38

Los fittings para electrofusión se suministran conuna tarjeta magnética con un código de barrasque contiene toda la información relacionada conel producto y el proceso de fusión.La zona de fusión debe ser protegida de las in-clemencias del tiempo como lluvia, viento o nie-ve. La calidad de la fusión depende en gran me-dida del cuidado que se tenga en la etapa de pre-paración del proceso.Para realizar la electrofusión se necesita un ge-nerador monofásico de corriente alterna de 220V/50Hz, con una capacidad mínima de 5KVA.Las unidades de control cuentan con un micro-procesador que controla todas las funciones enforma confiable y segura y están provistas de una

tarjeta magnética de control. La memoria de re-gistro garantiza que toda la información regis-trada es almacenada automáticamente en el sis-tema. Además, cuentan con un sistema de tarje-tas personalizadas para identificar al operador yproteger la unidad de control contra malos usos;el número de tarjeta del operador ingresaautomáticamente al registro de datos de la uni-dad de control.Al conectar un lápiz lector de código de barras ala unidad de control, es posible transferir los da-tos del proceso de fusión desde un código de ba-rras hasta la unidad de control, facilitando aunmás el procedimiento.

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

Una vez completado el ciclo de fusión,se deben chequear los indicadores defusión. Desconectar los cables del fit-ting, dejando sujeta la tubería duran-te el ciclo de enfriamiento recomen-dado por el proveedor del fitting.No se debe realizar ninguna pruebade presión hasta completar los tiem-pos mínimos de enfriamiento y de es-pera recomendados.

Nota: Durante el proceso de fusión, no debe exis-tir cargas o esfuerzos entre la tubería y la zonade fusión.

6.b 7.b

8.

Sujetar la tubería en el alineadorcon abrazaderas.

Sostener la tubería con el fitting en-samblado en un alineador conabrazaderas.

9.Ingresar los datos de fusión por me-dio de una tarjeta magnética o uncódigo de barras. Revisar la informa-ción en la pantalla de la unidad decontrol. Iniciar la fusión.

Conectar el fitting a la unidad decontrol. Encender la unidad de con-trol. Conectar los cables de salida dela unidad de control.

7.aDeslizar la segunda tubería ya pre-parada dentro del fitting, hasta lamarca o hasta el limitador central yapretar ambos tornillos de la abra-zadera integrada, o

39

Figura 7.1

Conexión Elemento calefactor Tubería

Calentamiento Unión soldada

7.1.3 Soldadura tipo soquete

Este procedimiento se utiliza más bien para unirtuberías y conexiones de diámetros pequeños, has-ta 125 mm.Su nombre viene de la utilización de conexionesen cuya extremidad la tubería se inserta, ejercien-do una presión de la masa fundida de la conexióncontra la masa fundida de la tubería, soldandola superficie interna de la conexión con la exter-na de la tubería.La soldadura necesita, básicamente, de una placade soldadura con temperatura controlada, pro-vista de un molde macho antiadherente que ca-lentará la superficie interna de la conexión y unmolde hembra antiadherente, que calentará lasuperficie externa de la tubería.El procedimiento puede ser manual o a través deuna pequeña máquina, responsable de mantenerel alineamiento de la tubería y de la conexión.Es un proceso rápido y práctico, donde la calidadde la soldadura depende principalmente de la

precisión dimensional de los moldes de calenta-miento y de las conexiones, y de respetar losparámetros de soldadura.Un buen procedimiento recomienda la utilizaciónde accesorios como:

• Moldes para la calibración de profundidadde penetración.

• Cortador especial para un corte perpendi-cular de las tuberías.

• Cold-ring, un tipo de abrazadera emplea-do en la tubería, cuya función es disminuirla posible ovalización de la misma, limitarla profundidad de penetración de la tube-ría en la conexión, servir de apoyo para elsoldador y comprimir la masa fundidaexpelida en la soldadura contra la cara dela conexión.

En la figura 7.1 se ilustra este procedimiento.

40

7.2 Uniones desmontables

Las uniones desmontables permiten una instala-ción fácil y rápida; sirven no sólo para unir tube-rías entre sí, sino que también para unir tuberíasa válvulas, accesorios y otros equipos.Los sistemas más comunes son:

7.2.1 Stub ends y flanges.7.2.2 Unión roscada (Plasson o equivalente).7.2.3 Unión tipo Victaulic.

Figura 7.2

7.2.1 Stub ends y flanges7.2.1.1 Flanges tradicionales

Este sistema es utilizado principalmente paraacoplamientos a bombas, válvulas, etc. Tambiénes útil si se trata de instalaciones que serán des-montadas a futuro. Para realizar esta unión serequiere:

• Stub end o porta flange.• Flange.• Pernos con tuerca o espárragos con tuercas.

La figura 7.2 ilustra el método de unión con flanges para unir tuberías de HDPE entre sí o a tuberías deotros materiales. Pueden utilizarse empaquetaduras entre los stub ends aunque a veces no es necesario.Se debe aplicar un torque suficiente a los pernos para prevenir filtraciones. Luego de la instalación inicialy el apriete de las conexiones, es una buena práctica permitir que las conexiones se ajusten por un perío-do de tiempo (usualmente un par de horas). Transcurrido este período se debe realizar un apriete finalde los pernos; de esta manera se logra sellar la unión.

Tuberíade HDPE

FlangeFlange

Tubería de acerocon flange

Stub end

Stub endPernos

Soldaduraa tope

Pernos

Soldadura a tope

Stub endStub end

Flanges

Soldadura a tope

Tubería de HDPE

41

7.2.1.2 IPP DeltaflexTM

Flanges tipo Convoluted

Gracias a las sofisticadas herramientas compu-tacionales de que se dispone hoy día, se ha podi-do realizar un extenso trabajo de investigaciónpara diseñar una moderna línea de flanges deexcelente rendimiento. A esta nueva generaciónde flanges se les denomina flanges tipoConvoluted, en los que se ha logrado redistribuirla masa del flange para alcanzar la máxima resis-tencia y el mínimo peso. Las piezas son livianas yfáciles de manipular e instalar. En la figura 7.3 semuestra un flange tipo Convoluted IPPDeltaflexTM.Históricamente se tuvo la impresión de que elúnico método para reducir el costo de un deter-minado flange era hacerlo más delgado; comoresultado se obtenía un flange de menor resis-tencia.La normalización existente para flanges fue de-sarrollada para tuberías metálicas hace ya muchosaños. Los flanges tradicionales son soldados a latubería metálica (acero carbono por ejemplo) ycuando se apernan, las fuerzas opuestas se neu-tralizan unas a otras a través de la empaquetaduraque cubre la unión completa de las caras de am-bos flanges. Esto crea una unión estable.Cuando esta misma aplicación se utiliza para

HDPE, los flanges quedan flotando libremente yson capaces de elevarse como una viga en balan-ceo y rotar sobre el borde del stub end, creándo-se una fuerza rotacional alrededor del borde. Estocrea niveles de tensión de aproximadamente eldoble de magnitud que para aplicaciones tradi-cionales en tuberías metálicas, excediendo el lí-mite de resistencia del material del flange.

Este nuevo diseño incorpora ciertas característi-cas que lo hacen seguro y costoefectivo. Se halogrado reducir el tamaño y el costo lograndoflanges de alto rendimiento para sistemas de tu-berías de HDPE, debido a que la masa total, com-parada con un flange tradicional, se ha disminui-do en un 30% o más y se ha redistribuido en unaconfiguración que mejora notablemente el fun-cionamiento de los flanges tradicionales. En lafigura 7.4 se aprecia su diseño y la manera enque se asienta en el stub end de HDPE y se apernaa su contraparte.Las flanges tipo Convoluted IPP DeltaflexTM han sidoincorporados por las principales empresas de inge-niería en los más grandes proyectos alrededor delmundo y han probado su excelente desempeño enalgunas de las aplicaciones más críticas.

Figura 7.3

Flange tipo ConvolutedTuerca

Stub end

Tubería de HDPE

Flange tipo ConvolutedPerno

Stub endTubería de HDPE

Figura 7.4

42

3.

2.1.

Este tipo de unión permite un rápido acople ydesacople, gran estanqueidad y resistencia a es-fuerzos axiales. Son bastante utilizadas en riegoe industrias en general. Se utilizan principalmen-te en diámetros entre 20 y 110 mm.Recientemente, Plasson ha desarrollado un nue-vo diseño de fittings de compresión, en tamañosintermedios de 40, 50 y 63 mm, en el cual el sello

o junta de goma ha sido rediseñado con un perfiltrapezoidal, para permitir una introducción rápi-da y fácil de la tubería, sin la necesidad de retirarla tuerca del fitting.Los diámetros 16 a 32 mm no han sido modifi-cados.A continuación se muestra los componentes y lasinstrucciones de instalación.

Instrucciones de instalación para fittings de 16 a 63 mm

Cortar la tubería a escuadra, remover las virutas. Desatorni-llar la tuerca hasta su último hilo, dejándola conectada al fit-ting mientras se inserta la tubería.

Introducir la tubería con un movimiento circular* dentro delfitting, pasando el casquillo de apriete y la junta de gomahasta llegar al tope interno del fitting. Girar firmemente latuerca en dirección del cuerpo del fitting, usando una llavePlasson (o similar) en los tamaños 40 mm y mayores.

Cerrar firmemente la tuerca (no es necesario el contacto con el cuerpo central delfitting).

* A fin de facilitar la introducción, es conveniente lubricar y biselar la tubería (usar lubricante silicona).

7.2.2 Unión roscada (Plasson o equivalente)

1 2 3 4

1 Cuerpo2 Sello o junta de goma3 Casquillo de apriete4 Tuerca

Ampliacióndel perfil depieza Nº 2

Detalle de componentes

Tope interno

43

De la misma forma, Plasson ha completado el de-sarrollo de un nuevo diseño para los fittings decompresión de diámetros grandes, es decir, ta-maños 75, 90 y 110 mm.El nuevo diseño involucra cambios en la tuerca,sello, inserto de PP y casquillo de apriete. Debido

Instrucciones de instalación para fittings de 75 a 110 mm

Detalle de componentes

1 Cuerpo2 Sello o junta de goma3 Inserto de PP4 Casquillo de apriete5 Tuerca

a la nueva forma de diseño del fitting, no es ne-cesario que la tuerca sea totalmente desatorni-llada antes del montaje.A continuación se muestran los componentes ylas instrucciones de instalación para los fittingsde 75, 90 y 110 mm.

1 2 3 4 5

2.Insertar la tubería hasta que llegue a tocar perpendicularmente elcuerpo del fitting.

3.

1.Desatornillar la tuerca para permitir que los compo-nentes se separen y que se inserte la tubería. Cuandose desaprietan, todos los componentes tienen un diá-metro interno levemente mayor que el diámetro ex-terno de la tubería.

Cerrar firmemente la tuerca con una llave Plasson (o similar). El apriete final res-tringe físicamente la tubería y completa la compresión del sello, originando unaunión simple pero completamente efectiva (sin filtraciones).

44

7.2.3 Unión tipo Victaulic

Las uniones tipo Victaulic reúnen las ventajas dela rapidez de la instalación, integridad del diseñoy confiabilidad del funcionamiento.El acoplamiento métrico estilo 995 está diseñadoespecíficamente para unir mecánicamente la tu-bería de HDPE de tamaños métricos de las especi-ficaciones dimensionales ISO 161-1 y DIN 8074para SDR de 32,5 a 7,3.El acoplamiento cuenta con hileras de dientes desujeción integrales en ambos lados de la carcaza. Amedida que se aprietan las carcazas, los pernos fuer-zan a los dientes a morder la tubería. Este diseñopermite unir directamente tuberías de HDPE sin ne-

cesidad de un equipo de termofusión. Figura 7.5.Los acoplamientos métricos estilo 995 vienen conempaquetadura de grado «E» (rango de tempera-tura de -34ºC a 110ºC), para servicio de agua den-tro del rango recomendado de temperatura, ade-más de una variedad de ácidos diluidos, numero-sos productos químicos y aire libre de aceite. No serecomienda para servicio de petróleo.También se encuentra disponible una empa-quetadura de grado «T» (rango de temperaturade -29ºC a 82ºC) para servicio de petróleo, aire convapores de aceite, aceites vegetales y minerales,dentro del rango de temperatura especificado.

Figura 7.5

Ampliado para mayor claridad

Carcaza

Tubería de HDPEEmpaquetadura de goma

Pernos / Tuercas

Dientes desujeción

45

8.1.2 Tendido de la tuberíaLas tuberías de HDPE se pueden unir sobre la su-perficie y luego bajar hasta la zanja. Se debe te-ner especial cuidado en no dejar caer la tubería yevitar condiciones que produzcan tensiones for-zadas o deformaciones durante la instalación.Cuando sea necesario, se debe utilizar conexio-nes flangeadas para facilitar el manejo de tube-rías y fittings durante la instalación en la zanja.La longitud de tubería que se puede tirar a lo lar-go de la zanja depende de las dimensiones de latubería y de las condiciones del terreno. Si el te-rreno puede producir ralladuras, la tubería debedeslizarse sobre polines.La máxima fuerza de tiro que se puede aplicar auna tubería de HDPE puede ser estimada usandola siguiente fórmula:

F = S A

Donde:F = máxima fuerza de tiro (kgf)S = máxima tensión admisible del

material (kgf/cm2)A = área transversal de la pared de la

cañería (cm2)

El área transversal de la pared de la tubería es:

A = π π π π π (D - e) e

Donde:D = diámetro externo (cm)e = mínimo espesor de pared (cm)

Cuando se tira una tubería, se debe utilizar uncabezal de tiro o una manga de goma adecuadapara protegerla y evitar que los cables de tiro ladañen. Nunca se debe tirar la cañería por el ex-tremo flangeado.

8.1 Instalación subterráneaEn esta sección se entregan las consideracionesgenerales y recomendaciones para la instalaciónde tuberías de HDPE bajo tierra.

8.1.1 Excavación y preparación del encamado

Debido a que las tuberías de HDPE se pueden uniren largos tramos sobre la superficie, basta exca-var zanjas angostas que permitan instalarlas, loque se traduce en una economía en los costos deinstalación.Gracias a la facilidad de manejo, la tubería se pue-de colocar rápidamente en la zanja cuidando deno exceder los radios mínimos de curvatura reco-mendados.El ancho de la zanja variará dependiendo de suprofundidad y del tipo de suelo. El ancho delencamado debe ser suficiente para permitir unaadecuada compactación alrededor de la tubería.Generalmente, un ancho de 30 cm más que el diá-metro nominal de la tubería es suficiente.Con relación a la profundidad de la zanja, éstadepende de varios factores: diámetro y espesorde la tubería, cargas producto del flujo vehicular,estructuras estáticas, etc.Con respecto al fondo de la zanja, éste debe serrelativamente uniforme y sin piedras, proporcio-nando un apoyo continuo a todo el largo de latubería. Cuando se encuentran rocas o piedrasque puedan dañar o causar cargas puntuales so-bre la tubería, éstas deben retirarse y se debe re-llenar el fondo de la zanja utilizando un

encamado compactado de 10 a 15cm de material fino, como gravi-lla o arena.Para la mayoría de los sistemaspresurizados, no es necesaria unanivelación exacta del fondo de lazanja, a menos que esto sea espe-cificado. Para sistemas de flujogravitacional, la pendiente se debegraduar de igual forma que paratuberías de otros materiales.En suelos inestables, como panta-

nos o arenas sin capacidad de soporte, es necesa-rio sobreexcavar y rellenar con gravilla o estabili-

8. Instalación

zado hasta la profundidad adecuada de la zanja.Además, se debe considerar todas las precaucio-nes necesarias para prevenir derrumbes, que pue-den originarse por la presencia de equipamientode construcción cerca del borde de una excava-ción o por condiciones climáticas adversas.

46

8.1.3 Expansión y contraccióntérmicas

Es importante considerar las características de ex-pansión y contracción térmica en el diseño e ins-talación de sistemas de HDPE. El coeficiente deexpansión y contracción térmica para elpolietileno es aproximadamente 10 veces mayorque para el acero o concreto. Sin embargo, laspropiedades viscoelásticas de este material lohacen bastante adaptable para ajustarse con eltiempo a los esfuerzos impuestos por los cambiostérmicos. Cuando la instalación se realiza en ve-rano, se deben utilizar longitudes un poco ma-yores de tubería y se debe tender en forma ser-penteada para compensar la contracción de la tu-bería en el interior (más frío) de la zanja.Si la instalación se realiza en invierno se puede ha-cer el tendido con la longitud real de la tubería.Cuando el relleno es blando o se pone pastoso,como en pantanos o fondos de río, la tuberíapuede no estar restringida por el relleno para elmovimiento causado por la expansión o contrac-ción térmica. Además, las tensiones inducidas enla tubería se transmiten a los extremos de la mis-ma, lo cual puede ocasionar daños en conexio-nes débiles. Si es posible, se deben instalar anclajesapropiados justo antes de los extremos, para ais-lar y proteger estas conexiones.La fuerza inducida por variaciones térmicas es elproducto de la tensión en la pared de la tubería yel área transversal de la pared. La longitud detubería requerida para anclar la línea contra estafuerza calculada depende de la circunferencia dela tubería, la presión de contacto promedio en-tre el suelo y la tubería, y el coeficiente de fric-ción entre el material de relleno y la tubería.Una vez que la línea se ha instalado y está enservicio, la variación de temperatura generalmen-te es pequeña, se produce durante un períodode tiempo prolongado y no induce ninguna ten-sión significativa en la tubería.

8.1.4 Instalación de fittings

Cuando las tuberías o conexiones se conectan aestructuras rígidas, se deben prevenir los movi-mientos o flexiones en el punto de conexión. Paraeste propósito, se utiliza un relleno biencompactado o un cojinete de hormigón armadoconstruido debajo de la tubería o fitting, quedebe conectarse a la estructura rígida y prolon-garse un diámetro de la tubería, o un mínimo de30 cm desde la unión flangeada. La figura 8.1 ilus-tra el método sugerido.

Figura 8.1

Se recomienda que los pernos, tanto en conexio-nes flangeadas como en las abrazaderas de loscojinetes de soporte, se sometan a un reaprietefinal, luego de la instalación inicial.Se debe tener especial cuidado con la com-pactación realizada alrededor de las conexiones,la que deberá extenderse varios diámetros detubería más allá de los terminales de las conexio-nes. Se recomienda una compactación de 90%densidad Proctor en estas áreas.

47

8.2 Instalación superficial

Generalmente, las tuberías de HDPE se instalanbajo tierra. Sin embargo, existen situaciones enlas cuales la instalación superficial presenta ven-tajas, como por ejemplo:

• Líneas para la conducción de pulpas orelaves mineros que a menudo sonrelocalizadas y permiten ser rotadas paradistribuir el desgaste en la tubería.

• Condiciones ambientales: la resistencia y fle-xibilidad de las tuberías de HDPE a menu-do permiten instalaciones a través de pan-tanos o sobre áreas congeladas.

• Instalaciones sobre zonas rocosas o a tra-vés del agua resultan a veces los métodosmás económicos.

• Su bajo peso y facilidad de montaje permi-ten una disponibilidad inmediata en insta-laciones temporales.

8.2.1 Dilatación y contraccióntérmicas

En el diseño de una instalación superficial se de-ben considerar los cambios de temperatura tantointernos como externos, pues éstos causan dilata-ción y contracción en todos los tipos de tuberías.Cuando se producen grandes cambios de tempe-ratura en cortos períodos de tiempo, el movimien-to de la tubería se puede concentrar en una zonay llegar a doblarla. Si el flujo del fluido transpor-tado es continuo, las expansiones y contraccio-nes de la línea serán mínimas una vez que se hanestablecido las condiciones de operación.La tubería de HDPE contiene un porcentaje denegro de humo que la protege de los rayos UV,pero el calor que absorbe aumenta la tasa de di-latación y contracción.Un método para limitar la dilatación y contrac-ción es anclar adecuadamente la tubería en in-tervalos determinados a lo largo del tendido.Cuando ocurra la dilatación, la tubería se

8.1.5 Pasada de pared

Cuando la tubería es conducida a través de pasa-das de paredes, puede ser anclada mediante unanillo o montura lateral fusionada a la tubería,sellando la pared de la pasada. Para sellar el ani-llo entre la pasada y la tubería de HDPE se hanprobado exitosamente sellos de goma expandiblemás mortero.Lograr un empotramiento continuo, sin huecos,puede proporcionar resistencia estructural a lalínea, tanto en lo que respecta a la presión decolapso externa como a la capacidad de presióninterna. En los procedimientos actuales deempotramiento, es extremadamente difícil lograrsellar el anillo sin dejar huecos.Se pueden usar empotramientos localizados paraestabilizar los movimientos de la línea donde exis-tan expansiones laterales.

8.1.6 Relleno y compactación

El propósito del relleno de la zanja es dar un apo-yo firme y continuo alrededor de la tubería. Elaspecto más importante para lograr una exitosainstalación subterránea es realizar un correcto re-lleno alrededor de la tubería.El material excavado desde la propia zanja se pue-de utilizar como relleno inicial si es uniforme, nocontiene piedras y se desmorona y disgrega confacilidad. El mejor material de relleno inicial es are-na fina. Si la tubería es tendida en terrenos barro-sos de mala calidad y si las condiciones de cargaexterna son severas, como en cruces de caminos,se debe utilizar arena como relleno inicial.El relleno inicial debe ser colocado en dos etapas: laprimera es hasta la línea media de la tubería. Lue-go se compacta o nivela mojando con agua paraasegurar que la parte inferior de la tubería esté bienasentada. Se debe tener especial cuidado en que latubería quede bien apoyada en los costados, ya quela compactación de esta zona influye en forma muyimportante en la deflexión que experimenta la tu-bería en servicio. La compactación depende de laspropiedades del suelo, contenido de humedad, es-pesor de las capas de relleno, esfuerzos decompactación y otros factores. En la segunda eta-pa, se deben agregar capas adicionales de 20 a 25cm, bien compactadas, hasta 15 a 30 cm sobre laclave de la tubería. Desde este punto, se puede uti-

lizar el material extraído in situ para rellenar hastael nivel del terreno. Se debe tener precaución de nousar equipos pesados de compactación hasta com-pletar al menos 30 cm sobre la clave de la tubería.