que garant izan su calidad. A cont inuación, en las t ablas 4.1 y 4.2 se present a una descripción general con las especif icaciones t écnicas correspondient es a los grados de HDPE de uso más común, los grados PE 100 y PE 80. Tabla 4.1: Especif icaciones t écnicas PE 100 P r opiedad M ét odo de pr ueba Valor t ípico Unidad Densidad (resina base) ISO 1183 949 Kg/ m 3 Densidad (compuesto) ISO 1183 959 Kg/ m 3 Índice de fluidez (190ºC/ 5Kg) ISO 1133 0,45 g/ 10 min. Tensión máxima elástica ISO 6259 25 M Pa Alargamiento a la rotura ISO 6259 >600 % M ódulo de elasticidad ISO 527 1400 M Pa Tª de reblandecimiento Vicat (1Kg) ISO 306 127 ºC Tª de reblandecimiento Vicat (5Kg) ISO 306 77 ºC Estabilidad térmica (OIT , 210ºC) ISO 10837 >20 min. ESCR (10% Igepal), F50 ASTM D 1693-A >10000 h Contenido de negro de humo ASTM D 1603 ≥2 % 1) 1) OIT: oxidation induction time Tabla 4.2: Especif icaciones t écnicas PE 80 P r opiedad M ét odo de pr ueba Valor t ípico Unidad Densidad (resina base) ISO 1183 945 Kg/ m 3 Densidad (compuesto) ISO 1183 955 Kg/ m 3 Índice de fluidez (190ºC/ 5Kg) ISO 1133 0,85 g/ 10 min Tensión máxima elástica ISO 6259 21 M Pa Alargamiento a la rotura ISO 6259 >600 % M ódulo de elasticidad ISO 527 1000 M Pa Tª de reblandecimiento Vicat (1Kg) ISO 306 125 ºC Tª de reblandecimiento Vicat (5Kg) ISO 306 72 ºC Estabilidad térmica (OIT1), 210ºC) ISO 10837 >20 min ESCR (10% Igepal), F50 ASTM D 1693-A >10000 h Contenido de negro de humo ASTM D 1603 ≥2 % 1) OIT: oxidation induction time No ta : La resina de gra do PE 63 está siendo ca da vez m eno s co m ercia liza da , po r lo cua l en este ca tá lo go no se incluyen sus especifica cio nes técnica s. 8 5. Dim ensiones para t uberías De acuerdo a la normat iva ISO, la designación del mat erial (por ejemplo, PE 100) se relaciona con el nivel de Resist encia M ínima Requerida, M RS (M inimum Required St rengt h) que se debe considerar en el diseño de t uberías para la conducción de agua a 20ºC, por un t iempo de servicio de al menos 50 años. La t ensión de diseño σs se obt iene al aplicar un coef icient e de diseño «C» sobre el valor M RS del mat erial (C=1,25 para PE, norma ISO 12162). σS = M RS C En la siguiente tabla se especifican los valores MRS y sus σs correspondient es. Designación del material PE100 PE 80 PE 63 MRS a 50 años y 20º C MPa 10 8 6,3 σ Tensión de diseño, s MPa 8,0 6,3 5,0 Todas las t uberías para servicios a presión se diseñan para resist ir una presión hidrost át ica int erna específ ica. Est a es la presión nominal PN, que indica la máxima presión de t rabajo a la cual la línea (sist ema) complet a puede ser somet ida en operación cont inua a una det erminada t emperat ura. Cuando la t ubería es somet ida a una presión int erna, se induce una t ensión hidrost át ica en la pared de la cañería, de acuerdo a la siguient e ecuación: σ= p (D-e) 2e (5.1) Donde: σ = t ensión inducida, M Pa p = presión int erna, M Pa D = diámet ro ext erno de la t ubería, mm e = espesor de pared mínimo, mm Como para t uberías de la misma clase (presión de t rabajo), la relación diámet ro/espesor es igual, se est á dif undiendo la clasif icación de las t uberías en f unción de est a relación. Est a es la relación dimensional est ándar (SDR), un número adimensional que ident if ica una clase de presión (a menor SDR, mayor presión). SDR = D e Así, la ecuación (5.1) t ambién se puede escribir como: σ= p (SDR-1) 2 A cont inuación, en la t abla 5.1.1 se present an las dimensiones de t uberías f abricadas con HDPE (poliet ileno de alt a densidad) PE 100, de acuerdo a la norma ISO 4427. En la t abla 5.2.1 se muest ra las dimensiones de t uberías según la norma DIN 8074, versión 1999, con una t ensión de diseño de 50 Kgf /cm 2. Las dimensiones de t uberías PE 80 de acuerdo a la norma ISO 4427 y PE80 según la norma DIN 8074 se present an en el Anexo A del cat álogo, en las t ablas A.1 y A.2 respect ivament e. Consideramos de int erés señalar el procedimient o de cálculo para la det erminación del espesor de pared de las t uberías a presión. A part ir de la ecuación (5.1) se obt iene la f órmula para calcular el espesor de pared. e= PN D 2σ σs + PN Donde: PN = presión nominal, M Pa D = diámet ro ext erno de la t ubería, mm σS = t ensión de diseño, M Pa (1 M Pa = 10 bar ≈ 10 Kgf /cm 2 ) Con est a f órmula y con las curvas de regresión (Cap. 10), es posible calcular para una t ubería de un det erminado diámet ro ext erno el espesor de pared necesario para la vida út il y t emperat ura de t rabajo deseadas. Ejem plo: ¿Cuál es el espesor de pared necesario para una t ubería de HDPE PE 100 de diámet ro 200 mm, para un t iempo de vida út il de 50 años, operando a 20ºC, a una presión de 16 bar y que conduce agua? Considerando que para los requerimient os de t iempo de vida út il (50 años) y t emperat ura de servicio de 20ºC, la t ensión de diseño para PE 100 9 es σS= 8 M Pa = 80 bar (ver t abla ant erior), se calcula el espesor de pared de acuerdo a la f órmula ant erior: e= 16 • 200 2 • 80 + 16 Si observamos la tabla 5.1.1, vemos, en efecto, que para t uberías de HDPE PE 100, diámetro 200 mm, clase de presión PN 16, el espesor de pared mínimo es de 18,2 mm. = 18,2 m m 5.1 Tubería HDPE PE 100 norm a ISO 4427 Tabla 5.1.1: Dim ensiones t ubería HDPE-Durat ec PE 100 (norm a ISO 4427) 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 11005) 1200 1400 1600 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 5 5 1/2 6 6 8 8 10 10 12 14 16 18 20 22 24 28 32 36 40 44 48 54 64 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,3 0,68 2,7 0,96 3,1 1,25 3,5 1,57 4,0 2,03 4,4 2,52 4,9 3,12 5,5 3,95 6,2 4,93 6,9 6,15 7,7 7,71 8,7 9,83 9,8 12,44 11,0 15,72 12,3 19,52 13,7 24,34 15,4 30,82 17,4 39,94 19,6 50,78 22,0 64,02 24,5 79,23 26.9 95.72 29,4 114,12 34,3 155,30 39,2 202,81 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,34) 0,37 2,3 0,47 2,8 0,66 3,3 0,94 4,0 1,38 4,6 1,80 5,1 2,24 5,8 2,91 6,6 3,72 7,3 4,57 8,2 5,79 9,1 7,13 10,2 8,96 11,4 11,27 12,9 14,35 14,5 18,15 16,3 23,41 18,1 28,92 20,3 36,29 22,8 45,87 25,7 58,30 29,0 74,06 32,6 93,77 36,2 115,68 39,8 139,85 43,4 166,32 50,6 226,23 57,9 295,58 _ _ _ _ _ _ _ _ 2,34) 0,29 2,4 0,38 3,0 0,59 3,6 0,84 4,3 1,20 5,3 1,80 6,0 2,32 6,7 2,91 7,7 3,81 8,6 4,78 9,6 5,94 10,8 7,53 11,9 9,19 13,4 11,62 15,0 14,61 16,9 18,89 19,1 24,09 21,5 30,46 23,9 37,64 26,7 47,14 30,0 59,55 33,9 75,86 38,1 96,15 42,9 121,73 47,7 150,44 52,5 182,02 57,2 216,43 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,34) 0,23 2,4 0,30 3,0 0,46 3,8 0,73 4,5 1,03 5,4 1,49 6,6 2,21 7,4 2,83 8,3 3,55 9,5 4,65 10,7 5,89 11,9 7,25 13,4 9,21 14,8 11,30 16,6 14,46 18,7 18,32 21,1 23,30 23,7 29,49 26,7 37,38 29,7 46,19 33,2 57,84 37,4 73,27 42,1 93,03 47,4 117,96 53,3 149,26 59,3 184,51 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,4 0,24 3,0 0,36 3,7 0,56 4,7 0,89 5,6 1,26 6,7 1,82 8,1 2,68 9,2 3,45 10,3 4,33 11,8 5,66 13,3 7,18 14,7 8,84 16,6 11,43 18,4 14,06 20,6 17,65 23,2 22,35 26,1 28,35 29,4 35,96 33,1 45,58 36,8 56,28 41,2 70,59 46,2 89,08 52,2 113,41 58,8 143,93 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,3 0,17 3,0 0,28 3,7 0,44 4,6 0,68 5,8 1,07 6,8 1,51 8,2 2,18 10,0 3,23 11,4 4,20 12,7 5,24 14,6 6,86 16,4 8,83 18,2 10,90 20,5 13,80 22,7 17,00 25,4 21,30 28,6 27,00 32,2 34,26 36,3 43,50 40,9 55,13 45,4 68,01 50,8 85,25 57,2 108,01 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,3 2,3 2,8 3,6 4,5 5,6 7,1 8,4 10,1 12,3 14,0 15,7 17,9 20,1 22,4 25,2 27,9 31,3 35,2 39,7 44,7 50,3 55,8 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 0,10 0,14 0,20 0,33 0,52 0,81 1,28 1,81 2,61 3,88 5,01 6,30 8,35 10,57 13,07 16,55 20,36 25,59 32,38 41,16 52,22 66,10 81,49 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1) Diámet ro nominal equivalent e en pulgadas, como ref erencia con la norma ASM E B36.10. 2) La relación dimensional estándar SDR corresponde al cuociente entre el diámetro externo y el espesor de pared de la tubería. Es adimensional. 3) La presión nominal PN corresponde a la máxima presión de operación admisible de la t ubería a 20ºC, en bar. 4) Valores no cubiertos por la norma ISO 4427. En base a nuestra experiencia, recomendamos un espesor mínimo de 2,3 mm para estas medidas. 5) Diámetro 1100 mm, no cubierto por norma ISO 4427 , sin embargo las dimensiones fueron calculadas en base a los requerimientos de la norma. Est a t abla se basa en las norm as ISO 4427 e ISO 4065. Los pesos est án calculados en base a valores medios de diámet ro y espesor, según t olerancias especif icadas en la norma ISO 11922-1. La s cifra s colorea da s en a zul indica n lo s diá m etro s (co n sus respectiva s presiones no m ina les) que a ctua lm ente puede fa brica r 10 Dura tec. Tubería suminist rada en rollos o t iras. 5.2 Tubería HDPE norm a DIN 8074 Tabla 5.2.1: Dim ensiones t ubería HDPE-Durat ec, norm a DIN 8074 (t ensión de diseño σs = 50 Kgf /cm 2 ) 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 11004) 1200 1400 1600 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 3 4 5 5 1/2 6 6 8 8 10 10 12 14 16 18 20 22 24 28 32 36 40 44 48 54 64 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1,8 0,37 1,9 0,46 2,2 0,65 2,7 0,95 3,1 1,25 3,5 1,56 4,0 2,02 4,4 2,51 4,9 3,08 5,5 3,90 6,2 4,88 6,9 6,04 7,7 7,58 8,7 9,64 9,8 12,21 11,0 15,39 12,3 19,14 13,7 23,82 15,4 30,12 17,4 38,31 19,6 48,55 22,0 61,20 24,5 75,74 26,9 91,38 29,4 109,00 34,4 148,65 39,2 193,51 _ _ _ _ _ 1,8 2,0 2,3 2,8 3,4 3,9 4,3 4,9 5,5 6,2 6,9 7,7 8,6 9,7 10,9 12,3 13,8 15,3 17,2 19,3 21,8 24,5 27,6 30,6 33,7 36,7 42,9 49,0 _ _ _ _ _ 0,29 0,40 0,56 0,80 1,19 1,53 1,90 2,45 3,10 3,88 4,82 5,98 7,47 9,46 11,96 15,22 19,16 23,61 29,70 37,45 47,58 60,23 76,25 93,88 113,67 135,02 183,93 239,95 _ _ _ _ 1,8 2,0 2,5 2,9 3,5 4,2 4,8 5,4 6,2 6,9 7,7 8,6 9,6 10,7 12,1 13,6 15,3 17,2 19,1 21,4 24,1 27,2 30,6 34,4 38,2 42,0 45,9 53,5 61,2 _ _ _ _ 0,23 0,32 0,50 0,68 0,99 1,45 1,86 2,35 3,07 3,83 4,74 5,95 7,37 9,19 11,70 14,78 18,74 23,68 29,20 36,58 46,34 58,88 74,53 94,21 116,20 140,37 167,33 227,47 297,28 _ _ _ 1,8 2,3 2,9 3,6 4,3 5,1 6,3 7,1 8,0 9,1 10,2 11,4 12,8 14,2 15,9 17,9 20,1 22,7 25,5 28,4 31,7 35,7 40,2 45,3 51,0 56,7 62,4 68,0 _ _ _ _ _ 0,18 0,29 0,45 0,70 0,99 1,40 2,10 2,69 3,37 4,40 5,53 6,85 8,64 10,66 13,33 16,87 21,38 27,15 34,30 42,42 52,98 67,09 85,14 108,02 136,63 168,74 204,27 242,72 _ _ _ _ 1,9 0,11 2,3 0,17 2,9 0,27 3,7 0,43 4,6 0,67 5,8 1,06 6,8 1,48 8,2 2,14 10,0 3,18 11,4 4,12 12,7 5,13 14,6 6,74 16,4 8,51 18,2 10,49 20,5 13,28 22,7 16,33 25,4 20,46 28,6 25,90 32,2 32,86 36,3 41,72 40,9 52,81 45,4 65,14 50,8 81,58 57,2 103,33 64,5 131,22 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 2,2 2,8 3,5 4,4 5,5 6,9 8,6 10,3 12,3 15,1 17,1 19,2 21,9 24,6 27,4 30,8 34,2 38,3 43,1 48,5 54,7 61,5 68,3 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 0,10 0,16 0,24 0,39 0,61 0,95 1,49 2,12 3,03 4,54 5,84 7,33 9,54 12,06 14,91 18,85 23,26 29,17 36,92 46,80 59,44 75,16 92,73 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1) Diámetro nominal equivalente en pulgadas, como referencia con la norma ASME B36.10. 2) La relación dimensional estándar SDR corresponde al cuociente entre el diámetro externo y el espesor de pared de la tubería. Es adimensional. 3) La presión nominal PN corresponde a la máxima presión de operación admisible de la tubería a 20ºC, en bar. 4) Diámetro 1100 mm no cubierto por norma DIN 8074, sin embargo las dimensiones fueron calculadas en base a los requerimientos de la norma. Esta tabla se basa en la normas DIN 8074, versión 1999. Los pesos están calculados en base a valores medios de diámetro y espesor, según tolerancias especificadas en la norma DIN 8074. La s cifra s colorea da s en a zul indica n lo s diá m etro s (co n sus respectiva s presiones no m ina les) que a ctua lm ente puede fa brica r Dura tec. Tubería suminist rada en rollos o t iras. 11 6. Dim ensiones para f it t ings 6.1 Codos segm ent ados para soldadura por t erm of usión Tabla 6.1.1: Codo 90º ( + 2º) y codo 60º (+ 2º). d Le min r1) mm mm mm 90º mm 60º mm 110 165 315 245 125 188 338 258 140 210 360 271 240 390 288 180 270 420 305 200 300 450 323 225 338 488 345 375 625 466 420 670 492 473 773 576 533 833 608 600 900 646 450 675 975 689 500 750 1100 783 560 840 1190 835 Codo 90º (+ 2º) 15º Le 30º 400 630 300 350 945 1295 896 710 1065 1415 965 800 1200 1550 1043 900 1350 1750 1179 1000 1500 1900 1266 1200 2) 400 1800 2200 1439 1400 2) 2100 2500 1612 1600 2) 2400 2800 1786 1) r = 1,5 d 2) Valores no cubiertos por norma DIN 16963. La Tabla 6.1.1 se basa en la norma DIN 16963 Part e 1. 12 15º Z d Codo 60º (+ 2º) Z Le º 15 º 355 Z 30 315 r 15º 250 Le 280 r Le 250 150 Z 160 30 º Z min d Tabla 6.1.2: Codo 45º (+ 2º) y codo 30º (+ 2º) Codo 45º (+ 2º) Z 22,5 º 11 ,2 5 º Le Le Z 11,25º r d 30º Le Z Codo 30º (+ 2º) Le Z r La Tabla 6.1.2 se basa en la norma DIN 16963 Part e 1. d 13 6.2 Tees segm ent adas para soldadura por t erm of usión Tabla 6.2.1: Tee 90º (+ 2º) y Tee 60º ó 45º (+ 2º) Zmin Lmin mm mm mm Z1min mm Tee 90º (+ 2º) Z2min 110 410 205 500 325 175 125 430 215 545 355 190 140 440 220 581 375 206 460 230 642 412 230 180 480 240 700 450 250 200 500 250 759 487 272 225 530 265 830 530 300 750 375 905 580 325 780 390 995 630 365 920 460 1090 690 400 960 480 1155 730 425 160 250 280 150 250 315 355 400 300 1000 500 1250 800 450 450 1050 525 1325 850 475 500 1200 600 1400 900 500 560 1260 630 1480 950 530 630 350 545 1090 580 800 1500 750 1810 1180 630 900 1700 850 1990 1320 670 1800 900 2070 1360 710 2000 1000 2400 1540 860 1400 2) 2200 1100 2650 1670 980 1600 2) 2400 1200 2900 1830 1070 1200 400 Le Le Z Z L Tee 60º o 45º (+ 2º) d º 1000 1670 d 45 1545 705 Z ºó 665 1410 Le 60 1330 710 1000 d mm Le mm L min 90 º mm 60º ó 45º1) 90º Le min Z1 d d 1) Tee 45º se fabrica como pieza especial. 2) Valores no cubiertos por norma DIN 16963. Le Le Z1 Z2 La Tabla 6.2.1 se basa en la norma DIN 16963 Part e 2. Tee 45º se f abrica como pieza especial, dimensiones no cubiert as por norma DIN 16963. 14 L Tabla 6.2.2: Tee 90º (+2º) con reducción concént rica/excént rica 205 263 273 125 63 a 110 430 215 313 323 140 75 a 125 440 220 318 328 160 90 a 140 460 230 328 338 180 90 a 160 480 240 341 356 200 110 a 180 500 250 351 366 225 125 a 200 530 265 366 381 250 125 a 225 750 375 476 491 280 140 a 250 780 390 491 506 315 160 a 280 920 460 579 594 355 180 a 315 400 200 a 355 450 500 150 250 960 480 599 614 1000 500 624 644 225 a 400 1050 525 649 669 250 a 450 1200 600 722 742 560 280 a 500 1260 630 752 772 630 315 a 560 1330 665 797 817 710 355 a 630 1410 705 847 867 800 400 a 710 1500 750 912 937 900 450 a 800 1700 850 1035 1085 1000 500 a 900 1800 900 1085 1135 1200 1) 1400 1) 1600 630 a 1000 300 350 2000 1000 1210 1240 710 a 1200 2200 1100 1340 1385 800 a 1400 2400 1200 1490 1510 400 d2 d1 410 Le Le Z1 Z1 L Tee 90º (+ 2º) con reducción excéntrica d 2 > d 1/2 d 2 d1 mm 63 a 90 º mm mm 110 Tee 90º (+ 2º) con reducción concéntrica d 2 > d 1 /2 90 mm Z1 min z2 min Z3 min mm mm mm º Lmin 90 Le min Z2 d2 Z3 d1 1) Valores no cubiertos por norma DIN 16963. La Tabla 6.2.2 se basa en la norma DIN 16963 Part es 2 y 13. Le Le Z1 Z1 L 15 6.3 Reducciones para soldadura por t erm of usión Tabla 6.3.1: Reducción concént rica Tabla 6.3.2: Reducción excént rica Reducción concéntrica d1 mm d2 mm L1 mm L2 mm Reducción excéntrica Z1 mm Z2 mm d1 mm d2 mm L1 mm L2 mm Z1 mm 63 32 a 50 75 40 a 63 90 50 a 75 110 63 a 90 125 63 a 110 140 75 a 125 160 90 a 140 180 90 a 160 180 90 a 160 200 110 a 180 200 110 a 180 225 125 a 200 225 125 a 200 250 125 a 225 250 125 a 225 280 140 a 250 280 140 a 250 315 160 a 280 315 160 a 280 355 180 a 315 355 180 a 315 4001) 200 a 355 4001) 200 a 355 4501) 225 a 400 4501) 225 a 400 5001) 250 a 450 5001) 225 a 450 5601) 280 a 500 5601) 280 a 500 6301) 315 a 560 140 6301) 315 a 560 93 140 7101) 355 a 630 150 7101) 355 a 630 100 150 8001) 400 a 710 170 8001) 400 a 710 113 170 9001) 450 a 800 10001) 500 a 900 60 60 10 10 20 100 105 15 15 30 125 130 20 20 40 63 32 a 50 75 40 a 63 90 50 a 75 110 63 a 90 125 63 a 110 140 75 a 125 160 90 a 140 40 30 30 60 1200 1) 630 a 1000 14001) 710 a 1200 250 35 35 70 1400 1) 710 a 1200 166 90 1600 1) 800 a 1400 183 300 45 45 Reducción concént rica d 2 > d 1/2 130 130 20 20 220 800 a 1400 125 125 86 630 a 1000 1) Valores no cubiertos por norma DIN 16963. 15 83 83 12001) 50 105 15 500 a 900 25 100 70 450 a 800 25 10 66 10001) 195 60 10 9001) 16001) 20 20 25 25 30 30 45 45 45 45 146 220 1) Valores no cubiertos por norma DIN 16963. L1 L2 Reducción excént rica d 2 > d 1 /2 Z L1 L2 Z1 d1 Z2 d2 Z2 d2 d1 Z1 Las Tablas 6.3.1 y 6.3.2 se basan en la norma DIN 16963 Part e 13. 16 Z mm 250 275 Port a f langes (st ub ends) para soldadura por t erm of usión Tabla 6.4.1: Port a f lange cort o/largo para em paquet adura plana h1 h2 d3 d4 d5 r1 d1 6.4 r2 Z1 St ub end cort o para em paquet adura plana d5 d1 d3 d4 r1 r2 h1 h2 Z2 St ub end largo para em paquet adura plana La Tabla 6.4.1 se basa en la norma DIN 16963 Part e 4. d 5 : diámet ro int erno del st ub end. Corresponde al diámet ro int erno de la t ubería a unir. Cuando se inst alan válvulas mariposa, normalment e el disco t opa int ernament e con el st ub end, por lo cual es necesario biselar el borde int erno a f in de permit ir el libre giro del disco de la válvula. En el anexo C.4 se muest ra un ejemplo y el procedimient o recomendado para est e cálculo. r1 r1 30º b 30º 30º h1 h2 Z1 r2 St ub end cort o para inst alación de válvula m ariposa. d5 d1 d3 d4 d3 d1 d4 d5 b 30º r2 h1 h2 Z2 St ub end largo para inst alación de válvula m ariposa. 17 6.5 Fit t ings inyect ados para soldadura t ipo soquet e Dimensiones según cat álogo George Fischer, PE 80, SDR 11 (PN 12,5) Tabla 6.5.1: Codo 90º Codo 90º d1 Z L d Z L Tabla 6.5.2: Codo 45º Codo 45º L Z d1 d Z L Tabla 6.5.3: Tee 90º Tee 90º Tabla 6.5.4: Copla Copla 18 Tabla 6.5.5: Tapón Tapón Tabla 6.5.6: St ub end St ub end Tabla 6.5.7: Reducción concént rica Reducción concént rica 19 6.6 Fit t ings inyect ados para soldadura por elect rof usión Dimensiones según cat álogo George Fischer, PE 100, SDR 11 (PN 16) Tabla 6.6.1: Codo 90º L L1 z mm mm mm mm mm 20 35 54 34 20 25 35 54 34 20 32 44 53 36 17 40 54 62 39 23 50 66 71 43 28 63 81 81 48 32 90 113 110 62 48 110 136 132 71 61 125 151 142 74 68 160 196 178 92 86 180 219 195 95 100 L Z L1 d d1 D= 20 a 63 m m (con abrazadera int egrada) D= 90 a 180 m m Tabla 6.6.2: Codo 45º d d1 L L1 z mm mm mm mm mm 32 44 44 36 8 40 54 50 39 11 50 66 56 43 13 63 81 63 48 15 90 112 85 62 23 110 136 103 71 32 125 151 107 74 33 160 196 134 92 42 180 217 142 95 47 L Z D= 32 a 63 m m (con abrazadera int egrada) Tabla 6.6.3: Arranque de derivación 20 d x d1 L mm mm 63 x 63 165 75 x 63 165 90 x 63 165 110 x 63 165 125 x 63 165 140 x 63 165 160 x 63 165 180 x 63 165 200 x 63 165 225 x 63 165 250 x 63 165 L1 d1 d D= 90 a 180 m m d d1 d1 d Tabla 6.6.4: Collar de arranque rot at orio 360º Disponible versión con válvula (rango 63 x 63 a 225 x 63 m m ) d x d1 d2 H H1 L L1 z d x d1 d2 H H1 L L1 z mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm mm 63 x 20 32 186 108 165 71 130 160 x 20 32 243 156 165 71 130 63 x 25 32 186 108 165 71 130 160 x 25 32 243 156 165 71 130 63 x 32 32 186 108 165 76 130 160 x 32 32 243 156 165 76 130 137 160 x 40 32 243 156 165 81 137 63 x 40 32 186 108 165 81 63 x 63 32 134 112 165 100 160 160 x 63 35 283 161 165 100 160 75 x 20 32 191 113 165 71 130 180 x 20 32 244 166 165 71 130 75 x 25 32 191 113 165 71 130 180 x 25 32 244 166 165 71 130 76 130 180 x 32 32 244 166 165 76 130 137 75 x 32 32 191 113 165 75 x 40 32 191 113 165 81 137 180 x 40 32 244 166 165 81 75 x 63 32 240 118 165 100 160 180 x 63 35 293 171 165 100 160 90 x 20 32 199 121 165 71 130 200 x 20 32 254 176 165 71 130 90 x 25 32 199 121 165 71 130 200 x 25 32 254 176 165 71 130 90 x 32 32 199 121 165 76 130 200 x 32 32 254 176 165 76 130 90 x 40 32 199 121 165 81 137 200 x 40 32 254 176 165 81 137 90 x 63 32 248 126 165 100 160 200 x 63 35 303 181 165 100 160 32 266 188 165 71 130 110 x 20 32 209 131 165 71 130 225 x 20 110 x 25 32 209 131 165 71 130 225 x 25 32 266 188 165 71 130 110 x 32 32 209 131 165 76 130 225 x 32 32 266 188 165 76 130 110 x 40 32 209 131 165 81 137 225 x 40 32 266 188 165 81 137 35 315 193 165 100 160 110 x 63 35 258 136 165 100 160 225 x 63 125 x 20 32 216 138 165 71 130 250 x 20 32 279 201 165 76 130 125 x 25 32 216 138 165 71 130 250 x 25 32 279 201 165 76 130 125 x 32 32 216 138 165 76 130 250 x 32 32 279 201 165 76 130 137 250 x 40 32 279 201 165 81 137 125 x 40 32 216 138 165 81 125 x 63 35 265 143 165 100 160 250 x 63 35 328 206 165 100 160 140 x 20 32 233 146 165 71 130 280 x 63 35 328 206 165 100 160 140 x 25 32 233 146 165 71 130 315 x 63 35 328 206 165 100 160 140 x 32 32 233 146 165 76 130 140 x 40 32 233 146 165 81 137 140 x 63 35 273 151 165 100 160 z H1 H d1 L1 21 20 31 68 25 36 68 32 44 72 40 54 80 50 66 88 63 81 96 75 96 110 90 113 125 110 138 145 125 155 158 140 175 170 160 197 180 180 220 194 200 245 208 225 276 224 250 325 225 280 365 225 315 405 225 355 425 245 400 490 245 d L mm d1 d1 mm d d mm d1 Tabla 6.6.5: Copla L L d= 20 a 63 m m (con abrazadera int egrada) d= 75 a 400 m m 22 L1 L2 z mm 74 79 79 88 96 mm 34 33 33 33 35 mm 34 36 36 39 43 mm 6 10 10 13 18 50 x 40 63 x 32 63 x 40 63 x 50 90 x 63 110 x 90 125 x 90 160 x 110 180 x 125 66 81 81 81 112 136 152 196 220 96 106 106 106 150 171 180 226 247 39 35 39 43 50 61 61 70 70 43 48 48 48 64 71 79 91 97 14 23 19 15 36 39 40 65 80 d2 L mm 35 44 44 54 66 d2 d1 mm 25 x 20 32 x 20 32 x 25 40 x 32 50 x 32 d1 d d x d2 d1 d Tabla 6.6.6: Reducción concént rica L2 Z L L1 d= 25 x 20 m m a 63 x 50 m m (con abrazadera int egrada) L2 Z L1 L d= 90 x 63 m m a 180 x 125 m m d1 L mm 31 mm 68 25 36 68 32 44 72 40 54 80 50 66 88 63 81 96 75 96 110 90 113 125 110 133 145 125 155 158 140 175 170 160 197 180 180 220 194 200 245 208 225 296 224 d1 d mm 20 d Tabla 6.6.7: Tapón L Tabla 6.6.8: Tee 90º H mm 20 25 32 40 50 63 90 35 35 44 54 66 81 112 90 90 102 120 135 152 202 34 34 36 39 43 48 61 11 11 15 21 24.5 28 41 92 92 100 114 126 150 146 67 70 74 82 90 102 84 110 125 160 180 136 151 196 225 242 256 325 344 65 75 92 90 56 53 71 82 161 174 206 250 88 92 103 110 L z L1 L Z L1 d d1 z1 mm d= 20 a 63 m m (con abrazadera int egrada) H z mm Z1 L1 mm d d1 L mm H d1 mm Z1 d mm d= 90 a 180 m m 23 Tabla 6.6.9: Codo 90º PE/Bronce M acho He mm 20 x 1/2" d1 L mm 31 mm 96 s s mm 30 97 35 44 98 40 32 x 1 1/4" 44 100 50 32 x 1 1/2" 44 100 60 40 x 1" 54 107 50 40 x 1 1/4" 54 109 50 40 x 1 1/2" 54 109 60 50 x 1" 66 116 60 50 x 1 1/4" 66 118 60 50 x 1 1/2" 66 118 60 63 x 1 1/4" 81 128 70 63 x 1 1/2" 81 128 70 63 x 2" 81 132 70 PE 100 36 32 x 1" SDR 11 25 x 3/4" R dxR d d1 L Tabla 6.6.10: Copla PE/Bronce Hem bra Hi.1 L s mm mm mm 32 x 1" 44 108 40 40 x 1 1/4" 54 118 50 50 x 1 1/2" 66 126 60 63 x 1" 81 138 70 63 x 1 1/4" 81 138 70 63 x 1 1/2" 81 138 70 63 x 2" 81 138 70 s d d1 d1 mm Rp d x Rp L Tabla 6.6.11: Copla PE/Bronce M acho He. 24 s mm 31 44 36 44 44 44 44 54 60 81 54 54 66 81 66 66 66 81 81 81 81 81 110 124 111 124 121 122 117 135 143 157 133 127 143 157 141 143 135 157 151 153 153 147 30 40 35 40 30 35 40 50 60 70 40 50 60 70 40 50 60 70 40 40 60 70 s L d1 x 1/2" x 1" x 3/4" x 1" x 1/2" x 3/4" x 1" x 1 1/4" x 1 1/2" x 2" x 1" x 1 1/4" x 1 1/2" x 2" x 1" x 1 1/4" x 1 1/2" x 2" x 1" x 1 1/4" x 1 1/2" x 2" L mm d 20 20 25 25 32 32 32 32 32 32 40 40 40 40 50 50 50 50 63 63 63 63 d1 mm R dxR mm 6.7 Fit t ings inyect ados Dimensiones según cat álogo George Fischer, PE 100 norma ISO 4427, SDR 17/17,6 (PN 10). Est os f it t ings t ambién se encuent ran disponibles en SDR 11 (PN 16). Además se dispone de f it t ings inyect ados en PE 80 norma ISO 4427. Tabla 6.7.1: Codo 90º d z L e mm mm mm mm 90 130 84 5,4 110 149 91 6,6 125 165,5 100 7,4 140 190 120 8,0 160 191,5 107,5 9,5 180 225,5 132,5 10,7 200 223,5 119,5 11,9 225 238 121 13,4 250 307 180 14,2 280 340 200 15,9 315 370 210 17,9 Tabla 6.7.2: Codo 45º d z L e mm mm mm mm 90 101 79 5,4 110 108 82 6,6 125 130,5 140 145 112 160 156,5 116,5 9,5 180 178,5 133,5 10,7 200 172 122 11,9 225 184 128 13,4 250 217 155 14,2 280 232 162 15,9 315 251 173 17,9 99,5 7,4 8,0 25 Tabla 6.7.3: Curva 90º. Disponible sólo en PN16 d z L R e mm mm mm mm mm 20 100 55 45 3,0 25 112 60 52 3,0 32 135 70 65 3,0 40 155 70 86 3,7 50 165 85 85 4,6 63 183 90 93 5,8 75 203 105 98 6,9 90 215 110 105 8,2 110 238 130 112 10,0 125 262 135 127 11,4 160 315 155 166 14,6 200 378 170 208 18,2 225 408 178 230 20,5 250 440 195 255 22,8 280 490 175 285 25,5 315 545 205 317 28,7 z1 L e Tabla 6.7.4: Tee 90º 26 d z mm mm mm mm mm 90 288 143 79 5,4 110 313 156 85 6,6 125 355 176,5 91,5 7,4 140 380 190 160 408 204,5 180 521 260 133,5 10,7 200 495 246,5 115,5 11,9 225 545 271,5 122,5 13,4 250 624 314 148 14,2 280 694 347 160 15,9 315 760 380 170 17,9 98 8,0 100 9,5 Tabla 6.7.5: Tee reducción 90º d x d1 z z1 L L1 e e1 mm mm mm mm mm mm mm 90 x 63 269 135 79 63 5,4 3,8 90 x 75 274 137 74 70 5,4 4,5 110 x 63 310 156 83 74 6,6 5,8 110 x 75 310 155 82 70 6,6 4,5 110 x 90 320 166 85 70 6,6 5,4 125 x 110 334,5 169 ,5 87,5 82 7,4 6,6 160 x 63 340 174 ,5 98 64 9,5 3,8 160 x 75 340 181 ,5 98 75 9,5 4,5 160 x 90 340 180 98 81 9,5 5,4 160 x 110 392,5 201 ,5 180 x 90 394 200 98 83 9,5 6,6 134 97 10,7 5,4 180 x 160 412 206,5 101,5 91,5 10,7 9,5 225 x 75 445 227 120 80 13,4 4,5 225 x 90 445 227 120 80 13,4 5,4 225 x 110 445 227 119 86 13,4 6,6 225 x 160 488 244 119 98 13,4 9,5 225 x 180 553 238 ,5 131,5 134,5 13,4 10,7 L L1 e mm mm Tabla 6.7.6: Tapón d z L e mm mm mm mm 90 107 84 5,4 110 124 94 6,6 125 136,5 106,5 7,4 140 144 106 8,3 160 156,5 111,5 9,5 180 188,5 141,5 10,7 200 181,5 127 11,9 225 211,5 141,5 13,4 250 230 152 14,2 280 257 162 15,9 315 262 167 17,9 Tabla 6.7.7: St ub end d d1 d2 z mm mm mm mm 90 105 138 141 103 17 5,4 110 125 158 137 101 18 6,6 125 132 158 175 121,5 18 7,4 140 155 188 180 130 18 8,0 160 175 212 183,5 128,5 18 9,5 180 183 212 172,5 127,5 20 10,7 200 232 268 183,5 129,5 24 11,9 225 235 268 186,5 130,5 24 13,4 250 285 320 274 197 25 14,2 280 291 320 377 300 25 15,9 315 335 370 382 317 25 17,9 mm 27 Tabla 6.7.8: Reducción concént rica. d x d1 z L L1 e e1 mm mm mm mm mm mm 90 x 63 159 71 63 5,4 3,8 90 x 75 163 74 65 5,4 4,5 110 x 63 179 83 58 6,6 3,8 110 x 90 179 79 74 6,6 5,4 125 x 63 187 87 61 7,4 3,8 125 x 90 191 ,5 87 ,5 76 7,4 5,4 125 x 110 200 ,5 88 ,5 84 7,4 6,6 140 x 125 213 ,5 98 ,5 91,5 8,3 7,4 160 x 90 222 ,5 104 ,5 79 9,5 5,4 160 x 110 222 96 88,5 9,5 6,6 160 x 125 227 95 90,5 9,5 7,4 160 x 140 231 99 ,5 95,5 9,5 8,3 180 x 125 276 134 ,5 97,5 10,7 7,4 180 x 160 276 130 ,5 10,7 9,5 200 x 160 253 112 200 x 180 265 115 225 x 160 275 225 x 180 225 x 200 107 99,5 11,9 9,5 105 11,9 10,7 131 ,5 101,5 13,4 9,5 280 120 105 13,4 10,7 280 120 115 13,4 11,9 250 x 160 316 148 112 14,8 9,5 250 x 200 317 154 125 14,8 11,9 250 x 225 312 152 133 14,8 13,4 280 x 250 355 162 157,5 16,6 14,8 315 x 200 380 180 134 18,7 11,9 315 x 225 380 170 135 18,7 13,4 315 x 250 376 168 153 18,7 14,8 Tabla 6.7.9: Curva 90º. Disponible sólo para soldadura a t ope. d z L e mm mm mm mm 250 250 240 14,2 280 290 280 15,9 315 329 255 17,9 355 335 300 20,1 400 340 300 22,7 450 450 400 25,5 500 450 400 28,3 e d r z 28 6.8 Flanges Tabla 6.8.1: Flanges volant es y ciegos. Norma DIN1) Diámetro Norma ANSI2) tubería mm d d1 D d2 b k pulgadas mm mm mm mm mm 20 1/2 32 95 25 3/4 38 105 32 1 45 40 11/4 50 11/2 pernos 14 65 14 75 115 16 85 55 140 16 100 66 150 16 110 14 nº tamaño M12 4 D d2 b k mm mm mm mm 88,9 15,7 11,2 60,5 98,6 15,7 12,7 69,9 108,0 15,7 14,2 79,2 117,3 15,7 15,7 88,9 127,0 15,7 17,5 98,6 63 2 78 165 16 125 152,4 19,1 19,1 120,7 75 21/2 92 185 16 145 177,8 19,1 22,4 139,7 90 3 108 200 18 160 190,5 19,1 23,9 152,4 110 4 128 220 18 180 228,6 19,1 23,9 190,5 125 5 135 220 18 180 254,0 22,4 23,9 215,9 140 51/2 158 250 18 210 254,0 22,4 23,9 215,9 160 6 178 285 18 240 279,4 22,4 25,4 241,3 180 6 188 285 18 240 279,4 22,4 25,4 241,3 200 8 235 340 20 295 342,9 22,4 28,4 298,5 225 8 238 340 20 295 342,9 22,4 28,4 298,5 250 10 288 395 22 350 406,4 25,4 30,2 362,0 280 10 294 395 22 350 315 12 338 445 26 400 355 14 376 505 28 460 400 16 430 565 32 515 450 18 517 670 38 620 500 20 533 670 38 620 560 22 618 780 44 725 630 24 645 780 44 725 710 28 740 895 50 840 800 32 843 1015 56 950 900 36 947 1115 62 1050 1000 40 1050 1230 36 68 1160 1200 48 1260 1455 39 80 1380 18 22 26 30 33 M16 8 M20 12 16 M24 20 M27 24 M30 28 32 406,4 25,4 30,2 362,0 482,6 25,4 31,8 431,8 533,4 28,4 35,1 476,3 596,9 28,4 36,6 539,8 635,0 31,8 39,6 577,9 598,5 31,8 42,9 635,0 749,0 35,0 45,0 692,0 812,8 35,1 47,8 749,3 927,0 35,0 45,0 864,0 984,0 35,0 45,0 914,0 1168,0 41,0 45,0 1085,0 pernos nº 4 8 12 16 20 28 32 M33 1346,0 41,0 45,0 1257,0 36 M36 1511,0 41,0 45,0 1422,0 44 1) Normas DIN 2673, DIN 2642 y DIN 16963 parte 4 (ítem Nº 2), para flanges volantes y ciegos PN 10. 2) Norma ASME/ANSI B16.5, para flanges volantes y ciegos Clase 150. d2 b d1 k D 29 Tabla 6.8.2: Flange de respaldo Tipo Convolut ed IPP Delt af lex TM . Com binación ANSI/DIN con diám et ro int erno m odif icado. Diámetro Diámetro externo nominal d mm pulgadas a b1) c 2) mm mm T PN 6 PN 10 mm PN 12,5 PN 16 mm n nº de pernos mm mm PN 3,2 PN 4 mm 43 79,4 14,2 14,2 14,2 16 3,3 3,3 152,4 78 120,7 12,7 12,7 19,1 19 5,1 5,1 7,9 4 190,5 108 152,4 13,5 13,5 23,9 19 7,1 7,1 10,2 4 4" 228,6 128 190,5 14,0 14,0 23,9 19 7,1 7,1 10,2 8 6" 279,4 191 241,3 16,0 16,0 25,4 22 7,1 7,1 10,2 8 32 1" 107,9 63 2" 90 3" 110 180 d1 r PN 6 PN 12,5 PN 10 PN 16 mm mm PN 3,2 PN 4 mm 3,3 4 225 8" 342,9 238 298,5 21,6 21,6 28,4 22 7,1 7,1 10,2 8 280 10" 406,4 294 362,0 24,9 24,9 30,2 25 7,9 7,9 10,2 12 315 12" 482,6 338 431,8 31,8 31,8 38,1 25 7,1 7,1 10,2 12 355 14" 533,4 376 476,3 35,1 35,1 41,4 29 7,9 7,9 10,2 12 400 16" 596,9 430 539,8 36,6 41,9 47,8 29 8,9 8,9 10,2 16 450 18" 635,0 486 577,9 39,6 42,4 45,7 32 8,9 8,9 10,2 16 500 20" 698,5 534 635,0 42,9 46,0 52,3 32 7,1 10,2 7,9 20 560 22" 749,3 619 692,2 48,0 50,8 54,1 35 7,1 9,4 7,9 20 630 24" 812,8 646 749,3 48,0 55,1 58,7 35 7,1 10,2 7,9 20 710 28" 927,1 741 863,6 52,3 63,5 66,0 35 12,7 7,9 7,9 28 800 32" 1060,5 844 977,9 52,3 72,1 _ 41 12,7 7,9 _ 28 900 36" 1168,4 950 1085,9 69,9 79,8 _ 41 7,9 7,9 _ 32 1000 40" 1289,0 1053 1200,2 74,0 88,9 _ 41 7,9 7,9 _ 36 1200 48" 1511,3 1252 1422,4 88,9 _ _ 41 6,4 _ _ 44 1400 54" 1682,8 1451 1593,9 95,3 _ _ 35 4,8 _ _ 44 1600 64" 1854,2 1646 1758,9 80,0 _ _ 35 5,1 _ _ 52 1) Diámetro interno es dimensión métrica DIN para tubería métrica. 2) Círculo de pernos según norma ANSI B16.5 Clase 150. Ut ilización : Sist emas de t uberías t ermoplást icas de HDPE y PP. M at erial : Hierro dúct il, ASTM A436-84. Dim ensiones : Compat ibles con t odos los f langes Clase 150, ANSI B16.5, B16.47, B16.1, AWWA C207, 2D, 4E. d1 b T Port a Flange r c a T (1,2 y 3) b c a 30 d Tabla 6.8.3: Flange de respaldo Tipo Convolut ed IPP Delt af lex TM . DIM ENSIONES M ETRICAS ISO/DIN. Diámetro Diámetro nominal exterior flange tubería mm mm Ut ilización M at erial Dim ensiones Terminaciones a b c T d1 Cantidad Perno pernos Métrico n M Presión Nominal PN mm bar r mm mm mm mm mm 40 50 150 62 110 14 18 4 M16 3 16 50 63 165 78 125 14 18 4 M16 3 16 65 75 185 92 145 14 18 4 M16 3 16 80 90 200 108 160 16 18 8 M16 3 16 100 110 220 128 180 16 18 8 M16 3 16 100 125 220 135 180 16 18 8 M16 3 16 125 140 250 158 210 16 18 8 M16 3 16 150 160 285 178 240 16 22 8 M20 3 16 150 180 285 188 240 16 22 8 M20 3 16 340 235 295 18 22 8 M20 3 10 340 235 295 23 22 12 M20 3 16 340 238 295 18 22 8 M20 3 10 340 238 295 23 22 12 M20 3 16 395 288 350 22 22 12 M20 3 10 405 288 355 28 26 12 M24 3 16 395 294 350 22 22 12 M20 3 10 405 294 355 28 26 12 M24 3 16 445 338 400 26 22 12 M20 3 10 460 338 410 34 26 12 M24 3 16 505 376 460 30 22 16 M20 4 10 520 376 470 39 26 16 M24 4 16 200 200 200 225 250 250 250 280 300 315 350 355 400 400 565 430 515 34 26 16 M24 4 10 400 400 580 430 525 43 30 16 M27 4 16 450 450 640 485 585 28 30 20 M27 6,5 10 500 500 715 533 650 44 33 20 M30 7 10 500 450 670 517 620 42 26 20 M24 6 10 500 500 670 533 620 38 26 20 M24 4 10 600 560 780 618 725 50 30 20 M27 7 10 600 630 780 645 725 40 30 20 M27 4 10 600 560 840 633 770 59 36 20 M33 8 10 600 630 840 645 770 55 36 20 M33 8,5 10 700 710 895 740 840 45 30 24 M27 5 6 800 800 1015 843 950 53 33 24 M30 5 6 900 900 1115 947 1050 56 33 28 M30 5 6 1000 1000 1230 1050 1160 62 36 28 M33 5 6 1200 1200 1455 1260 1380 68 39 32 M36 6 4 1400 1400 1675 1436 1590 76 42 36 M39 6 4 1600 1600 1915 1637 1820 92 48 40 M45 6 4 : Flange de respaldo para ser usado en t uberías mét ricas, DIN, Brit ish St andard. : Fundiciones en hierro dúct il GGG40. : Compat ibles con DIN 2501, PN 10 y PN 16. Presiones nominales PN 16; PN 10; PN 6; PN 4. : Ant ióxido rojo, galvanizado en calient e, pint ura epóxica. 31 6.9 Uniones especiales 6.9.1 Unión roscada (Plasson o equivalent e). 7220 Adapt ador Flange 50 50 63 75 90 90 110 x x x x x x x 1 1/2 ’’ 2’’ 2’’ 2 1/2 ’’ 3’’ 4’’ 4’’ 7460 Codo 45º 40 50 63 75 90 110 32 x x x x x x 40 50 63 75 90 110 7030 Adapt ador Hem bra Hi 16 16 20 20 20 25 25 32 32 32 40 40 40 50 50 50 x 1/2’’ x 3/4’ x 1/2’ x 3/4’’ x 1’’ x 3/4’’ x 1’’ x 3/4’’ x 1’’ x 1 1/4’’ x 1’’ x 1 1/4 ’’ x 1 1/2’’ x 1 1/4’’ x 1 1/2’’ x 2’’ 63 63 63 75 75 90 90 90 110 110 x x x x x x x x x x 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 2’’ 2 1/2 ’’ 2’’ 3’’ 4’’ 3’’ 4’’ 7150 Codo 90º Hem bra Hi 16 20 20 25 25 32 32 32 40 40 40 40 x x x x x x x x x x x x 1/2’’ 1/2’’ 3/4’’ 3/4’’ 1’’ 3/4’’ 1’’ 1 1/4 ’’ 1’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 50 50 50 50 63 63 63 75 75 75 x x x x x x x x x x 1 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 2’’ 2 1/2 ’’ 3’’ 7020 Adapt ador M acho He 16 16 16 20 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40 40 40 x x x x x x x x x x x x x x x x x 3/8’’ 1/2’’ 3/4’’ 1/2’’ 3/4’’ 1’’ 1/2’’ 3/4’’ 1’’ 3/4’’ 1’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 1’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 50 50 50 50 63 63 63 63 75 75 75 90 90 90 90 110 110 110 x x x x x x x x x x x x x x x x x x 1’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 2 1/2 ’’ 2’’ 2 1/2 ’’ 3’’ 2’’ 2 1/2 ’’ 3’’ 4’’ 2’’ 3’’ 4’’ 7850 Codo 90º M acho He 20 20 25 25 25 32 40 40 40 50 50 50 x x x x x x x x x x x x 1/2’’ 3/4’’ 1/2’’ 3/4’’ 1’’ 1’’ 1’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 1’’ 1 1/4 ’’ 1 1/2 ’’ 63 63 63 75 75 90 110 x x x x x x x 1/4 1 ’’ 1 1/2 ’’ 2’’ 2 1/2 ’’ 3’’ 3’’ 4’’ 7050 Codo 90º 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 x x x x x x x x x x 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 7010 Copla 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 x x x x x x x x x x 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 7120 Tapón 7040 Tee 90º 25 32 40 50 63 75 90 110 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 90º M acho He 7340 Tee Reducción 90º 7110 Copla Reducción 20 25 25 32 32 40 40 50 50 50 x x x x x x x x x x 16 16 20 20 25 25 32 25 32 40 63 63 63 63 75 75 90 90 110 x x x x x x x x x 25 32 40 50 50 63 63 75 90 7140 Tee 90º Hem bra Hi 16 16 20 20 20 25 25 25 25 25 32 32 32 32 32 x x x x x x x x x x x x x x x 1/2’’ 3/4’’ 1/2’’ 3/4’’ 3/4’’ 1/2’’ 3/4’’ 3/4’’ 1’’ 11/4’’ 3/4’’ 1’’ 1’’ 11/4’’ 11/2 ’’ x x x x x x x x x x x x x x x 16’’ 40 16’’ 40 20’’ 40 16’’ 40 20’’ 50 25’’ 50 20’’ 63 25’’ 63 25’’ 63 25’’ 75 32 75 25 75 32 90 32 110 32 x 1’’ x 11/4’’ x 11/2 ’’ x 2’’ x 11/2 ’’ x 2’’ x 11/4’’ x 11/2 ’ x 2’’ x 2’’ x 21/2 ’’ x 3’’ x 3’’ x 4’’ x 40 x 40 x 40 x 40 x 50 x 50 x 63 x 63 x 63 x 75 x 75 x 75 x 90 x110 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 de t rabajo: Diámet ros de 16 a 63 mm Diámet ros de 75 a 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 20 20 25 25 32 40 40 50 50 63 63 63 20 25 32 40 50 50 50 63 63 63 75 x x x x x x x x x x x 16 20 25 32 25 32 40 32 40 50 63 x x x x x x x x x x x 20 25 32 40 50 50 50 63 63 63 75 No ta : Lo s có digo s indica do s co rrespo nden a pro ducto s m a rca Pla sso n. Se sum inistra n fittings equiva lentes en o tra s m a rca s.Ta m bién se sum inistra n fittings ro sca do s en diá m etro 125 m m . Pedido s ba jo consulta a l Depa rta m ento Com ercia l de Dura tec. 33 6.9.2 Unión t ipo Vict aulic Tabla 6.9.2.1: Unión Vict aulic est ilo 995 No ta : Si desea o btener info rm a ció n so bre la s em pa queta dura s dispo nibles, ra ngo de tem pera tura de servicio y especifica ciones de m a teria les, consulte a l Depa rta m ento Técnico de Dura tec. Am pliado para m ayor claridad Y Z X Tam años de 90 a 315 m m Y Z X Tam año de 355 m m 34 Y Z X Tam años de 400 a 500 m m 7. Sist em as de unión La elección del sist ema de unión depende de las condiciones operacionales (presión, t emperat ura) en que las t uberías y f it t ings van a ser ut ilizados, de las caract eríst icas del f luido que van a conducir y del diámet ro requerido. Las t uberías y f it t ings de HDPE se pueden unir mediant e dos sist emas: • Uniones f ijas. • Uniones desmont ables. 7.1 Uniones f ijas El sistema de uniones fijas se basa en el proceso de termofusión y consiste básicamente en someter los materiales que hay que unir a una determinada temperatura y por un tiempo tal, que los materiales entren 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 soldadura por t ermof usión es la f orma más t radicional para unir tuberías. Ofrece facilidad de ejecución, seguridad y bajo cost o. Ent re los mét odos de t ermof usión más usados, encont ramos: 7.1.1 Soldadura a t ope (but t f usion). 7.1.2 Soldadura por elect rof usión (elect rof usion). 7.1.3 Soldadura t ipo soquet e (socket f usion). 7.1.1 Soldadura a t ope Es el procedimient o más t radicional y ut ilizado, siendo aplicado más comúnment e en t uberías y f it t ings de más de 63 mm de diámet ro y de la misma Clase o SDR (relación diámet ro ext erno/ espesor). No debe emplearse para unir t uberías o f it t ings de dif erent es espesores. Est e sist ema es reconocido en la indust ria como un sist ema de unión de gran conf iabilidad. No se producen f ilt raciones y las uniones son más resist ent es que la t ubería misma. Est e mét odo exige un equipo de soldadura const it uido básicament e de: • M áquina básica o unidad de f uerza. Capaz de sostener y alinear las dos t uberías a sol- dar y moverlas longitudinalmente, presionando las superficies de tope de una t ubería contra la otra, con una presión o fuerza determinada y registrable. • Disco de soldadura o placa calef act ora. Un disco, generalment e de aluminio, con resist encias eléct ricas embut idas, cont roladas a t ravés de un t ermost at o a f in de mant ener una t emperat ura det erminada, const ant e, en las superf icies del disco. • Ref rent ador. Disposit ivo rot at ivo, de accionamient o manual o mot orizado, provist o de láminas de cort e, con la f inalidad de dejar paralelas las superf icies de t ope de las t uberías que van a ser unidas. • Accesorios. Casquillos de reducción para diversos diámet ros de t uberías; disposit ivos para sost ener conexiones y st ub ends. • Carpa. Para prot ección en caso de t emperat uras bajas o condiciones climáticas adversas (lluvia, viento, nieve). También es necesaria su ut ilización cuando exist e polvo en el medio ambient e. • Term óm et ro. Termómet ro digit al con una sonda de superf icie para chequear regularment e la t emperat ura de la placa calef act ora. Además se recomienda cont ar con: • Herramient a para sacar virut as int ernas y ext ernas. • M at erial de limpieza, género de algodón limpio y sin pelusas o toalla de papel y agent e desengrasant e. • Cort adores de t uberías de HDPE. • Termómet ro para medir la t emperat ura del aire. • M arcador indeleble para HDPE. • Cronómet ro. Ant es de comenzar el proceso de soldadura, es recomendable chequear que: • En caso de que exist an condiciones climát icas adversas, como lluvia, vient o o nieve, o cuando la t emperat ura cae bajo 5ºC o sube de 45ºC, deben t omarse acciones apropiadas para conseguir una t emperat ura adecuada, cubriendo la zona de f usión con una carpa u ot ro element o prot ect or. 35 • La máquina de t ermof usión est é complet a y sin daños. • La placa calef act ora est é limpia y que se hayan removido los residuos de soldaduras ant eriores. • El soldador calif icado conozca los parámet ros correct os para la máquina y la t ubería que se est á soldando. • La placa calef act ora est é a la t emperat ura correct a (conect ar la placa a la corrient e y mant ener durant e 20 minut os en una caja aislada). • Las t uberías y/o f it t ings a unir sean del mismo diámet ro, SDR y mat erial. Procedim ient o: 1. M ont ar la t ubería en la máquina y limpiar los ext remos con un paño limpio para remover el polvo, agua, grasa o cualquier mat erial ext raño. 2. Int roducir el ref rent ador ent re ambos ext remos y ef ect uar el ref rent ado simult áneo de ambas caras. Est e procedimient o se debe realizar aunque los ext remos de las t uberías est én lisos. Separar las t uberías y limpiar las cuchillas y los ext remos ret irando las virut as residuales. No t ocar las superf icies preparadas. 3. 4. 5. 6. 7. Verif icar que los ext remos hayan quedado complet ament e planos, alineados, paralelos y que se enf rent en en t oda la superf icie a ser f usionada (la dif erencia máxima permit ida en la alineación de los diámet ros ext ernos de t uberías o f it t ings por unir es del 10% del espesor de la t ubería). Es convenient e chequear que las abrazaderas de la máquina de soldar sujet en f irmement e ambos ext remos, de manera que no haya posibilidad de deslizamient o durant e el proceso de f usión. Limpiar las superf icies que van a ser soldadas con un paño limpio y agent e desengrasant e. Verif icar que el disco calef act or est é limpio y a la t emperat ura correct a(* ) e insert arlo ent re las t uberías que se van a soldar. Poner en cont act o ambas caras con el disco calef act or aplicando una leve presión (* ). Cuando se ha f ormado un cordón en t oda la circunf erencia de las t uberías, se debe t rabajar sin presión mant eniendo el calent amient o por el período de t iempo que est ablezca el prot ocolo del f abricant e de la máquina t ermof usionadora. Cuidadosament e se apart an los ext remos de las t uberías del disco calef act or y ést e se ret ira. (En caso que el mat erial ablandado se pegue al disco calef act or, no se debe cont inuar con la unión. Limpiar el disco calef act or, volver a ref rent ar los ext remos y comenzar nuevament e). Unir rápidament e las superf icies f undidas sin junt arlas de golpe. Aplicar una presión suf icient e (* ) para f ormar un doble cordón en el cuerpo de la t ubería alrededor de su circunf erencia complet a. Cada máquina soldadora posee sus propios parámet ros de soldadura (t emperat ura, t iempo, presión de calent amient o, presión de f usión, et c.). Est os parámet ros son cont rolados aut omát icament e por el microprocesador de la máquina. Se debe esperar a que la unión se enf ríe y solidif ique apropiadament e. Transcurrido el t iempo de enf riamient o se ret iran las abrazaderas y se inspecciona la apariencia de la unión. Es recomendable que las uniones sean marcadas con las iniciales del soldador calif icado y además sean numeradas con un marcador indeleble indicando la f echa y la hora de t érmino del proceso de f usión. (* ) Los va lores de tempera tura de fusión, presión de conta cto y ca ra cterística s del cordón de fusión, dependen del espesor de la tubería y del ma teria l 36 a unir. Si desea conocer estos va lores o necesita mayor informa ción sobre este procedimiento, consulte a l Depa rta mento Técnico de Dura tec. 7.1.2 Soldadura por elect rof usión En la soldadura por elect rof usión se ut ilizan f it t ings especiales provist os int ernament e de una resist encia eléct rica en espiral, cuyas ext remidades son conect adas a t erminales (plug’s) que se localizan en la part e ext erna de la pieza. Una f uent e de corrient e alt erna es conect ada a los t erminales y se aplica una descarga eléct rica de int ensidad y t iempo cont rolados, a t ravés de la resist encia eléct rica, haciendo que, por ef ect o Joule, la superf icie int erna de la conexión y la ext erna de la t ubería se f undan. De est a manera las masas interactúan, y con el cesar de la corriente eléct rica se enf rían nat uralment e, f ormando un cuerpo único. Es una soldadura muy ef icaz y segura, práct icament e independient e del soldador, pero bast an- t e dependient e de la limpieza de la conexión y la t ubería, de la calidad de la conexión y de la f uent e de corrient e alt erna. Adicionalment e, los f it t ings de elect rof usión t ienen indicadores de f usión que permit en t ener ot ro indicador de una correct a f usión. La soldadura por elect rof usión ha logrado mucha acept ación para t uberías de gas, especialment e en Europa. Hoy día se dispone de sist emas bast ant e sof ist icados, donde las conexiones poseen códigos de barras que son leídos por el equipo de soldadura, aut oprogramándose para la int ensidad de corrient e y t iempo respect ivos para una det erminada pieza, disminuyendo práct icament e a cero la posibilidad de error en los parámet ros de la soldadura. Procedim ient o: 1. 2. 3. 4. 5. 6.a Cort ar la t ubería a escuadra usando un cort ador especial. M arcar la prof undidad de inserción en la t ubería. Limpiar la zona de f usión de la t ubería con un paño limpio y seco y raspar la circunf erencia complet a verif icando que se ext raiga una cint a cont inua de PE. Sacar el f it t ing de su envolt orio. Si se t ocan con las manos las zonas de f usión, ést as se deben limpiar de grasa según se describió en el punt o 3. Con un paño limpio, ret irar la grasa de la zona de f usión, usando un ag en t e d e l i m p i eza ad ecu ad o (isopropanol o et anol). Deslizar el fitting sobre la tubería hasta la marca o hasta el limitador central y apretar ambos tornillos de la abrazadera integrada, o 37 6.b Sost ener la t ubería con el f it t ing ensam b l ad o en u n al i n ead o r co n abrazaderas. 7.a Deslizar la segunda t ubería ya preparada dent ro del f it t ing, hast a la marca o hast a el limit ador cent ral y apret ar ambos t ornillos de la abrazadera int egrada, o 7.b Sujet ar la t ubería en el alineador con abrazaderas. Una vez complet ado el ciclo de f usión, se deben chequear los indicadores de f usión. Desconect ar los cables del f it t ing, dejando sujet a la t ubería durant e el ciclo de enf riamient o recomendado por el proveedor del f it t ing. No se debe realizar ninguna prueba de presión hast a complet ar los t iempos mínimos de enf riamient o y de espera recomendados. 8. Conect ar el f it t ing a la unidad de cont rol. Encender la unidad de cont rol. Conect ar los cables de salida de la unidad de cont rol. 9. Ingresar los dat os de f usión por medio de una t arjet a magnét ica o un código de barras. Revisar la inf ormación en la pant alla de la unidad de cont rol. Iniciar la f usión. Los f it t ings para elect rof usión se suminist ran con una t arjet a magnét ica con un código de barras que cont iene t oda la inf ormación relacionada con el product o y el proceso de f usión. La zona de f usión debe ser prot egida de las inclemencias del t iempo como lluvia, vient o o nieve. La calidad de la f usión depende en gran medida del cuidado que se t enga en la et apa de preparación del proceso. Para realizar la elect rof usión se necesit a un generador monof ásico de corrient e alt erna de 220V/ 50Hz, con una capacidad mínima de 5KVA. Las unidades de cont rol cuent an con un microprocesador que cont rola t odas las f unciones en f orma conf iable y segura y est án provist as de una Nota: Durante el proceso de fusión, no debe existir cargas o esfuerzos entre la tubería y la zona de fusión. t arjet a magnét ica de cont rol. La memoria de regist ro garant iza que t oda la inf ormación regist rada es almacenada aut omát icament e en el sist ema. Además, cuent an con un sist ema de t arjet as personalizadas para ident if icar al operador y prot eger la unidad de cont rol cont ra malos usos; el n ú m er o d e t ar j et a d el o p er ad o r i n g r esa aut omát icament e al regist ro de dat os de la unidad de cont rol. Al conect ar un lápiz lect or de código de barras a la unidad de cont rol, es posible t ransf erir los dat os del proceso de f usión desde un código de barras hast a la unidad de cont rol, f acilit ando aun más el procedimient o. Nota: Si desea cualquier información adicional sobre el proceso de electrofusión y los equipos utilizados, contáctese con el Departamento Técnico de Duratec. 38 7.1.3 Soldadura t ipo soquet e Est e procedimient o se ut iliza más bien para unir tuberías y conexiones de diámetros pequeños, hast a 125 mm. Su nombre viene de la ut ilización de conexiones en cuya ext remidad la t ubería se insert a, ejerciendo una presión de la masa f undida de la conexión cont ra la masa f undida de la t ubería, soldando la superf icie int erna de la conexión con la ext erna de la t ubería. La soldadura necesit a, básicament e, de una placa de soldadura con t emperat ura cont rolada, provist a de un molde macho ant iadherent e que calent ará la superf icie int erna de la conexión y un molde hembra ant iadherent e, que calent ará la superf icie ext erna de la t ubería. El procedimient o puede ser manual o a t ravés de una pequeña máquina, responsable de mant ener el alineamient o de la t ubería y de la conexión. Es un proceso rápido y práct ico, donde la calidad de la soldadura depende principalment e de la precisión dimensional de los moldes de calent amient o y de las conexiones, y de respet ar los parámet ros de soldadura. Un buen procedimient o recomienda la ut ilización de accesorios como: • M oldes para la calibración de prof undidad de penet ración. • Cort ador especial para un cort e perpendicular de las t uberías. • Cold-ring, un t ipo de abrazadera empleado en la t ubería, cuya f unción es disminuir la posible ovalización de la misma, limit ar la prof undidad de penet ración de la t ubería en la conexión, servir de apoyo para el soldador y comprimir la masa f undida expelida en la soldadura cont ra la cara de la conexión. En la f igura 7.1 se ilust ra est e procedimient o. Figura 7.1 Conexión Calent am ient o Elem ent o calef act or Tubería Unión soldada 39 7.2 Uniones desm ont ables 7.2.1 St ub ends y f langes 7.2.1.1 Flanges t radicionales Las uniones desmont ables permit en una inst alación f ácil y rápida; sirven no sólo para unir t uberías ent re sí, sino que t ambién para unir t uberías a válvulas, accesorios y ot ros equipos. Los sist emas más comunes son: Est e sist ema es ut ilizado principalment e para acoplamient os a bombas, válvulas, et c. También es út il si se t rat a de inst alaciones que serán desmont adas a f ut uro. Para realizar est a unión se requiere: 7.2.1 St ub ends y f langes. 7.2.2 Unión roscada (Plasson o equivalent e). 7.2.3 Unión t ipo Vict aulic. • St ub end o port a f lange. • Flange. • Pernos con t uerca o espárragos con t uercas. Figura 7.2 Cañeria de acero con flange Stub end 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 f igura 7.2 ilust ra el mét odo de unión con f langes para unir t uberías de HDPE ent re sí o a t uberías de ot ros mat eriales. Pueden ut ilizarse empaquet aduras ent re los st ub ends aunque a veces no es necesario. Se debe aplicar un t orque suf icient e a los pernos para prevenir f ilt raciones. Luego de la inst alación inicial y el apriet e de las conexiones, es una buena práct ica permit ir que las conexiones se ajust en por un período de t iempo (usualment e un par de horas). Transcurrido est e período se debe realizar un apriet e f inal de los pernos; de est a manera se logra sellar la unión. 40 7.2.1.2 IPP Delt af lex TM Flanges t ipo Convolut ed Gracias a las sof ist icadas herramient as comput acionales de que se dispone hoy día, se ha podido realizar un ext enso t rabajo de invest igación para diseñar una moderna línea de f langes de excelent e rendimient o. A est a nueva generación d e f l an g es se l es d en o m i n a f l an g es t i p o Convolut ed, en los que se ha logrado redist ribuir la masa del f lange para alcanzar la máxima resist encia y el mínimo peso. Las piezas son livianas y f áciles de manipular e inst alar. En la f igura 7.3 se m u est r a u n f l an g e t i p o Co n vo l u t ed IPP Delt af lexTM . Hist óricament e se t uvo la impresión de que el único mét odo para reducir el cost o de un det erminado f lange era hacerlo más delgado; como result ado se obt enía un f lange de menor resist encia. La normalización exist ent e para f langes f ue desarrollada para t uberías met álicas hace ya muchos años. Los f langes t radicionales son soldados a la t ubería met álica (acero carbono por ejemplo) y cuando se apernan, las f uerzas opuest as se neutralizan unas a otras a través de la empaquetadura que cubre la unión complet a de las caras de ambos f langes. Est o crea una unión est able. Cuando est a misma aplicación se ut iliza para Figura 7.3 HDPE, los f langes quedan f lot ando librement e y son capaces de elevarse como una viga en balanceo y rot ar sobre el borde del st ub end, creándose una f uerza rot acional alrededor del borde. Est o crea niveles de t ensión de aproximadament e el doble de magnit ud que para aplicaciones t radicionales en t uberías met álicas, excediendo el límit e de resist encia del mat erial del f lange. Est e nuevo diseño incorpora ciert as caract eríst icas que lo hacen seguro y cost oef ect ivo. Se ha logrado reducir el t amaño y el cost o logrando f langes de alt o rendimient o para sist emas de t uberías de HDPE, debido a que la masa t ot al, comparada con un f lange t radicional, se ha disminuido en un 30% o más y se ha redist ribuido en una conf iguración que mejora not ablement e el f uncionamient o de los f langes t radicionales. En la f igura 7.4 se aprecia su diseño y la manera en que se asient a en el st ub end de HDPE y se aperna a su cont rapart e. Las flanges tipo Convoluted IPP DeltaflexTM han sido incorporados por las principales empresas de ingeniería en los más grandes proyectos alrededor del mundo y han probado su excelente desempeño en algunas de las aplicaciones más críticas. Figura 7.4 Flange t ipo Convolut ed Tuerca St ub end Tubería de HDPE Flange t ipo Convolut ed Perno St ub end Tubería de HDPE 41 7.2.2 Unión roscada (Plasson o equivalent e) Est e t ipo de unión permit e un rápido acople y desacople, gran est anqueidad y resist encia a esf uerzos axiales. Son bast ant e ut ilizadas en riego e indust rias en general. Se ut ilizan principalment e en diámet ros ent re 20 y 110 mm. Recient ement e, Plasson ha desarrollado un nuevo diseño de f it t ings de compresión, en t amaños int ermedios de 40, 50 y 63 mm, en el cual el sello o junt a de goma ha sido rediseñado con un perf il t rapezoidal, para permit ir una int roducción rápida y f ácil de la t ubería, sin la necesidad de ret irar la t uerca del f it t ing. Los diámet ros 16 a 32 mm no han sido modif icados. A cont inuación se muest ra los component es y las inst rucciones de inst alación. Det alle de com ponent es 1 Am pliación del perf il de pieza Nº 2 2 3 1 2 3 4 4 Cuerpo Sello o junt a de gom a Casquillo de apriet e Tuerca Inst rucciones de inst alación para f it t ings de 16 a 63 m m Tope interno 1. Cort ar la t ubería a escuadra, remover las virut as. Desat ornillar la t uerca hast a su últ imo hilo, dejándola conect ada al f it t ing mient ras se insert a la t ubería. 2. Int roducir la t ubería con un movimient o circular* dent ro del f it t ing, pasando el casquillo de apriet e y la junt a de goma hast a llegar al t ope int erno del f it t ing. Girar f irmement e la t uerca en dirección del cuerpo del f it t ing, usando una llave Plasson (o similar) en los t amaños 40 mm y mayores. 3. Cerrar f irmement e la t uerca (no es necesario el cont act o con el cuerpo cent ral del f it t ing). * A f in de f acilit ar la int roducción, es convenient e lubricar y biselar la t ubería (usar lubricant e silicona). 42 De la misma f orma, Plasson ha complet ado el desarrollo de un nuevo diseño para los f it t ings de compresión de diámet ros grandes, es decir, t amaños 75, 90 y 110 mm. El nuevo diseño involucra cambios en la t uerca, sello, insert o de PP y casquillo de apriet e. Debido a la nueva f orma de diseño del f it t ing, no es necesario que la t uerca sea t ot alment e desat ornillada ant es del mont aje. A cont inuación se muest ran los component es y las inst rucciones de inst alación para los f it t ings de 75, 90 y 110 mm. Det alle de com ponent es 1 2 3 4 5 1 2 3 4 5 Cuerpo Sello o junt a de gom a Insert o de PP Casquillo de apriet e Tuerca Inst rucciones de inst alación para f it t ings de 75 a 110 m m 1. Desat ornillar la t uerca para permit ir que los component es se separen y que se insert e la t ubería. Cuando se desapriet an, t odos los component es t ienen un diámet ro int erno levement e mayor que el diámet ro ext erno de la t ubería. 2. Insert ar la t ubería hast a que llegue a t ocar perpendicularment e el cuerpo del f it t ing. 3. Cerrar f irmement e la t uerca con una llave Plasson (o similar). El apriet e f inal rest ringe f ísicament e la t ubería y complet a la compresión del sello, originando una unión simple pero complet ament e ef ect iva (sin f ilt raciones). 43 7.2.3 Unión t ipo Vict aulic Las uniones t ipo Vict aulic reúnen las vent ajas de la rapidez de la inst alación, int egridad del diseño y conf iabilidad del f uncionamient o. El acoplamient o mét rico est ilo 995 est á diseñado específ icament e para unir mecánicament e la t ubería de HDPE de t amaños mét ricos de las especif icaciones dimensionales ISO 161-1 y DIN 8074 para SDR de 32,5 a 7,3. El acoplamiento cuenta con hileras de dientes de sujeción integrales en ambos lados de la carcaza. A medida que se aprietan las carcazas, los pernos fuerzan a los dientes a morder la t ubería. Este diseño permite unir directamente t uberías de HDPE sin ne- cesidad de un equipo de termofusión. Figura 7.5. Los acoplamient os mét ricos est ilo 995 vienen con empaquet adura de grado «E» (rango de t emperat ura de -34ºC a 110ºC), para servicio de agua dent ro del rango recomendado de t emperat ura, además de una variedad de ácidos diluidos, numerosos product os químicos y aire libre de aceit e. No se recomienda para servicio de pet róleo. También se encuent ra disponible una empaquet adura de grado «T» (rango de t emperat ura de -29ºC a 82ºC) para servicio de pet róleo, aire con vapores de aceit e, aceit es veget ales y minerales, dent ro del rango de t emperat ura especif icado. Figura 7.5 Tubería de HDPE Em paquet adura de gom a Dient es de sujeción Pernos / Tuercas Carcaza Am pliado para m ayor claridad 44 8. 8.1 Inst alación Inst alación subt erránea En est a sección se ent regan las consideraciones generales y recomendaciones para la inst alación de t uberías de HDPE bajo t ierra. 8.1.1 Excavación y preparación del encam ado Debido a que las t uberías de HDPE se pueden unir en largos t ramos sobre la superf icie, bast a excavar zanjas angost as que permit an inst alarlas, lo que se t raduce en una economía en los cost os de inst alación. Gracias a la f acilidad de manejo, la t ubería se puede colocar rápidament e en la zanja cuidando de no exceder los radios mínimos de curvat ura recomendados. El ancho de la zanja variará dependiendo de su prof undidad y del t ipo de suelo. El ancho del encamado debe ser suf icient e para permit ir una adecuada compact ación alrededor de la t ubería. Generalment e, un ancho de 30 cm más que el diámet ro nominal de la t ubería es suf icient e. Con relación a la prof undidad de la zanja, ést a depende de varios f act ores: diámet ro y espesor de la t ubería, cargas product o del f lujo vehicular, est ruct uras est át icas, et c. Con respect o al f ondo de la zanja, ést e debe ser relat ivament e unif orme y sin piedras, proporcionando un apoyo cont inuo a t odo el largo de la t ubería. Cuando se encuent ran rocas o piedras que puedan dañar o causar cargas punt uales sobre la t ubería, ést as deben ret irarse y se debe rel l en ar el f o n d o d e l a zan j a u t i l i zan d o u n encamado compact ado de 10 a 15 cm de mat erial f ino, como gravilla o arena. Para la mayoría de los sist emas presurizados, no es necesaria una nivelación exact a del f ondo de la zanja, a menos que est o sea especif icado. Para sist emas de f lujo gravitacional, la pendiente se debe graduar de igual f orma que para t uberías de ot ros mat eriales. En suelos inest ables, como pant anos o arenas sin capacidad de soport e, es necesario sobreexcavar y rellenar con gravilla o est abili- zado hast a la prof undidad adecuada de la zanja. Además, se debe considerar t odas las precauciones necesarias para prevenir derrumbes, que pueden originarse por la presencia de equipamient o de const rucción cerca del borde de una excavación o por condiciones climát icas adversas. 8.1.2 Tendido de la t ubería Las t uberías de HDPE se pueden unir sobre la superf icie y luego bajar hast a la zanja. Se debe t ener especial cuidado en no dejar caer la t ubería y evit ar condiciones que produzcan t ensiones f orzadas o def ormaciones durant e la inst alación. Cuando sea necesario, se debe ut ilizar conexiones f langeadas para f acilit ar el manejo de t uberías y f it t ings durant e la inst alación en la zanja. La longit ud de t ubería que se puede t irar a lo largo de la zanja depende de las dimensiones de la t ubería y de las condiciones del t erreno. Si el t erreno puede producir ralladuras, la t ubería debe deslizarse sobre polines. La máxima f uerza de t iro que se puede aplicar a una t ubería de HDPE puede ser est imada usando la siguient e f órmula: F=SA Donde: F = máxima f uerza de t iro (kgf ) S = máxima t ensión admisible del mat erial (kgf /cm 2) A = área t ransversal de la pared de la t ubería (cm 2) El área t ransversal de la pared de la t ubería es: A= (D - e) e Donde: D = diámet ro ext erno (cm) e = mínimo espesor de pared (cm) Cuando se t ira una t ubería, se debe ut ilizar un cabezal de t iro o una manga de goma adecuada para prot egerla y evit ar que los cables de t iro la dañen. Nunca se debe t irar la t ubería por el ext remo f langeado. 45 8.1.3 Expansión y cont racción t érm icas Es import ant e considerar las caract eríst icas de expansión y cont racción t érmica en el diseño e inst alación de sist emas de HDPE. El coef icient e de exp an si ó n y co n t r acci ó n t ér m i ca p ar a el poliet ileno es aproximadament e 10 veces mayor que para el acero o concret o. Sin embargo, las propiedades viscoelást icas de est e mat erial lo hacen bast ant e adapt able para ajust arse con el t iempo a los esf uerzos impuest os por los cambios t érmicos. Cuando la inst alación se realiza en verano, se deben ut ilizar longit udes un poco mayores de t ubería y se debe t ender en f orma serpent eada para compensar la cont racción de la t ubería en el int erior (más f río) de la zanja. Si la instalación se realiza en invierno se puede hacer el tendido con la longitud real de la tubería. Cuando el relleno es blando o se pone past oso, como en pant anos o f ondos de río, la t ubería puede no est ar rest ringida por el relleno para el movimient o causado por la expansión o cont racción t érmica. Además, las t ensiones inducidas en la t ubería se t ransmit en a los ext remos de la misma, lo cual puede ocasionar daños en conexiones débiles. Si es posible, se deben instalar anclajes apropiados just o ant es de los ext remos, para aislar y prot eger est as conexiones. La f uerza inducida por variaciones t érmicas es el product o de la t ensión en la pared de la t ubería y el área t ransversal de la pared. La longit ud de t ubería requerida para anclar la línea cont ra est a f uerza calculada depende de la circunf erencia de la t ubería, la presión de cont act o promedio ent re el suelo y la t ubería, y el coef icient e de f ricción ent re el mat erial de relleno y la t ubería. Una vez que la línea se ha inst alado y est á en servicio, la variación de t emperat ura generalment e es pequeña, se produce durant e un período de t iempo prolongado y no induce ninguna t ensión signif icat iva en la t ubería. 46 8.1.4 Inst alación de f it t ings Cuando las t uberías o conexiones se conect an a est ruct uras rígidas, se deben prevenir los movimient os o f lexiones en el punt o de conexión. Para est e p r o p ó si t o , se u t i l i za u n r el l en o b i en compact ado o un cojinet e de hormigón armado const ruido debajo de la t ubería o f it t ing, que debe conect arse a la est ruct ura rígida y prolongarse un diámet ro de la t ubería, o un mínimo de 30 cm desde la unión f langeada. La f igura 8.1 ilust ra el mét odo sugerido. Figura 8.1 Se recomienda que los pernos, t ant o en conexiones f langeadas como en las abrazaderas de los cojinet es de soport e, se somet an a un reapriet e f inal, luego de la inst alación inicial. Se debe t ener especial cuidado con la compact ación realizada alrededor de las conexiones, la que deberá ext enderse varios diámet ros de t ubería más allá de los t erminales de las conexiones. Se recomienda una compact ación de 90% densidad Proct or en est as áreas. 8.1.5 Pasada de pared Cuando la t ubería es conducida a t ravés de pasadas de paredes, puede ser anclada mediant e un anillo o mont ura lat eral f usionada a la t ubería, sellando la pared de la pasada. Para sellar el anillo ent re la pasada y la t ubería de HDPE se han probado exit osament e sellos de goma expandible más mort ero. Lograr un empot ramient o cont inuo, sin huecos, puede proporcionar resist encia est ruct ural a la línea, t ant o en lo que respect a a la presión de colapso ext erna como a la capacidad de presión i n t er n a. En l o s p r o ced i m i en t o s act u al es d e empot ramient o, es ext remadament e dif ícil lograr sellar el anillo sin dejar huecos. Se pueden usar empot ramient os localizados para est abilizar los movimient os de la línea donde exist an expansiones lat erales. 8.1.6 Relleno y com pact ación El propósit o del relleno de la zanja es dar un apoyo f irme y cont inuo alrededor de la t ubería. El aspect o más import ant e para lograr una exit osa inst alación subt erránea es realizar un correct o relleno alrededor de la t ubería. El mat erial excavado desde la propia zanja se puede ut ilizar como relleno inicial si es unif orme, no cont iene piedras y se desmorona y disgrega con facilidad. El mejor material de relleno inicial es arena f ina. Si la t ubería es t endida en t errenos barrosos de mala calidad y si las condiciones de carga ext erna son severas, como en cruces de caminos, se debe ut ilizar arena como relleno inicial. El relleno inicial debe ser colocado en dos etapas: la primera es hasta la línea media de la t ubería. Luego se compacta o nivela mojando con agua para asegurar que la parte inferior de la t ubería esté bien asentada. Se debe tener especial cuidado en que la t ubería quede bien apoyada en los costados, ya que la compactación de esta zona influye en forma muy importante en la deflexión que experimenta la t ubería en servicio. La compactación depende de las propiedades del suelo, contenido de humedad, espesor de l as capas de r el l eno, esf uer zos 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 t ubería. Desde este punto, se puede uti- lizar el material extraído in situ para rellenar hasta el nivel del terreno. Se debe tener precaución de no usar equipos pesados de compactación hasta completar al menos 30 cm sobre la clave de la t ubería. 8.2 Inst alación superf icial Generalment e, las t uberías de HDPE se inst alan bajo t ierra. Sin embargo, exist en sit uaciones en las cuales la inst alación superf icial present a vent ajas, como por ejemplo: • Líneas para la conducción de pulpas o r el aves m i n er o s q u e a m en u d o so n relocalizadas y permit en ser rot adas para dist ribuir el desgast e en la t ubería. • Condiciones ambientales: la resistencia y flexibilidad de las t uberías de HDPE a menudo permit en inst alaciones a t ravés de pant anos o sobre áreas congeladas. • Inst alaciones sobre zonas rocosas o a t ravés del agua result an a veces los mét odos más económicos. • Su bajo peso y f acilidad de mont aje permit en una disponibilidad inmediat a en inst alaciones t emporales. 8.2.1 Dilat ación y cont racción t érm icas En el diseño de una inst alación superf icial se deben considerar los cambios de t emperat ura t ant o int ernos como ext ernos, pues ést os causan dilat ación y cont racción en t odos los t ipos de t uberías. Cuando se producen grandes cambios de t emperat ura en cort os períodos de t iempo, el movimient o de la t ubería se puede concent rar en una zona y llegar a doblarla. Si el f lujo del f luido t ransport ado es cont inuo, las expansiones y cont racciones de la línea serán mínimas una vez que se han est ablecido las condiciones de operación. La t ubería de HDPE cont iene un porcent aje de negro de humo que la prot ege de los rayos UV, pero el calor que absorbe aument a la t asa de dilat ación y cont racción. Un mét odo para limit ar la dilat ación y cont racción es anclar adecuadament e la t ubería en int ervalos det erminados a lo largo del t endido. Cu an d o o cu r r a l a d i l at aci ó n , l a t u b er ía se 47 def lect ará lat eralment e, para lo cual debe haber espacio disponible. Al cont raerse, t enderá a ponerse t irant e ent re los punt os de anclaje; est o no daña a la t ubería, pues el HDPE t iene la propiedad de aliviar t ensiones y ajust arse con el t iempo. Para calcular la def lexión lat eral, según se muest ra en la f igura 8.2, se puede ut ilizar la siguient e ecuación: La f igura 8.3 muest ra ejemplos t ípicos de soport es de t uberías de HDPE. Figura 8.3 ∆y = L√0,5 α ∆ ∆T Donde: ∆y = def lexión lat eral, m L = longit ud ent re anclajes, m α = coef icient e de expansión t érmica, mm/m lineal ºC (α= 0,2 mm/m lineal ºC) ∆T = variación de t emperat ura, ºC Figura 8.2 Soport es cont inuos L L ∆y ∆y Puntos de Anclaje 8.2.2 Soport es guías Las siguient es son recomendaciones para el uso apropiado de dist int os t ipos de soport es de t uberías: • Si la t emperat ura o peso de la t ubería y el f luido son alt os, se recomienda ut ilizar un soport e cont inuo (para t emperat uras sobre los 60ºC). • El soport e debe ser capaz de rest ringir los movimient os lat erales o longit udinales de la t ubería si así es diseñado. Si la línea ha sido diseñada para moverse durant e la expansión, los soport es deslizant es deben proporcionar una guía sin rest ricción en la dirección del movimient o. • Las líneas que at raviesan puent es pueden necesit ar aislamient o para minimizar los movimient os causados por variaciones en la t emperat ura. • Lo s f i t t i n g s p esad o s y l as co n exi o n es f langeadas deben ser soport ados en ambos lados. 48 8.2.3 Soport es anclajes Para prevenir desplazamient os lat erales y movimient os en los f it t ings se deben ut ilizar anclajes. Los anclajes se deben colocar t an cerca de las conexiones como sea posible. Si se requieren conexiones f langeadas, los anclajes se deben unir a los f langes. Sin embargo, no deben producirse f lexiones ent re la t ubería y el f lange. Algunos anclajes t ípicos para t uberías de HDPE se muest ran en la f igura 8.4. Figura 8.4 Conexión f langeada Codo segm ent ado Anclajes 8.2.4 Aplicaciones en conducción de pulpas Por sus cualidades de dureza y superf icie int erior ext remadament e lisa, las t uberías de HDPE son altamente resistentes a la abrasión, lo que las hace ideales para el t ransport e de pulpas de t odo t ipo. Aplicaciones t ípicas son líneas de dragado, t ransport e de pulpas de carbón o piedra caliza, relaves mineros y muchos ot ros. La instalación de líneas de pulpas es generalmente superf icial, pues est o proporciona f acilidad de acceso si se produce una obst rucción, y además permit e la rot ación de la t ubería para dist ribuir el desgast e en la superf icie int erna. Es dif ícil predecir las caract eríst icas del desgast e que se producirá al usar t uberías de HDPE para t ransport e de pulpas. Cada aplicación t iene parámet ros dif erent es, ya sea la velocidad de f lujo, concent ración de sólido, t amaño de part ícula y/o t emperat ura. Para cont rolar el desgast e es aconsejable minimizar la velocidad de f lujo mant eniendo los sólidos en suspensión. Se recomienda una velocidad máxima de 3,5 a 4,0 m/s. Sin embargo, para sólidos abrasivos muy af ilados no debiera exceder los 3 m/s. Se aconseja t ambién que la concent ración de sólidos no sea mayor al 25% , con un t amaño de part ículas de hast a aproximadament e 6 mm. 8.3 Inst alación bajo agua Las t uberías de HDPE pueden ser ent erradas, descansar sobre el f ondo o f lot ar en la superf icie de lagos, ríos, pant anos u océanos. Sus caract eríst icas de f lexibilidad, bajo peso, inercia al agua salada y a product os químicos, capacidad de f lot ar incluso llena de agua y permit ir líneas cont inuas mediant e t ermof usión, le dan muchas vent ajas al HDPE. 8.3.1 Unión y m ont aje Dependiendo de las condiciones del lugar, se han usado dif erent es procedimient os para mont aje: • Fusionar las t uberías en la orilla en largos cont inuos y luego mont ar los pesos de last re, ant es de lanzar la t ubería al agua. • Fusionar la t ubería en la orilla y t irarla o empujarla al agua y luego mont ar los pesos de last re desde una barcaza. • Todas las t uberías se pueden f usionar en t ierra, en largos predef inidos con conexiones f langeadas en cada ext remo. Los ext remos f langeados se t aponan y las secciones se t iran al agua para ser post eriorment e ensambladas. Est as líneas f lot ant es se usan normalment e en operaciones de dragado. Cualquier t ubería que se almacena temporalmente en una extensión de agua debe ser protegida del tráfico marino, igualmente se debe prevenir la acción de las olas que puedan golpear last uberías contra rocas o elementos afilados que podrían dañarlas. 8.3.2 Anclajes y pesos Ya que las t uberías de HDPE f lot an incluso llenas de agua, es necesario colocarles pesos de last re para hundirlas y cont enerlas en el f ondo. Los pesos más comunes son de hormigón armado, generalment e redondos, rect angulares o cuadrados y son sujet ados f uert ement e a la t ubería usando pernos no corrosivos, abrazaderas o correas. Es convenient e colocar una prot ección de goma ent re los pesos y la t ubería para prot egerla y evit ar el deslizamient o de los pesos. Para det erminar el f act or de hundimient o del sist ema se deben considerar t odas las variables para proporcionar la estabilidad necesaria bajo el agua, t ales como mareas, condiciones del mat erial del f ondo y la posibilidad de aire en las t uberías. El espaciamient o de los pesos de last re dependerá de su t amaño, y normalment e est á limit ado ent re 3 y 4,5 m. En general, la t ubería puede def lect arse ent re los pesos, result ando un valor de def ormación que está completamente dentro del rango de resistencia de la t ubería. Si se produce una corrient e, el movimient o de la t ubería misma no es dañino. Sin embargo, cualquier roca o element o af ilado en contacto podría dañarla. Si las mareas o las corrientes representan un problema, lo mejor es abrir una zanja y ent errar la t ubería con sus pesos. 49 8.3.3 50 Lanzam ient o al agua y hundim ient o 8.4 Inst alación en t endidos exist ent es (RELINING) Para permit ir que la línea f lot e en el agua hast a la operación de hundimient o, es necesario cerrar cada ext remo para evit ar que ent re el agua. Est o se realiza mediant e un st ub end y un f lange met álico ciego que produce un sello hermét ico. Luego la línea se t raslada a la posición de hundimient o. La t ransición de la línea desde t ierra al agua debe ser hecha de t al f orma de prot egerla de posibles escombros, hielo, t ráf ico de bot es o la acción de las olas. La operación de hundimient o se cont rola por el ingreso de agua en un ext remo y la evacuación del aire encerrado por el ext remo opuest o. La adición de agua a la t ubería a una razón cont rolada asegurará que se posicione correct ament e en el lugar deseado y se ajust e a las caract eríst icas del f ondo. La razón de hundimient o t ambién se debe cont rolar para prevenir un radio de curvat ura excesivo. Una vez que la t ubería se ha inst alado sobre el f ondo, se debe realizar una inspección minuciosa de la inst alación. Todos los pesos deben est ar bien colocados y cuando las corrient es represent an un problema, la t ubería se debe colocar en una zanja. Est a t écnica es ef ect iva y económica para rehabilit ar una línea det eriorada. La inst alación es rápida y simple con una mínima int errupción de la operación de la línea. El mét odo consist e en int roducir t uberías t ermoplást icas en líneas det erioradas de agua, gas, ef luent es indust riales, et c., rest ableciendo la línea sin necesidad de excavar zanjas e int errumpir el t ráf ico vehicular, lo que proporciona mayor velocidad de ejecución del servicio, menor cant idad de t rabajo y reducción de cost os. La selección del diámet ro de la t ubería de HDPE a ut ilizar en la inst alación, se ef ect úa det erminando el máximo diámet ro que puede ser insert ado (como revest imient o int erno) en la línea det eriorada exist ent e y el f lujo requerido a t ravés de est e nuevo revest imient o. Se debe limpiar de obst rucciones y escombros la línea que se va a reemplazar. Es recomendable ut ilizar un circuit o cerrado de t elevisión para examinar complet ament e la línea, localizar las conexiones y revelar los def ect os exist ent es. Después de un f uncionamient o de prueba con el cabezal de t iro, est e se une a la t ubería de HDPE (usada como revest imient o int erno), luego est a unión se debe posicionar y asegurar correct ament e. El cabezal de t iro puede ser de t ipo f lexible, f abricado en t erreno; o de t ipo rígido hecho de acero y apernado en el ext remo de la t ubería. Aunque un diámet ro más pequeño es deslizado dent ro de ot ro principal exist ent e, las excelent es propiedades de f lujo de las t uberías de HDPE logran rest ablecer la capacidad del sist ema y sus u n i o n es f i r m es y f u si o n ad as el i m i n an l as inf ilt raciones de agua del t erreno. Gent ileza Borealis 8.5 Es mejor que una t ubería marina sea demasiado larga que demasiado cort a. Nunca se debe int ent ar levant ar por un f lange una línea que es muy cort a t irando de los pernos. Est o f uerza la línea y produce una severa t ensión en las conexiones f langeadas y podría causar event uales problemas. Un ext ra largo se puede acomodar serpent eando la t ubería. El manejo e inst alación de las t uberías de HDPE se deben realizar con el cuidado necesario para prevenir daños que puedan ocasionar abrasiones, cort es, f isuras, perf oraciones, et c. Toda t ubería debe ser examinada cuidadosament e ant es de la inst alación, ret irando aquellas que est én dañadas. Las t uberías cuyo daño result e en la reducción del espesor de pared de aproxima- Reparación de líneas dañadas dament e 10% deben ser cort adas, pues est o puede perjudicar el servicio a largo plazo. Las rayas o rasguños menores no t ienen ef ect os adversos en el servicio de la t ubería. Las t uberías dañadas se pueden reparar por cualquiera de los mét odos de unión discut idos ant eriorment e. Es aconsejable ut ilizar soldadura a t ope para t odas las aplicaciones donde las condiciones lo permit an. Normalment e, los pliegues no perjudican el buen servicio en aplicaciones de baja presión; sin embargo, para aplicaciones a alt as presiones, los pliegues deben ser cort ados para luego unir nuevament e la t ubería. La ovalización debido al exceso de carga durant e el t ransport e o almacenamient o no impedirá un buen servicio de la t ubería. La t ubería no debe considerarse como dañada a menos que las abrazaderas de la máquina soldadora no sean capaces de redondear la sección para una buena unión por t ermof usión. 8.5.1 Reparación perm anent e La reparación luego de la inst alación subt erránea se puede realizar en diámet ros pequeños re- moviendo una mínima cant idad de relleno, cort ar el t rozo def ect uoso, mover los ext remos de las t uberías hacia un lado y f usionar st ub ends con f langes en cada ext remo y luego apernar los f langes. La reparación de t uberías de diámet ros grandes, que no son t an f lexibles como las t uberías más pequeñas, puede realizarse con una pieza t ipo carret e f langeado. La sección dañada es ret irada, la máquina soldadora se baja hast a la zanja para unir los st ub ends f langeados a cada ext remo abiert o y luego se aperna la pieza de unión. Est a pieza debe ser hecha en f orma precisa para que ajust e adecuadament e en el int ervalo de t ubería ret irada. La f igura 8.5 ilust ra est os mét odos. 8.5.2 Reparación m ecánica Se p u ed e u t i l i zar u n a ab r azad er a co n empaquet adura int egrada alrededor de la t ubería, pero no es t an permanent e como la reparación con f langes o por t ermof usión. Est e t ipo de reparación es principalment e usada en aplicaciones subt erráneas, porque el relleno compact ado Figura 8.5 Def ect o Diám et ro pequeño Def ect o Diám et ro grande 51 rest ringe la t ubería de movimient os t érmicos y ext rae las f uerzas causadas por la presión int erna. Una abrazadera de reparación más larga generalment e proporciona mayor capacidad de sellado sobre las t uberías. Es aconsejable ut ilizar una abrazadera de longit ud de 11/2 a 2 veces el diámet ro nominal de la t ubería. Se debe apret ar la abrazadera alrededor de t oda la t ubería que ha sido previament e secada y limpiada de cualquier mat erial ext raño. Luego, se rellena y compact a en f orma adecuada alrededor y sobre la t ubería ant es de que ést a sea presurizada. 8.5.3 Reparación de f it t ings Las reparaciones de f it t ings inst alados se realizan normalment e mediant e el reemplazo de la pieza con un nuevo f it t ing f langeado. 8.5.4 Reparación bajo el agua Para reparar las líneas submarinas, los t erminales de las t uberías deben ser puest os a f lot e o levant ados sobre el agua para poder unir un st ub end en cada ext remo. Luego, se bajan a la posición en el f ondo y se apernan los f langes bajo el agua. Se debe ut ilizar un equipo de levant amient o adecuado para asegurar que no se excedan los radios mínimos de curvat ura. Normalment e, no es necesario ret irar los pesos de last re ant es de elevar la t ubería en el agua, pero se debe poner cuidado ext remo cuando la t ubería se levant a sobre el nivel del agua con los pesos ligados. 8.6 Precauciones de inst alación para f it t ings segm ent ados Las t ees y codos segment ados son f abricados mediant e soldadura a t ope; a part ir de segment os de t ubería, y con cort es especiales se obt iene el f it t ing deseado. La conf iguración de est os f it t ings y el hecho de que son f abricados y no moldeados, requiere t omar ciert as precauciones cuando se inst alan en un sist ema de t uberías. Las t uberías y f it t ings de HDPE son muy resist en- 52 t es al malt rat o debido a la nat uraleza f lexible del mat erial. Sin embargo, la resist encia a la t racción del PE es mucho menor que la del acero y no soport ará los levant amient os y f uerzas de t iro excesivos que puedan ejercer equipos de inst alación de f uerza. Los procedimient os de inst alación deberían f acilit ar que exist iera la menor cant idad posible de levant amient o y movimient o de uniones de f it t ings segment ados y t uberías. Si es necesario t i r ar l a u n i ó n h ast a el l ad o d e l a zan j a y posicionarla correctamente, el fitting segmentado nunca debe ser usado como el punt o de t iro de la línea. La unión por f usión de una t ee segment ada es complicada a causa de sus t res salidas. Es relat ivament e f ácil mant ener sin t ensiones la t ee cuando se f usiona una t ubería a su línea principal, se levant a y se desciende la unión a su posición dent ro de la zanja. Sin embargo, la unión se t orna muy dif ícil de manejar cuando se f usiona una longit ud considerable de t ubería a la t ercera salida (al ramal) para permit ir t ender la t ubería en est a dirección. El manejo y posicionamient o f inal de est as uniones requiere equipamient o de manejo ext ra y precauciones adicionales para prevenir daños en el f it t ing segment ado. M ét odo recom endado: La necesidad de equipamient o ext ra y la mayoría de las posibilidades de daño se pueden eliminar alt erando el mét odo de inst alación de la t ee segment ada, incluyendo el uso de una conexión f langeada en el ramal. Est o permit irá que el posicionamient o f inal se realice ant es de que el ramal se conect e. Habrá algunas inst ancias donde, desde el punt o de vist a de la inst alación, la ut ilización de conexiones f langeadas en dos salidas de una t ee y t ambién en un lado de un codo proporcionará muchas vent ajas. Est o permit e que la t ubería sea t endida desde cualquier dirección y se haga rodar hacia la zanja, y en general el manejo es mucho más f ácil y más rápido ant es de que se realice la conexión f inal con la t ee o con el codo. Desde el punt o de vist a económico, la velocidad y f acilidad de inst alación, y la eliminación de la ocurrencia de esf uerzos de inst alación excesivos sobre f it t ings segment ados, es recomendable ut ilizar siempre conexiones f langeadas en el ramal de t ees y en un t erminal en codos. 9. Sum inist ro, t ransport e 9.1 y alm acenam ient o Sum inist ro Las t uberías de HDPE se pueden suminist rar en rollos o en t iras dependiendo del diámet ro y espesor de pared de la t ubería, de las caract eríst icas y/ o necesidades de inst alación y del t ransport e. • Tiras: est e sist ema se ut iliza para t uberías de diámet ros mayores a 110 mm (que no se pueden enrollar) y consist e en suminist rar t uberías de 12 m de largo est ándar. Altura • Rollos: est e sist ema de t ransport e of rece una gran vent aja, pues permit e ef ect uar ext ensos t endidos en largos cont inuos sin uniones, lo que se t raduce en mayor rapidez, f acilidad y economía en la instalación. Se debe t ener en cuent a que el radio mínimo de enrollado no debe ser menor que 10 veces el diámet ro de la t ubería; por est o sólo es posible suminist rar rollos hast a ø 110 mm. Además, como la limit ant e es la relación diámet ro/espesor, sólo se puede hacer rollos desde PN 10 a PN 20 t ant o para PE 100 como para PE 80. En la siguiente tabla se presentan las dimensiones de los rollos de t uberías suminist rados por Duratec. Diámetro interno rollo Diámetro externo rollo Nota:Tuberías de largo distinto al estándar se suministran a pedido.Consultar al Departamento Comercial de Duratec. 9.2 Transport e A cont inuación se det alla una serie de recomendaciones para un correct o t ransport e de t uberías y f it t ings de HDPE. • Los vehículos de t ransport e deben soport ar la longit ud complet a de t uberías y f it t ings y deben est ar libres de objet os sobresalient es y agudos. Además se deben prevenir curvaturas y deformaciones durant e el t ransport e. • Al cargar y descargar las t uberías no hay que golpearlas, arrast rarlas ni t irarlas para no dañar su superf icie. Es import ant e prot eger los ext remos para evit ar det erioros que puedan dif icult ar el proceso de soldadura. • Al descargar los rollos o t iras es mejor usar sogas t ext iles y no met álicas, las que pueden rayar la t ubería. • Las t uberías de HDPE t ienen una superf icie muy lisa. La carga debe ser f irmement e asegurada para prevenir deslizamient os. En la f igura 9.1 se ejemplif ican f ormas correct as e incorrect as de t ransport e y almacenamient o de t uberías de HDPE. 53 Figura 9.1 INCORRECTO 9.3 CORRECTO Alm acenam ient o Cuando las t uberías se almacenan en pilas, se debe evit ar un peso excesivo que puede producir ovalizaciones en las t uberías del f ondo. Deben almacenarse en superf icies planas, sin cargas punt uales, como piedras u objet os punt iagudos, de t al manera que el t erreno de apoyo proporcione un soport e cont inuo a las t uberías inf eriores. Las limit ant es en la alt ura de almacenamient o dependerán del diámet ro y espesor de pared de la t ubería y de la t emperat ura ambient e. Las t uberías de HDPE se pueden almacenar a la int emperie bajo la luz direct a del sol, pues son resist ent es a la radiación UV. Sin embargo, la expansión y cont racción causada por un calent amient o repent ino debido a la luz solar pueden hacer que la t ubería se incline y ceda si no es rest ringida adecuadament e. Para t al ef ect o puede ut ilizarse apoyos con t ablones de madera, con una separación de 1 m ent re cada apoyo. Además, deben t ener cuñas lat erales que impidan el desplazamient o de las f ilas. En la siguient e t abla se muest ran recomendaciones generales para alt uras de apilamient o, desarrolladas por el Plast ic Pipe Inst it ut e para t uberías de HDPE, según su relación dimensional est ándar SDR. 54 DIAM ETRO NOM INAL mm Número de filas de apilamiento SDR < 18 18 < SDR < 26 26 < SDR < 32,5 110 45 26 14 125 40 23 12 140 35 20 11 160 31 17 10 180 27 15 9 200 24 13 8 225 20 11 7 250 17 10 6 280 15 9 5 315 13 8 5 355 12 7 4 400 11 6 4 450 10 6 4 500 9 6 3 560 8 5 3 630 7 4 3 710 6 4 3 800 - 3 2 900 - 3 2 1000 - - 2 1200 - - 2 10. Consideraciones de diseño 10.1 Cálculo hidráulico La dif erencia básica en el dimensionamient o hidráulico de t uberías de HDPE con respect o a t uberías de mat eriales t radicionales, reside en la bajísima rugosidad que ést as present an. Las t uberías de HDPE tienen una superficie extremadamente lisa, lo cual se traduce en una excelente capacidad de escurrimiento. Tienen una alta resistencia a la corrosión, a incrustaciones y al crecimiento de bacterias. Por sus excelentes propiedades, se necesita un diámet ro menor para t ransport ar un volumen det erminado comparado con t uberías de acero, f ierro o concret o. Además, mant ienen est as caract eríst icas de f lujo durant e t oda su vida út il. 10.1.1 Flujo bajo presión Las ecuaciones que relacionan el f lujo de un f luido con su caída de presión en un sist ema de t uberías involucran un f act or de f ricción que depende del mat erial de la t ubería. Las f órmulas más comúnment e ut ilizadas para los cálculos hidráulicos son las de Hazen-Williams y de Colebrook. En la f órmula de Hazen-Williams, la inf luencia de la rugosidad se considera en el coef icient e C, que para t uberías de HDPE la lit erat ura t écnica det ermina en 150. En la f órmula de Colebrook, los valores de rugosidad adopt ados son: Para diámet ro ≤ 200 mm: ε= 10 µm (1,0 x 10-2 mm) Para diámet ro > 200 mm: ε= 25 µm (2,5 x 10-2 mm) Para diámet ros medios y velocidades medias, las dif erencias que result an de la aplicación de las rugosidades ε en la fórmula de Colebrook o C=150 en la f órmula de Hazen-Williams, no t iene mucha import ancia práct ica. Act ualment e se considera la f órmula de Colebrook como la que proporciona result ados más exact os. 10.1.2 Selección del diám et ro int erno de la t ubería A part ir de la velocidad media del f luido, se det ermina el diámet ro int erno por: d = 18,8 √Qv Donde: d = diámet ro int erno de la t ubería, mm Q = caudal, m 3/h v = velocidad media, m/s 10.1.3 Pérdidas de carga Las pérdidas de carga, como ya se explicó, se pueden det erminar por las f órmulas de HazenWilliams o Colebrook. Es recomendable aplicar ambas f órmulas y adopt ar la mayor pérdida de carga obt enida ent re las dos. a) Fórm ula de Hazen-William s H = 10,643 Q1,85 C-1,85 d -4,87 L Donde: H = pérdida de carga, m.c.a. Q = caudal, m 3/s C = 150 d = diámet ro int erno, m L = longit ud de la t ubería, m O, si se desea la pérdida de carga unit aria: h = 10,643 Q1,85 C-1,85 d -4,87 Donde: h = pérdida de carga unit aria, m.c.a./m 55 55 b) Fórm ula de Colebrook ∆P = ƒ 1 = -2,0 log √ƒ 10 ρ 2 v L d 2g Donde: ∆P = pérdida de carga, Kgf /cm 2 ƒ = f act or de f ricción ρ = peso específ ico del f luido, KN/m 3 d = diámet ro int erno, mm g = aceleración de gravedad, m/s2 v = velocidad media, m/s L = longit ud de la t ubería, m L v2 d 2g Donde: H = pérdida de carga, m.c.a. ƒ = f act or de f ricción L = longit ud de la t ubería, m d = diámet ro int erno, m v = velocidad media, m/s g = aceleración de gravedad, m/s2 El coef icient e de f ricción ƒ depende del régimen del f lujo, es decir, si es f lujo laminar o t urbulent o. Se considera que el f lujo es laminar cuando el número de Reynolds Re es menor que 2.000. En est e caso el valor de ƒ es: Re < 2.000 Siendo ƒ = 64 Re Re = vd υ Para f lujo t urbulent o, est o es Re ≥ 2.000, t enemos: Re ≥ 2.000 56 ) Como la det erminación del valor de ƒ por est a f órmula implica muchas it eraciones, se acost umbra ut ilizar una f órmula simplif icada. ƒ= 2 1 [ -2,0 log ] ε 5,62 + ( 3,71 ) d Re 0,9 A t ravés de las f órmulas de Colebrook se han realizado diagramas para la det erminación del coef icient e de f ricción. Dent ro de los más conocidos encont ramos el diagrama de M oody-Rouse. Figura 10.1 • Diagram a de M OODY-ROUSE En el eje de las abscisas encont ramos el valor de Re y Re √ƒ. En las ordenadas t enemos el valor de ƒ. Las curvas corresponden a la relación 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 f 8 105 = 2 log d 2 6 8 106 4 2 0,10 0,08 40 4 100 0,03 5 400 7 1000 2000 8 4000 l DIAGRAMA DE MOODY-ROUSE f = 2 log Re f - 0,8 4 6 8 103 0,020 0,018 0,016 0,014 0,012 20 000 40 0 00 10 0,010 100 000 0,009 200 000 0,008 11 2 8 0,025 10 000 10 102 0,06 0,05 0,04 200 6 0,25 0,15 + 1,14 d/ = 20 = 4 Re/ 4 LAMINAR l = Re f f 64 5 9 Donde: Re = número de Reynolds v = velocidad media, m/s d = diámet ro int erno de la t ubería, m υ = viscosidad cinemát ica del f luido, m 2/s (para agua υ= 1,01 x 10-6 m 2/s) ε 2,51 + 3,71 d Re √ƒ Donde: ε = rugosidad, m d = diámet ro int erno, m Par a ag u a, l a f ó r m u l a d e Co l eb r o o k p u ed e simplif icarse de la siguient e f orma, obt eniéndose la f órmula de Darcy-Weisbach: H= ƒ ( 2 4 6 8 104 2 4 6 8 105 2 4 6 8 106 Re f En el Anexo C.1 del present e cat álogo se muest ra un ejemplo de cálculo de pérdida de carga ut ilizando la f órmula de Hazen-Williams y la de Colebrook. A cont inuación se present an 2 ábacos para la f ór- 10 8 10 6 000 00 2 200 000 4 100 8 10 5 6 Re f 4 2 4 l f 6 8 10 4 2 = 2 log Re f- 0,8 f l Re 1 = 200 d/ 4 6 8 10 3 DIAGRAMA DE MOODY-ROUSE 2 64 Re f 10 f 2 = 11 10 9 8 7 6 5 l LAM INAR 4 3 4 2 40 0 10 000 4000 100 40 + 1,14 d = 2 log 200 d/ = 20 = 4 Re/ 400 2000 1000 8 6 4 2 5 8 10 6 2 6 8 10 3 Re 4 2 4 6 8 10 4 20 000 8 10 6 5 4 2 6 0,008 0,009 0,010 0,012 0,014 0,016 0,018 dimensionadas según 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 ejemplif ica el uso de est os ábacos. 0,020 0,025 0,03 0,04 0,05 0,06 0,08 0,10 0,15 0,25 mula de Hazen-Williams, que permit en det erminar direct ament e los valores deseados con una muy buena aproximación, sin t ener que realizar la serie de cálculos que implica la ut ilización de la f órmula. Los ábacos son para t uberías de HDPE PE 100 57 57 58 3,0 m /s 2,5 m 0,5 50% 100% 1 Ábaco t uberías HDPE PE 100 Norm a ISO 4427 Clases PN 10 - PN 16 HAZEN-WILLIAM S /s 1,2 /s /s m /s v=0, 0,05 5% 10% 0.1000 1,6 m 8 m /s D=25 mm 2,75 D=50 5% º 0,005 D=63 2,25 D=75 D=90 1,8 m D=110 1,4 m D=140 1% º 0.0010 v= 0 D=125 ,2 m D=160 /s 1,0 m D=315 D=400 0,5% º 0.0005 D=355 D=500 D=450 v= 0, D=630 D=560 0,4 m 0.5 1 5 Caudal (l/ s) m /s /s /s D=200 D=250 0,1 m /s 10 50 100 /s P PN N 1 10 6 1% 0.0100 D=32 D=40 0.1% º 0.0001 Pérdida de carga unitaria h (m.c.a./ m) (tanto por uno) 2,0 m 6 m /s /s 500 1000 3,0 m 2,0 m 1,6 m 0,05 5% 10% 0.1000 2,5 m 1,2 m /s /s /s /s /s V= 0 1% 0.0100 ,8 m /s 2,75 D=50 mm /s D=63 2,25 D=75 D=90 1,8 m D=110 D=125 1%0 0.0010 v=0,2 1,4 m D=140 D=160 m /s D=200 1,0 m D=250 D=315 0.0005 D=355 D=400 D=450 D=500 0,1% º 0.0001 D=560 0,1 0,5 1 5 10 Caudal (l/ s) 50 100 D=630 v= 0 ,6 m /s m /s /s /s /s P PN N 6 4 0,005 5% º 0,4 m 0,5% º Pérdida de carga unitaria h (m.c.a./ m) (tanto por uno) 0,5 50% 100% 0.10000 Ábaco t uberías HDPE PE 100 Norm a ISO 4427 Clases PN 4 - PN 6 HAZEN-WILLIAM S 500 1000 59 59 10.1.4 Pérdida de carga en singularidades 2) La pendient e de la línea. 3) La selección de un diámetro interno adecuado. En la siguient e t abla se list an varios component es comunes de sist emas de t uberías y la caída de presión asociada a t ravés del f it t ing, expresada como una longit ud equivalent e de t ubería rect a en t érminos de diámet ros. Al mult iplicar los diámet ros de longit ud equivalent e por el diámet ro int erno se obt iene la longit ud equivalent e de t ubería. Est a longit ud equivalent e se suma al largo t ot al de t ubería para calcular la pérdida de carga t ot al del sist ema. Est as longit udes equivalent es se pueden considerar como buenas aproximaciones para la mayoría de las inst alaciones. FITTING Longitud equivalente Tee 90º (entrada longitudinal del fluido) 20 D Tee 90º (entrada lateral del fluido) 50 D Codo 90º 30 D Codo 60º 25 D Codo 45º 18 D Válvula de globo convencional (completamente abierta) 350 D Válvula de ángulo convencional (completamente abierta) 180 D Válvula de compuerta convencional (completamente abierta) 15 D Válvula mariposa (completamente abierta) Válvula check convencional (completamente abierta) 40 D 100 D 10.1.5 Flujo gravit acional Ejemplos de escurrimient o gravit acional son sist emas de alcant arillado, líneas para la conducción de agua y t ransport e de pulpas. Algunos pueden operar con f lujo a sección llena y ot ros con f lujo a sección parcial. Gracias a las paredes ext remadament e lisas y a las excelent es propiedades de f lujo de las t uberías de HDPE, es posible diseñar sist emas muy ef icient es. a) Flujo a sección llena Se requieren t res aspect os para seleccionar una t ubería de HDPE para un sist ema de escurrimient o gravit acional: 1) Los requerimient os de caudal. 60 Para una sit uación de f lujo a sección llena, el caudal se puede calcular a part ir de la f órmula de M anning: 2/3 Q = ARh √S η Donde: Q = caudal, m 3/s A = área sección t ransversal del diámet ro int erno, m 2 Rh = radio hidráulico (DI/4), m DI = diámet ro int erno de la t ubería, m S = pendient e, m/m η = coef icient e de M anning (η= 0,009 para HDPE) b) Flujo a sección parcial En sist emas de escurrimient o gravit acional en donde el f lujo es a sección parcial, que es lo que sucede con mayor f recuencia, el caudal se calcula con la f órmula de M anning según se indicó para f lujo a sección llena, pero se debe hacer una corrección en el área de escurrimient o. 2/3 Q = ARh √S η Donde: Q = caudal, m 3/s A = área de escurrimient o, m 2 Rh = radio hidráulico (Rh =A/P), m P = perímet ro mojado, m S = pendient e, m/m η = coef icient e de M anning (η= 0,009) El radio hidráulico (Rh) para f lujo a sección parcial se def ine como el cuocient e ent re el área de escurrimient o (A) y el perímet ro mojado (P). En la f igura 10.2 se muest ran est os parámet ros: Figura 10.3 Rh = A P A= 1 8 (θ θ - sen θ) D 2 Parám et ros para f lujo gravit acional parcial 1.0 Diámet ro ext erno t ubería .9 1 P= 2 θD 1 Rh = 4 [ 1- sen θ] D θ AP .8 AF .7 .6 DP .5 DF QF RP QP .4 VF RP RF RF QF .3 Figura 10.2 VP QP 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 Fact or m ult iplicador F θ M ediant e el siguient e gráf ico (Figura 10.3) se simplif ican est os cálculos al aplicar un f act or mult iplicador a la condición de f lujo a sección llena. Flujo a sección llena: DF = Diámet ro int erior t ubería A F = área de f lujo VF = velocidad de f lujo QF = caudal RF = radio hidráulico Flujo a sección parcial DP = alt ura (h) del f lujo parcial A P = área de f lujo VP = velocidad de f lujo QP = caudal RP = radio hidráulico A cont inuación se present an dos ábacos para la f órmula de M anning, mediant e los cuales se pueden det erminar direct ament e los parámet ros deseados de manera bast ant e aproximada, evit ando los cálculos que implica la ut ilización de la f órmula. En el Anexo C.3 se muest ra un ejemplo de cálculo para la ut ilización de est os ábacos. 61 61 62 Ábaco tuberías HDPE PE 80 Norma DIN 8074 ( σs= 50 Kgf/cm 2 ) Clases PN 3,2 - PN 4 - PN 6 a boca llena 3,0 2,5 0,5 2,0 1,6 v= 0 m /s m /s m /s m /s /s D=40 1% 0.0100 D=32 mm ,8 m m /s D=50 2,75 m /s 2,25 m /s 5% º D=63 0,005 D=75 D=90 D=110 v=0 ,2m 1,8 m /s D=125 D=140 /s 1,4 m /s D=160 1% 0 0.0010 D=200 1,0 m /s D=250 D=315 D=355 0,5% º 0.0005 D=400 0,8 D=450 D=500 v= 0 D=560 D=630 v= 0 0,1 0,5 1 5 10 Caudal (l/ s) 50 100 ,4 m ,6 m m /s /s P P N PN N 4 6 3, 2 5% 10% 0.1000 1,2 0,05 0,1% º 0.0001 Pérdida de carga unitaria h (m.c.a./ m) (tanto por uno) 50% 100% 10.000 FÓRM ULA DE M ANNING /s 500 1000 FÓRM ULA DE M ANNING 1.0 0,79 0,7 Q 0,74 0,67 V: Velocidad (m/ s) Q: Caudal (m 3/ s) D: Diámetro exterior tubería (m) e: Espesor tubería (m) (A/ D2) : Del gráfico (adimensional) 0,59 0,5 D=32 mm 0,80 0,70 (A/ D2) • (D-2• e)2 0,50 0,39 0,40 0,29 D=40 D=50 D=63 0,20 0,3 D=75 D=90 D=110 D=125 D=140 0,60 0,49 D=160 0,30 0,20 0,10 D=200 D=250 0.074 D=315 PN PN 6 PN 4 3,2 h/ D (altura de agua dividido por el diámetro interior)(m/ m) V = A/ D2 (Sección de escurrimiento dividido por el diámetro interior al cuadrado) (m 2/ m 2) Ábaco t uberías HDPE Norm a DIN 8074 Clases ( σs=50 Kgf /cm 2 ) PN 3,2 - PN 4 - PN 6 para dif erent es alt uras de llenado D=355 D=400 D=450 D=500 D=560 D=630 0,05 0.1 0.0001 0.0005 0.0010 0.005 0.0100 0.05 0.1 0,5 (Caudal en m 3/ s dividido por la raíz de la pendiente en tanto por uno) (Q/ S ) (m 3/ s) 1 5 0.041 10.0000 63 63 10.1.6 Golpe de ariet e El golpe de ariet e es un t érmino usado para describir un aument o moment áneo de presión de cort a duración al int erior de las t uberías. Tales aumentos de carga ocurren cuando el equilibrio esperturbado por rápidasvariacionesen lascondiciones del flujo, como en la apertura y cierre de válvulas, paradas y partidas en bombas o cuando el fluido sufre un rápido cambio de dirección (por ejemplo en codos) en las partidas de las bombas. El golpe es t ant o mayor en magnit ud cuant o mayor es la velocidad media del f luido y mayor la dist ancia ent re el golpe y la f uent e del mismo. En general, las t uberías de poliet ileno absorben (disminuyen) mejor el ef ect o del golpe en virt ud de su f lexibilidad. Son capaces de soport ar sobrepresiones superiores a las nominales para cort os int ervalos de t iempo, siempre que esas presiones se mantengan dentro de valores aceptables, def inidos por la presión nominal de la t ubería. En f orma simplif icada, el golpe de ariet e se puede expresar de la siguient e manera: ∆P = c∆v g Donde: = sobrepresión debido al golpe, m c = velocidad de propagación de la onda de presión, m/s ∆v = velocidad media del f luido, m/s g = aceleración de gravedad, m/s2 ∆P La velocidad de propagación de la onda de presión (c) depende de la elast icidad del f luido y de la elast icidad de la pared de la t ubería. Para una t ubería de sección circular y librement e soport ada, la velocidad de propagación se puede det erminar por: c= √ Ep g ρ Ep d + m EW e Donde: EP = módulo de elast icidad de la t ubería, Kgf /m 2 ρ = peso específ ico del f luido (para agua, ρ = 1.000 Kgf /m 3) 64 EW dm e = módulo de elast icidad del f luido, Kgf /m 2 = diámet ro medio de la t ubería, m = espesor de pared de la t ubería, m Si la t ubería es f ijada longit udinalment e, EP debe ser sust it uido por: EP 1-υ υ2 Donde: υ = coef icient e de Poisson En las t uberías de HDPE, la compresibilidad del agua se puede despreciar, pues: EP EW << dm e Así, la expresión de la velocidad de propagación para t uberías fijadas longitudinalmente se puede simplificar a: c= √ Epg ρ (1- υ2)ρ e dm En el caso de cargas de muy corta duración, a 20ºC, para HDPE, podemos considerar: EP = 10.000 Kgf /cm 2 (10 8 Kgf /m 2 ) y υ = 0,5 Además, de acuerdo a la siguient e relación: e ~ d m = 0,01 PN (PN: Presión nominal, clase de la t ubería) Podemos simplif icar aun más la expresión de la velocidad de propagación: cHDPE = 115 √PN El dimensionamient o de la t ubería debe considerar la suma de las presiones exist ent es, es decir, las presiones int ernas necesarias para la conducción del f luido más las sobrepresiones de golpes de ariet e. De cualquier manera, siempre que sea posible se debe int ent ar disminuir o eliminar la ocurrencia 10.2 Curvas de regresión del golpe, para lo cual se deben t omar algunas precauciones, t ales como: • Adopt ar velocidades del f luido menores que 2 m/s. • Adoptar válvulas de cierre y apertura lentas. • En la part ida de la bomba, cerrar parcialment e la descarga de la línea hast a que est é complet ament e llena y la bomba haya ent rado en régimen; ent onces abrir lent ament e la descarga. • Adopt ar válvulas ant igolpe. • Usar est anques hidroneumát icos. La resist encia de los plást icos varía con el t iempo y, por t ant o, su vida út il varía inversament e con el esf uerzo a que f ue somet ido. Para t uberías de agua bajo presión, las normas ISO recomiendan una vida út il de 50 años. Para det erminar la t ensión admisible de proyect o se debe considerar que la resist encia del mat erial varía con el t iempo y que se recomienda una vida út il de 50 años. Est o hace pensar que sería necesario probar el mat erial cuando ést e alcanzara los 50 años, lo cual, sin duda, sería impract icable. En est e caso, lo que se hace es una ext rapolación. Cuant o mayor es la t emperat ura de t rabajo, más cort a será la vida út il de la t ubería. Para realizar el est udio se hace lo siguient e: se somet en varios cuerpos de prueba de t uberías a dif erent es presiones hidráulicas int ernas y se mide el t iempo para llegar a la rupt ura. Se obt iene una relación ent re t ensión de rupt ura y t iempo. Las pruebas se realizan a t emperat uras relat ivament e elevadas, de 60ºC hast a 120ºC, lo cual permit e que el est udio se complet e en pocos años. Como result ado de est as pruebas se obt ienen las CURVAS DE REGRESIÓN. El est ablecimient o de est as curvas t iene un papel f undament al en el dimensionamient o y producción de t uberías de HDPE. El dimensionamient o de las t uberías en cuant o a su resist encia a la presión, en f unción de la t emperat ura de t rabajo y t iempo de vida deseado, se basa en las curvas de regresión del mat erial. A cont inuación, a modo de ejemplo, se present an las curvas de regresión a 20ºC y 80ºC para PE 100 y PE 80. Figura 10.4. Fuent e: Lars-Eric Janson, Borealis (1999). Se considera cierre lent o cuando el t iempo de cierre es: 2L t > c Donde: t = t iempo de cierre, s L = longit ud de la línea, m c = velocidad de propagación de la onda de presión, m/s En est e caso, la sobrepresión de golpe de ariet e puede calcularse por la f órmula de M ichaud: ∆P = 2 L∆ v gt Donde: = sobrepresión debido al golpe, m.c.a. L = longit ud de la línea, m ∆v = velocidad media del f luido, m/s g = aceleración de gravedad, m/s2 t = t iempo de cierre, s ∆P Figura 10.4 20 Tensión de rupt ura M Pa 15 20ºC 10 8 6 5 4 PE 100 10 M Pa a 50 años PE 80 80ºC PE 100 8 M Pa a 50 años PE 80 3 2 1 10-1 1 10 102 103 Tiempo 104 105 106 h 50 Años 65 65 10.3 Lím it e de curvat ura El máximo radio de curvat ura admit ido para una t ubería depende de su clase de presión (PN, SDR), del módulo de elast icidad del mat erial y de su t ensión admisible, que a su vez, varían en f unción del t iempo de aplicación de la carga y de la t emperat ura. En la siguient e t abla se list an los valores sugeridos para los radios máximos de curvat ura del HDPE. SDR Radio m áxim o de curvat ura 41 50 D 33 40 D 26 30 D 17 30 D 11 30 D D: diám et ro ext erno de la t ubería En ambas f órmulas los t érminos t ienen el siguient e signif icado: ∆y DL We Wt r I E SDR E’ e K = def lexión vert ical de la t ubería, cm = f act or de def lexión a largo plazo recomendado por Spangler 1<DL<1,5 (por seguridad se asume 1,5) = carga de t erreno, Kgf /m lineal = cargas vivas, Kgf /m lineal = radio medio de la t ubería, cm = moment o de inercia de la pared de la t ubería por unidad de longit ud (I=e3/12), cm 3 = módulo de elast icidad del poliet ileno PE 80 : E = 8000 Kgf /cm 2 PE 100 : E = 14000 Kgf /cm 2 = relación dimensional est ándar (diámet ro/espesor) = módulo de reacción del suelo, Kgf /cm 2 = espesor de la t ubería, cm = f act or de encamado, dependient e del ángulo de apoyo (Norma AWWA C-900) 10.4 Cálculo de def lexiones Debido a que las t uberías de HDPE son capaces de def lect arse, su diseño se basa just ament e en det erminar la def lexión esperada y limit arla a valores adecuados. Su mayor o menor def ormación depende de su relación diámet ro/espesor (SDR) y del tipo y grado de compactación del suelo envolvent e. El m ét o d o m ás u sad o p ar a d et er m i n ar l as def lexiones es el de M . Spangler, quien publicó en 1941 su f órmula de IOWA, la que f ue modif icada por R. Wat kins en 1955, quien le dio la f orma act ualment e empleada: ∆y = K ( D LW e + W t ) (El/r 3) + 0,061 E’ Ahora, expresada en t érminos de la relación dimensional est ándar, SDR: ∆y = 66 K ( D LW e + W t ) (2E/3)(SDR - 1) 3 + 0,061 E’ Ángulo de encam ado (grados) 0 K 0,110 30 0,108 45 0,105 60 0,102 90 0,096 120 0,090 180 0,083 Valores prom edio M ódulo de reacción del suelo E’ (Kgf /cm 2) E’ para grado de compactación del encamado (Kgf/ cm2) TIPO DE SUELO vaciado ligera moderada alt a suelt o < 85% Proct or 85-95% Proct or > 95% Proct or Suelo de grano f ino (LL>50) 1) Suelos con m edia a alt a plast icidad No se dispone de datos, recomendable E’ = 0 CH, M H, CH-M H Suelos de grano f ino (LL<50) Suelos con plast icidad m edia o sin plast icidad CL, M L, M L-CL, con m enos de 25% de part ículas 3,5 14 28 70 7,0 28 70 140 14 70 140 210 70 210 210 210 de grano grueso Suelos de grano f ino (LL<50) Suelos con plast icidad m edia o sin plast icidad CL, M L, M L-CL, con m ás de 25% de part ículas de grano grueso Suelos de grano grueso con f inos GM , GC, SM , SC, cont iene m ás de 12% de f inos Suelos de grano grueso con poco o sin f inos GW, GP, SW, SP, cont iene m enos de 12% de f inos Chancado 1) LL = Lím it e líquido. CH MH CL ML GM : arcillas inorgánicas de alt a plast icidad, arcillas grasas. Límit e líquido mayor de 50% . : limos inorgánicos, arenas f inas o limos micáceos o diat omáceas, limos clást icos. Límit e líquido mayor de 50% . : arcillas inorgánicas de plast icidad baja a media, arcillas ripiosas, arcillas arenosas, arcillas limosas, arcillas magras. Límit e líquido 50% o menos. : limos inorgánicos, arenas muy f inas, polvo de roca, arenas f inas limosas o arcillosas. Límit e líquido 50% o menos. : ripios limosos, mezclas ripio, arena, limo. GC SM SC GW GP SW SP : ripios arcillosos, mezclas ripio, arena, arcilla. : arenas limosas, mezclas arena, limo. : arenas arcillosas, mezclas arena, arcilla. : ripios y mezclas ripio, arena de buena granulometría, con poco o sin material fino. : ripios y mezclas ripio, arena de mala granulometría, con poco o sin material fino. : ar en as y ar en as r i p i o sas d e b u en a granulometría, con poco o sin material fino. : ar en as y ar en as r i p i o sas d e m al a granulometría, con poco o sin material fino. No ta s: 1. Suelos definidos de a cuerdo a norma ASTM D 2487. 2. Si el enca ma do ca e en el límite entre dos gra dos de compa cta ción, se debe elegir el menor va lor de E’ o un promedio entre los dos va lores. 3. El porcenta je Proctor está determina do según ASTM D 698 o AASHO T-99. 4. Va lores de la tabla , de publica ción «Rea cción de suelo pa ra tubos flexibles enterra dos», de Amster K. Howa rd, U.S. Burea u of Recla ma tion. Journa l of Geotechnica l Engineering Division.A.S.C.E., enero, 1977. A part ir de est a inf ormación es posible obt ener los t res gráf icos que se present an a cont inuación. En est os gráf icos se present a la def ormación, en porcent aje, que se espera para dist int as prof undidades bajo t ierra (de 1 a 6 met ros) para t uberías de HDPE PE 100 dimensionadas según la norma ISO 4427 y t uberías de HDPE dimensionadas según la norma DIN 8074 (σs = 50 Kgf /cm 2). El límit e 5% marca la máxima def ormación recomendada, por lo t ant o las t uberías que se encuent ren por debajo de est a línea no present arán problemas de def ormaciones una vez ent erradas a la prof undidad especif icada. 67 67 Def orm ación (% ) t uberías HDPE PE 100 Norm a ISO 4427 Norm a DIN 8074 ( σs = 50 Kgf /cm 2 ) E’= 14 Kgf /cm 2 16,00 DIN 8074 PN 3,2 PE 100 PN 6 14,00 12,00 10,00 (% ) DIN 8074 PN 5 8,00 PE 100 PN 10 6,00 LíM ITE 5% 4,00 DIN 8074 PN 8 2,00 0,00 1 2 3 4 Alt ura (m ) 68 5 6 Def orm ación (% ) t uberías HDPE PE 100 Norm a ISO 4427 Norm a DIN 8074 (σs = 50 Kgf /cm 2) E’ = 28 Kgf /cm 2 10,00 DIN 8074 PN 3,2 9,00 PE 100 PN 6 8,00 7,00 DIN 8074 PN 5 (% ) 6,00 LíM ITE 5% 5,00 PE 100 PN 10 4,00 3,00 DIN 8074 PN 8 2,00 1,00 0,00 1 2 3 4 5 6 Alt ura (m ) 69 69 Def orm ación (% ) t uberías HDPE PE 100 Norm a ISO 4427 Norm a DIN 8074 (σs = 50 Kgf /cm 2 ) E’ = 70 Kgf /cm 2 LÍM ITE 5% 5,00 DIN 8074 PN 3,2 4,00 PE 100 PN 6 DIN 8074 PN 5 3,00 (% ) PE 100 PN 10 2,00 DIN 8074 PN 8 1,00 0,00 1 2 3 4 Alt ura (m ) 70 5 6 11. Cont rol de calidad Todos los product os de HDPE son somet idos a rigurosas pruebas de cont rol de calidad para det erminar el est rict o cumplimient o de las normas nacionales e int ernacionales. 11.1 M at eria prim a En la f abricación de t uberías y f it t ings de HDPE se ut ilizan resinas de excelent e calidad suminist radas por proveedores cert if icados bajo normas de la serie ISO 9000. Las propiedades f ísicas y químicas de las resinas est án garant izadas y cert if icadas por cada f abricant e. Las resinas son somet idas a diversas pruebas, orient adas a verif icar algunos de los parámet ros más import ant es que deben cumplir, dent ro de los cuales se dest acan: • Densidad. • Índice de f luidez. Una vez controlados los parámetros y certificada la calidad de la materia prima, recién comienza el proceso de fabricación de t uberías y fittings de HDPE. 11.2 Tuberías Las pruebas más comunes a que son somet idas las t uberías de HDPE son: • Dim ensiones y t olerancias: el primer cont rol que se realiza consiste en verificar que nuest ros product os cumplen con las exigencias y requerimient os dimensionales especif icados en normas int ernacionales, t ales como diámet ro nominal, espesor de pared y sus t olerancias respect ivas. • Presión int erna: la prueba de presión int erna co n si st e en so m et er a al t as p r esi o n es probet as de t uberías recién ext ruidas. Las t uberías deben resist ir est a prueba sin romperse, agriet arse, def ormarse o evidenciar pérdidas. • Aspect o superf icial: es un cont rol import ant e en el cual se considera el aspect o ext erno de la t ubería. Las superf icies ext ernas e int ernas deben ser lisas, limpias y libres de pliegues, ondulaciones y porosidades. • Densidad: una vez f abricada la t ubería, se procede nuevament e a medir la densidad del poliet ileno, para chequear si el proceso de ext rusión provocó alguna variación en la densidad del mat erial. • St ress cracking: est a prueba es uno de los parámet ros para det erminar la calidad del proceso de ext rusión de la t ubería. Consist e en somet er una probet a a la acción de un mat erial t enso act ivo que act úa en los punt os de concent ración de t ensiones del m at er i al , d i sm i n u yen d o l a f u er za d e int eracción de las moléculas y produciendo su separación. Una buena respuest a del mat erial signif ica buena calidad t ant o de la mat eria prima como del proceso de ext rusión. • Cont racción longit udinal por ef ect o del calor: el ensayo de cont racción longit udinal t iene como objet ivo medir uno de los parámet ros de calidad de ext rusión, el enf riamient o. La cont racción no puede ser mayor de un 3% . • Tensión de f luencia y alargam ient o a la rot ura: el ensayo consist e en def ormar una probet a, a lo largo de su eje mayor, a velocidad const ant e y aplicando una f uerza det erminada, hast a que la probet a se rompa. Se det ermina la f uerza en el punt o de f luencia, el alargamient o a la rot ura y la f uerza en la rot ura. • M arca de las t uberías: la marca o ident if icación de las t uberías se realiza de acuerdo a las especif icaciones de las normas int ernacionales pert inent es. El propósit o es proporcionar la inf ormación adecuada para que cada product o sea ident if icado en f orma rápida y precisa. 71 71 12. Tabla de resist encia quím ica En la siguient e t abla se present a la resist encia química del HDPE a la acción de varias sust ancias. Las resist encias indicadas son el result ado de ensayos realizados por varios f abricant es de resinas, represent ando el comport amient o normal del HDPE bajo la acción de varios product os químicos. Fuent e: «Tubos de poliet ileno y polipropileno. Caract eríst icas y dimensionamient o», Vol. I, José Danielet t o. Product o Fórm ula Conc 20ºC 60ºC Nom enclat ura: Sol : solución SS : solución sat urada R : resist ent e PR : parcialment e resist ent e (puede ocurrir hinchamient o ent re 3 y 8% , reducción de peso inf erior a 5% y/o reducción del alargamient o a la rupt ura en hast a 50% ). NR : no resist ent e — : no se dispone de inf ormación Product o Fórm ula Aceite de linaza R R Aceite de parafina R R Ácido diglicólico HOOCCH2OCH2COOH Aceite de silicona R R Ácido esteárico C17H35COOH Ácido fluorhídrico HF Conc 20ºC 60ºC R R 100 R PR 40 R R 60 R PR R Aceite de transformador 100 R PR Aceite diesel 100 R PR Aceites minerales R PR Ácido fluosilícico H2SiF6 40 R Aceites vegetales y animales R PR Ácido fórmico HCOOH 50 R R 98-100 R R 50 R R 95 R PR 50 R R Acetaldehído CH3CHO 100 R PR Acetato de amilo CH3COO(CH2)4CH3 100 R R Acetato de amonio CH3COONH4 SS R R Acetato de butilo CH3COO(CH2)3CH3 100 R PR Ácido ftálico C6H4(CO2H)2 Acetato de etilo CH3COOCH2CH3 100 PR NR Ácido glicólico HOCH2COOH Sol R R Acetato de metilo CH3COOCH3 R — Ácido glucónico OHCH2COOH >10 R R 32 R — CH3CH(OH)COOH 100 R R Ácido fosfórico Acetato de plata AgCH3COO SS R R Ácido hidrofluosilícico Acetato de plomo Pb(CH3COO)2 SS R R Ácido láctico Acetato de sodio NaCH3COO SS Acetileno C2H2 H2PO4 R R Ácido maleico HOOCCHCHCOOH R R Ácido málico HO2CCH 2(OH)COOH Acetona CH3COCH3 100 R R Ácido metasilícico H2SiO3 Ácido acético CH3COOH 10 R R Ácido monocloroacético ClCH2COOH Ácido acético glacial CH3COOH 96 R PR Ácido nicotínico C5H 4NCO2H Ácido nítrico HNO3 SS R R R R R R 50 R R <10 R — Ácido adipínico COOH(CH2)4COOH SS R R 25 R R Ácido arsénico H3AsO4 SS R R 50 PR NR Ácido benzoico C6H 5COOH SS R R 75 PR NR Ácido benzolsulfónico C6H5SO2H R R 100 NR NR Ácido bórico H3BO3 R R Ácido oleico 100 R PR Ácido bromhídrico HBr 100 R R Ácido oxálico (COOH)2 SS R R Ácido butírico C3H 7COOH 100 R PR Ácido palmítico C15H31COOH 70 PR — Ácido carbónico H2CO3 SS R R Ácido perclórico HClO4 20 R R Ácido cianhídrico HCN R R 50 R PR Ácido cítrico C3H 4(OH)(CO 2H)3 R R 70 R NR SS SS C8H17CHCH(CH2)7COOH Ácido clorhídrico gas o líquido HCl R R Ácido pícrico (NO2)3C6H2OH SS R Ácido clórico HClO3 R — Ácido propiónico CH3CH2COOH 50 R R Ácido cloroacético ClCH2COOH R R 100 R PR Ácido clorosulfónico ClSO3H NR — Ácido salicílico C6H4OHCOOH Ácido cresílico C6H 3COOH PR — Ácido succínico HO2C(CH2)2CO2H Ácido crómico CrO3+H 2O 50 R PR Ácido sufhídrico H 2S 80 R NR Ácido sulfúrico H2SO4 50 R 100 R Ácido dicloroacético 72 Cl2CHCO 2H — R R SS R R 100 R R 10 R R R 50 R R PR 98 PR NR Product o Fórm ula Product o Fórm ula Ácido sulfuroso H2SO3 30 R R Butadieno H2CCHCHCH2 Ácido tánico C14H10O 9 10 R R Butano gaseoso C4H10 Ácido tartárico COOH(CHOH)2COOH R R Butano líquido Ácido tricloroacético Cl3CCOOH 50 R R Butanodiol 100 R NR Butanol 100 R PR Butanotriol Ácidos grasos Conc 20ºC 60ºC R NR 100 R R C4H10 100 PR PR HO(CH2)4OH 100 R R C2H5CH2CH2OH 100 R R R R Acrilonitrilo CH2CHCN R R Butilenglicol Agua H2O R R Butinodiol Agua de bromo NR NR Butoxilo Agua potable clorada R R Carbonato de amonio (NH4)2CO3 Agua de mar Conc 20ºC 60ºC HOCH2CHCHCH2OH R R 100 R — R PR SS R R R R Carbonato de bario BaCO3 SS R R HCl+HNO 3 NR NR Carbonato de calcio CaCO3 SS R R PR PR Carbonato de cinc ZnCO3 SS R R Alcanfor C10H16O R PR Carbonato de magnesio M gCO 3 SS R R 96 R R Carbonato de potasio K2CO3 SS R R 100 R PR Carbonato de sodio Na2CO3 SS R R R Agua regia Aguarrás Alcohol alílico CH2CHCH 2OH Alcohol amílico CH3(CH 2)3CH2OH Alcohol bencílico C6H5CH2OH R PR Carbonato hidrogenado de sodio NaHCO 3 R Alcohol etílico CH3CH2OH R R Cera de abejas R NR Alcohol furfurílico C4H3OCH 2OH R R Cerveza R R Alcohol isopropílico CH3CO2CH(CH 3)2 100 R R Cetonas R PR Alcohol metílico CH3OH 100 R R Cianuro de mercurio Hg(CN)2 SS R R Alcohol propargílico CHCCH 2OH 7 R R Cianuro de plata AgCN SS R R R R Cianuro de potasio KCN SS R R 100 Almidón Alumbre Al2(SO4)3:K2SO 4 24H 2O Sol R R Cianuro de sodio NaCN SS R R Amoníaco gaseoso NH 3 100 R R Cianuro férrico de potasio K3Fe(CN)6 SS R R Amoníaco líquido NH 3 100 R R Cianuro férrico de sodio Na3Fe(CN)6 SS R R Anhídrido acético CH3COOCOCH3 100 R PR Cianuro ferroso de potasio K4Fe(CN)6 SS R R Anhídrido sulfúrico SO3 100 NR NR Cianuro ferroso de sodio Na4Fe(CN)6 SS Anhídrido sulfuroso SO2 100 R R Ciclohexano C6H12 Anilina C6H5NH2 100 Anilina acuosa C6H5NH2+H2O Azufre S Benceno C6H6 Bencina C5H12 hasta C12H26 Benzaldehído C6H5CHO SS 100 R PR Ciclohexanol C6H11OH 100 R R PR Ciclohexanona C6H10O 100 R R R R Clorato de calcio Ca(ClO3)2 SS R R PR PR Clorato de potasio KClO3 SS R R SS R PR Clorato de sodio NaClO 3 100 R PR Clorhidrato de anilina C6H5NH3+Cl Clorito de sodio NaClO2 Benzoato de sodio C6H5COONa SS R R KHCO3 SS R R Bicarbonato de sodio NaHCO 3 SS R R Cloro gaseoso Cl2 Bicromato de potasio K2Cr2O7 40 R R Cloro líquido SS R R R R Bisulfato de potasio KHSO4 NaHSO 4 R R PR Bicarbonato de potasio Bisulfato de sodio R R R R R PR 5 R R 50 R PR 100 PR NR Cl2 NR NR Clorobenceno C6H5Cl PR NR Cloroetanol ClCH2CH2OH R R Bisulfito de potasio KHSO3 Sol R R Cloroformo Cl3CH 100 NR NR Bisulfito de sodio NaHSO 3 Sol R R Clorometano CH3Cl 100 PR — Borato de potasio K3BO3 Borato de sodio Na3BO3 Bórax Na2B4O 7 Bromato de potasio KBrO 3 Bromato de sodio NaBrO 3 Bromo gaseoso y líquido Br2 1 R R Cloruro de aluminio AlCl3 SS R R SS R R Cloruro de amonio NH4Cl SS R R R R Cloruro de bario BaCl2 SS R R SS R R Cloruro de calcio CaCl2 SS R R R PR Cloruro de cinc ZnCl2 SS R R NR NR Cloruro de cobre CuCl2 SS R R R R 100 Bromuro de metilo CH3Br PR — Cloruro de estaño SnCl2 Bromuro de potasio KBr SS R R Cloruro de etileno ClCH2CH2Cl 100 PR — Bromuro de sodio NaBr SS R R Cloruro de etilo CH3CH2Cl 100 PR — SS 73 73 Product o Fórm ula Product o Fórm ula Cloruro de magnesio M gCl2 Conc 20ºC 60ºC SS R R Fluoruro de aluminio AlF3 Conc 20ºC 60ºC SS R R Cloruro de mercurio HgCl2 SS R R Fluoruro de amonio NH4F 20 R R R Cloruro de metileno CH2Cl2 PR PR Fluoruro de potasio KF SS R Cloruro de metilo CH3Cl NR — Fluoruro de sodio NaF SS R R Cloruro de níquel NiCl2 SS R R Fluoruro hidrogenado de amonio NH4HF2 50 R R Cloruro de potasio KCl SS R R Formaldehído HCHO 40 Cloruro de sodio NaCl SS R R Formamida HCONH2 NR — Fosfato de amonio NH4H2PO4 NR NR Fosfato de sodio Na3PO4 Cloruro de sulfurilo SO2Cl2 Cloruro de tionilo SOCl2 100 SS R R R R R R R R R Cloruro férrico FeCl3 SS R R Fosfato hidrogenado de potasio K2HPO4 R Cloruro ferroso FeCl2 SS R R Fosfato hidrogenado de sodio Na2HPO4 R R Cloruro fosforílico POCl3 R PR Fosgenio CoCl2 PR PR R R Gases industriales conteniendo R R fluoruros hidrogenados R R ácidos carbónicos R — Gasolina común R PR Glicerina Creosota Cresol HOC6H4CH3 Cromato de potasio K2CrO 4 Cromato de sodio Na2CrO 4 Decahidronaftaleno Decalina SS 100 C10H18 100 Detergentes sintéticos 100 Trazas R R R R R PR R R (CH2)2CH(OH)3 100 Con R R SS R R R PR R PR Glicol CH2OHCH2OH R R Glucosa C6H 12O6 Dextrina (C6H10O5)n Sol R R Grasas Dibutilftalato C6H 4(CO 2C4H 9)2 100 R PR Heptano C7H 16 100 R NR Diclorobenceno C6H 4Cl2 PR NR Hexano C6H 14 100 R PR Dicloroetileno ClCHCHCl Dicromato de potasio K2Cr2O7 100 Dietiléter C2H 5OC2H5 PR Diisobutilcetona CH4CH2CO R Dimetilamina (CH 3)2NH R Dimetilformamida HCON(CH3)2 R SS 100 NR — Hexanotriol R R Hidracina hidratada H2NNH 2H2O SS R R R R — Hidrógeno H2 NR Hidroquinona C6H 4(OH)2 PR Hidróxido de bario Ba(OH)2 SS R R PR Hidróxido de calcio Ca(OH)2 SS R R R 100 R R SS R R Dioctilftalato C6H 4(COOC8H17)2 100 R PR Hidróxido de magnesio M g(OH)2 SS R Dioxano C4H 8O2 100 R R Hidróxido de potasio KOH 50 R R Dióxido de carbono húmedo CO2 100 R R Hidróxido de sodio NaOH 40 R R Dióxido de carbono seco CO2 100 R R Hipoclorito de calcio Ca(ClO)2 SS R R Dióxido de cloro seco ClO 2 100 R R Hipoclorito de potasio KClO >10 R PR Dióxido de nitrógeno NO ó (NO)2 R R Hipoclorito de sodio NaClO 5Cl R R R — PR NR Ioduro de potasio KI Éster etil monocloroacético R R Iodo I2 R PR Éster metil monocloroacético R R Isooctano (CH3)3CCH2CH(CH 3)2 R PR (CH3)2CHOH R R Disulfito de sodio Na2S2O5 Disulfuro de carbono CS2 100 Ésteres alifáticos Etanol C2H 5OH Éter (CH 3CH2)2O Éter de petróleo 40 100 PR Isopropanol Jugos de fruta R R PR PR Lanolina R R R PR Leche R NR Lejía conteniendo SO2 PR PR Lejía de blanqueo conteniendo PR NR C2H 5OC2H5 Éter isopropílico (CH 3)2CHOCH(CH 3)2 Etilendiamina H 2N(CH2)2NH2 R R 12,5% de cloro activo SS NaOCl+NaCl Etilenglicol OHCH 2CH2OH R R M elaza C8H 18O R R M entol C10H19OH Fenilhidracina C6H 8N2 PR — M ercurio Hg Fenol C6H 5OH >10 R R M etano CH4 SS R R M etanol CH3OH F2 100 NR NR 74 Norm Levadura Etilhexanol Fertilizantes NR R PR Éter dietílico Flúor gaseoso Norm PR R R C4H 9OC4H9 100 SS R Éter dibutílico 100 12Cl 100 100 R R R R PR NR R R R R R PR R R R — R R Product o Fórm ula M etilamina CH3NH2 M etiletilcetona CH3COC2H5 Conc 32 M etilglicol M etoxibutanol M ezcla de ácidos 100 20ºC 60ºC Product o R — Sales de aluminio Fórm ula SS R R R NR Sales de níquel SS R R R R Sebo R PR Silicato de sodio Na2SiO3 Conc 20ºC 60ºC 100 R R SS R R R R SS R R Proporción: 48/ 49/ 3 NR — Sulfato crómico de potasio KCr(SO 4)2 50/ 50/ 0 NR — Sulfato de aluminio Al2(SO 4) 10/ 20/ 70 R PR Sulfato de amonio (NH4)2SO4 SS R R 10/ 87/ 3 NR — Sulfato de bario BaSO4 SS R R H2SO 4/ HNO3/ Agua M onóxido de carbono CO M orfolina C4H9NO 100 Nafta R R Sulfato de calcio CaSO 4 SS R R R R Sulfato de cinc ZnSO4 SS R R R PR Sulfato de cobre CuSO4 SS R R R PR Sulfato de fierro Fe2(SO4)3 SS R R Naftaleno C10H8 Nitrato de amonio NH4NO3 SS R R Sulfato de magnesio M gSO4 SS R R Nitrato de calcio Ca(NO3)2 SS R R Sulfato de níquel NiSO4 SS R R Nitrato de cobre Cu(NO3)2 SS R R Sulfato de potasio K2SO4 SS R R Nitrato de fierro Fe(NO3)3 Sol R R Sulfato de sodio Na2SO4 SS R R Nitrato de magnesio M g(NO 3)2 SS R R Sulfato hidrogenado de potasio KHSO4 R R Nitrato de mercurio Hg(NO3)2 Sol R R Sulfito de sodio Na2SO3 R R Nitrato de níquel Ni(NO3)2 SS R R Sulfito hidrogenado de potasio KHSO3 >10 R R Nitrato de plata AgNO3 SS R R Sulfito hidrogenado de sodio NaHSO3 >10 R R Nitrato de potasio KNO3 SS R R Sulfuro de amonio (NH4)2S SS R R Nitrato de sodio NaNO3 SS R R Sulfuro de bario BaS Nitrito de sodio NaNO2 SS R R Sulfuro de calcio CaS R PR Sulfuro de carbono CS2 PR NR Sulfuro de potasio K2S Nitrobenceno (nitrobencenol) C6H5NO2 Octilcresol 100 R R >10 PR PR PR — Sol R R SS R R Ortofosfato de potasio K3PO4 R R Sulfuro de sodio Na2S Ortofosfato de sodio Na3PO4 R R Tetrabromuro de acetileno CHBrO2CHBrO2 NR NR Ortofosfato disodio Na2H 2P2O 7 R R Tetracloroetano Cl2CHCHCl2 PR NR PR — SS Oxalato de sodio Na2C2O 4 R — Tetracloroetileno Cl2CCCl2 Oxicloruro de fósforo POCl3 R — Tetracloruro de carbono CCl4 Óxido de cinc ZnO R R Tetraetilo de plomo SS Óxido de etileno (CH2)2O NR — Tetrahidrofurano Óxido de propileno CH2OCHCH3 R — Tetrahidronaftaleno Oxígeno O2 100 R PR Tetralina Ozono O3 100 PR NR Ozono en solución acuosa para bebida Pentóxido de fósforo P2O 5 NR NR (CH3CH2)4Pb R — CH2(CH2)2CH2O PR NR R PR C6H4CH2(CH 2)2CH2 PR NR Tiofeno C6H5SH PR PR Tiosulfato de sodio Na2S2O 3 R R R — Tolueno C6H5CH3 100 R R Tributilfosfato (C4H9)3PO4 Perclorato de potasio KClO4 SS R R Tricloroetano Cl3CCH3 Permanganato de potasio KM nO4 20 R R Tricloroetileno Cl2CCHCl Peróxido de hidrógeno H 2O 2 30 R R Tricloruro de antimonio SbCl3 Persulfato de potasio K2S2O 8 Persulfato de sodio Na2S2O8 C5H5N C3H8 Propano líquido C3H8 Propilenglicol CH3CH(OH)2CH2 Revelador fotográfico PR NR R R PR — 100 PR NR 90 R R 100 R PR R R 50 R PR Tricloruro de fósforo PCl3 R NR Tricresilfosfato PO(OC6H4CH3)3 SS R R Trietanolamina N(CH2CH2OH)3 R R Trioctilfosfato (C8H17)3PO4 R PR Úrea (NH2)2CH R PR Urina R R Vapores de bromo PR — R — Vaselina PR PR R R PR NR 100 Poliglicoles Propano gaseoso 100 90 Petróleo Piridina 100 100 Norm NR — Vinagre R R Xileno R R C6H4(CH 3)2 100 Sol 100 R R PR — R R R R 75 75 13. Servicios al Client e 13.1 Servicio de t erm of usión en t erreno Duratec cuent a en la act ualidad con un complet o equipamient o para ejecut ar obras de inst alación de t uberías de HDPE. Est e servicio est á orient ado a sat isf acer en f orma ágil, rápida y segura los t rabajos de t ermof usión. Contamos con personal altamente calificado y con gran experiencia en t rabajos de t ermof usión. Además disponemos de maquinaria de excelent e calidad y rendimient o. En la siguient e t abla se muest ran rendimient os p r o m ed i o r ef er en ci al es, p ar a ser vi ci o s d e t ermof usión en t uberías de dist int os diámet ros, of recidos por Duratec. Diám et ro nom inal mm 63 a 90 Uniones/día 20 110 a 140 18 160 a 200 16 225 a 280 14 315 a 400 12 450 a 500 8 560 a 630 6 710 a 800 4 900 a 1000 3 1100 a 1200 3 13.2 Asist encia t écnica Nuest ra empresa cuent a con un Depart ament o Técnico que prest a apoyo a empresas de proyect os, const ruct oras, mineras y client es en general sin cost o alguno. Con est e propósit o, pret endemos mant ener una excelent e relación con nuest ros client es y of recerles el mejor servicio para una exi t o sa i n st al aci ó n d e n u est r o s p r o d u ct o s. Cont áct ese con nosot ros. 13.3 Fabricación de piezas especiales Adicionalment e, Duratec cuent a con un t aller de f abricación de piezas especiales a pedido, dist int as a las most radas en est e cat álogo. Algunos product os de est a línea son: planchas de poliet ileno, manif olds, reducciones especiales, codos en t odos los ángulos, t ees de reducción, et c. Este documento presenta informació n confiable con lo mejor de nuestro conocimiento y experiencia. Sin embargo Nota s: • El rendim iento de la s uniones es dia rio (8,5 h), ba jo condiciones de terreno óptim o y de a linea ción de tubería s lista s pa ra ser term ofusiona da s. • El servicio no incluye m o nta je, a linea ció n ni tra sla do de tubería en terreno. • Este servicio requiere de a yuda ntes y retro exca va do ra pa ra a poyo en fa ena (m ovim iento de equipo de term ofusión, a rra stre de tubería s, etc.). 76 nuestras sugerencias y recomendaciones no pueden ser garantizadas, pues las condiciones de utilizació n escapan a nuestro control. El usuario de esta informació n asume todo el riesgo relacionado con su uso. Durat ec no asume responsabilidad por el uso de informació n presentada en este documento y expresamente desaprueba toda responsabilidad referente a tal uso. Anexos Anexo A: Tablas dim ensionales t uberías HDPE. Tabla A.1: Dim ensiones t ubería HDPE-Durat ec PE 80 norm a ISO 4427 (σ σS = 63 Kgf /cm 2 ). DIÁMETRO RELACIÓN DIMENSIONAL ESTÁNDAR SDR 2) DIÁMETRO NOMINAL NOMINAL D EQUIVALENTE1) SDR 41 SDR 33 SDR 21 SDR 17 SDR 13,6 SDR 11 SDR 9 PN 12,5 PN 16 SDR 7,4 PRESIÓN NOMINAL PN 3) PN 3,2 PN 4 PN 6 PN 8 Espesor Peso Espesor Peso Espesor Peso Espesor Peso PN 10 Espesor Peso Espesor Peso Espesor Peso PN 20 Espesor Peso mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mm 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 1100 4) 1200 1400 1600 pulgadas 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 21/2 3 4 5 51/2 6 6 8 8 10 10 12 14 16 18 20 22 24 28 32 36 40 44 48 54 64 mm Kg/m 2,3 0,67 2,7 0,95 3,1 1,25 3,5 1,56 4,0 2,02 4,4 2,51 4,9 3,11 5,5 3,93 6,2 4,91 6,9 6,12 7,7 7,67 8,7 9,79 9,8 12,38 11,0 15,65 12,3 19,44 13,7 24,24 15,4 30,69 17,4 39,77 19,6 50,56 22,0 63,75 24,5 78,90 26,9 95,32 29,4 113,64 34,3 154,65 39,2 201,97 mm Kg/m mm Kg/m 2,3 2,8 3,4 3,9 4,3 4,9 5,5 6,2 6,9 7,7 8,6 9,7 10,9 12,3 13,8 15,3 17,2 19,3 21,8 24,5 27,6 30,6 33,6 36,7 42,9 49,0 0,56 0,80 1,19 1,53 1,90 2,47 3,12 3,90 4,89 6,05 7,55 9,59 12,16 15,45 19,48 23,98 30,82 38,90 49,53 62,68 79,56 98,01 118,37 140,99 192,08 250,61 2,3 2,9 3,5 4,1 5,0 5,7 6,4 7,3 8,2 9,1 10,3 11,4 12,8 14,4 16,2 18,2 20,5 22,8 25,5 28,7 32,3 36,4 41,0 45,5 50,0 54,6 - 0,36 0,57 0,82 1,15 1,70 2,20 2,77 3,60 4,57 5,62 7,16 8,81 11,08 14,00 18,09 22,91 29,00 35,86 44,90 56,92 72,18 91,64 116,10 143,19 173,07 206,28 - mm Kg/m 2,4 0,30 3,0 0,46 3,8 0,73 4,5 1,03 5,4 1,48 6,6 2,20 7,4 2,82 8,3 3,54 9,5 4,63 10,7 5,87 11,9 7,22 13,4 9,17 14,8 11,26 16,6 14,40 18,7 18,24 21,1 23,21 23,7 29,37 26,7 37,22 29,7 46,00 33,2 57,60 37,4 72,97 42,1 92,64 47,4 117,47 53,3 148,64 59,3 183,74 - mm Kg/m 2,4 0,23 3,0 0,36 3,7 0,56 4,7 0,89 5,6 1,26 6,7 1,81 8,1 2,67 9,2 3,44 10,3 4,31 11,8 5,64 13,3 7,15 14,7 8,80 16,6 11,38 18,4 14,00 20,6 17,58 23,2 22,26 26,1 28,23 29,4 35,81 33,1 45,39 36,8 56,04 41,2 70,29 46,3 88,87 52,2 112,94 58,8 143,33 - mm Kg/m mm Kg/m mm Kg/m 2,3 0,17 3,0 0,28 3,7 0,43 4,6 0,67 5,8 1,07 6,8 1,50 8,2 2,17 10,0 3,22 11,4 4,18 12,7 5,22 14,6 6,83 16,4 8,79 18,2 10,85 20,5 13,74 22,7 16,93 25,4 21,21 28,6 26,89 32,2 34,11 36,3 43,32 40,9 54,90 45,4 67,72 50,8 84,90 57,2 107,56 - 2,3 2,3 2,8 3,6 4,5 5,6 7,1 8,4 10,1 12,3 14,0 15,7 17,9 20,1 22,4 25,2 27,9 31,3 35,2 39,7 44,7 50,3 55,8 - 0,10 0,13 0,20 0,33 0,51 0,80 1,28 1,80 2,60 3,87 4,99 6,27 8,32 10,53 13,01 16,48 20,28 25,48 32,25 40,98 52,00 65,83 81,15 - 2,3 2,8 3,5 4,4 5,5 6,9 8,6 10,3 12,3 15,1 17,1 19,2 21,9 24,6 27,4 30,8 34,2 38,3 43,1 48,5 54,7 61,5 - 0,10 0,16 0,24 0,39 0,61 0,96 1,50 2,14 3,0 4,60 6,02 7,57 9,86 12,48 15,42 19,52 24,09 30,21 38,26 48,50 61,66 77,97 - 1) Diámetro nominal equivalente en pulgadas, como referencia con la norma ASME B36.10. 2) La relación dimensional estándar SDR corresponde al cuociente entre el diámetro externo y el espesor de pared de la tubería. Es adimensional. 3) La presión nominal PN corresponde a la máxima presión de operación admisible de la tubería a 20ºC, en bar. 4) Diámetro 1100 mm no cubierto por norma ISO 4427, sin embargo las dimensiones fueron calculadas en base a los requerimientos de la norma. Esta tabla se basa en las normas ISO 4427 e ISO 4065. Los pesos están calculados en base a valores medios de diámetro y espesor, según tolerancias especificadas en la norma ISO 11922-1. Tubería en rollos o t iras. Est a t abla se incluye a modo inf ormat ivo. 77 77 Tabla A.2: Dim ensiones t ubería HDPE-Durat ec PE 80 norm a DIN 8074(σ σS = 63 Kgf /cm 2 ). DIÁMETRO RELACIÓN DIMENSIONAL ESTÁNDAR SDR 2) DIÁMETRO NOMINAL NOMINAL D EQUIVALENTE1) SDR 41 SDR 33 SDR 22 SDR 17 SDR 13,6 SDR 11 SDR 9 PN 12,5 PN 16 SDR 7,4 PRESIÓN NOMINAL PN 3) PN 3,2 PN 4 PN 6 PN 8 Espesor Peso Espesor Peso Espesor Peso Espesor Peso PN 10 PN 20 Espesor Peso Espesor Peso Espesor Peso Espesor Peso mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mínimo medio mm pulgadas 16 20 25 32 40 50 63 75 90 110 125 140 160 180 200 225 250 280 315 355 400 450 500 560 630 710 800 900 1000 3/8 1/2 3/4 1 1 1/4 1 1/2 2 21/2 3 4 5 51/2 6 6 8 8 10 10 12 14 16 18 20 22 24 28 32 36 40 1100 4) 1200 1400 1600 44 48 54 64 mm Kg/m mm Kg/m mm Kg/m mm Kg/m _ _ _ _ _ _ 1,8 1,9 2,2 2,7 3,1 3,5 4,0 4,4 4,9 5,5 6,2 6,9 7,7 8,7 9,8 11,0 12,3 13,7 15,4 17,4 19,6 22,0 24,5 _ _ _ _ _ _ 0,37 0,46 0,65 0,95 1,25 1,56 2,02 2,51 3,08 3,90 4,88 6,04 7,58 9,64 12,21 15,39 19,14 23,82 30,12 38,31 48,55 61,20 75,74 _ _ _ _ _ 1,8 2,0 2,3 2,8 3,4 3,9 4,3 4,9 5,5 6,2 6,9 7,7 8,6 9,7 10,9 12,3 13,8 15,3 17,2 19,3 21,8 24,5 27,6 30,6 _ _ _ _ _ 0,29 0,40 0,56 0,80 1,19 1,53 1,90 2,45 3,10 3,88 4,82 5,98 7,47 9,46 11,96 15,22 19,16 23,61 29,70 37,45 47,58 60,23 76,25 93,88 _ _ _ _ _ _ _ _ 1,9 0,24 2,3 0,36 2,9 0,57 3,5 0,82 4,1 1,15 5,0 1,69 5,7 2,19 6,4 2,75 7,3 3,58 8,2 4,52 9,1 5,56 10,3 7,07 11,4 8,68 12,8 10,88 14,4 13,78 16,2 17,47 18,2 22,09 20,5 27,95 22,8 34,49 25,5 43,20 28,7 54,64 32,3 69,30 36,4 87,92 41,0 111,25 45,5 137,19 _ _ _ _ 1,8 0,14 1,9 0,19 2,4 0,30 3,0 0,46 3,8 0,73 4,5 1,03 5,4 1,47 6,6 2,19 7,4 2,79 8,3 3,50 9,5 4,57 10,7 5,77 11,9 7,12 13,4 9,03 14,8 11,06 16,6 13,89 18,7 17,58 21,1 22,37 23,7 28,26 26,7 35,79 29,7 44,20 33,2 55,35 37,4 70,09 42,1 88,90 47,4 112,67 53,3 142,46 59,3 176,00 26,9 91,38 29,4 109,00 34,4 148,65 39,2 193,51 33,6 36,7 42,9 49,0 113,36 135,02 183,93 239,95 50,0 165,73 54,6 197,45 63,7 268,56 _ _ 65,3 213,13 _ _ _ _ _ _ mm Kg/m _ _ 1,8 0,11 1,9 0,15 2,4 0,23 3,0 0,36 3,7 0,56 4,7 0,88 5,6 1,25 6,7 1,79 8,1 2,64 9,2 3,40 10,3 4,26 11,8 5,56 13,3 7,05 14,7 8,65 16,6 10,98 18,4 13,52 20,6 16,94 23,2 21,46 26,1 27,20 29,4 34,49 33,1 43,66 36,8 53,86 41,2 67,55 46,3 85,35 52,2 108,40 58,8 137,44 66,1 173,81 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ mm Kg/m mm Kg/m mm Kg/m _ _ 1,9 0,11 2,3 0,17 2,9 0,27 3,7 0,43 4,6 0,67 5,8 1,06 6,8 1,48 8,2 2,14 10,0 3,18 11,4 4,12 12,7 5,13 14,6 6,74 16,4 8,51 18,2 10,49 20,5 13,28 22,7 16,33 25,4 20,46 28,6 25,90 32,2 32,86 36,3 41,72 40,9 52,81 45,4 65,14 50,8 81,58 57,2 103,33 64,5 131,22 _ _ _ _ _ _ 1,8 2,3 2,8 3,6 4,5 5,6 7,1 8,4 10,1 12,3 14,0 15,7 17,9 20,1 22,4 25,2 27,9 31,3 35,2 39,7 44,7 50,3 55,8 62,5 _ _ _ _ _ 0,08 0,13 0,20 0,33 0,51 0,80 1,27 1,78 2,57 3,82 4,92 6,18 8,04 10,18 12,58 15,92 19,56 24,58 31,09 39,48 50,08 63,38 78,07 97,92 _ _ _ _ _ 2,2 2,8 3,5 4,4 5,5 6,9 8,6 10,3 12,3 15,1 17,1 19,2 21,9 24,6 27,4 30,8 34,2 38,3 43,1 48,5 54,7 61,5 68,3 _ _ _ _ _ _ 0,10 0,16 0,24 0,39 0,61 0,95 1,49 2,12 3,03 4,54 5,84 7,33 9,54 12,06 14,91 18,85 23,26 29,17 36,92 46,80 59,44 75,16 92,73 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 1) Diámetro nominal equivalente en pulgadas, como referencia con la norma ASME B36.10. 2) La relación dimensional estándar SDR corresponde al cuociente entre el diámetro externo y el espesor de pared de la tubería. Es adimensional. 3) La presión nominal PN corresponde a la máxima presión de operación admisible de la tubería a 20ºC, en bar. 4) Diámetro 1100 mm no cubierto por norma DIN 8074, sin embargo las dimensiones fueron calculadas en base a los requerimientos de la norma. Esta tabla se basa en la norma DIN 8074, versión 1999. Los pesos están calculados en base a valores medios de diámetro y espesor, según tolerancias especificadas en la norma DIN 8074. Tubería suminist rada en rollos o t iras. Est a t abla se incluye a modo inf ormat ivo. 78 Anexo B: Norm as de ref erencia relacionadas con t uberías y f it t ings de HDPE El siguient e es un resumen de normas ISO y DIN que t ienen relación con t uberías y f it t ings de HDPE. ISO 161-1 : 1996 Thermoplastics pipes for the conveyance of fluids - Nominal outside diameters and nominal pressures - Part 1: M etric series. ISO 1133 : 1996 Plastics - Determination of the melt mass-flow rate (M FR) and the melt volume-flow rate (M VR) of thermoplastics. ISO 1167 : 1996 Thermoplastics pipes for the conveyance of fluids - Resistance to internal pressure - Test method. ISO 1183 : 1987 Plastics - M ethods for determining the density and relative density of non-cellular plastics. ISO 4065 : 1996 Thermoplastics pipes - Universal w all thickness table. ISO 4427 : 1996 Polyethylene (PE) pipes for w ater supply - Specifications. ISO 6259-1 : 1997 Thermoplastics pipes - Determination of tensile properties - Part 1: General test method. ISO 6259-3 : 1997 Thermoplastics pipes - Determination of tensile properties - Part 3: Polyolefin pipes. ISO 11922-1 : 1997 Thermoplastics pipes for the conveyance of fluids - Dimensions and tolerances - Part 1: M etric series. ISO 12162 : 1995 Thermoplastics materials for pipes and fittings for pressure applications Clasification and designation - Overall service (design) coefficient. DIN 8074 (1999) High-density polyethylene (PE-HD) pipes. Dimensions. DIN 8075 (1999) High-density polyethylene (PE-HD) pipes. General quality requirements. Testing. DIN 16963 Part 1 (1980) Pipe Joints and Elements for High Density Polyethylene (HDPE) Pressure Pipelines. Pipe Bends of Segmental Construction for Butt-w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 2 (1983) Pipe joint assemblies and fittings for types 1 and 2 high-density polyethylene (HDPE) pressure pipes. Tees and branches produced by segment inserts and necking for butt w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 4 (1988) Pipe joint assemblies and fittings for high-density polyethylene (HDPE) pressure pipes. Adaptors for fusion jointing, flanges and sealing elements. Dimensions. DIN 16963 Part 6 (1989) Pipe joint assemblies and fittings for high-density polyethylene (HDPE) pressure pipes. Injection-moulded fittings for butt w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 7 (1989) Pipe joint assemblies and fittings for high-density polyethylene (HDPE) pressure pipes. Fittings for resistance w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 8 (1980) Pipe Joints and Elements for High Density Polyethylene (HDPE) Pressure Pipelines. Injection M oulded Elbow s for Socket-w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 9 (1980) Pipe Joints and Elements for High Density Polyethylene (HDPE) Pressure Pipelines. Injection M oulded Tee Pieces for Socket-w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 10 (1980) Pipe Joints and Elements for High Density Polyethylene (HDPE) Pressure Pipelines. Injection M oulded Sockets and Caps for Socket-w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 11 (1980) Pipe Joints and Elements for High Density Polyethylene (HDPE) Pressure Pipelines. Bushes, Flanges and Seals for Socket-w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 13 (1980) Pipe Joints and Elements for High Density Polyethylene (HDPE) Pressure Pipelines. Turned and Pressed Reducing Sockets for Butt-w elding. Dimensions. DIN 16963 Part 14 (1983) Pipe joint assemblies and fittings for types 1 and 2 high-density polyethylene (HDPE) pressure pipes. Injection moulded reducers and nipples for socket w elding. Dimensions. 79 79 Anexo C: Ejem plos de cálculos C.1 Cálculo de pérdida de carga Ref erencia «Tuberías de poliet ileno», Vol. I, J. Danielet t o. Calcular la pérdida de carga en una t ubería de HDPE PE 100, de diámet ro ext erno 630 mm, PN 10, cuyo caudal es de 0,85 m 3/s. Para calcular el número de Reynolds: Re = Calculamos la velocidad media: 1. Por Hazen-William s t enem os: v= h = 10,643 Q1,85 C-1,85 d -4,87 Donde: Q = 0,85 m 3/s C = 150 d = 555,2 mm (diámet ro int erno) h = pérdida de carga por met ro de t ubería (m/m) Para calcular el diámet ro int erno, vamos a la Tabla 5.1: Dimensiones t ubería HDPE-Durat ec PE 100, y vemos que para PN 10, el espesor de la t ubería de diámet ro ext erno 630 mm es de 37,4 mm, por lo t ant o el diámet ro int erno será: d = 630 - 2 • 37,4 = 555,2 mm Q 4Q 4 • 0,85 = = = 3,5 m/s 2 π• d π • 0,5552 2 A Además υ = viscosidad cinemát ica del f luido, m 2/s (para agua υ =1,01 x 10-6 m 2/s) Por lo t ant o: Re = 3,5 • 0,5552 = 1.923.960 m/s 1,01 x10 -6 Además: Para diámetro > 200 mm: ε = 25 µm (2,5x10-2 mm) Y, reemplazando en la f órmula de f , t enemos: [ f= Reemplazando: vd υ 1 -2log ( 2 )] 0,000025 5,62 + 3,71 • 0,5552 1.923.960 0.9 = 1,176 x 10-2 h = 10,643 • 0,851,85 • 150-1,85 • 0,5552 -4,87 h = 0,01304 m/m Reemplazando en la f órmula de Colebrook: h= 2. Por Colebrook: h= f v2 d 2g Usando la f órmula simplif icada de f , t enemos: [ f= 80 2 1 ( -2log ε 3,71 d + ] ) 5,62 Re0.9 1,176x10 -2 • 3,5 2 = 0,01322 m/m 0,5552 • 2 • 9,81 De acuerdo a la literatura, se recomienda adoptar la mayor pérdida de carga obtenida entre las dos fórmulas. C.2 Cálculo de pérdida de carga ut ilizando ábaco de Hazen-William s Ejem plo Se dispone de un caudal de agua de Q = 10 l/s y de una t ubería de HDPE PE 100 PN 10 de 110 mm de diámet ro nominal. Se desea det erminar la pérdida de carga y la velocidad de escurrimient o. camos el valor Q = 10 l/s. Una vez det erminado est e punt o, subimos vert icalment e hast a int ersect ar la curva para diámet ro nominal 110 mm y PN 10. A part ir de est e punt o de int ersección, en las ordenadas leemos el valor para la pérdida de carga H, y en las curvas que describen la velocidad, obt enemos el valor de la velocidad de escurrimient o. En el ábaco para t uberías de HDPE PE 100 Norma ISO 4427 Clases PN 10 y PN 16, en las abscisas ubi- 1 50% 100% 0,5 3,0 m /s 2,5 m /s 2,0 m v=0,8 m /s 0,025 5% /s /s 1,2 m /s 0,05 10% 0,1000 1,6 m D=25 mm 2,75 D=50 5% º 0,005 D=40 D=63 2,25 D=75 D=90 1,8 m D=110 1,4 m D=140 0,0010 v= 0 ,2 D=125 D=160 m /s 1,0 m D=315 0,0005 D=400 D=355 D=500 D=450 v=0,6 D=630 D=560 0,0001 0,1% º 0,4 m 0.5 1 5 /s /s D=200 D=250 0,1 m /s m /s 10 50 100 /s P PN N 1 10 6 1% 0,0100 D=32 0,5% º 1% º Pérdida de carga unit aria h (m .c.a./m ) (t ant o por uno) Ábaco t uberías HDPE PE 100 Norm a ISO 4427 Clases PN 10 - PN 16 HAZEN-WILLIAM S m /s /s 500 1000 Caudal (l/s) Los valores obt enidos son los siguient es: H = 0,025 m/m v = 1,6 m/s Nota: Se debe señalar que para entrar a los ábacos se utiliza directamente el diámetro nominal de la tubería. 81 81 C.3 Cálculo de pérdida de carga ut ilizando los ábacos de M anning (Dh ) = ( DD ) máx Se t iene un sist ema con las siguient es caract eríst icas de f lujo: Caudal máximo = Qmáx = 50 l/s Caudal mínimo = Qmín = 10 l/s Pendient e = S = 0,004 Terreno granular bien compactado (E’= 70Kgf/cm 2) (QQ ) = 0,83 = 0,7 P P F máx F Donde: QP = caudal a sección parcial QF = caudal a boca llena Análogament e, para caudal mínimo: (Dh ) = (DD ) P mín Como recomendación general y suponiendo condiciones de escurrimient o gravit acional normal se est ablecen las siguient es relaciones para caudales máximos y mínimos, donde h es la alt ura del f lujo t ransport ado y D es el diámet ro int erno de la t ubería, como se observa en la f igura. (QQ ) = 0,18 = 0,3 P F mín F Parám et ros para f lujo gravit acional parcial 1.0 Diámet ro ext erno t ubería .9 AP .8 Para Qmáx: Para Qmín : ( ) AF .7 h = 0,7 D máx DP DF ( ) h = 0,3 D mín VP QP .6 .5 RP QP .4 QF 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 Fact or m ult iplicador D θ h Por lo t ant o: Para caudal máximo, t enemos que: Qmáx = 50 l/s a) M ét odo t radicional: Para una t ubería de HDPE norma DIN 8074 con t ensión de diseño σs = 50 Kgf /cm 2, se desea det erminar el diámet ro nominal requerido y la velocidad de escurrimient o, para t ransport ar un f lujo de agua de acuerdo a las caract eríst icas ant eriorment e especif icadas. Ut ilizamos el ábaco de M anning a boca llena más el gráf ico Fact or M ult iplicador (Parámet ros para f lujo gravit acional parcial): En el gráf ico Fact or M ult iplicador, para caudal máximo, ent ramos en las ordenadas por 0,7 y ubicamos el punt o de int ersección con la curva QP/QF , obt eniendo el Fact or M ult iplicador. 82 QF = QP 50 l/s = = 60,24 l/s 0,83 0,83 Ent ramos al ábaco de M anning a boca llena con los siguient es parámet ros: S = 0,004 Qboca llena = 60,24 l/s Y observamos que el diámet ro de t ubería que mejor se ajust a a est os parámet ros es d= 315 mm. Del mismo modo, para caudal mínimo: Qmín = 10 l/s QF = QP 10 l/s = = 55,56 l/s 0,18 0,18 10.000 3,0 m /s 0,5 2,5 2,0 D=50 2,75 m /s 2,25 m /s D=63 D=90 1,8 m /s D=125 D=140 ,2m /s 1,4 m /s D=160 0,0010 D=200 1,0 m /s D=250 0,0005 D=315 D=355 0,8 D=400 D=450 D=500 v= 0 D=560 m /s 6 v=0 ,6 m /s v= 0 PN D=630 0,0001 0,1%º ,4 m 0,1 0,5 1 5 10 50 4 D=110 2 D=75 3, 0,0100 D=40 0,005 1% m /s /s D=32 mm 5%º m /s PN 5% 0,05 ,8 m m /s m /s PN 10% 0,1000 1,2 v=0 1%0 Para est o, vamos al gráf ico de def ormaciones (% ) para t uberías de HDPE, para E’= 70 Kgf /cm 2 que es lo recomendado para una buena compact ación. A part ir de est e gráf ico observamos que cualquier t ubería que ut ilicemos cumple con los requisit os para ser ent errada de 1 a 6 m. Luego, elegiremos la t ubería PN 3,2. Ábaco tuberías HDPE Norma DIN 8074 ( σs= 50 Kgf/cm 2 ) Clases PN 3,2 - PN 4 - PN 6 a boca llena FÓRM ULA DE M ANNING 1,6 0,5%º Pérdida de carga unitaria h (m.c.a./ m) (tanto por uno) 50% 100% Ent rando al ábaco de M anning a boca llena, observamos que t ambién d = 315 mm, es el diámet ro nominal que más se acerca a los parámet ros requeridos. Det erminado el diámet ro nominal a ut ilizar, d = 315 mm, elegimos la clase de t ubería (PN) que ut ilizaremos. /s 100 500 1000 Caudal (l/ s) Ahora evaluaremos la velocidad de escurrimiento: Ent rando con los siguient es parámet ros en el ábaco de M anning a boca llena: S = 0,004 d = 315 mm PN 3,2 Obt enemos el valor de la velocidad a boca llena: Vboca llena= 1,1 m/s En el gráf ico Fact or M ult iplicador, ent ramos en las ordenadas con DP /DF = 0,7 y ubicamos la int ersección con la curva que describe la relación de velo- cidades VP /VF , obteniendo el Factor Multiplicador: (VV) = 1,12 P F VP = velocidad de f lujo a sección parcial VF = velocidad de f lujo a boca llena Luego, la velocidad máxima de escurrimient o será: VP = 1,12 • VF VP = 1,12 • 1,1 = 1,23 m/s 83 83 b) M ét odo alt ernat ivo: Para una t ubería de HDPE norma DIN 8074 con t ensión de diseño σs= 50 Kgf /cm 2, se desea det erminar el diámet ro nominal requerido y la velocidad de escurrimient o, para t ransport ar un f lujo de agua de acuerdo a las caract eríst icas especif icadas. Para ent rar al ábaco, necesit amos calcular las siguient es relaciones: Para Qmáx= 50 l/s Q 0,05 (√S) = (√0,004) = 0,79 máx Ut ilizando el ábaco de M anning para dif erent es alt uras de llenado: Para Qmín= 10 l/s Caudal máximo = Qmáx = 50 l/s Caudal mínimo = Qmín = 10 l/s Pendient e = S = 0,004 Terreno granular bien compactado (E´= 70 Kgf/cm2) Q 0,01 (√S) = (√0,004) = 0,16 mín Ábaco t uberías HDPE Norm a DIN 8074 ( σs= 50 Kgf /cm 2 ) Clases PN 3,2 - PN 4 - PN 6 para dif erent es alt uras de llenado 0,79 0,7 0,70 (A/D 2 ) (D-2e) 2 0,67 V: Velocidad (m/ s) 0,59 Q: Caudal (m 3/ s) D: Diámetro exterior tubería (m) e: Espesor tubería (m) 0,5 D=32 mm D=40 D=50 0,60 0,49 0,50 0,39 0,40 0,29 0,30 0,20 0,20 (A/ D2) : Del gráfico (adimensional) D=63 0,3 D=75 D=90 D=110 D=125 D=140 D=160 0,10 D=200 D=250 D=315 0,074 D=355 D=400 D=450 D=500 D=560 D=630 0,05 0,1 0,0001 0,0005 0,0010 0,005 0,0100 0,05 0,1 0,5 1 (Caudal en m 3/ s dividido por la raíz de la pendiente en tanto por uno) (Q/ S ) (m 3/ s) 84 0,80 0,74 P P N6 PNN 4 3, 2 h/ D (altura de agua dividido por el diámetro interior) (m/ m) V = Q 5 0,041 10.0000 A/ D2 (Sección de escurrimiento dividido por el diámetro interior al cuadrado) (m 2/ m 2) 1,0 Para det erminar el diámet ro nominal requerido, para caudal máximo, ent ramos al ábaco con los siguient es parámet ros: (Q√S) = 0,79 y máx ( hD) = 0,7 máx Observamos que la t ubería de 315 mm es la más cercana a nuest ro punt o de int ersección. A part ir de est e valor ubicamos el punt o de int ersección con la curva para d= 315 mm y PN 3,2. En el ábaco, leemos en ambos sect ores de las ordenadas: h = 0,59 d y A = 0,48 D2 Luego, calculamos la velocidad a part ir de la ecuación descrit a en est e ábaco: Análogament e, para caudal mínimo: Q = 0,16 √S mín ( ) y ( ) h = 0,3 D mín Observamos que t ambién la t ubería de 315 mm es la que sat isf ace nuest ras necesidades. V= Q (A/D2) (D-2e)2 Donde e = 9,7 mm (espesor mínimo t ubería, ver t abla 5.2). Reemplazando se t iene: Una vez det erminado el diámet ro nominal a ut ilizar, d= 315 mm y de acuerdo al crit erio para def ormaciones de t uberías expuest o en el ejemplo a) M ét odo t radicional, elegiremos una t ubería de HDPE norma DIN 8074 PN 3,2. Para det erminar la velocidad de escurrimient o, ent ramos por las abscisas al ábaco de M anning para dif erent es alt uras de llenado: (√S) Q V= 0,050 = 1,19 m/s 0,48 (0,315 - 2 • 0,0097)2 Observamos que el valor de velocidad máxima de escurrimient o obt enida por est e mét odo es muy similar al obt enido por el mét odo t radicional, V= 1,23 m/s, cuya dif erencia se debe únicament e a aproximaciones. = 0,79 máx 85 85 C.4 Cálculo de b para la instalación de válvulas mariposa Cuando se inst alan válvulas mariposa ent re t uberías HDPE, generalment e es necesario biselar los st ub ends que hay que ut ilizar para evit ar que el disco de la válvula t ope int ernament e con ést os y pueda girar librement e. En la siguient e f igura se ilust ra est e problema. st ub end disco 30º det alle H x Despejamos x, result ando: x= √ d 2 L () () 2 - 2 2 - d5 2 Como vemos en la f igura, x corresponde al punt o en que el disco de la válvula mariposa t opa vert icalment e con el borde int erno del st ub end. Los f abricant es de válvulas recomiendan una ciert a holgura para est e valor, por lo que para ef ect os de cálculo es aconsejable ut ilizar la medida H que t ambién se muest ra en la f igura. b d Para calcular b, que es la dif erencia desde el borde int erno del st ub end, a la cual se aconseja realizar el biselado con un ángulo de 30º como muest ra el det alle de la f igura, se puede aplicar la siguient e relación t rigonomét rica: d5 t ubería L Como se muest ra en la f igura, podemos f ormar el t riángulo rect ángulo que se marca con líneas azules. b= H t g 30º Ejem plo: Calcular el valor de b para inst alar una válvula mariposa en una t ubería de HDPE PE 100 PN 10 de 250 mm. d 2 Primero se debe cont ar con los dat os de la válvula que se va a ut ilizar. En est e caso usaremos una válvula mariposa marca ASAHI, M odelo 75 Gear. A part ir del cat álogo del f abricant e, obt enemos los valores de d (diámet ro del disco) y L (ancho de la válvula) para el modelo 75 Gear de 10” . d5 + x 2 d = 10,08” = 256,03 mm L = 4,33” = 109,98 mm L 2 Y, aplicando Pit ágoras, t enemos: 2 2 2 () () ( ) d 2 86 = L 2 + d5 2 +x Vamos a la t abla 5.1, para t uberías PE 100, donde aparecen los valores mínimos de diámet ros y espesores correspondient es a cada presión nominal PN. Los cálculos pueden ser realizados con est os valores. Sin embargo, para ser más rigurosos, es convenient e ut ilizar los valores medios t ant o de diámet ro de t ubería como de espesor de p ar ed . Par a o b t en er est o s val o r es p u ed e cont act arse con el Depart ament o Técnico de Duratec, o bien consult ar la norma ISO 11922-1 donde aparecen las t olerancias que rigen la f abricación de est as t uberías. C.5 Cálculo de espaciam ient o ent re soport es aéreos Ref erencia «Tuberías de Poliet ileno», Vol. I, J. Danielet t o Para t uberías PE 100 PN 10 de 250 mm, los valores medios son: Diámet ro medio = 251,2 mm Espesor medio = 16 mm Esf uerzos de f lexión ent re apoyos Los esf uerzos de f lexión en t uberías son bast ant e comunes, ya sea en inst alaciones aéreas, donde las t uberías son f ijadas a int ervalos regulares por soport es o abrazaderas, en t uberías ancladas sobre el suelo por pesos de concret o, en inst alaciones submarinas, o incluso debido a la acción de corrient es acuát icas y olas. Es necesario verif icar que las t ensiones de f lexión no sobrepasen los límit es admisibles, lo cual llevaría la t ubería al colapso. Por lo t ant o, el diámet ro int erno t ant o de la t ubería como del st ub end, d 5 será: d 5 = diámetro externo tubería - 2 espesor de pared d 5 = 251,2 - 2 • 16 = 219,2 mm Con los valores de d (diámet ro del disco), L (ancho de la válvula) y d 5 (diámet ro int erno del st ub end), podemos calcular el valor de x: x= √ ( 256,03 2 2 )( - 2 2 ) 109,98 - 219,2 2 = 6,0 mm La f lecha result ant e δ se puede calcular por: En est e caso, el f abricant e recomienda una holgura de 2 mm para est e modelo de válvulas hast a 5“ y 3 mm desde 5“ . Por lo t ant o el valor de H será: H = x + 3 = 9 mm Y, calculamos b, reemplazando H en la ecuación: b= En la siguient e f igura se ilust ra est a sit uación. 9 t g 30º ( ) = 15,6 mm Obt enemos el valor de b = 15,6 mm, por lo que es aconsejable realizar un biselado de aproximadament e 16 mm en el st ub end ant es de inst alar la válvula mariposa. δ= q l4 6 π Ek ( D4 - d 4 ) Donde: δ = f lecha, cm D = diámet ro ext erno t ubería, cm d = diámet ro int erno t ubería, cm l = espaciamient o ent re apoyos, cm EK = módulo de elast icidad o módulo de plast odef ormación del mat erial, Kgf /cm 2 q = carga dist ribuida, kgf /cm. Si consideramos los esf uerzos de f lexión causados por el propio peso de la t ubería sumado al peso del f luido, como ocurre en inst alaciones aéreas y t uberías con soport es, t enemos: • Carga debida a la t ubería qp = ρp ( D2 - d 2 ) ρp (Kgf/cm) 4 = Peso específ ico de la t ubería (Kgf /cm 3) 87 87 • Carga debida al f luido qf = ρf d2 4 ρf (Kgf/cm) = Peso específ ico del f luido, agua ρf = 1,0 x 10-3 (Kgf /cm 3) q = q p +q f Limit ando la relación ent re el espaciamient o (l) y la f lecha (δ) en un det erminado valor (δ/l), el espaciamient o se puede obt ener por: l= √ 3 6 π Ek (D4 - d 4) (δ/l) q A modo de magnit ud, se verif ica que la relación (δ/l) ent re 1/200 y 1/300 result a en f lechas no percept ibles a simple vist a. Ejem plo: Calcularemos el espaciamient o ent re soport es aéreos para una t ubería de HDPE PE 100, PN 20, de 160 mm que t ransport a agua a t emperat ura ambient e. Tubería HDPE PE 100, PN 20, D = 160 mm Diámet ro int erno d = 160 - 2 • 17,9 = 124,2 mm ρf EK 88 • Carga debida a la t ubería: qp = ( D2 - d 2 ) (162 - 12,422 ) ρp = 0,96 x 10-3 = 0,02442 Kgf/cm 4 4 • Carga debida al f luido: Luego: ρp Reemplazando en las ecuaciones ant eriorment e descrit as, t enemos: = peso específ ico de la t ubería, HDPE PE 100, ρp = 0,96 x 10-3 Kgf /cm 3 = peso específ ico del f luido, agua ρf = 1,0 x 10-3 Kgf /cm 3 = módulo de elast icidad, para PE 100 Ek = 14000 Kgf /cm 2 qf = d2 12,422 ρf = 1 x 10-3 = 0,03856 Kgf /cm 4 4 Luego: q = q p + q f = 0,06298 Kgf /cm Reemplazando en la ecuación para calcular l y considerando (δ/l) como 1/300, t enemos: l= l= √ √ 3 6 π Ek ( D4 - d 4 ) (δ/l) q 3 6 π 14000 (164 - 12,424) (1/300) = 8,3 m 0,06298 Obt enemos el valor para el espaciamient o ent re apoyos l de 8,3 m. No ta : Se debe co nsidera r que los so po rtes no deben provoca r ca rga s puntua les en la tubería . Se recom ienda soportes con una buena superficie de co nta cto y que so stenga n firm em ente la tubería . C.6 Teorem a de Ber noulli para líquidos perf ect os Ref erencia «M anual de Hidráulica», Azevedo Net t o La siguient e f igura muest ra part e de un t ubo de corrient e* por el cual f luye un líquido de peso específ ico γ. En las dos secciones indicadas, de áreas A 1 y A 2 , act úan las presiones p 1 y p 2 , siendo las velocidades V1 y V2 , respect ivament e. * En un líquido en movimient o, se consideran líneas de corrient e las líneas orient adas según la velocidad del líquido y que cuent an con la propiedad de no ser at ravesadas por part ículas de Las part iculas inicialment e en A 1, en un pequeño int ervalo de t iempo pasan a A 1´, en t ant o que las de A 2 se mueven a A 2´. Todo ocurre como si en est e int ervalo de t iempo, el líquido pasara de A 1A 1´para A 2A 2´. Se est udiarán solament e las f uerzas que producen t rabajo, no considerándose aquellas que act úan normalment e en la superf icie lat eral del t ubo. De acuerdo con el t eorema de las f uerzas vivas: «La variación de la fuerza viva en un sistema, iguala al t rabajo t ot al de t odas las f uerzas que act úan sobre el mismo». Así, considerando la variación de energía cinét ica: f luido. En cada punt o de una corrient e, pasa, en cada inst ant e t , una part ícula de f luido de una velocidad V. Admit iendo que el campo de velocidad V sea cont ínuo, se puede considerar un t ubo de corrient e como una f igura imaginaria, limit ada por líneas de corrient e. Los t ubos de corrient e est án f ormados por líneas de corrient e y cuent an con la propiedad de no poder ser at ravesados por part ículas del f luido: sus paredes se pueden considerar impermeables. M : masa del f luido Siendo el f luido un líquido incompresible: γ A 1 d S1 = γ A 2 d S2 = γ Vo l Vol : volumen del f luido Y la suma de los t rabajos de las f uerzas ext ernas (empuje y gravedad) considerando que no hay roce por t rat arse de un líquido perf ect o, será: P1 A 1 d S1-P2A 2d S2+ γ Vo l (Z1-Z2) 1 M V 2 1M V 2 = 1M V2 2 2 1 1 2 2 2 89 89 Identificando los términos y sustituyendo, tenemos: 1γ 1γ VolV22 - VolV12 = (P1-P2)Vol + γ (Z1 - Z2)Vol 2g 2g Simplif icando: V 22 2g - V 12 2g = P1 γ - P2 γ + Z1 - Z 2 Ejemplo: Se conduce agua desde un est anque part iendo con una t ubería de HDPE PE 80 DIN 8074, PN 4 y diámet ro ext erno 250 mm. Luego de pasar por una reducción, el diámet ro cambia a 125 mm y el agua se descarga a presión at mosf érica. El caudal es de 98 l/s. Calcular la presión en la sección inicial de la t ubería y la alt ura de agua H en el est anque. Y, reordenando los t érminos, obt enemos la expresión conocida como ” Teorem a De Bernoulli”: V 12 2g + P1 γ + Z1 = V22 2g + P2 γ + Z2 = const ant e Est a ecuación puede ser enunciada de la siguient e f orma: «A lo largo de cualquier línea de corrient e, la suma de las alt uras cinét ica (V2/2g), piezomét rica (p/γ) y geomét rica (Z) es const ant e». El t eorem a de Bernoulli no es sino el «Principio de conservación de la energía». Cada uno de los t érminos represent a una f orma de energía: V 2g 2 p V 12 = energía cinét ica γ = energía de presión o piezomét rica Z = energía de posición o pot encial Es import ant e dest acar que cada uno de est os t érminos puede ser expresado en met ros, const it uyendo lo que se denomina carga. 90 2g + P1 γ m (carga de velocidad o dinámica) p Kg/m 2 = γ Kg/m 3 m (carga de presión) m (carga geomét rica o de posición) + Z1 = V22 2g + P2 γ + Z2 Z1= Z2= 0 (el plano de referencia corresponde a la cota 0) (se descarga a presión atmosférica) P2= 0 P1 γ V2 m 2/s2 = 2g m/s2 Z Aplicando el balance de Bernoulli a la salida del est anque (punt o 1) y en el punt o de descarga (punt o 2) se t iene: = V 22 2g - V 12 2g Para det erminar V1 y V2 , ut ilizamos la “ Ecuación de cont inuidad” : Q = VA donde V = Q A El área corresponde al área de escurrimient o, para lo cual se debe considerar el diámet ro int erno de las t uberías. Para HDPE PE 80 DIN 8074 PN 4, los valores de los espesores de pared se encuent ran en la Tabla 5.2 del cat álogo. Para det erminar la alt ura H del est anque, podemos hacer un balance de Bernoulli ent re el punt o 1 y el punt o 3 que indica el nivel superior de agua en el est anque: V 32 2g Q 4x0,098 4x0,098 2,34 m/s V1 = = = = A1 πD12 π(0,25 - 2x0,0096)2 V2 = Q 4x0,098 4x0,098 9,37 m/s = = = A2 πD22 π(0,125 - 2x0,0048)2 V3 = 0 P3 = 0 Z1 = 0 + P3 γ + Z3 = V12 2g + P1 γ + Z1 (no hay velocidad, se considera que el nivel del agua se mant iene const ant e) (presión at mosf érica) Luego, la presión a la salida del est anque (punt o 1) será la siguient e: H= P1 γ = 9,372 2x9,8 - 2,342 2x9,8 = 4,48 - 0,28 =4,2 m H= V12 2g + P1 γ 2,342 + 4,2 = 0,28 + 4,2 = 4,48 m 2x9,8 91 91 Tu b e r í a s y Fi t t i n g s d e HDPE Durat ec D i se ñ o : Ta l l e r EKIS Fono 333 0465 t allerekis@adsl.t ie.cl I m p re si ó n : I m p re n t a Sa l e si a n o s S.A. 92