manual técnico pvc-u presión

Manual Técnico PVC-U presión

IM0003-1

1/40

Tubos de PVC-U presión

Manual Técnico


IM0003-1

2/40

Índice

Nº TEMA Pág.

1 El PVC 3

2 Fabricación de tubos de PVC-U 4

3 Características físicas, químicas y mecánicas 5

4 Resistencia química 7

5 Clasificación y marcado 9

6 Gama de tubos de PVC-U presión 10

7 Definiciones del material 11

8 Diseño de tubos 13

9 Campo de aplicación 14

10 Comportamiento respecto a la temperatura 15

11 Comportamiento respecto a la temperatura 16

12 Anclajes 17

13 Distancia entre soportes 18

14 Cálculo hidráulico 23

15 Sistemas de unión tuberías PVC-U presión 27

16 Curvatura en frío de las tuberías de PVC-U 30

17 Manipulación y transporte 31

18 Características de la zanja 34

19 Instalación 36

20 Prueba de presión 37

21 Reparaciones 38

22 Detección canalización 39

23 Ventaja de los tubos de PVC-U 40


IM0003-1

3/40

1 – El PVC El PVC es una combinación química de carbono, hidrógeno y cloro. Sus componentes provienen del petróleo (43%) y de la sal (57%). El PVC tienen una dependencia parcial del petróleo, a diferencia de la mayor parte de los plásticos, cuya dependencia es total. De hecho, las necesidades de PVC se limitan al 0,5% del consumo mundial de petróleo. A partir de la sal común, mediante el proceso de electrólisis, se obtiene cloro, sosa cáustica e hidrógeno. La electrólisis es la reacción resultante de aplicar una corriente eléctrica en una disolución de sal común. Así obtenemos el cloro, que es el principal constituyente del PVC. El etileno, que como hemos mencionado representa menos de la mitad en peso del PVC, tiene un proceso más largo. El primer paso es una destilación del petróleo crudo. Esta pasa íntegramente por un proceso catalítico, rompiéndose las moléculas más grandes en moléculas más pequeñas por efecto del calor, con la acción de los catalizadores para acelerar el proceso. De esta forma se genera el etileno. Por reacción de éste con el cloro, ambos en fase gaseosa, se obtiene dicloroetano (DCE). El dicloroetano se calienta en un horno, descomponiéndose por pirólisis en cloruro de vinilo (VCM) y cloruro de hidrógeno. El cloruro de hidrógeno reacciona con el etileno en un proceso llamado oxicloración, que produce más dicloroetano, el cual a su vez produce más cloruro de vinilo. Tal y como se ha apuntado anteriormente, a partir del cloruro de vinilo se obtiene finalmente, por polimerización de éste, el poli(cloruro de vinilo).

Sal57%

Petróleo43%

Pirólisis

Cracking

Cloro Etileno

Dicloroetano (DCE)

Cloruro de Vinilo (VCM)

Electrólisis

Polimerización

Policloruro de Vinilo (PVC)

Fig. 1.1 – Obtención del PVC El cloro presente en el PVC presenta dos ventajas: en primer lugar, proviene de una sustancia tan sencilla y disponible como es la sal común; en segundo lugar, el cloro es un estupendo inhibidor de llama, lo que hace que el PVC sea un producto adecuado para aplicaciones que exijan una cierta resistencia a la ignición, como pueda ser el recubrimiento aislante de los cables eléctricos. Químicamente, es una macromolécula formada a partir de unidades más

pequeñas que se repiten. Estas unidades más pequeñas, a las que llamamos monómero, son el cloruro de vinilo, y se unen entre sí por el proceso de polimerización. Podemos expresar genéricamente la fórmula del PVC como: [- CH2 CHCl -]n, dónde n representa el grado de polimerización, es decir, el número de veces que se repite el cloruro de vinilo monómero, CH2 CHCl en la molécula de PVC. Es por lo tanto un homopolímero; es decir, un polímero constituido por un único tipo de monómero.

Fig. 1.2 – Molécula del PVC

H

Cl

C


IM0003-1

4/40

2 – Fabricación de tubos de PVC-U

Fig. 2.1 – Esquema fabricación

CARRO ARRASTRE

EXTRUSORA CABEZAL BAÑERA DE VACIO

B A Ñ E R A S DE E N F R I A M I E N T O

CORTADORA BISELADORA

ABOCARDADORA PALETIZADORA PALET

MARCADORA I N K J E T


IM0003-1

5/40

3 – Características físicas, químicas y mecánicas El laboratorio de inspección y ensayos del departamento de calidad de la

compañías del Grupo PLOMYPLAS, realizan un control exhaustivo de todos

nuestros productos, con los equipos y el personal técnico más preparado. Los

tubos se ensayan conforme a la norma de referencia europea UNE-EN 1452,

realizándose la determinación del aspecto, características físicas y químicas,

características mecánicas, etc.

CCaarraacctteerrííssttiiccaass ffííssiiccaass yy qquuíímmiiccaass MMaaggnniittuuddeess Densidad(ISO 1183) 1350 a 1460 kg/m3

Módulo de elasticidad 3.500 MPa

Resistencia superficial > 1012 Ω

Absorción de agua < 50 g/m2

Coeficiente de dilatación térmica lineal 0.08 mm/mºC

Temperatura de reblandecimiento VICAT(EN 727) ≥ 80 ºC

Retracción longitudinal(EN 743) < 5%

Resistencia a la tracción(ISO 527) ≥ 49 MPa

Alargamiento en la rotura(ISO 527) ≥ 80%

Opacidad(UNE-EN 578) < 0.2%

Resistencia al diclorometano, a 15ºCGrado de gelificación (EN 580) sin ataque

Características químicas(ISO 6401) < 1ppm VCN

CCaarraacctteerrííssttiiccaass mmeeccáánniiccaass MMaaggnniittuuddeess Resistencia a la presión interna (EN 921)

a 20ºC - 1 ha 20ºC - 100 h

a 60ºC - 1000 h

σe= 42 MPa σe= 35 MPa

σe= 12.5 MPa Resistencia a corto plazo embocadura tubo

integrada (EN 921) resistir sin pérdidas

Resistencia al impacto (EN 744)a 0ºC

< 10%

Módulo de elasticidad a corto plazo 3.500 MPa

Módulo de elasticidad a largo plazo 1750 MPa

Máquina universal de ensayos para la realización de los ensayos de tracción y alargamiento, además de compresión y

rigidez circunferencial Fresadora automática para preparación de

probetas para ensayos de tracción y alargamiento

Equipo para realizar el ensayo de temperatura de reblandecimiento VICAT

Bañeras de presión interna, para la realización de los ensayos de estanqueidad y presión interna de corta y larga duración

a alta temperatura


IM0003-1

6/40

Tabla 3.1 Resistencia al impacto

Características Requisitos Parámetros de ensayo Método de

ensayo Temperatura ºC Ensayar Tipo de

ensayo Resistencia al

impacto TIR < 10% 0 S5 y S10 al nivel medio M S12,5 y S20 al nivel alto H

Percutor según tabla 2 EN744:1995

Tabla 3.2 Resistencia de los tubos a presión interna

Características Requisitos

Parámetros de ensayo Método de

ensayo Temperatura ºC

Esfuerzo circunferencial

MPa

Tiempo h

Tipo de ensayo

Resistencia a corto y largo

plazo Sin fallo

20 20 60

42.0 35.0 12.5

1 100

1000 Agua en agua EN921:1995

Tabla 3.3 Resistencia de los embocaduras a presión interna

Características Requisitos Parámetros de ensayo Método de

ensayo Diámetro nominal dn

Temperatura ºC

Presión bar

Tiempo h

Tipo de ensayo

Resistencia a corto plazo Sin fallo ≤ 90

> 90 20 20

4.2 PN 3.36 PN

1 1

Agua en agua EN921:1995

Tabla 3.4 Características físicas

Características Requisitos Parámetros de ensayo Método de ensayo

Temperatura de reblandecimiento VCAT (VST)

≥ 80º C Deben ser conformes con la EN727 EN727

Retracción longitudinal Máximo 5%

Temperatura de ensayo Duración del ensayo e ≤ 8 mm e > 8 mm

150 ± 2º C 30 min 15 min

EN743 Método A líquido

o Temperatura de ensayo Duración del ensayo e ≤ 8 mm 8 mm < e ≤ 16 mm e > 16 mm

150 ± 2º C 60 min 120 min 240 min

EN743 Método B aire

Resistencia al diclorometano a temperaturas elevadas (Grado de gelificación)

Sin ataque Temperatura del baño Tiempo de inmersión Espesor de pared mínimo

15 ± 1º C 30 min 1.5 mm

EN580


IM0003-1

7/40

4 - Resistencia química La resistencia química de los materiales plásticos viene recogida en el informe UNE 53389:2001 IN, el cual es equivalente al Informe Técnico Internacional ISO/TR 10358:1993. La tabla recogida en este informe proporciona únicamente una clasificación preliminar de la resistencia química de los tubos y accesorios plásticos que no están sometidos a presión. La clasificación preliminar de resistencia química establecida en la tabla (S = Satisfactorio, L = Limitado y NS = No Satisfactorio) sólo es adecuada para tubos que no estén sometidos a esfuerzos mecánicos internos ni externos (por ejemplo, aquellos producidos por presión interna o por esfuerzos de flexión). Para evaluar el comportamiento de tubos y accesorios empleados en para la conducción de fluidos a presión, o en presencia de esfuerzos, y en aquellos casos en los que la clasificación preliminar sea S o L, será necesario efectuar los ensayos adicionales indicados a continuación:

a. Como ensayos adicionales pueden efectuarse aquellos definidos en la norma ISO 8584-1 y en el Informe ISO/TR 8584-2.

b. Para evaluar la tendencia de un material a agrietarse en un medio ambiente activo, pueden efectuarse ensayos de acuerdo con la norma UNE-EN ISO 4599 y/o la norma UNE-EN ISO 6252.

c. Deberían considerarse separadamente otras propiedades del material del tubo (por ejemplo, la permeabilidad) o del fluido que conduce el mismo (por ejemplo, la toxicidad, la inflamabilidad, etc.).

4.1 - Símbolos utilizados Para indicar el comportamiento de los materiales plásticos en contacto con agentes químicos, se utilizan los símbolos indicados a continuación: S resistencia satisfactoria Los tubos pueden emplearse para aplicaciones en las que no se encuentren sometidos a presión ni a ningún otro esfuerzo. Para aquellas aplicaciones en las que los tubos van a estar expuestos a presión, la evaluación final debe realizarse a partir de un ensayo posterior bajo presión. L resistencia limitada Los tubos pueden emplearse para aplicaciones en las que no se encuentren sometidos a presión ni a ningún otro esfuerzo, no obstante, sí puede aceptarse cierto grado de corrosión. Para aquellas aplicaciones en las que los tubos van a estar expuestos a presión, la evaluación final debe realizarse a partir de un ensayo posterior bajo presión. NS resistencia no satisfactoria Los tubos están seriamente dañados y no deben utilizarse para ningún tipo de aplicación, ya sea con o sin presión. En estos casos, es inútil efectuar ensayos posteriores a presión, dado que los tubos no superarían los mismos. Se indica la concentración y/o pureza del fluido, empleando los siguientes símbolos: Sol. Dil. = Solución acuosa diluida de concentración inferior o igual al 10 %. Sol. = Solución acuosa, no saturada, de concentración superior al 10 %. Sol. Sat. = Solución acuosa saturada, preparada a 20º C. Sólido = Calidad técnica, sólido Líquido = Calidad técnica, líquido Gas = Calidad técnica gas. Industrial = Solución de trabajo cuya concentración es la utilizada normalmente en la aplicación

industrial correspondiente. Susp. = Suspensión de sólidos en una solución saturada a 20º C.

Clasificación de la resistencia química de los tubos de PVC-U


IM0003-1

8/40

Producto Concen-tración %

Temperatura Producto Concen- tración %

Temperatura20ºC 60ºC 20ºC 60ºC

Aceites minerales

Industria

S

S

Mahonesa

Industria

S

-

Aceites y grasas Líquido S S Melaza Industria S --- Acetona Líquido NS NS Mercurio Líquido S S Acido arsénico Sol. Sat. S L Miel Industria S S Ácido butírico Líquido S NS Monóxido de carbono, gas Gas S S Acido cianhídrico Hasta 10 S S Mostaza, acuosa Industria S - Acido cítrico Sol. Sat. S S Nitrato de aluminio Sol. Sat. S S Acido clorhídrico Hasta 30 S S Nitrato de amonio Sol. Sat. S S Acido crómico Hasta 50 S L Nitrato de calcio Sol. Sat. S S Acido fluorhídrico Hasta 60 L NS Nitrato de cobre Sol. Sat. S S Acido fosfórico Hasta 85 S -- Nitrato de magnesio Sol. Sat. S S Acido glicólico Hasta 30 S S Nitrato de níquel Sol. Sat. S S Acido láctico Líquido L NS Nitrato de plata Sol. Sat. S L Acido maleico Sol. Sat. S L Nitrato de potasio Sol. Sat. S S Acido málico Sol. Sat. S S Nitrato de sodio Sol. Sat. S S Acido nicotínico Susp. S S Nitrato de Zinc Sol. Sat. S S Acido nítrico Hasta 50 S - Nitrato férrico Sol. Sat. S S Acido nítrico > 50 NS NS Nitrato mercurioso Sol. S S Acido oleico Líquido S S Nitrito de sodio Sol. Sat. S S Acido oxálico Sol. Sat. S S Orina - S L Acido pícrico Sol. Sat. S S Ortofosfato de potasio Sol. Sat. --- --- Acido sulfúrico Hasta 90 S L Oxicloruro de aluminio Susp. S S Agua de mar - S S Oxido de zinc Susp. S S Agua destilada - S S Oxígeno, gas Gas S S Agua potable - S S Ozono, gas Gas S S Aire Gas S S Perclorato de potasio Sol. Sat. --- -- Benceno Líquido NS NS Permanganato de potasio Hasta 30 S S Bicarbonato de potasio Sol. Sat. S S Peróxido de hidrógeno Hasta 30 S S Bromo, gas Gas NS NS Persulfato de potasio Sol. Sat. S L Butano, gas Gas S S Piridina Líquido NS --- Carbonato de calcio Susp. S S Rábano Industria S S Cerveza Industria S S Reveladores, fotográficos Industria S S Ciclohexanona Líquida S L Silicato de sodio Sol. S S Cloro, gas seco Gas L NS Sulfato de aluminio Sol. Sat. S S Cloruro de potasio Sol. Sat. S S Sulfato de amonio Sol. Sat. S S Cloruro de zinc Sol. Sat. S S Sulfato de bario Susp. S S Cloruro mercúrico Sol. Sat. S S Sulfato de calcio Susp. S S Decalina Líquido --- --- Sulfato de cobre Sol. Sat. S S Dextrina Sol. S L Sulfato de magnesio Sol. Sat. S S Dioxano Líquido NS NS Sulfato de níquel Sol. Sat. S S Etanol Liquido S L Sulfato de potasio Sol. Sat. S S Etilenglicol Líquido S S Sulfato de sodio Sol. Sat. S S Fenol Sol. NS NS Sulfato de zinc Sol. Sat. S S Flúor gas, húmedo Gas NS NS Sulfito de sodio Sol. Sat S L Flúor gas, seco Gas NS NS Sulfuro de amonio Sol. Sat. S S Formaldehído Hasta 40 S S Sulfuro de hidrógeno, gas seco Gas S S Fosfato de sodio, ácido Sol. Sat. --- --- Sulfuro de sodio Sol. Sat. S S Fosfato de sodio, neutro Sol. Sat. --- --- Tetracloruro de carbono Líquido NS NS Ftalato de dioctilo Líquido NS NS Tetrahidrofurano Líquido NS NS Gas natural, húmedo Gas S - Tiocianato de amonio Sol Sat. S S Gas natural, seco Gas S - Tiosulfato de potasio Sol. Sat. S S Gasolina (combustible) Industria S S Tolueno Líquido NS NS Gelatina Sol. S S Tricloroetileno Líquido NS NS Glicerina Líquido S S Trietanolamina Sol. --- --- Glucosa Sol. S S Trifluoruro de boro Sol. Sat. S - Heptano Líquido S --- Trióxido de azufre Líquido --- --- Hidrógeno Gas S S Urea Sol. S S Hidroquinona Sol. Sat. S S Vinagre Industria S S Hidróxido de aluminio Susp. S S Vino Industria S S Hidróxido de bario Sol. Sat. S S Vinos y licores Industria S S Hipoclorito de calcio Sol. --- --- Whisky Industria S S Yoduro, en yoduro de potasio Sol. Sat. NS NS Xilenos Líquido NS NS Iodo, en alcohol Industria NS NS Zumo de manzana Industria S S Leche InduStria S S Zumo de pomelo Industria S - Levadura Susp. S L


IM0003-1

9/40

5 - Clasificación y marcado Todos los tubos de PVC-U Presión PLOMYPLAS están marcados cada metro aproximadamente tal y como indica la norma de referencia UNE-EN ISO 1452, siguiendo el proceso de identificación y trazabilidad que refleja nuestro Sistema de Calidad ISO 9001 certificado. 5.1 - Clasificación de los tubos y Rigidez anular a) Según la presión nominal

Diámetro Nominal

dn

Presiones nominales, PN (bar) MRS

MPa

C

σs

MPa

Series de tubos S 20

SDR 41 S 16

SDR 33 S 12.5

SDR 26 S 10

SDR 21 S 8

SDR 17 S 6.3

SDR 13.6 S 5

SDR 11

12 á 90

---

PN 6

(PN 8)

PN 10

(PN 12.5) PN 16 PN 20

25

2.5

10

110 á 1000

PN 6

(PN 8)

PN 10

(PN 12.5)

PN 16 PN 20 PN 25

25 2

12.5

Rigidez anular

calculada, en kN/m2

(Scal)

3.9 7.6 16 31.3 61 125 250

Rigidez anular

nominal, SN

4 8 16 32 --- --- ---

NOTA: Las presiones nominales indicadas entre paréntesis no son usuales. 1 MPa = 10 bar Relación entre MRS, C y σs : C = MRS / σs b) Según los diámetros nominales 12-16-20-25-32-40-50-63-75-90-110-125-(140)-160-(180)-200-(225)-250-(280)-315-(355)-400-450-500-560-630-710-800-900-1000. Los diámetros nominales indicados entre paréntesis no son usuales 5.2 - Marcado Todos los tubos han de ir marcados con los siguientes datos mínimos:

Aspecto Marcado o símbolo - Número de la norma de Sistema UNE-EN ISO 1452 - Nombre del fabricante y/o marca comercial xyz - Material PVC-U - Diámetro nominal, dn x espesor nominal de pared en p.e. 110 x 6.6 - Presión nominal PN en bar p.e. PN 16 - Información del fabricante (periodo de fabricación, año, hora, etc.) p.e. 90.06.14 - Número de lote p.e. Nº 12 - Logotipo y Nº de Contrato de AENOR p.e. “ ” 001/xyz

Ejemplo:

UNE-EN ISO 1452 DURONIL PVC-U 110 x 6.6 PN 16 bar 20 feb 05 10.45h AENOR 001/183


IM0003-1

10/40

6 - Gama de tubos de PVC-U presión Norma de fabricación UNE-EN ISO 1452: “Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua y para saneamiento enterrado o aéreo con presión. Poli(cloruro de vinilo) no plastificado (PVC-U)”.

GGaammaa ddee PPVVCC PPrreessiióónn PPrreessiióónn NNoommiinnaall

((bbaarr)) UUnniióónn ppoorr EEnnccoollaaddoo JJuunnttaa EElláássttiiccaa

PN 6 PN 10 PN 16 PN 20 PN 6 PN 10 PN 16 PN 20

DD

ii áámm

ee ttrr oo

DDnn

(( mmmm

))

- - - 20 - - - - - - 25 25 - - - - - - 32 32 - - - - - 40 40 40 - - - - - 50 50 50 - - - -

63 63 63 63 - 63 63 63 75 75 75 75 - 75 75 75 90 90 90 90 - 90 90 90

110 110 110 110 110 110 110 110 125 125 125 125 125 125 125 125 140 140 140 140 140 140 140 140 160 160 160 160 160 160 160 160 180 180 180 - 180 180 180 180 200 200 200 - 200 200 200 200 250 250 250 - 250 250 250 250 315 315 315 - 315 315 315 315 400 400 - - 400 400 400 - 500 500 - - 500 500 500 -

- - - - 630 630 630 - - - - - 800 800 - -

EEssppeessoorreess ddee ppaarreedd

DDnn ((mmmm))

PPrreessiióónn NNoommiinnaalleess ((bbaarr))

EEssppeessoorreess ((mmmm))

PN 6 PN 10 PN 16 PN 20 20 - - - 1.9 25 - - 1.9 2.3 32 - - 2.4 2.9 40 - 1.9 3.0 3.7 50 - 2.4 3.7 4.6 63 2.0 3.0 4.7 5.8 75 2.3 3.6 5.6 6.8 90 2.8 4.3 6.7 8.2 110 2.7 4.2 6.6 8.1 125 3.1 4.8 7.4 9.2 140 3.5 5.4 8.3 10.3 160 4.0 6.2 9.5 11.8 180 4.4 6.9 10.7 - 200 4.9 7.7 11.9 - 250 6.2 9.6 14.8 - 315 7.7 12.1 18.7 - 400 9.8 15.3 - - 500 12.3 19.1 - - 630 15.4 24.1 - - 800 19.6 - - -


IM0003-1

11/40

7 – Definiciones del material 7.1 relación de dimensiones nominales, SDR: Relación entre el diámetro exterior nominal y el espesor

nominal. La relación entre la serie del tubo, S, y la relación de dimensiones nominales, SDR, viene dada por la ecuación siguiente, tal como se especifica en la Norma ISO 4065:

S SDR 12

=−

7.2 límite inferior de confianza durante 50 años a 20 ºC, σLCL: Valor, con las dimensiones de esfuerzo, en megapascales, que puede considerarse como una propiedad del material y que representa el límite inferior de confianza al 97,5% de la resistencia media a largo plazo, durante 50 años, a una temperatura de 20 ºC y con presión interna de agua. 7.3 resistencia mínima requerida, MRS: Valor de σLCL, redondeado al valor inmediatamente inferior de la serie R 10 o de la serie R 20 (véase nota), dependiendo del valor de σLCL. NOTA – Las series R 10 y R 20 son las series numéricas de Renard, de acuerdo con ISO 3 e ISO 497. 7.4 coeficiente de seguridad (de servicio), C: También denominado coeficiente de diseño o global, con un valor superior a 1, que toma en consideración las condiciones de servicio, así como las propiedades de los componentes de un sistema de canalización distinto de los que están representados en el límite inferior de confianza. 7.5 Tensión de diseño, σs: Esfuerzo permitido para una aplicación determinada. Se obtiene del cociente entre el MRS y el coeficiente C, redondeando el resultado al valor inmediato inferior más próximo de la serie R 20, es decir:

σsMRS

C= , expresado en MPa

De SDR = -------- e


IM0003-1

12/40

7.6 Definiciones de los tubos 7.7 diámetro exterior medio, dem: Cociente entre el valor de la medición de la circunferencia exterior del tubo o del extremo macho del accesorio, en cualquier punto de la sección transversal, y π = 3,142, redondeado al 0,1 mm inmediatamente superior. 7.8 diámetro exterior medio mínimo, dem, mín.: Valor mínimo del diámetro exterior especificado para un diámetro nominal dado. 7.9 diámetro exterior medio máximo, dem, máx.: Valor máximo del diámetro exterior especificado para un diámetro nominal dado. 7.10 diámetro exterior en cualquier punto (de,y): Valor de la medición del diámetro exterior en cualquier parte del tubo, redondeado al 0,1 mm inmediatamente superior. 7.11 espesor de pared mínimo en cualquier punto, ey,mín.: Valor mínimo del espesor de pared en cualquier punto de la circunferencia de un componente. 7.12 ovalación: Diferencia entre el diámetro exterior máximo y el diámetro exterior mínimo medidos en la misma sección transversal del tubo o del extremo macho del accesorio. 7.13 espesor de pared en cualquier punto, ey: Valor de la medición del espesor de pared en cualquier punto de la circunferencia de un componente. 7.14 espesor de pared máximo en cualquier punto, ey, máx.: Valor máximo de espesor de pared en cualquier punto de la circunferencia de un componente. 7.15 espesor de pared medio, em: Media aritmética de un número de medidas regularmente distribuidas alrededor de la circunferencia del componente y la misma sección transversal de éste, incluyendo los valores de espesor mínimo y máximo medidos. 7.16 tolerancia: Variación permitida del valor especificado para una cantidad, expresada como la diferencia entre los valores máximo y mínimo permitidos. 7.17 presión nominal, PN: Designación numérica utilizada con fines de referencia y relativa a las características mecánicas del componente de un sistema de canalización. Para las tuberías de materiales plásticos que transportan agua, dicha presión corresponde a la presión en servicio continua máxima, en bar, que puede mantenerse con agua a 20 ºC, tomando como base el coeficiente de diseño mínimo.


IM0003-1

13/40

σ σ

D

p

Dm

e

8 - Diseño de tubos La presión interior en una tubería se distribuye en todas direcciones por igual y crea unas tensiones de tracción dentro de la misma que han de ser contrarrestadas por el espesor de pared y la resistencia propia del material (σ), originándose la igualdad indicada a continuación:

Fig. 8.1 – Diseño de tubos para presión

σ . 2 . e = p . Dm (De – e) σ = p −−−−−−−− Dm = De – e 2 . e

De . pe =

2 σ + p


IM0003-1

14/40

8.1 Curvas de referencia Relacionan los esfuerzos tangenciales de trabajo a que está sometido el material de la tubería, con el tiempo mínimo en que se produce la fuga o rotura para distintas temperaturas. Las líneas de regresión se representan sobre papel logarítmico. Así se marcan sobre éstas líneas ciertos puntos, que reflejan las condiciones mínimas de ensayo que deben superar las tuberías de PVC no plastificado. Por tanto, según la norma UNE-EN 1.452 el factor de calidad a los 50 años, es la relación entre el esfuerzo tangencial de rotura mínimo, extrapolado a 50 años de vida en la línea de regresión de 20ºC, y el valor del esfuerzo tangencial de cálculo que sirve para definir la presión de trabajo a esa temperatura. Para determinar la resistencia en función del tiempo de las tuberías de PVC-U se realizaron ensayos según el procedimiento indicado en la norma UNE-EN-ISO 9080 a temperaturas de 20º, 30º, 40º, 50º y 60º C, tal y como se indica en la gráfica. En la ordenada se representan las tensiones tangenciales en Mpa, calculadas según las dimensiones de los tubos y la presión interior.

8.2 – Curvas de referencia

9 - Campo de aplicación Las tuberías de poli(cloruro de vinilo) no plastificado PVC-U, se utilizan para el transporte, y distribución de agua a presión, además de otros fluidos, a temperaturas aproximadas de transporte 20ºC y en instalaciones no expuestas a las radiaciones solares. Para temperaturas superiores a 20ºC (entre 25 y 45ºC) se deberán aplicar los factores de corrección, que aparecen en la tabla de factores de corrección de la presión en función de la temperatura.

9.1 – Factor de corrección

Aplicaciones hidráulicas más importantes: • Conducciones de agua principales, y derivaciones, conducciones laterales enterradas. • Transporte de agua en conducciones no enterradas, en el exterior e interior de las estructuras de los edificios.

Los accesorios utilizados para la unión de tubos, tanto con junta elástica, como por encolado, siguen también la misma norma UNE-EN 1.452.

99..11 FFaaccttoorreess ddee ccoorrrreecccciióónn eenn ffuunncciióónn ddee llaa tteemmppeerraattuurraa

TTeemmppeerraattuurraa ddeell aagguuaa >25ºC á 35ºC >35ºC á 45ºC

FFaaccttoorr ddee aapplliiccaacciióónn aa llaa pprreessiióónn nnoommiinnaall,, ppaarraa llaa oobbtteenncciióónn ddee llaa pprreessiióónn ddee ttrraabbaajjoo 0.8 0.63

De

e

Di


IM0003-1

15/40

10 – Comportamiento respecto a la temperatura La temperatura influye sobre el comportamiento del material PVC-U, en la resistencia y en la dilatación. En el gráfico anterior, se muestra el factor de corrección por el que debe multiplicarse la presión nominal, en función de la temperatura de servicio, para obtener la presión máxima de operación admisible. Las dilataciones producidas en las tuberías con junta elástica son absorbidas por completo. En las tuberías unidas mediante adhesivo deben situarse manguitos de dilatación para que absorban las dilataciones. El número de manguitos para cada tubería dependiendo de la temperatura de trabajo viene reflejada en la siguiente tabla.

NÚMER O DE TUBOS ENTRE MAN GUITOS, EN FUNCIÓN DE LA TEMPER ATUR A

DDnn ((mmmm)) 5ºC 10ºC 15ºC 20ºC 25ºC 30ºC 35ºC 40ºC 45ºC 50ºC 55ºC 60ºC20 24 12 8 6 5 4 3 3 3 2 2 2 25 25 13 8 6 5 4 4 3 3 2 2 2 32 26 13 9 6 5 4 4 3 3 3 2 2 40 27 13 9 7 5 4 4 3 3 3 2 2

55 mm

50 28 14 9 7 6 5 4 3 3 3 2 2 63 27 14 9 7 5 4 4 3 3 3 2 2 75 24 12 8 6 5 4 3 3 3 2 2 2 90 26 13 9 7 5 4 4 3 3 3 2 2 110 28 14 9 7 6 5 4 3 3 3 3 2 125 30 15 10 7 6 5 4 4 3 3 3 2 140 31 16 10 8 6 5 4 4 3 3 3 3 160 34 17 11 8 7 6 5 4 4 3 3 3 180 25 13 8 6 5 4 4 3 3 3 2 2 200 33 17 11 8 7 6 5 4 4 3 3 3 250 31 16 10 8 6 5 4 4 3 3 3 3 315 35 18 12 9 7 6 5 4 4 4 3 3 400 29 15 10 7 6 5 4 4 3 3 3 2 TTuu

bbooss

ddee lloo

nnggiittuu

dd

66 mm

500 36 18 12 9 7 6 5 4 4 4 3 3

10.1 Expansión o compresión térmica en tubos de PVC-U


IM0003-1

16/40

11 – Comportamiento en función del tiempo y bajo fatiga cíclica Las tuberías de PVC-U presión son capaces de soportar presiones de corta duración hasta cinco veces superior a la que soportan bajo esfuerzo a largo plazo, aproximadamente. Las tuberías de PVC-U, como todo material termoplástico, se comportan bajo presión interna produciendo la fluencia del material (deslizamiento entre moléculas). La velocidad de la fluencia depende del nivel y duración del esfuerzo. Además la fluencia disminuye paulatinamente con el paso del tiempo. Como consecuencia, puede observarse en el siguiente gráfico que la fluencia o deslizamiento molecular depende del tiempo y que su relación tensión - alargamiento es no lineal

Fig. 11.1 Ejemplo de respuesta de fluencia de un tubo de PVC-U

El efecto que aparece sobre una tubería cuando es sometida a fatiga cíclica o esfuerzo continuo cíclico, puede ser el de fallo. Este depende de la frecuencia del ciclo y de la amplitud del esfuerzo. Estudios realizados demuestran que ondas de presión cuando el flujo de agua es superior a los 1.5 m/s presentan un mayor riesgo sobre el comportamiento de las tuberías. Es decir, cuando las presiones cíclicas no superen una tensión de 130 kg/cm2 con una frecuencia de 100 ciclos por día no existirá ningún problema. Además la frecuencia es inversamente proporcional a su amplitud.

Fig. 11.2


IM0003-1

17/40

12 - Anclajes Las uniones con junta elastomérica no soportan esfuerzos de tracción causados por la presión interna. Es necesario poner unos bloques de hormigón o juntas resistentes a la tracción en todos los cambios de dirección, codos, tes, reducciones, finales tramos, válvulas, etc. La finalidad de los bloques de anclaje de hormigón es transferir el empuje total a los laterales de la zanja. Por tanto, es importante tener en cuenta la capacidad de reacción del suelo envolvente. Para evitar que el hormigón esté en contacto directo con los tubos o accesorios, éstos deberían ser recubiertos con material compresible (que no contenga sustancias que puedan atacar a la tubería), y así tener en cuenta la fluencia de la tubería y evitar las fuertes concentraciones de esfuerzos localizados.

Fig. 12.1 - Anclajes típicos

Tabla 12.1 - Fuerzas axiales para anclajes y codos

DN tubo

Fuerza axial sobre el anclaje kN/bar1

Fuerza radial sobre codos en kN/bar1 90º 45º 22.5º 11.25º

63 0.31 0.44 0.24 0.12 0.06 75 0.44 0.62 0.34 0.17 0.09 90 0.64 0.90 0.49 0.25 0.12

110 0.95 1.34 0.73 0.37 0.19 125 1.23 1.74 0.94 0.48 0.24 140 1.54 2.18 1.18 0.60 0.30 160 2.01 2.84 1.54 0.78 0.39 180 2.54 3.60 1.95 0.99 0.50 200 3.14 4.44 2.40 1.23 0.62 225 3.98 5.62 3.04 1.55 0.78 250 4.91 6.94 3.76 1.92 0.96 280 6.16 8.71 4.71 2.40 1.21 315 7.79 11.02 5.96 3.04 1.53 355 9.90 14.00 7.58 3.86 1.94 400 12.57 17.77 9.62 4.90 2.46 450 15.90 22.49 12.71 6.21 3.12 500 19.63 27.77 15.03 7.66 3.85 560 24.63 34.83 18.85 9.61 4.83 630 31.17 44.08 23.86 12.16 6.11

1) Los valores de la tabla son por bar de presión interna

- 1 bar = 105 N/m = 0.1 MPa - 1kN = 1000 N = >< 100 kgf


IM0003-1

18/40

El empuje F viene expresado en kg por:

F = K . P . S

K es un coeficiente según la dirección de valor: K = 1 para los extremos K = 1 para tés a 90º K = 1.414 para codos a 90º K = 0.766 para codos a 45º P es la presión interior en kg/cm2 S es la sección interna del tubo en cm2 es la sección de la derivación para tés reducidas es la diferencia de secciones para reducciones

Los apoyos sobre el terreno B, se expresa por:

B = K1 . H . S K1 depende de la naturaleza del terreno siendo: Tierra arcillosa: K1=3000 Tierra de cultivo: K1= 5000 Tierra y grava: K1=6000 H = profundidad de enterramiento del tubo en metros S1 = sección de apoyo en m2. S1=L* h Cumpliéndose que B ≥ 1.5 * F

Fig. 12.2 - Anclajes 13 – Distancia entre soportes En las instalaciones aéreas de tuberías de PVC-U para presión, el montaje debe realizarse mediante unas abrazaderas o anclajes situados sobre unos apoyos. La distancia entre apoyos viene reflejada en la siguiente tabla, para temperaturas máximas de 20ºC. Cuando las temperaturas sean superiores a 20º C, debe aplicarse el factor de corrección siguiente: - Entre 20 y 35ºC con coeficiente de reducción de 0,9. - Entre 35 y 45ºC con coeficiente de reducción de 0,85. Como las uniones encoladas aguantan el efecto axial causado por la presión interior, se recomienda que los sistemas de tubos y accesorios de PVC-U en instalaciones aéreas o en conductos de servicio construidos enterrados, sean unidos por el sistema de encolado. Otros sistemas de unión resistentes al efecto a la tracción son también aceptables para utilizar en instalaciones aéreas.


IM0003-1

19/40

Si los rayos solares incidieran sobre la instalación de la tubería, ésta deberá protegerse para evitar la degradación por efecto de los rayos ultravioleta. Los tubos de PVC-U se pueden romper si no se evita la congelación de los líquidos que contienen en su interior. Se deben tomar medidas para vaciar y/o aislar tramos donde sea probable la congelación, o se debería aislarlos para protegerlos del daño de congelación. El coeficiente de dilatación del PVC-U es 0.06 mm/m/ºC. La variación de longitud de una tubería viene dada por la fórmula:

Δl = α . L . Δt Siendo: Δl = Variación de la longitud en mm. α = Coeficiente de dilatación térmica: 0.2 mm/m/ºC L = Longitud del tramo considerado (m) Δt = Variación de la temperatura respecto a 20º C La sujeción de las tuberías no enterradas se realiza mediante pinzas o abrazaderas de material plástico o metálico. Las abrazaderas se alinean correctamente y su superficie de contacto con la tubería debe ser suave y lisa. Los soportes con cantos afilados deben ser evitados. Las válvulas en particular y toda clase de controles manuales, deben ser firmemente anclados con el fin de evitar cualquier movimiento causado por su manejo. Los soportes indicados son los indicados a continuación:

F = Punto fijo B = Soporte

Fig. 13.1 – Tipos de soportes y situación puntos fijos En muchas instalaciones, los cambios de dirección de la conducción proporcionan un medio adecuado para compensar la dilatación, tal y como se indica. La tubos de PVC-U deben instalarse de forma tal que se asegure que se induce la mínima cantidad de esfuerzo en el sistema debido a movimientos causados por la dilatación, contracción o cualquier fuerza. Los tubos deben instalarse a una distancia suficiente de los objetos calientes para evitar daños por el calor radiante. Todos los dispositivos de control, tales como válvulas, deben ser anclados correctamente de forma que el tubo no esté sometido en cualquier operación a esfuerzos de torsión. Además, el soporte debe ser suficientemente robusto como para evitar el doblado y esfuerzos directos inducidos del peso del dispositivo.


IM0003-1

20/40

Tabla 13.1 DDiissttaanncciiaa eennttrree aappooyyooss eenn mmeettrrooss

PPrreessiióónn nnoommiinnaall DDnn ((mmmm)) 4 bar 6 bar 10 bar 16 bar

20 - - - 0.4 25 - - 0.5 0.5 32 - - 0.6 0.6 40 - 0.8 0.8 0.8 50 - 0.9 0.9 0.9 63 1.0 1.0 1.0 1.0 75 1.0 1.0 1.2 1.2 90 1.0 1.2 1.3 1.4

110 1.2 1.3 1.5 1.7 125 1.3 1.5 1.7 1.9 140 1.3 1.6 1.8 2.0 160 1.5 1.7 2.0 2.2 180 1.6 1.8 2.1 2.4 200 1.7 1.9 2.3 2.6 250 1.8 2.2 2.6 3.0 315 2.1 2.5 3.0 3.5 400 2.4 2.8 3.4 4.0 500 2.7 3.2 3.9 4.6 630 3.0 3.7 4.4 5.3

Fig. 13.2 - Ejemplos de posición correcta e incorrecta de soportes en instalaciones aéreas


IM0003-1

21/40

Tabla 13.4 – Centros de soportes de tubos horizontales y verticales, para agua a distinta temperatura

Según la norma UNE-ENV 1452-6

(mm)

Fig. 13.3 – Ejemplos de soportes recomendados y no recomendados

Diámetro exterior del tubo

de

Tubos horizontales Tubos verticales

20º C

25º C

30º C

35º C

40º C

45º C 20-45º C

16 750 670 600 500 400 --- 800 20 850 770 700 600 500 --- 900 25 900 820 750 650 550 500 1000 32 1000 920 850 750 650 570 1200 40 1100 1050 1000 900 800 700 1400 50 1250 1200 1150 1050 950 820 1600 63 1400 1350 1300 1200 1100 970 1800 75 1500 1450 1400 1300 1200 1070 2000 90 1650 1600 1550 1450 1350 1200 2200

110 1850 1800 1750 1650 1550 1370 2400 140 2150 2100 2050 1950 1850 1720 2500 160 2250 2200 2150 2070 2000 1850 2500 225 2500 2450 2400 2320 2250 2120 2500


IM0003-1

22/40

• Instalación dentro de otros conductos Cuando sea posible se deberán utilizar uniones resistentes a la tracción en instalaciones en el interior de conductos inaccesibles. Además, se deberán fijar en el tubo anillos de centrado para proporcionar un soporte óptimo y facilitar la sustitución del tubo. Para tubos de grandes diámetros o cuando el conducto es mucho más grande comparado con el tubo, pero no lo suficiente para ser accesibles, pueden ser necesarios otros métodos de fijación del tubo. La abertura entre el tubo y el sistema de conductos, debería sellarse en los extremos.

Fig. 13.4 – Detalles de tubos instalados en conductos pequeños y grandes


IM0003-1

23/40

14 – Cálculo hidráulico El Informe UNE 53959 IN “Tubos y accesorios de material termoplástico para el transporte de líquidos a presión – Cálculo de pérdida de carga”, basado en la norma internacional ISO/TR 10501, proporciona un método de cálculo de pérdida de carga en el transporte de líquidos a presión en tubos termoplásticos lisos desde el punto de vista hidráulico. El valor del número de Reynolds, referido a la corriente de un líquido por el interior de una tubería, determina el tipo de corriente: - Re < 2000, REGIMEN LAMINAR. Influyen los esfuerzos que corresponden a la viscosidad, referidos al

número de Reynolds. - RE > 40000, REGIMEN TURBULENTO. Influye la rugosidad de las paredes de la tubería referidas al

coeficiente de fricción λ. Si 2000 < Re < 40000, régimen de transición, pudiendo determinar corrientes de una u otra clase. Influyen simultáneamente el número de Reynolds y la rugosidad. Cuando Re = 2000, se produce la velocidad crítica inferior Cuando Re = 40000, se produce la velocidad crítica superior. La pérdida de carga unitaria en el caso del agua, j, en metros por metro, a la temperatura de 20 ºC, se calcula empleando una de las siguientes fórmulas: Si el número de Reynolds está en el intervalo de:

4 x 103 ≤ Re ≤ 1,5 x 105 Jo = 5,37 x 10-4 (d -1,24 V1,76)

Si el número de Reynolds está en el intervalo de:

1,5 x 105 ≤ Re < 106 Jo = 5,79 x 10-4 (d -1,20 V1,80) NOTA: Para tubos de materiales plástico, se recomienda utilizar estas fórmulas. 14.1 Pérdida de carga en accesorios. Longitud equivalente Como complemento a lo indicado en el Informe UNE 53959 IN “Tubos y accesorios de material termoplástico para el transporte de líquidos a presión – Cálculo de la pérdida de carga” también se suele relacionar la pérdida de carga de un accesorio con la longitud equivalente de tubería. L = k . Di L = Longitud equivalente de tubería (m) Di = Diámetro interior de la tubería (mm) k = Constante de acuerdo con lo siguiente codo 90º 0.022 te 90º 0.011 collarín de toma 0.022 te reducida 0.022 curva 90º 0.011


IM0003-1

24/40

14.2 Pérdidas de carga en tubos de PVC según Colebrook

Pér

dida

de

carg

a po

r 100

0 m

Cau

dal e

n lit

ros

/ seg

.

Diá

met

ro in

terio

r tub

o

Pér

dida

de

carg

a pa

ra tu

bos

de P

VC

-U. P

ara

diám

etro

s ha

sta

200

mm

k =

0.0

1 m

m y

par

a di

ámet

ros

may

ores

K

= 0

.05

mm

. La

tem

pera

tura

del

agu

a es

10º

C.


IM0003-1

25/40

14.3 Otras fórmulas Los parámetros fundamentales en el cálculo hidráulico son:

- Caudal, Q - Diámetro interior de la tubería, Di - Velocidad del agua en la conducción, V - Pérdida de carga, j

Conociendo 2 de estos parámetros podemos hallar los otros 2. Las pequeñas diferencias que encontramos en los distintos casos o con otros procedimientos o fórmulas empíricas de cálculo son aceptables, siempre que el resultado final tenga en cuenta ligeras variaciones que se pueden producir una vez la instalación se ponga en marcha. Es evidente que para reducir la velocidad hay que aumentar el diámetro del tubo y que a menor velocidad también tenemos menor pérdida de carga, lo que se traduce en menor altura manométrica y por tanto menor potencia del motor de la bomba. La superficie lisa interior de los tubos PVC-U nos proporciona excelentes características hidráulicas lo que normalmente se traduce en una mayor vida útil del tubo. El coeficiente hidráulico de fricción usualmente utilizado en el diseño de tuberías rectas continuas trabajando bajo presión es: • Colebrooke White Ks = 0.003 mm • Hazen Williams: C = 150 • Manning n = 0.007-0.009. La fórmula de Colebrooke White para el cálculo de la velocidad de agua en tubos lisos bajo condiciones de régimen laminar es la siguiente: Ks 2,51. ν V = - 2. 2.g. Di. j . Log ------------ + ------------------- 3,7.Di Di 2.g.Di.j donde: V = Velocidad en m/s g = Aceleración de la gravedad, 9.8 m/s2 j = Pérdida de carga (m/m) ν = Viscosidad cinemática (1.14 x 10-6 m2/s para agua a 15ºC) Ks = Coeficiente de rugosidad: 0.003 mm Di = Diámetro interior de la tubería (m). 14.4 Velocidad del agua Unos valores habituales para las velocidades máximas en servicio en las tuberías a presión pueden oscilar entre 1.5 y 2.5 m/s. Habitualmente, cuanto mayores sean los diámetros, mayores serán las velocidades admisibles. Algunos autores (Clement-Galand, 1979 ó Granados, 1986) proponen como órdenes de magnitud de la velocidad máxima del agua en una conducción, los que se indican a continuación.

Tabla 14.1 - Velocidades máximas orientativas del agua en el diseño de conducciones

Se recomienda que la velocidad mínima no baje de 0.5 ó 0.6 m/s con objeto de no reducir el rendimiento de la instalación.

Di V (m/s) (Clement-Galand, 1979

V (m/s) (Granados, 1986)

100 1.80 2.00 125 1.85 2.00 150 1.95 2.00 200 2.05 2.00 250 2.15 2.00 300 2.25 2.10 350 2.30 2.20 400 2.50 2.30


IM0003-1

26/40

15 - Sistemas de unión tuberías PVC-U presión 15.1 Unión por encolado

1. Achaflanar, redondear y desbarbar el tubo. Marcar en el tubo la distancia a introducir en la

unión.

2. Limpiar el interior y el exterior Aplicar adhesivo en la embocadura y en la zona marcada extremos a

unir.

3. Introducir longitudinalmente el tubo en la unión sin girar.

4. Retirar y limpiar el adhesivo sobrante. Esperar el tiempo recomendado para el secado

LLoonngg iittuudd mmíínniimmaa ddee eemmbbooccaadduurraa ((UUnniióónn ppoorr EEnnccoo llaaddoo))

DDnn ((mmmm))

EEmmbbooccaadduurraa LL ((mmmm))

DDnn ((mmmm))

EEmmbbooccaadduurraa LL ((mmmm))

20 25 32 40 50 63 75 90 110

16 18.5 22 26 31

37.5 43.5 51 61

125 140 160 180 200 250 315 400 500

68.5 76 86 96 106 131

163.5 206 256

Dn = diámetro nominal

e = espesor L = longitud mínima de la embocadura para unión por encolado en milímetros


IM0003-1

27/40

15.2 Unión por junta elástica

1. Marcar en el tubo la distancia a introducir en la unión, y limpiar el interior de la copa y el tubo a unir.

2. Colocar la junta elástica correctamente

3. Aplicar jabón neutro en la zona marcada para facilitar la unión.

4. Introducir el tubo dentro de la copa del otro, prestando especial atención en la correcta

alineación de los ejes de ambos tubos, para evitar mover la junta elástica.

LLoonngg iittuudd mmíínniimmaa ddee eemmbbooccaadduurraa (Unión por Junta Elástica)

DDnn ((mmmm))

mmmmiinn (mm)

ccmmiinn ((mmmm))

mm++ccmmiinn ((mmmm))

63 75 90 110 125 140 160 180 200 250 315 400 500 630 800

58 60 61 64 66 68 71 73 75 81 88 92 97 105 151

32 34 36 40 42 44 48 51 54 62 72 86 102 123 150

90 94 97 104 108 112 119 124 129 143 160 178 199 228 301

Dn = diámetro nominal e = espesor A = longitud de la parte recta de la copa B = longitud de la pestaña CT = longitud del abocardad LC = longitud a introducir


IM0003-1

28/40

Aplicar jabón neutro en la zona marcada para facilitar la unión


IM0003-1

29/40

16 – Curvatura en frío de las tuberías de PVC-U Para asegurar que la eficiencia de la junta no se daña, la deformación dentro de la unión debe limitarse a un máximo de 1º. El radio de curvatura R de un curvado conformado en frío sobre una longitud de un tubo de 6 m. no debería ser menor de 300 veces el diámetro exterior del tubo. En la tabla siguiente se indican las dimensiones para el curvado en frío de los tubos hasta diámetro DN 160 mm inclusive. Los tubos de diámetros más grandes que 160 se consideran como tubos rígidos y no deberían ser sometidos a curvado en frío. Para cambios de dirección de canalizaciones mayores de 160 mm deberían utilizarse curvas preformadas de gran radio, además los tubos no deberían someterse a curvado en frío cuando la temperatura ambiente sea menor de 5ºC. Si se requieren cambios de dirección, el radio mínimo de curvatura recomendado para tuberías con presión es de 200 veces su diámetro, con objeto de evitar fugas a causa de la distorsión de la embocadura. La tubería debe curvarse uniformemente en toda su longitud.

Fig. 16.1 - Dimensiones relativas a la curvatura del tubo

Tabla 16.1 – Radio mínimo de curvatura R, para tubos curvados en frío en obra

DN Radio mínimo R (m)

Ángulo α/2 (grados)

Cuerda S1 (m)

Flecha A1 (m)

63 12.6 13.64 5.94 1.40 75 15.0 11.50 5.98 1.19 90 18.0 9.55 5.97 0.99 110 22.0 7.81 5.98 0.81 125 25.0 6.87 5.98 0.72 140 28.0 6.14 5.99 0.64 160 32.0 5.37 5.99 0.56

(1) Los valores de las columnas S y A se aplican sólo para tubos de 6 m de longitud efectiva

Fig. 16.2 - Desviación angular de la junta


IM0003-1

30/40

17 – Manipulación y transporte Los tubos de PVC-U son ligeros y fáciles de manejar, pero se deben tomar las precauciones apropiadas durante su manipulación y almacenamiento para asegurar que no se dañan los tubos, los cuales deberán ser apilados sobre una superficie plana, exenta de piedras y elementos punzantes, con el fin de evitar deformaciones o daños. Los soportes laterales de los fardos deberán estar distribuidos de tal forma que protejan a los tubos de deformaciones. Estos soportes son de madera de al menos 50 mm. de ancho. Si los tubos están en fardos de aproximadamente 1 x 1 m., los soportes adicionales pueden estar espaciados hasta 3 m.

Fig. 17.1 - Almacenaje de tubos

Los tubos de PVC-U con embocadura integrada en un extremo, deberán colocarse alternativamente dentro de la pila y las embocaduras deberían sobresalir suficientemente de los tubos para que la carga superior sea soportada por la parte recta en toda su longitud.

Fig. 17.2 - Acopio de tubos


IM0003-1

31/40

Los tubos almacenados deben estar situados de forma tal que combustibles, disolventes, pinturas agresivas, etc. no entren en contacto con las mismas. No se permite el almacenaje de tubos en zonas que puedan estar en contacto con otras tuberías de vapor o de agua caliente debiéndose mantener separados de superficies con temperaturas superiores a 50 ºC. Una prolongada exposición a los rayos UV del sol, puede causar decoloración. Se recomienda una protección adecuada por medio de una cubierta opaca con libre circulación de aire (lonas o láminas de PE), cuando el tiempo de exposición exceda de 12 meses. 17.1 Manipulación Cuando los tubos van a ser manipulados individualmente, deben ser bajados del transporte de una manera controlada y nunca deben ser arrojados, dejados caer o arrastrados. Los tubos individuales de hasta DN 250 pueden ser manejados por 2 hombres sin mucha dificultad. Los tubos de diámetro mayor y los fardos, requieren aparatos mecánicos.

Fig. 17.3 - Manipulación

Los tubos de PVC-U nunca serán levantados o desplazados utilizando alambres, eslingas, ganchos o cadenas metálicas, sino de cuerda o de tejido.


IM0003-1

32/40

17.2 Transporte Los vehículos deben estar provistos de un plano horizontal llano, libre de clavos, cadenas y otros elementos que puedan dañar los tubos. Los tubos se acondicionarán sobre el vehículo sin utilizar cables metálicos ni cadenas que estén en contacto con los mismos. Para que no se produzcan deformaciones no se debe poner durante el transporte otras cargas encima de los tubos.

Fig. 17.4 - Transporte

Cuando se realiza la carga de tubos de PVC-U con embocadura, los tubos deben apilarse en el vehículo de tal forma que las embocaduras no estén sometidas a carga. Los tubos no deben sobresalir del vehículo más de 1 m.

Durante el almacenaje

los tubos descansan en los zunchos de madera

Durante el transporte


IM0003-1

33/40

18 - Características de la zanja • Anchura La anchura de la zanja, B, depende del diámetro del tubo, de la profundidad de la zanja y del tipo de suelo. Se debe dejar un espacio de 20 cm. A cada lado del tubo, para poder compactar bien el relleno y que los operarios puedan trabajar en buenas condiciones. La parte superior del tubo se llama clave, la del medio riñones y la parte inferior base. • Profundidad La profundidad mínima, H, de la zanja debe proteger las tuberías de las cargas móviles de circulación rodada, de las cargas fijas, del material del relleno y de las variaciones de temperatura del medio ambiente.

Fig. 18.1 - Zanja simple

Como norma general, bajo calzada o terreno de circulación rodada posible, la profundidad mínima será de 1 m hasta la generatriz superior de la tubería. En aceras o lugares sin circulación rodada, puede disminuirse este recubrimiento a la profundidad que se congela el terreno, es decir unos 0.9 m. El Informe UNE 53331 indica los criterios para la comprobación de los tubos a utilizar en conducciones con o sin presión sometidos a cargas externas, existiendo en la actualidad programas de cálculo informático basados en este Informe. • Lecho Siempre que el terreno sea uniforme, se excavará hasta la línea de la rasante. Si quedan al descubierto piedras, cimentaciones, rocas, etc. será necesario excavar por debajo de la rasante para efectuar un relleno posterior del lecho. El relleno de excavaciones complementarias realizadas por debajo de la rasante, se condiciona mediante tierras procedentes de la excavación, fácilmente compactables y exentas de piedras, enrasando su superficie. Si se requiere un lecho de apoyo en la zanja, éste se realizará con material sin piedras en una altura de 0.1 DN + 10 cm. Si durante el montaje existe riesgo de inundaciones de la zanja, se debe fijar la tubería al lecho de la misma, al menos parcialmente mediante puntos de relleno, para evitar la flotación de los tubos.

Fig. 18.2 - Hueco para la embocadura

• Relleno

El relleno de la zanja se realizará una vez colocada y probada la tubería. Debe realizarse por capas sucesivas de unos 10 cm. y a ser posible con tierras exentas de piedras procedentes de la misma excavación hasta una altura de 30 cm. por encima de la generatriz superior de los tubos, consiguiendo un 95% del Proctor Normal en la compactación. El resto del relleno puede realizarse con tierras sin seleccionar procedentes de la excavación. El proceso de compactado debe llevarse a cabo de forma equilibrada a ambos lados del tubo, para igualar la presión sobre el mismo, usando un pistón de cabeza plana o aparato similar.

Hueco


IM0003-1

34/40

18.1 Tipos de zanja. Se consideran, a efectos de cálculo, tres tipos de zanja:

Tipo 1

Zanja estrecha

Zanja ancha

Bajo terraplén

Tipo 2

Zanja terraplenada

Tipo 3

Zanja de dos conducciones al mimo nivel

Zanja de dos conducciones a distinto nivel

Fig. 18.3 - Tipos de zanja

18.2 Tipos de apoyo. Se consideran dos tipos de apoyo: • Apoyo tipo A. Este tipo de apoyo consiste esencialmente en una cama continua de material granular compactado, sobre la que descansa el tubo. La cama de apoyo debe tener una compactación uniforme en toda su longitud y envolver el tubo según el ángulo 2α previsto, el cual se aconseja sea de 120º. Aconsejamos realizar siempre este tipo de apoyo.

• Apoyo tipo B. En este tipo de apoyo el tubo descansa directamente sobre el fondo de la zanja o sobre el suelo natural cuando se trata de una instalación bajo terraplén. Se utilizará únicamente en suelos arenosos exentos de terrones y piedras. Una vez instala la tubería se añade un terreno seleccionado, hasta una altura de 30 cm. por encima de la generatriz del tubo, compactándose a ambos lados de la tubería para garantizar el ángulo 2α de 120º.

Fig.18.4 - Tipos de apoyo


IM0003-1

35/40

19 – Instalación El comportamiento de las tuberías plásticas a largo plazo, está directamente relacionado por la calidad del montaje y de los materiales utilizados en la instalación del producto. Es necesaria una supervisión competente en todas las etapas. La siguiente figura indica los pasos a seguir en una instalación típica.

Fig. 6.10 - Proceso de instalación

Es de buena práctica, aunque no es esencial, el tendido de tubos con el extremo macho insertado en la embocadura en el mismo sentido que la circulación prevista del flujo de agua. Las superficies internas del tubo deben mantenerse lo más limpias posibles durante el montaje y las operaciones de unión, a este

1 2 3

4 5 6


IM0003-1

36/40

respecto la zanja debería mantenerse lo más seca posible utilizando las técnicas apropiadas de achique de agua. Tanto para el lecho de apoyo como para el relleno lateral, se pueden encontrar materiales adecuados, mediante una selección del material excavado. Aquellos suelos libres de arena basta de drenaje, grava y suelos de naturaleza frágil son considerados como adecuados (ver norma UNE-ENV 1046:2002 Sistemas de canalización y conducción en materiales plásticos. Sistemas de conducción de agua o saneamiento en el exterior de la estructura de los edificios. Práctica recomendada para la instalación aérea y enterrada). El material excavado utilizado como relleno debe estar libre de rocas, cantos agudos, montones de arcilla o tierra helada. El suelo helado y el material orgánico debe ser desechado. Cuando el material excavado no sea adecuado, se debe utilizar material granular de otra procedencia. NOTA: Los tubos plásticos son FLEXIBLES por lo que nunca deben ser ni hormigonados ni tener el lecho de hormigón, ya

que se transforman en una estructura rígida sin resistencia a la flexión, susceptible de fracturarse con el movimiento o asentamiento del terreno.

20 - Prueba de presión Una vez montada, la tubería se debe probar hidráulicamente. Por seguridad, nunca se debe realizar la prueba de tuberías de PVC-U utilizando aire comprimido como medio de ensayo. En canalizaciones superiores a 800 m. puede ser necesario realizar pruebas por secciones. Preferentemente, el ensayo debe ser realizado entre bridas ciegas. No se recomienda realizar el ensayo con las válvulas cerradas, a menos que no haya otra alternativa. Para realizar la prueba de presión en los tubos de PVC-U hay que tener en cuenta que tanto la unión por junta elástica de los tubos como de los accesorios metálicos empleados no son resistentes a la tracción por lo que se debe tapar parcialmente los tubos, dejando las uniones vistas para comprobar su estanquidad y anclar las derivaciones y el final e inicio de la tubería. A continuación hay que introducir lentamente (1 bar por minuto) el agua por el punto más bajo dejando una salida libre en el punto más alto para que salga completamente todo el aire. El agua prácticamente no es comprensible pero el aire sí, lo que puede provocar sobrepresiones excesivas. Es aconsejable que la longitud de los tramos a probar no sea mayor de 500 m. aunque si la tubería es muy larga y no tiene demasiada pendiente se pueden probar de una sola vez longitudes mayores. Una vez llenado totalmente el tramos se realiza una inspección visual para comprobar que todas las uniones son estancas. El equipo necesario para la prueba de presión deberá tener los elementos apropiados para regular el aumento de presión. Se colocará en el punto más bajo de la tubería que se va a probar y estará provisto de dos manómetros con baño de glicerina y previamente calibrados. Los extremos para la prueba se deben diseñar de tal manera que permitan la medida del relleno de agua y del vaciado posterior de la canalización. Las bridas, tubos de ensayo o extremos de los tapones deben disponer de un sistema adecuado para el montaje de un manómetro con baño de glicerina y el equipo correspondiente. En cada extremo de la sección a probar se debe instalar un purgador de aire.


IM0003-1

37/40

Fig.20.1 - Detalles típicos para extremos de la prueba La presión interior de prueba será de 1.4 veces la Presión Nominal de los tubos, es decir, 1.4 por PN 10 bar igual a 14 bar. Una vez alcanzada la presión de prueba se parará durante 30 minutos y se considerará la prueba positiva cuando durante este tiempo, los manómetros no acusen un descenso superior a “raíz cuadrada de p/5”, siendo p la presión de prueba en bar. Cuando el descenso del manómetro sea superior, se corregirán los defectos observados, repasando las uniones que pierden agua. Hay que tener en cuenta la dilatación de las tuberías de PVC-U si están destapadas durante la prueba, sobretodo en verano y a mediodía, por lo que se aconseja realizar la prueba a primera hora de la mañana. Para una completa información sobre la prueba de presión les sugerimos ver la norma UNE-ENV 1452-6. 21 - Reparaciones En caso de tener la necesidad de arreglar una rotura provocada por una excavadora o sobrepresión excesiva, lo mejor es eliminar totalmente la parte dañada, si es posible el tubo afectado, y cambiarlo por un tubo nuevo. Para ello existen Manguitos y uniones mecánicas deslizantes sin tope que permiten realizar esta operación fácilmente.

Fig. 21.1 - Manguito y unión mecánica para reparaciones 22 – Detección de canalización La canalización de PVC-U, una vez enterrada, no puede ser detectada por medios electromagnéticos. Para facilitar su trazado, o simplemente limitar la posibilidad de daño por maquinaria de excavación después que la canalización está tendida y rellenada, se recomienda situar cintas con marcas adecuadas, verticalmente por encima de la coronación del tubo a una distancia de 350 á 500 mm por debajo del nivel de superficie de acabado del terreno, dependiendo sobre todo de circunstancias medioambientales. Algunas cintas contienen elementos que pueden ser detectados por sistemas remotos.


IM0003-1

38/40

23 – Normas de los tubos de PVC-U Las nuevas normas europeas están editadas por partes para cada aplicación y juntas forman un Sistema de canalización en materiales plásticos, excepto las individuales de los ensayos. Normas de Sistema:

UNE-EN ISO 1452: “Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua y para saneamiento enterrado o aéreo con presión. Poli(cloruro de vinilo) no plastificado (PVC-U)”.

Partes: - Parte 1: Generalidades - Parte 2: Tubos - Parte 3: Accesorios - Parte 4: Válvulas y equipo auxiliar - Parte 5: Aptitud al uso del sistema - Parte 6: Práctica recomendada para la instalación - Parte 7: Guía para la evaluación de la conformidad

Tabla 22.1.- Normas relacionadas con tubos de PVC-U Normas UNE y

UNE-EN Normas EN ó

ISO Designación

UNE-EN 805 Abastecimiento de agua. Especificaciones para redes exteriores a los edificios y sus componentes.

UNE-EN 806 Especificaciones para instalaciones de conducción de agua destinada al consumo humano en el interior de edificios. Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 1046

Sistemas de canalización y conducción en materiales plásticos. Sistemas de conducción de agua o saneamiento en el exterior de la estructura del edificio. Práctica recomendada para la instalación aérea y enterrada.

UNE-EN-ISO 9080

Sistemas de canalización y conducción en materiales plásticos. Determinación de la resistencia hidrostática a largo plazo de materiales termoplásticos en forma de tuberías mediante extrapolación.

UNE-EN-ISO 12162

Materiales termoplásticos para tubos y accesorios para aplicaciones a presión. Clasificación y designación. Coeficiente global de diseño (servicio)

UNE 53331 Informe

Criterios para la comprobación de los tubos de PVC y PE a utilizar en conducciones con o sin presión sometidos a cargas externas. (Basada en la ATV 127)

UNE 53389 Informe

ISO/TR 10358

Tubos y accesorios de materiales plásticos. Tabla de clasificación de la resistencia química

UNE 53959 IN ISO/TR 10501

Tubos y accesorios de material termoplástico para el transporte de líquidos a presión: Cálculo de la pérdida de carga

UNE = Una Norma Española. EN = Norma Europea. ISO = Organización Internacional de Normalización.


IM0003-1

39/40

24 - Ventajas de los tubos de PVC-U presión

Beneficios tubos PVC-U: Confianza demostrada

• Excelente resistencia al golpe de ariete • Resistencia a la presión interna • Más de 40 años en el mercado

Bajo Mantenimiento

• No admite incrustaciones • Sin corrosión interna ni externa • Larga vida útil, entre 50 y 100 años

Buenas propiedades • Posibilidad de realizar acometidas • Resistentes a agentes químicos y suelos

agresivos. • Superficie interior lisa • Pérdidas de carga casi nulas

Menor coste de instalación • Peso ligero • Menor fuerza para unir • Fácil manejo y rápido de instalar

o o o O o o o


IM0003-1

40/40

www.plomyplas.com

PLOMÍFERA CASTELLANA S.L.

Carretera de Extremadura, Salida 29B Polígono Industrial. Alparrache II, parcela 18

28600 Navalcarnero Madrid - ESPAÑA

Tel. + 00 34 91 811 40 80 Fax + 00 34 91 811 40 65

[email protected]

INGENIERÍA PLÁSTICA DEL SUR S.L.

Autovía A-92, Km. 209 18370 MORALEDA DE ZAFAYONA

Granada - ESPAÑA Tel. + 00 34 958 49 70 00 Fax + 00 34 958 44 37 04

[email protected]

LUSOFANE S.A.

Estrada Nacional 3 2070-621 VILA CHÄ DE OURIQUE

Portugal Tel. + 00 351 243 700 600 Fax + 00 351 243 700 610

[email protected]

manual técnico pvc-u presión

Documents