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7/28/2019 tuberia_pvc.doc

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TUBERA DE PVCEl Poli Cloruro de Vinilo, es un material plstico, slido, que se presenta en su forma original comoun polvo de color blanco. Se fabrica mediante la polimerizacin del cloruro de vinilo monmero(VCM), que a su vez es obtenido de la sal y del petrleo. Fue patentado como fibra sinttica hacems de 80 aos y en 1931 comenz a utilizarse comercialmente.

Aplicaciones de las tuberas de PVC.De acuerdo con las caractersticas de las tuberas de PVC estas se emplean en diversasinstalaciones como:

Redes de agua potable Sistemas de riego (aspersin, goteo) Conducciones de fluidos qumicos. Conducciones de fluidos corrosivos. Conducciones de fluidos cidos y alcalinos. Colectores de alcantarillado. Proteccin de conductos elctricos. Proteccin de conductos telefnicos. Lnea de proceso industrial.

Nota: No se permite el uso de tuberas de PVC en la conduccin de gases.

Ventajas.

Las ventajas que presentan las tuberas de PVC con relacin a otras tuberas son: Livianas. Facilidad de instalacin. Elevada resistencia Qumica. Gran durabilidad. Impide la formacin de incrustaciones. Poca rugosidad. Lnea completa de piezas.

Menor costo. Hermeticidad. Atoxicidad.(No aporta ningn elemento extrao al agua) Flexibilidad de la tubera (tanto longitudinal como trasversalmente)

Propiedades.

Las principales propiedades fsicas de las tuberas de PVC son: Peso especfico 1,4 g/cm3

Coeficiente de dilatacin trmica 0,08 mm/m/c Conductividad trmica 0,13 Kcal/mlc Mdulo de elasticidad 28,100 kg/cm2

Resistencia superficial > 1012 ohmios

Tensin admisible 490-600 kg/cm2 Resistencia a compresin 760 kg/cm2

Resistencia a la flexin 1097 kg/cm2

Tensin de diseo 100 kg/cm2

Coeficiente de friccin Manning n = 0,009Hazen-Williams c = 150

Los rayos ultravioletas del sol actan de manera negativa sobre el PVC. La exposicin prolongadaa estos rayos torna al PVC de un color smil quemado de aspecto desagradable, pero para queeste deterioro llegue a afectar el funcionamiento estructural del tubo debe de pasar cierto tiempo.


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Existe una forma muy sencilla de proteger los tubos que deben quedar expuestos al sol,pintndolos con cualquier tipo de pintura, de esta forma quedan a salvo de cualquier tipo deinfluencia de los rayos ultravioletas.

Clasificacin de las tuberas de PVC

La tubera de PVC se puede clasificar segn el Sistema de dimensionamiento, la presin de trabajoy el tipo de unin que posee.

Clasificacin por sistema de dimensionamiento.

La base de esta clasificacin es el tipo de sistema que se usa, ya sea Serie Inglesa o SerieMtrica.

Serie Inglesa (SI).

Se basa en tuberas cuyas especificaciones originales son de EE.UU. normalmente de la AmericanSociety for Testing and Materials (ASTM - Asociacin Americana para Pruebas y Materiales-). Unacaracterstica importante es que el dimetro nominal (DN) no corresponde al dimetro externo (DE)ni al dimetro interno (DI). Mantiene constante el DE para los diferentes espesores de pared (e),por lo que el diseo del tubo se basa en esta caracterstica. Se mide en pulgadas y pueden ser

expresadas adems en milmetros.Serie Mtrica (SM).

Las especificaciones originales para este tipo de tubera proceden de la International StandarsOrganization (ISO - Organizacin Internacional de Normas-). En este caso el DN corresponde alDE. Al igual que la tubera de Serie Inglesa mantiene constante el DE a diferentes espesores depared segn la presin nominal. Se mide en milmetros.

Los dimetros de los dos tipos de tuberas no coinciden dimensionalmente por lo que no se puedenhacer uniones directamente, sino mediante el uso de una transicin. Es muy comn por ejemploutilizar piezas adaptadoras para la unin de tuberas milimtricas a vlvulas del sistema ingles.

Algunos fabricantes refieren la equivalencia entre los dos sistemas a los dimetros nominales, sinembargo desde el punto de vista hidrulico es mejor la equivalencia teniendo en cuenta losdimetros interiores.


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* No se fabrican tuberas de esos dimetros para las presiones indicadas.

Serie Inglesa.SDR

Una segunda clasificacin muy usada depende de la presin recomendable de trabajo (PT) ysegn el sistema de dimensionamiento se puede clasificar en Clases, para la Serie Mtricamientras que para la Serie Inglesa se clasifican por SDRs y Cdulas.

Relacin de Dimensiones (SDR). El SDR se define como el cociente de dividir el dimetro externo

promedio entre el espesor mnimo de pared.

Esta unidad de clasificacin es utilizada en las tuberas de PVC y PE de la Serie Inglesa. Elsiguiente cuadro presenta los SRDs ms comerciales con las respectivas presionesrecomendables de trabajo.

Cdulas.

La tubera clasificada por cdulas cumple con las dimensiones de la tubera de hierro galvanizado(FoFo). La presin recomendable de trabajo es variable, dependiendo del dimetro, ya que


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depende de la relacin entre el dimetro y el espesor. Las cdulas existentes son: Cdula 40,Cdula 80 y Cdula 120

Clases (C 900).

La tubera C 900, con medidas inglesas, se clasifican por clases:

Serie Mtrica.Clases.

Para la Serie Mtrica la clasificacin se hace por clases; la clase corresponde a la presin nominalde trabajo de la tubera, de este modo una tubera Clase 10 soporta una presin recomendable de10 kg/cm2 , una clase 7, a 7 kg/cm2 , etc. El diseo de la tubera tambin se basa en la relacin queexiste entre el espesor de pared y el dimetro externo del tubo. Dndole un espesor de parednecesario al tubo respecto a su dimetro dependiendo de la presin que va a soportar.

El cuadro siguiente, se muestra las clases de tubera comerciales con su respectiva presinrecomendable de trabajo.

Clasificacin por tipos de uninEsta clasificacin esta basada en los tipos de unin mayormente usados en tubera de PVC paraagua potable, a continuacin se describe brevemente:

Unin con junta elstica.Esta unin tambin es conocida como unin espiga - campana o espiga - bocina. Los tubos por un


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lado tienen una campana conformada con un nicho donde se aloja un anillo empaque de materialelastomrico el cual hace el sello hermtico, por el otro lado tiene la espiga. La unin se muestraen la siguiente figura.

La unin elstica es la ms utilizada en las tuberas de PVC, ya que ofrece variadas ventajas entrelas que se encuentran:- Facilidad de instalacin: Ya que para hacer la unin solamente se requiere de la utilizacin de un

lubricante.- Unin flexible.- Permite movimiento relativos entre la espiga y la campana por lo que absorbe

asentamientos sufridos en el suelo. Esta ventaja puede utilizarse cuando se tienen cambios dedireccin con radios de curvatura muy grandes o pequeas desviaciones.

- Cmara de dilatacin.- Absorbe la dilatacin de la tubera debido a las variaciones detemperatura.- Anillo empaque.- Permite tener hermeticidad en la lnea.

La desventaja mayor de este tipo de unin es que requieren muros de apoyo en los cambios dedireccin y derivaciones.

Piezas de conexin.


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Unin Cementada.Esta unin se compone de espiga casquillo o bocina. Es una unin monoltica de la tubera conotras tuberas (abocinadas) y/o con conexiones usando una sustancia cementante, cuya reaccinqumica con el PVC provoca que las dos piezas cementadas queden soldadas entre s.

La ventaja principal de este tipo de unin es que soporta la jueza axial lo que las hace muy tilesen estaciones de bombeo, cabezales de riego y unin a otros equipos que se encuentran en lasuperficie del terreno.

La principal desventaja es que requiere cierto tiempo de secado antes de ser sometidas a presin,lo cual demora la puesta en marcha del sistema despus de una reparacin.

Piezas de conexin ms utilizadas


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Unin con Brida.Es utilizada principalmente para hacer uniones con piezas de hierro fundido (FoFo) y otrosmateriales, adems para unir vlvulas, medidores de flujo, bombas de agua, filtros etc.


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Unin Roscada.Utilizada para unir PVC con FoFo (Fierro Fundido), vlvulas roscadas, vlvulas de aire, liberadorasde presin, etc. Las roscas son del tipo NPT (Taper Pipe Thread). Regularmente a la tubera se lecementa un adaptador macho o hembra roscado en tanto los tubos cdula 40, 80 y 120 pueden serroscados con "tarraja" de igual manera que los tubos de FoFo, sobre todo los dimetros pequeos.

Unin mediante collarines.Se utiliza para la derivacin de tuberas de menor dimetro y para la instalacin de ventosas,vlvulas de alivio, manmetros y otros equipos.

La transicin de tuberas de PVC a polietileno se puede realizar en un accesorio, como vlvulas,filtros etc. o utilizando dos piezas, un adaptador de PVC, macho o hembra y una pieza decompresin-rosca, hembra o macho.


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Tuberas Serie Inglesa.


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Tuberas Serie Mtrica.

TransporteEl transporte debe realizarse procurando que no se daen los materiales. Los tubos debencolocarse en superficies planas tratando que la parte lisa del tubo descanse en todo su longitud, deser necesario se colocan calzos adecuados debajo de los tubos. En el transporte la altura de laestiba no debe exceder de 2.5 m. La colocacin de los tubos debe hacerse de colocando lasbocinas de forma alterna como se muestra el grafico de almacenamiento, con el fin de evitardeformaciones. No debe colocarse carga adicional sobre las tuberas para evitar deformaciones.Se debe evitar que los tubos sobresalgan de la plataforma del camin quedando un extremo envoladizo.

Con el objeto de economizar el flete se pueden introducir los tubos de menores dentro de los tubosmayor dimetro. Cuando el transporte se haga a grandes distancias y sobre todo en tiempo decalor, la carga debe protegerse y dejar un espacio entre la cubierta y los tubos que permita lacirculacin de aire para evitar deformaciones que pueden ocasionar el peso de los tubos y la


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temperatura a la que estn sometidos.

Durante la carga y descarga de los tubos, estos no deben arrojarse al suelo, someterlos a pesoexcesivo o golpearlos. Se recomienda que por lo menos dos hombres se encarguen de estaoperacin.

Cuando la carga o descarga se haga con gras o montacargas, se deben utilizar elementos que nodaen los tubos, tales como eslingas de nylon, fajas de lona, etc. Debe evitarse el uso de cadenasde acero. Cuando los tubos se transportan en obra no deben arrastrarse por el suelo ni tirarsedentro de la zanja.

AlmacenamientoPara almacenar los tubos deben seleccionarse por dimetros, si el almacenaje se realiza segn seindica en las figuras, apoyando la primera lnea de tubos sobre polines, los cuales deben tener unaseparacin no mayor a 1.5 m.

El lugar de almacenamiento debe situarse lo ms cercano posible al sitio de la obra La alturamxima de almacenamiento es de 1.50 m

Cuando las tuberas van a estar almacenadas en obra por un tiempo considerable, pude protegerla tubera de los rayos directos del sol puede cubrir la pila con un material opaco como una lona. Sila tubera est cubierta, permita siempre la circulacin del aire a travs de la tubera para evitar laacumulacin de calor en clima caluroso.

Si debido al manejo o almacenaje defectuoso, un tubo resultase daado, la longitud afectada debeser suprimida completamente.

Montaje.

Excavacin.

Como regla general no debe adelantarse la excavacin demasiado a la colocacin de la tubera.

La excavacin puede realizarse de forma mecanizada o manual, pero los ltimos 10 20 cm deberrealizase manualmente para garantizar la adecuada nivelacin del fondo y que no quede terrenoalterado bajo la tubera.

Debe examinarse el fondo de la zanja, si es de un material suave y fino, libre de piedras y que sepueda nivelar fcilmente, no es necesario usar capa de relleno especial, solo hay que excavar elterreno bajo las uniones para que el tubo apoye en toda su longitud. En fondos con otrascaractersticas debe colocarse una capa de tierra bien cribada o arena de 10 cm debidamentecompactada. Cuando la excavacin es en roca o existen piedras sueltas en el terreno debecolocarse una capa de arena o material cribado con partculas no mayores de 9 mm hasta una


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altura de 10 cm sobre los puntos salientes.

En zonas sometidas a congelamiento la tubera debe colocarse al menos a 30 cm bajo la zona bajola mxima profundidad de penetracin de helada esperada.Coloque la lo ms cerca posible a la lnea de la zanja, al lado opuesto al rea reservada para elalmacenamiento de la tierra sacada de la excavacin. Site las tuberas donde puedan serdescendidas a la zanja con el mnimo manejo adicional.

Para la lubricacin durante el montaje no puede utilizarse derivados del petrleo para evitarcontaminaciones y daos a la empaquetadura.

Colocacin de tuberas con junta elstica.

Limpie con un pao el interior de bocina y la punta del tubo a insertar. Verifique si hay deformaciones en la campana o en la parte lisa.

Coloque la junta de goma en la cavidad de la bocina, teniendo en cuenta que la parte ms gruesaest ubicada hacia el interior del tubo y la parte delgada hacia afuera.

Aplique el lubricante desde la punta del bisel hasta una longitud equivalente a el dimetro deltubo. Un buen sustituto del lubricante es la melaza o miel de purga.

Asegrese que la tubera este perfectamente alineada. Esto es muy importante.

Presente el tubo comprobando que el bisel quede insertado en la junta.

Empuje el tubo por el otro extremo, un movimiento de rotacin del tubo facilita la unin. Puedeusar para el empuje una barreta y apoyar sobre un pedazo de madera en el centro del dimetrodel tubo. Importante si la tubera no entra en la bocina con una fuerza normal, saque el tubo,quite la junta y repita nuevamente la operacin, no utilice equipos mecnicos para realizar la unin.

Retroceda el tubo 10 mm, as obtendr un espacio que actuara como junta de dilatacinlongitudinal.

El fabricante debe proporcionar una tabla con las desviaciones angulares mximas por unin paracada tipo dimetro de tubera. Sin otra informacin puede utilizar las desviaciones angulares


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siguientes:

2 para Dn 315 mm

1,5 para 315 mm < Dn 630 mm

1 para Dn > 630 mm

El radio de curvatura recomendado en tubos de una longitud de 6 m ser:

Si Dn 200 mm; R 300DnSi Dn > 200mm; R 500Dn

Bloque de apoyo o machones para tuberas de PVC de junta elastina.El flujo de las tuberas sometidas a presin, generan en los cambios de direccin y tapones unempuje, es el caso que se presienta en codos, tees, vlvulas tapones etc.

La fuerza de empuje tiende a desacoplar las uniones de las tuberas, por lo que es necesariorestringir dicho desplazamiento mediante bloques de apoyo generalmente de hormign, que con supeso propio y la resistencia del suelo garantizan la estabilidad de las uniones.

Los parmetros que determina las dimisiones de los bloques de apoyo son: la presin interna, el

dimetro de la tubera y la resistencia caracterstica del suelo. Como presin de clculo se debetomar la presin de prueba que generalmente es 1.5 veces la presin de trabajo de la tubera.

La desviacin angular en cada unin permite cambios de direccin con radios de curvatura muygrandes o pequeas desviaciones tanto en sentido horizontal como vertical, pero en ocasiones porlimitaciones de espacio se requiere realizar dicha desviacin en un punto, por lo que es necesarioel empleo de codos y su respectivo bloque de apoyo.

Bloques de apoyo para codos, tees, tapones, vlvulas.


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Apoyos para codos horizontales

Valores de C para distintos ngulos.

90 = 0,55545 = 0,3022 = 0,15

Dimensiones del

bloque.

A 2K DN + DNB K DN + DN

C = K DN + DN/2

E = DN / 4

F = DN / 2 20 cm.D = DN / 4 + 5 15

cm.

Q = B/2 DN / 4

Dimensiones para T, tapas.

Para las tes la nica dimensin que cambia la formula es Q

Q = B/2 DN/4

Para tapas finales los bloques solo tienen las dimensiones siguientes:

Dimensiones del

boque.

A 2K DN + DN


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B K DN + DN

C = K DN + DN/2

F = 1,5 DN

Dimensiones de los apoyos para codos convexos verticales.


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Apoyos para codos cncavos verticales.


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Los bloques de apoyo se colocan en bloques alternos (L = 12 m.). El hormign utilizado es Rbk 145kg/cm2


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Corte de tuberas.

Corte el tubo con una segueta. Asegrese que el corte est a escuadra usando una caja gua,

tambin puede usar cortadores de tuberas.

Quite las rebabas con una lima por ambas caras del tubo.

Bisele la punta del tubo con un ngulo de 15 para impedir el arrastre del cemento.

Unin cementada. Presente el tubo en la bocina o pieza de conexin. Una unin correcta es cuando la unin quedabien justa.

Limpie bien la superficie que se va a unir, tanto el tubo como la bocina o pieza que se van a unir.No debe quedar humedad, polvo, grasa, etc.

Merque en el tubo (espiga) la longitud de la unin.

Aplique el limpiador o primer con un pao o brocha a ambas superficies. La aplicacin tiene elpropsito de penetrar y ablandar las superficies de modo que ellas puedan fusionarse.

Aplique una capa delgada al interior de la unin o bocina y generosamente al extremo del tubo,teniendo en cuenta la marca. Use brocha de celdas naturales y ancho adecuado al dimetro deltubo.


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Una el tubo con la bocina o pieza, tratando que penetre como mnimo 2/3 de la longitud total,mantenga firmemente la unin por 30 segundos para evitar que el tubo retroceda.

En una unin bien hecha debe aparecer un cordn de cemento entre la pieza y el tubo.

Usando un trapo, remueva el exceso de cemento de la unin, esto ablandara intilmente latubera. El exceso de cemento alrededor de la entrada de la conexin tambin prolongar eltiempo de fraguado.

Maneje las uniones ensambladas recientemente con cuidado hasta que el secado inicial se hayahecho.

Otras recomendaciones.

Mantenga el cemento y el limpiador tapados. No diluya el cemento con limpiador, son incompatible. Al terminal limpie la brocha con limpiador. El limpiador sobrante no se podr utilizar para limpiartuberas.

Cambios pequeos de direccinLa flexibilidad de los tubos de PVC de dimetros pequeos, permite realizar cambios de direccin

sin necesidad de utilizar accesorio.


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El limpiador se calcula a razn de 0,6 litros por litro de cemento.


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Relleno de la zanja.

El rehincho debe comenzar despus de realizadas las uniones con el fin de proteger la tubera.

La primera capa de relleno estar constituida por arena, o con tierras procedentes de la mismaexcavacin siempre que sean de fcil compactacin, exentas de piedras con una granulometra de

20 mm como mximo, llegar hasta la mitad del dimetro del tubo, esto garantiza que el tuboreparta el apoyo en la base. Seguidamente se coloca otra capa de tierra cribada con granulometramenor a 20 mm, hasta una altura de 15 cm. sobre la corona del tubo, en capas no mayores de 10cm. Se debe poner especial atencin en la compactacin lateral a los lados del tubos, dejandodescubiertas las uniones hasta despus de haberse realizado la prueba hidrosttica del tramoinstalado.

El resto del relleno se realiza con el material excavado en capas de 25 cm. Cuando el materialexcavado contiene piedras la capa de material fino debe ser de 30 cm por encima del tubo. Enningn momento pueden incluirse en el relleno piedras o rocas que penetren en relleno inicial olleguen a hacer contacto con el tubo.

Factor de minoracin de la presin de trabajo con relacin a la temperatura del fluido.


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Prueba de presin.Llenado de la tubera:

En la mayora de los casos, el diseo de la tubera tomar medidas para la liberacin del aire enlos puntos altos. Las vlvulas de liberacin de aire se usan comnmente para este propsito. Sieste no es el caso, puede instalarse una vlvula de insercin en la elevacin ms alta del sistemapara ayudar a ventilar el aire durante el llenado. El agua de llenado debe introducirse a la tuberaen el punto ms bajo posible y a una velocidad de llenado preferida de 0.3 m/s o menos. Unavelocidad de llenado excesiva puede introducir aire lo cual puede causar severos efectos de golpede ariete.

A pesar de que tienen diferentes propsitos, ahora la prctica comn es combinar las pruebas defugas y las pruebas de presin en una sola prueba para garantizar que la tubera y los accesoriosproporcionan un sistema hermtico.Una prueba de presin determinar la solidez de la tubera y sus aditamentos. El xito de unaprueba de presin dar la seguridad al ingeniero y al propietario de que la lnea es capaz desoportar tanto la presin de trabajo, como las presiones adicionales que puedan introducirse de vezen cuando como resultado de la operacin normal. La presin usada en la prueba de presin nodebe ser ms alta que la requerida para lograr ese objetivo. Normalmente, la prueba de presin serealizar en la presin mxima de 1,5 veces la presin de trabajo. Recuerde que todas las partesde la lnea, incluyendo los bloques de empuje, se sometern a la presin de prueba.

En ausencia de otras instrucciones, se recomienda una prueba combinada de presin y fugas dedos horas. Durante esta prueba de 2 horas, puede ocurrir una pequea disminucin de la presin.

Al final de las 2 horas, la lnea se vuelve a llenar con agua de reemplazo hasta lograr la presin deprueba inicial.

Perdidas de agua admisible durante las pruebas de presin.

Donde:V = Prdidas totales de la prueba en litros.L = Longitud del tramo en metros.D = Dimetro interior en metro.K = 0,350 para PVC


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Golpe de ariete.Al efecto de la propagacin de ondas de presin, en una tubera de conduccin de agua, se lellama golpe de ariete. Si una vlvula se cierra bruscamente se produce una onda de presin, quepuede afectar a las tuberas.La teora de la Onda Elstica se puede resumir como sigue:

La presin instantnea creada (golpe de ariete), es directamente proporcional a la velocidad delfluido (V) y a la velocidad de la onda, (a), o sea:

La velocidad de la onda elstica est dada por las siguientes expresiones:

P = Sobrepresin (m.c.a.).a = velocidad de la onda (m / s).v = Cambio de velocidad del agua.g = 9,81 m / seg2K = Modulo de compresin del agua = 2,06 x 104 kg / lE = Modulo de elasticidad del PVC 2,81 x 104 kg / cm2Rde = exterior / espesor

De la expresin anterior, se puede ver cuando aumenta Rde, la velocidad de propagacin de laonda disminuye. Tambin se puede observar que entre mayor es el mdulo de elasticidad del

material del que est hecho el tubo, mayor es la velocidad de la onda de propagacin, mayor es lasobrepresin del golpe de ariete.

La onda mxima de presin ocurre, si el tiempo de cierre de la vlvula es menor que el tiempo de

cierre crtico

En donde:T = tiempo crtico (s)L = longitud de la tubera (m)a = velocidad de la onda (m/s)


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