Diseo de tuberas sumergidas de HDPE

F. G. Torres

POLYCOM PUCP

Lima, Per

DIPLOMATURA DE ESPECIALIZACIN

INGENIERA DE PIPING

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Tuberas sumergidas

Uno de los materiales ms utilizado para fabricar tuberas con fines de aplicaciones submarinas es el polietileno de alta densidad. Esto se debe a que posee propiedades que le dan ventajas con respecto a otros materiales, como los metales y el concreto.

Propiedades

Bajo peso: Su peso es diez veces menor que la tuberas de concreto y la mitad del hierro fundido, lo que requiere un mnimo de equipo pesado.

Flotabilidad: Debido a su baja densidad la tubera puede flotar incluso cuando se encuentra llena de agua.

Uniones integrales ajuste de botella: Las uniones de fusin de calor son tan fuertes como la tubera y eliminan el riesgo de filtraciones.

Flexibilidad: Permite que la tubera se hunda poco a poco y se adapte a la topografa de la superficie submarina sin la necesidad de hacer zanjas u otra preparacin de apoyo

Ductilidad: La alta capacidad de deformacin permite que la tubera se acomode debido a las fuerzas externas generadas por el oleaje u otros fenmenos.

Aplicaciones

Tuberas de admisin

Tuberas de transporte

Tuberas de salida o emisarios submarinos.

Paso 1: Seleccin de una dimetro de tubera apropiado

La seleccin de un dimetro de la tubera apropiada involucra la estimacin del mnimo de dimetro que se necesita para alcanzar la velocidad de descarga de diseo de flujo.

El dimetro interior real de tubera depende de la eleccin del DR (Ratio de dimensin) de la tubera y el dimetro nominal de la tubera.

Paso 2: Determinacin de DR (Ratio de dimensin) o SDR (Ratio de dimensin estndar) requerido

El DR de la tubera de PE, en combinacin con la tensin asignada diseo hidrosttica mxima del material de la tubera, debe permitir que la tubera opere con seguridad en la mxima presin interna neta a la temperatura mxima de funcionamiento prevista.

Una revisin se debe hacer para asegurar que la capacidad de presin de tubo seleccionado tambin es suficiente para soportar sin riesgo las sobretensiones momentneas de presin por encima de la presin normal de operacin, como por ejemplo los golpes de ariete durante arranques o paradas de la bomba.

Paso 3: Diseo de lastres

Debido a que los tubos de HDPE flotan, incluso cuando se encuentran llenos de agua, es necesario colocar lastres de hormign para hundirlos, generalmente, conformados por dos piezas de hormign armado, con dimensiones y formas geomtricas distintas, y que se ajustan a la tubera por medio de tornillos y tuercas.

En su parte interior disponen normalmente de dos gomas sintticas para impedir daos a las tuberas.

Paso 3a: Condicin de flotabilidad

Paso 3a: Condicin de flotabilidad

Paso 3b: Condicin de hundimiento

Paso 3b: Condicin de hundimiento

Paso 3c: Determinacin de la distancia entre lastres

A continuacin una tabla 1 de distanciamiento entre lastres recomendada por AWWA.

Distancia entre lastres

Dimetro nominal (in) Distanciamiento (m)

Hasta 12 1.5 3

De 12 a 24 2.3 4.6

De 24 a 63 3 6

Tabla 1: Distancia recomendada entre lastres

Paso 3c: Determinacin de la distancia entre lastres

Paso 3b: Condicin de hundimiento

Paso 3c: Determinacin de la distancia entre lastres

Paso 3c: Determinacin de la distancia entre lastres

Paso 3c: Determinacin de la distancia entre lastres

El siguiente diagrama de flujo representa de una manera prctica una metodologa de cmo aplicar los pasos mencionados anteriormente para calcular tuberas submarinas

Ejemplo de clculo de lastres

A continuacin se muestra un ejemplo de clculo:

Tubera HDPE ISO 4427 PE 100 315 mm

Fuente: http://www.soheval.cl/files/Tablas_tecnicas.pdf

Ejemplo de clculo de lastres

Segn tabla recomendada por AWWA para distanciamiento entre lastres, el espaciamiento debe ser entre 2.3 y 4.6 m.

Se escoge 2.5 m

Vt = 0.0779 m3/m m = 1025 kg/m3 Pt = 14.61 kg/m h = 2400 kg/m3 a = 65.39 kg/m

Ejemplo de clculo de lastres

Forma de lastres

1er Tipo

Formas de lastres tipo 1

Forma de lastres

2do Tipo

Formas de lastres tipo 2

Forma de lastres

A continuacin se muestra la tabla 2 de dimensiones recomendadas para lastres segn el dimetro nominal de la tubera.

Tabla 2: Dimensiones recomendadas de lastres