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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

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