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HDPE<br />
Tuberías para la<br />
conducción de aguas<br />
Por Carlos Quezada F., Ing.<br />
Centro de Ingeniería de Polímeros, CIP Chile<br />
Desde que, en la década del 70, se inició el desarrollo de<br />
Polietilenos con aplicación práctica al área industrial con<br />
valor agregado técnico "mucha agua ha pasado por las<br />
tuberías", y hoy este material es ampliamente utilizado en<br />
el área del transporte y conducción de aguas sanitarias.<br />
Haciendo un poco de historia, el desarrollo de nuevos tipos<br />
de Polietileno de Alta Densidad ( HDPE ) ha sido vertiginoso<br />
y seguirá creciendo en términos casi exponenciales, como<br />
se observa en el gráfico N° 1<br />
DESARROLLO DE TIPOS DE POLIETILENO<br />
Al <strong>inicio</strong> de los años 70, aparece la 1 a Generación de PE<br />
63, en los 80 la 2 a Generación PE 80 y en 1988 SOLVAY<br />
fabrica por primera vez el PE 100. A medida que se<br />
desarrollan nuevos tipos se observa una mejoría sustancial<br />
en las propiedades del material ( resistencia mecánica /<br />
rigidez ) debido a cambios en la estructura molecular<br />
(distribución de PM, copolimerización y otros.) que logran<br />
diferentes fabricantes.<br />
Lo anterior se ha traducido en un resultado técnicoeconómico<br />
ampliamente favorable a la utilización de<br />
Polietileno en la fabricación de tuberías para la conducción<br />
de agua como se muestra en el gráfico N° 2.<br />
Como buen material y que se precie de tal, lleva asociado<br />
a su desarrollo un soporte técnico que avala sus<br />
características ( buenas y malas ). Ello se traduce en una<br />
normalización específica de alto contenido tecnológico<br />
respaldada por una innumerable cantidad de experiencias,<br />
ensayos y aplicaciones prácticas de éxito. Los fracasos,<br />
en general, corresponden a situaciones de:<br />
Propiedades<br />
PE 83<br />
PE 80<br />
a) Ignorancia técnica desde el punto de vista de "diseñar<br />
con materiales no tradicionales cuyo comportamiento<br />
es vizcoelástico y cuya estructura interna es de carácter<br />
estadístico (no hay fusión, no hay punto de fusión, no<br />
hay cristales, etc.)<br />
b) Mal uso del material durante su uso ( se sobrepasan<br />
las propiedades del material como temperatura, dureza,<br />
resistencia química, etc.)<br />
c) Por carencia de información y soporte técnico<br />
debidamente validado.<br />
d) Finalmente, por un enfoque que permítanme denominar"<br />
xenofóbico" (se suele decir "esto es de plástico",<br />
rebajando la calidad sin el menor argumento técnico).<br />
Esta normalización, además de darnos la posibilidad de<br />
"aplicar con menor riesgo" es indispensable para un<br />
mercado del agua que está muy reglamentado, que es de<br />
alto contenido técnico y nos permite intercambiar<br />
competencias a nivel interno y externo.<br />
Las normas de interés son :<br />
ISO 4427: Especificaciones de Tuberías de PE para el<br />
suministro de agua.<br />
ISO 9080: Cálculo de curvas de regresión y determinación<br />
de MRS.<br />
ISO 12162: Clases de MRS<br />
Los estándares para el agua según ISO 4427 y pr EN<br />
12201 se muestran en Tabla 1.<br />
NORMA ISO 4427<br />
PE 100<br />
1970 1980 1990 2000<br />
Tiempo<br />
Gráfico<br />
N° 1<br />
Por su amplia aplicación, haremos un análisis general de<br />
los alcances de la norma ISO 4427. Esta norma establece<br />
parámetros de aplicación para el Polietileno en la fabricación<br />
de tuberías para el suministro de agua.<br />
2
3<br />
Del Material:<br />
Las tuberías serán fabricadas desde PE, que solamente<br />
contenga estabilizadores anti UV, antioxidantes y pigmentos<br />
requeridos en conformidad a especificaciones y uso. Las<br />
tuberías deberán ser negras, azules o negras con líneas<br />
azules. El material de las líneas azules deberá ser del<br />
mismo tipo de resina de la tubería (coextrusión).<br />
El contenido de negro (carbón) deberá estar en el rango<br />
de 2 y 2.5 % en peso medido de acuerdo a ISO 6964. La<br />
dispersión del carbón deberá ser igual o menor al grado<br />
3 de acuerdo a ISO 11420. La dispersión del pigmento<br />
azul será igual o menor al grado 3 de acuerdo a ISO<br />
13949.<br />
De la estabilidad térmica:<br />
El tiempo de inducción para PE 63, 80 y 100 será a lo<br />
menos de 20 minutos cuando se testea a 200 °C<br />
determinado según ISO/TR 10837.<br />
Del material reprocesado (reciclado):<br />
Puede utilizarse material reprocesado generado de la<br />
fabricación propia de tuberías y que responda a las<br />
especificaciones de esta norma (caracterización).<br />
De los efectos sobre la calidad del agua de consumo<br />
humano:<br />
La concentración de sustancias, agentes químicos y<br />
biológicos emanados de materiales en contacto con agua<br />
de beber, no debe sobrepasar los valores máximos<br />
recomendados por "World Health Organization" en su<br />
publicación "Guidelines for drinking water quality", Volumen<br />
1: Recomendaciones o lo requerido por la EEC Council<br />
Directive de 15 Julio de 1980 sobre la calidad del agua<br />
para consumo humano.<br />
De la designación y clasificación:<br />
Los compuestos (resinas) de PE serán designados por el<br />
tipo de material según el nivel mínimo de resistencia<br />
requerido que sea aplicable y que se especifica en la Tabla<br />
2, cuando el límite mas bajo sLCL sea determinado por<br />
ISO/TR 9080 y éste sea clasificado de acuerdo con ISO<br />
12162 para obtener el MRS<br />
La validez de la designación será certificada por el fabricante<br />
de la resina o en el caso de "master bach" por el fabricante<br />
de tuberías.<br />
La resistencia de diseño sS de la tubería, se debe obtener<br />
aplicando un coeficiente de diseño C no inferior a 1.25<br />
para el valor del MRS del material.<br />
De la densidad e índice de fluidez:<br />
El fabricante de resina proveerá de información sobre la<br />
densidad e índice de fluidez del material.<br />
Cuando se mida según ISO 1133 el índice de fluidez (MFI)<br />
deberá responder a:<br />
a) El MF) no se desviará en +- 30 % del valor especificado<br />
por el fabricante.<br />
b) El cambio en MFI causado por procesamiento del<br />
material deberá ser menor al 25 %.<br />
Costo / m<br />
instalado<br />
160<br />
aprox.<br />
DESIGNACIÓN<br />
Clasificación MRS<br />
ISO/TR 9080<br />
OIT (200 ºC)<br />
Notch (80 °C)<br />
EN 13479<br />
Ensayos de presión(20 "C)<br />
EN 921<br />
Ensayos de presión (80 °C)<br />
EN 921<br />
RCP (S4 - 0 ºC)<br />
para diámetros<br />
mayor a 250 mm<br />
y/o presiones<br />
mayores a 10 bar<br />
Factor Mínimo de Seguridad<br />
DESIGNACIÓN<br />
PE 32<br />
PE 40<br />
PE 63<br />
PE 80<br />
PE 100<br />
Acero<br />
250<br />
aprox.<br />
Diámetro (mm)<br />
PE 30<br />
De las dimensiones de las tuberías:<br />
8<br />
Mayor o igual a 20 minutos (después del envejecimiento)<br />
4.0 Mpa / 165 hrs<br />
10 Mpa / 100 hrs<br />
4.6 Mpa / 165 hrs<br />
4.0 Mpa / 1000 hrs<br />
PC mayor o igual a 20/24<br />
125<br />
MRS<br />
50 años a 20 'C<br />
Mpa<br />
3.2<br />
4<br />
6.3<br />
8<br />
10<br />
PE 80<br />
PE 100<br />
PE 100<br />
TABLA<br />
1<br />
Las dimensiones de las tuberías serán medidas de<br />
acuerdo a ISO 3126.<br />
El diámetro nominal externo estará de acuerdo a<br />
ISO 161-1.<br />
Las tolerancias sobre el diámetro externo estarán de<br />
acuerdo a ISO 11922-1 y serán grado A para tuberías<br />
con tolerancias normales (NT) y grado B para tuberías<br />
con tolerancias cerradas (CT).<br />
10<br />
4.6 Mpa / 165 hrs<br />
12.4 Mpa / 100 hrs<br />
5.5 Mpa / 165 hrs<br />
5.0 Mpa / 1000 hrs<br />
Pc mayor o igual a 25/24<br />
125<br />
Estándares para el agua<br />
400<br />
aprox.<br />
Gráfico<br />
N° 2<br />
Resistencia Hidrostática<br />
de Diseño Máxima<br />
Mpa<br />
2.5<br />
3.2<br />
5<br />
6.3<br />
Designación de Material para el Polietileno (PE )<br />
8<br />
TABLA<br />
2
El espesor nominal se mide de acuerdo a ISO 4065 y<br />
estará en correspondencia con la presión nominal<br />
seleccionada (considerando que por razones de soldaduras<br />
de unión el espesor está limitado a un mínimo de 2.3 mm).<br />
La tolerancia sobre el mínimo espesor de pared aceptable<br />
en cualquier punto estará en conformidad con ISO 11922-<br />
1 según grado T para emin menor o igual a 16 mm y en<br />
grado u para emin mayor a 16 mm.<br />
La ovalidad de tuberías después de la extrusión pero antes<br />
del enfriamiento, deberá estar conforme a ISO 11922-1 y<br />
será grado K para PE 32 y PE42 y grado N para PE 63.<br />
PE 80 y PE 100.<br />
La longitud de las tuberías rectas y enrolladas no serán<br />
menor a lo acordado entre proveedor y cliente.<br />
De las características mecánicas:<br />
La resistencia hidrosiática determinada bajo ISO 1167 debe<br />
estar conforme a la Tabla 3.<br />
Si ocurre una fractura frágil en menos de 165 horas esto<br />
constituirá una falla.<br />
Si en el test de 165 horas se produce una fractura dúctil<br />
antes de la 165 horas un nuevo test debe realizarse a<br />
menor solicitación.<br />
De la características físicas:<br />
En la determinación de la estabilidad térmica del PE, el<br />
tiempo de inducción para muestras tomadas de tuberías<br />
en base a PE 63, 80, 100 deben ser a lo menos de 20<br />
minutos cuando determina en base a ISO/TR 10837. La<br />
muestra debe tomarse desde la superficie interna de la<br />
tubería.<br />
La reversión longitudinal determinada de acuerdo a ISO<br />
2505-1, método A o B, no será mayor al 3 %. Los tiempos<br />
del test se dan en ISO 2505-2 y las temperaturas serán:<br />
98 - 102 °C para PE 32 y PE 40,108 - 112 °C para PE 63,<br />
PE 80 y PE 100.<br />
Para tuberías de diámetro externo mayor a 200 mm se<br />
pueden usar segmentos cortados.<br />
Para determinar el efecto de la humedad, las tuberías<br />
deberán ser expuestas a las condiciones que explica la<br />
ISO 4427 en Anexo A. Una vez expuesta a una energía<br />
solar de a lo menos 3.5 Gj/m2 la tubería deberá soportar<br />
los siguientes requerimientos:<br />
a) La resistencia hidrostática determinada según lo dicho<br />
anteriormente a 80 °C será de a lo menos 165 horas.<br />
b) La elongación a rotura determinada de acuerdo a ISO<br />
6259-1 e ISO 6259-3 será de a lo menos 350 %.<br />
c) El tiempo de inducción medido de acuerdo a ISO/TR<br />
10837 con muestra tomada desde la superficie externa de<br />
la tubería será de a lo menos 10 minutos a 200 °C.<br />
DESIGNACIÓN<br />
PE 32<br />
PE 40<br />
PE 63<br />
PE 80<br />
PE 100<br />
De la compatibilidad de soldadura<br />
(Plastificación)<br />
100 hrs a 20 ºC<br />
6.5<br />
7.0<br />
8.0<br />
9.0<br />
12.4<br />
Resistencia hidrostática de tuberías de (PE)<br />
Si las tuberías fabricadas de PE 63, PE 80 o PE 100 se<br />
unen con soldadura por placa calefactora o usando<br />
accesorios de electro-fusión utilizando diferentes tipos, la<br />
unión deberá estar de acuerdo a los requerimientos de la<br />
Tabla 3.<br />
Materiales designados PE 63, PE 80 o PE 100 que tengan<br />
un índice de Fluidez (190 °C / 5 kg) entre 0-2 y 1.3 gr/10min<br />
se considerarán compatibles para efectos de plastificación<br />
De la marcación:<br />
Todas las tuberías serán marcadas en forma indeleble<br />
máximo cada 1 m.<br />
Las marcas deberán indicar a lo menos:<br />
- Nombre del fabricante y/o marca comercial.<br />
- Diámetro nominal externo x espesor de pared<br />
nominal.<br />
- Tolerancia de diámetro externo (A o B).<br />
- La designación del material de la tubería.<br />
- La presión nominal.<br />
Solicitación (Mpa)<br />
165 hrs a 80 ºC<br />
- La serie de la tubería (S o SDR).<br />
- Período de fabricación (fecha o código).<br />
- El número del International Standard.<br />
TABLA<br />
3<br />
- La palabra "water" puede ser incluida si la tubería<br />
conduce agua para beber.<br />
2.0<br />
2.5<br />
3.5<br />
4.6<br />
5.5<br />
1000 hrs a 80 ºC<br />
1.5<br />
2.0<br />
3.2<br />
4.0<br />
5.0<br />
4
5<br />
HDPE<br />
Emisarios submarinos<br />
de Polietileno<br />
Por Carlos Quezada F., Ing.<br />
Centro de Ingeniería de Polímeros, CIP Chile<br />
SELECCIÓN DEL DIÁMETRO<br />
DE LA TUBERÍA<br />
La selección del diámetro de la tubería<br />
para emisarios submarinos de HDPE<br />
se hace con la misma serie de<br />
determinaciones como para otro<br />
material de tubería. Usualmente, se<br />
utiliza el balance de la reducción de<br />
pérdida de fricción contra las<br />
velocidades de flujo necesarias para<br />
mantener el suficiente arrastre que<br />
evitará la deposición de residuos o el<br />
crecimiento de bacterias. La tubería<br />
de HDPE tiene excelentes<br />
características de flujo debido a su<br />
pared excepcionalmente suave; tiene<br />
una constante de la fórmula de Hazen-<br />
Williams de C = 155 para agua y C =<br />
140 para aguas servidas. Esto permite<br />
una selección de mayor velocidad y<br />
menor diámetro para la mayoría de<br />
otros materiales de la tubería.<br />
Para emisarios submarinos que utilizan<br />
tubería de HDPE y que transportan<br />
desagües tratados con militamices,<br />
tanques sépticos u otros tratamientos<br />
más completos, la velocidad de flujo<br />
que ha probado ser satisfactoria desde<br />
el punto de vista tanto de fricción como<br />
de limpieza, usualmente está dentro<br />
de los rangos presentados en el<br />
cuadro1.<br />
Cuadro 1<br />
Rangos de velocidad de flujo para<br />
emisarios submarinos de HDPE<br />
Tamaño nominal<br />
de la tubería (cm)<br />
10-30<br />
25-50<br />
40-75<br />
Rangos satisfactorios<br />
de velocidad<br />
(metro/segundo)<br />
0,7-2<br />
1,2-3<br />
2-4<br />
Es importante que se obtengan las<br />
velocidades de limpieza por lo menos<br />
una vez al día durante un tiempo<br />
suficiente para conseguir un lavado<br />
completo de la tubería. Si este no fuera<br />
el caso, se presentarían deposiciones<br />
de sólidos o grasa y crecimiento de<br />
bacterias en las paredes y sería<br />
necesario usar un dispositivo limpiador<br />
("chancho") dentro del emisario<br />
submarino para prevenir su contricción<br />
o cierre. Cuando se diseña un emisario<br />
submarino para un flujo proyectado de<br />
25 años es importante revisar las<br />
velocidades de los flujos máximos<br />
actuales para ver si se obtienen<br />
velocidades suficientes de arrastre en<br />
los primeros años de operación. Si no<br />
fuera así, se debe implementar un<br />
programa de limpieza con un<br />
dispositivo limpiador hasta que los flujos<br />
alcancen las velocidades de<br />
limpieza.<br />
Se recomienda instalar facilidades para<br />
remover arena y grasa del fluente antes<br />
de su descarga en el emisario<br />
submarino para ayudar a minimizar los<br />
problemas ocasionados por su<br />
deposición. Esta remoción de grasa y<br />
de elementos flotantes tiene el<br />
propósito de mantener las condiciones<br />
estéticas aceptables.<br />
Los nomogramas de las figuras 1<br />
(unidades métricas) y 2 (unidades<br />
inglesas) basadas en la fórmula de<br />
Hazen-Williams, pueden usarse para<br />
determinar las pérdidas de presión y<br />
velocidades para diversas tasas de<br />
flujo en diferentes diámetros internos<br />
de tubería.<br />
Figura 1<br />
NOMOGRAMA PARA SOLUCIÓN<br />
(unidades métricas)<br />
Tomado de F.E. McJunkin, 1969<br />
Las tuberías de polietileno están<br />
dimensionadas por un diámetro exterior<br />
controlado y por el espesor mínimo de<br />
la pared a fin de obtener la presión<br />
deseada por el método de razón de<br />
dimensión estándar (SDR) o por las<br />
normas de la Organización<br />
Internacional de Normalización, (ISO,<br />
acrónimo en inglés). Los cuadros 2 y<br />
3 presentan los diámetros externos e<br />
internos y el peso promedio por unidad<br />
de longitud (kg/m) de las tuberías<br />
fabricadas de acuerdo de los métodos<br />
de SDR y de la ISO,respectivamente.<br />
Figura 2<br />
NOMOGRAMA PARA SOLUCIÓN<br />
(unidades inglesas)<br />
Tomado de F.E. McJunkin, 1969<br />
CONSIDERACIÓN DE MAREAS Y DENSIDAD DEL<br />
AGUA MARINA<br />
Es importante advertir que las<br />
pequeñas comunidades deben<br />
mantener sus costos de operación<br />
tan bajos como sea posible. Esto<br />
significa que el diseñador del emisario<br />
submarino deberá tratar de usar<br />
la carga hidráulica estática de gravedad<br />
y evitar bombear las aguas residuales<br />
que se van a descargar.
Se debe recordar que el tiempo de<br />
fluctuaciones de las mareas cambia<br />
diariamente y que la magnitud de los<br />
cambios varía durante el año y fases de<br />
la luna. Se puede asumir que la marea<br />
más alta y que el flujo pico de las aguas<br />
residuales probablemente ocurran<br />
simultáneamente. El emisario submarino<br />
y sus accesorios, tales como ecualizadores<br />
de flujo o bombas, deben diseñarse en<br />
concordancia, a fin de evitar una<br />
sobrecarga indeseable del desagüe que<br />
tiene conexiones de servicio.<br />
También debe recordarse que el agua<br />
marina tiene una densidad de<br />
aproximadamente 2,5% más que la de las<br />
aguas residuales. Esta carga hidráulica<br />
estática debe ser superada por la carga<br />
de gravedad disponible o por las<br />
instalaciones de bombeo. Esta carga<br />
hidráulica puede ser significativa,<br />
especialmente en emisarios submarinos<br />
profundos. Por ejemplo, un emisario<br />
submarino de 60 metros de profundidad<br />
tiene una carga hidráulica estática de<br />
"diferencia de densidad" de uno y medio<br />
metros.<br />
Propiedad Método de<br />
prueba<br />
Densidad, (g/cm 3 )<br />
Indice de fusión<br />
Condición E<br />
(gms/10 min)<br />
Módulo de flexión<br />
Mpa, (psi)<br />
Esfuerzo a la tracción<br />
Mpa (psi)<br />
Resistencia al<br />
agrietamiento por<br />
esfuerzo ambiental<br />
Condición<br />
Duración<br />
Falla, máx. %<br />
Base de diseño<br />
hidrostático Mpa (psi)<br />
(23°C)<br />
Estabilizar UV y<br />
color<br />
D1505<br />
D1238<br />
D790<br />
D638<br />
D1698<br />
D2837<br />
A<br />
Natural<br />
SELECCIÓN DE LAS RESINAS<br />
DE POLIETILENO<br />
Existen distintas clases de resinas de<br />
polietileno que se utilizan en la fabricación<br />
de tuberías.<br />
Algunas no son apropiadas para emisarios<br />
submarinos porque se requiere resina de<br />
alta calidad con propiedades específicas<br />
a fin de asegurar que la tubería resista<br />
los esfuerzos durante la construcción,<br />
las presiones internas y externas, así<br />
como los esfuerzos hidrodinámicos del<br />
océano.<br />
Se debe seleccionar una tubería de resina<br />
de alta densidad con un peso molecular<br />
alto o extra alto. Es imprescindible evitar<br />
la tubería fabricada con polietileno de<br />
media densidad porque se ha demostrado<br />
sus fallas. La Sociedad Americana de<br />
Pruebas de Materiales (The American<br />
Society for Testing Materials, ASTM) ha<br />
elaborado la norma ASTM D3350-84 que<br />
Clasificación de las celdas según la ASTM D3350-84<br />
0,910-0,925<br />
describe el material por medio de un<br />
sistema de clasificación por celda. El<br />
sistema identifica específicamente el<br />
compuesto de polietileno mediante límites<br />
de clasificación de celda para cada una<br />
de las propiedades consideradas.<br />
El cuadro 4 resume este sistema. Una<br />
resina con peso molecular extra alto tiene<br />
una clasificación de celda 345434C. Una<br />
resina con peso molecular alto tiene la<br />
clasificación de celda 325434C.<br />
Es importante destacar las diferentes<br />
características de las tuberías fabricadas<br />
con resinas de peso molecular alto y extra<br />
alto. Las de peso molecular extra alto son<br />
superiores en cuanto a su resistencia a la<br />
rudeza, al impacto, a la abrasión, al<br />
agrietamiento por esfuerzo ambiental y<br />
durabilidad. El peso molecular extra alto<br />
facilita también los procedimientos de<br />
fusión de extremos de la tubería.<br />
1 2 3 4 5 6<br />
>1,0<br />
< 138<br />
(
7<br />
DIÁMETRO<br />
EXTERIOR<br />
(mm)<br />
200<br />
225<br />
250<br />
280<br />
315<br />
355<br />
400<br />
450<br />
500<br />
560<br />
630<br />
710<br />
800<br />
900<br />
1.000<br />
1.100<br />
1.200<br />
1.400<br />
DIÁMETRO<br />
NOMINAL<br />
(pulg)<br />
8<br />
10<br />
12<br />
14<br />
16<br />
18<br />
20<br />
22<br />
24<br />
26<br />
28<br />
30<br />
32<br />
34<br />
36<br />
42<br />
48<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
380,4<br />
428<br />
475,6<br />
532,6<br />
599,2<br />
675,2<br />
760,8<br />
856<br />
951,2<br />
1.046,4<br />
1.141,4<br />
1.331,6<br />
DIÁMETRO<br />
EXTERIOR<br />
(mm)<br />
218<br />
273<br />
324<br />
356<br />
406<br />
457<br />
508<br />
559<br />
610<br />
660<br />
711<br />
762<br />
813<br />
864<br />
914<br />
1.067<br />
1.219<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
PRESIÓN DE TRABAJO EN KG/CM2 (SDR)<br />
2,5 (40,8) 3,2 (32) 4,0 (25) 6,0 (17,6)<br />
12,10<br />
15,20<br />
18,92<br />
23,73<br />
30,00<br />
38.17<br />
48,39<br />
61,02<br />
75,26<br />
90,98<br />
108,55<br />
147,31<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
723<br />
771<br />
810<br />
897<br />
1.012<br />
1.158<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
187,6<br />
211<br />
234,4<br />
262,6<br />
295,4<br />
332,8<br />
375,2<br />
422<br />
469<br />
525,2<br />
590,8<br />
665,8<br />
750,2<br />
844<br />
937,8<br />
1.031,8<br />
1.125,6<br />
1.313,2<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
3,84<br />
4,84<br />
5,99<br />
7,47<br />
9,45<br />
12,10<br />
15,20<br />
19,20<br />
23,82<br />
29,85<br />
37,79<br />
47,90<br />
60,91<br />
77,00<br />
95,19<br />
114,75<br />
136,51<br />
185,28<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
184,6<br />
207,6<br />
230,6<br />
258,4<br />
290,6<br />
327,6<br />
369,2<br />
415,2<br />
461,4<br />
516,8<br />
581,4<br />
655,2<br />
738,4<br />
830,6<br />
923<br />
1.015,4<br />
1.107,6<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
4,69<br />
5,96<br />
7,37<br />
9,18<br />
11,70<br />
14,70<br />
18,70<br />
23,70<br />
29,35<br />
36,79<br />
46,54<br />
58,97<br />
74,64<br />
95,00<br />
117,12<br />
140,6<br />
167<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
177,2<br />
199,4<br />
221,4<br />
248,2<br />
279,2<br />
314,8<br />
354,6<br />
399<br />
443,4<br />
496,6<br />
558,6<br />
629,6<br />
709,4<br />
PRESIÓN DE TRABAJO EN KG/CM2 (psi) [SDR]<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
798<br />
DIÁM. INT.<br />
PROMEDIO<br />
(mm)<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
2,68 (40) [41] 3,35 (50) [32,5] 4,36 (65) [26] 6,37 (80) [21]<br />
43,90<br />
49,89<br />
56,35<br />
63,20<br />
85,92<br />
112,31<br />
54 1.372 1.301 142,13<br />
1.282<br />
178,14 1.260 220,74<br />
205<br />
255<br />
303<br />
332<br />
380<br />
427<br />
475<br />
522<br />
570<br />
617<br />
665<br />
712<br />
760<br />
807<br />
855<br />
997<br />
1.140<br />
5,54<br />
6,99<br />
9,82<br />
11,98<br />
15,55<br />
19,78<br />
24,42<br />
29,57<br />
35,15<br />
41,28<br />
47,91<br />
54,94<br />
62,56<br />
70,59<br />
79,13<br />
107,73<br />
140,74<br />
201<br />
251<br />
297<br />
327<br />
373<br />
420<br />
467<br />
513<br />
560<br />
607<br />
653<br />
700<br />
747<br />
793<br />
840<br />
980<br />
1.120<br />
5,64<br />
8,73<br />
12,29<br />
18,73<br />
19,37<br />
24,52<br />
30,21<br />
36,63<br />
43,58<br />
51,17<br />
59,36<br />
68,12<br />
77,52<br />
87,48<br />
98,10<br />
133,49<br />
174,39<br />
197<br />
245<br />
291<br />
320<br />
365<br />
411<br />
457<br />
502<br />
548<br />
594<br />
639<br />
685<br />
731<br />
776<br />
6,79<br />
8,55<br />
10,60<br />
13,20<br />
16,70<br />
21,20<br />
26,90<br />
34,21<br />
42,20<br />
52,90<br />
67,10<br />
85,20<br />
107<br />
136<br />
PESO<br />
PROMEDIO<br />
(kg/m)<br />
6,90<br />
10,73<br />
15,07<br />
18,18<br />
23,76<br />
30,04<br />
37,08<br />
44,92<br />
53,45<br />
62,69<br />
72,70<br />
83,52<br />
94,98<br />
107,23<br />
822 120,22<br />
959<br />
1.069<br />
1.233<br />
163,64<br />
213,74<br />
270,43<br />
Dimensión y peso de las tuberías de<br />
polietileno de alta densidad<br />
(dimensiones de la ISO)<br />
Dimensión y peso de las tuberías de<br />
polietileno de alta densidad<br />
(dimensiones de IPS convertido al<br />
sistema métrico)
Selección de la Razón de Dimensión<br />
Estándar de la Tubería (SDR)<br />
Un término relacionado con las tuberías<br />
de plástico es la razón de dimensión<br />
estándar, abreviada por el acrónimo<br />
SDR en inglés y definida por la fórmula:<br />
SDR= D t<br />
donde D = es el diámetro exterior<br />
de la tubería<br />
t = es el grosor mínimo de<br />
la pared<br />
La tasa de la presión de la tubería<br />
está dada por la fórmula:<br />
P =<br />
2S<br />
1 - SDR<br />
donde S = el esfuerzo<br />
hidrostático de diseño =<br />
800 psi (56,24 kg/cm2) a<br />
23 °C para HDPE.<br />
(Se determinó este esfuerzo<br />
hidrostático de diseño mediante la<br />
prueba ASTM D-2837 y un factor<br />
de seguridad de 50%)<br />
Todas las tuberías del mismo<br />
material y con SDR idéntico tienen<br />
la misma tasa de presión sin<br />
tener en cuenta el diámetro. En el<br />
cuadro 5 se presentan algunas<br />
relaciones entre la SDR y la presión<br />
de trabajo. La selección de la SDR<br />
apropiada para un emisario<br />
submarino depende de factores<br />
tales como:<br />
Presurización interna.<br />
Fuerzas externas.<br />
(especialmente en las<br />
zonas de rompiente del<br />
oleaje).<br />
Presiones debidas al<br />
manejo y construcción.<br />
Separación de los lastres.<br />
Tasa de presión de la<br />
tubería<br />
Tasa de presión de las tuberías de HDPE con diferente SDR<br />
Libras/pulgadas cuadradas<br />
(psi) Kg/cm2<br />
SDR 41 32,5 26 21 19 17 11<br />
40<br />
2,8<br />
Si sustituye D/t en lugar de la SDR en<br />
la ecuación y reordena los términos se<br />
obtiene:<br />
P = 2St/(D-t) o S = P (D-t)/2t<br />
que es la ecuación de la Organización<br />
Internacional de Normalización (ISO)<br />
para determinar la presión de trabajo<br />
de la tubería termoplástica. En la<br />
ecuación de la ISO para tuberías de<br />
HDPE, la tensión admisible es S = 50<br />
kg/cm2.<br />
Generalmente, la sección del emisario<br />
submarino que recibe mayor presión<br />
es la que está dentro de la zona<br />
rompiente del oleaje, usualmente<br />
representada por profundidades<br />
menores de 15 metros en mar abierto<br />
51<br />
3,6<br />
64<br />
4,5<br />
80<br />
5,6<br />
y por profundidades menores de 6 metros<br />
en áreas protegidas del mar abierto. En<br />
esta zona ocurre la mayor presión externa<br />
desde las corrientes, es la que recibe el<br />
impacto de objetos traídos por éstas y las<br />
olas, y es la más propensa a minarse. Es<br />
también, el área que soporta la mayor<br />
presión interna y está sujeta a impactos<br />
por la colocación de los lastres rocosos.<br />
Por lo tanto, la sección de tubería a través<br />
de esta zona frecuentemente se selecciona<br />
con una SDR menor (pared de tubería más<br />
gruesa) que la sección fuera de la zona<br />
rompiente del oleaje, a fin de contrarrestar<br />
el impacto adicional, flexión, fuerzas<br />
cortantes y de zuncho. Una SDR con un<br />
rango de 11 a 21 es el que usa<br />
comúnmente en la zona rompiente del<br />
oleaje y de 19 a 32,5 para la sección fuera<br />
de esta zona.<br />
90<br />
6,3<br />
100<br />
7,0<br />
160<br />
11,2<br />
8