el agua transportada por DURATEC

e x i j a l a m a r c a D U R A T E C - n o c o n f e e n l o s p a r e c i d o s

de HDPETuberas y FittingsTuberas y Fittings

11

ndice

1. Introduccin 3

2. Ventajas 42.1 Resistencia qumica 42.2 Servicio a largo plazo 42.3 Bajo peso 42.4 Coeficiente de friccin 42.5 Sistemas de unin 42.6 Resistencia/flexibilidad 42.7 Resistencia a la abrasin 52.8 Estabilidad a la intemperie 52.9 Estabilidad ante cambios de temperatura 5

3. Aplicaciones 63.1 Minera 63.2 Agricultura 63.3 Sector pesquero 63.4 rea sanitaria 63.5 Industria qumica 63.6 Industria en general 6

4. Especificaciones tcnicas materia prima 84.1 Tabla: Especificaciones tcnicas PE 100 84.2 Tabla: Especificaciones tcnicas PE 80 8

5. Dimensiones para tuberas 95.1 Tubera HDPE PE 100 norma ISO 4427 105.2 Tubera HDPE norma DIN 8074 11

6. Dimensiones para fittings 126.1 Codos segmentados para soldadura

por termofusin 126.2 Tees segmentadas para soldadura

por termofusin 146.3 Reducciones para soldadura por termofusin 166.4 Porta flanges (stub ends) para soldadura

por termofusin 176.5 Fittings inyectados para soldadura tipo soquete 186.6 Fittings inyectados para soldadura por electrofusin 206.7 Fittings inyectados 256.8 Flanges 296.9 Uniones especiales 326.9.1 Unin roscada (Plasson o equivalente) 326.9.2 Unin tipo Victaulic 34

General

210. Consideraciones de diseo 5510.1 Clculo hidrulico 5510.1.1 Flujo bajo presin 5510.1.2 Seleccin del dimetro interno

de la tubera 5510.1.3 Prdidas de carga 55

a) Frmula de Hazen-Williams 55b) Frmula de Colebrook 56

10.1.4 Prdida de carga en singularidades 6010.1.5 Flujo gravitacional 60

a) Flujo a seccin llena 60b) Flujo a seccin parcial 60

10.1.6 Golpe de ariete 6410.2 Curvas de regresin 6510.3 Lmite de curvatura 6610.4 Clculo de deflexiones 66

11. Control de calidad 7111.1 Materia prima 7111.2 Tuberas 71

12. Tabla de resistencia qumica 72

13. Servicios al cliente 7613.1 Servicio de termofusin en terreno 7613.2 Asistencia tcnica 7613.3 Fabricacin de piezas especiales 76

Anexos 77Anexo A: Tabla dimensionales 77Anexo B: Normas de referencia relacionadas

con tuberas y fittings de HDPE. 79Anexo C: Ejemplos de clculos 80

C1: Clculo de prdida de carga utilizando frmulas de Hazen-Williams y Colebrook 80C2: Clculo de prdida de carga utilizando baco de Hazen-Williams 81C3: Clculo de prdida de carga utilizando los bacos de Manning 82C4: Clculo de b para la instalacin de vlvulas mariposa 86C5: Clculo de espaciamiento entre soportes areos 87C6: Teorema de Bernoulli para lquidos perfectos 89

7. Sistemas de unin 357.1 Uniones fijas 357.1.1 Soldadura a tope 357.1.2 Soldadura por electrofusin 377.1.3 Soldadura tipo soquete 397.2 Uniones desmontables 407.2.1 Stub ends y flanges 407.2.1.1Flanges tradicionales 407.2.1.2 IPP DeltaflexTM Flanges tipo Convoluted 417.2.2 Unin roscada (Plasson o equivalente) 427.2.3 Unin tipo Victaulic 44

8. Instalacin 458.1 Instalacin subterrnea 458.1.1 Excavacin y preparacin del encamado 458.1.2 Tendido de la tubera 458.1.3 Expansin y contraccin trmicas 468.1.4 Instalacin de fittings 468.1.5 Pasada de pared 478.1.6 Relleno y compactacin 478.2 Instalacin superficial 478.2.1 Dilatacin y contraccin trmicas 478.2.2 Soportes guas 488.2.3 Soportes anclajes 488.2.4 Aplicaciones en conduccin de pulpas 498.3 Instalacin bajo agua 498.3.1 Unin y montaje 498.3.2 Anclajes y pesos 498.3.3 Lanzamiento al agua y hundimiento 508.4 Instalacin en tendidos existentes

(RELINING) 508.5 Reparacin de lneas daadas 508.5.1 Reparacin permanente 518.5.2 Reparacin mecnica 518.5.3 Reparacin de fittings 528.5.4 Reparacin bajo el agua 528.6 Precauciones de instalacin para

fittings segmentados 52

9. Suministro, transporte yalmacenamiento 53

9.1 Suministro 539.2 Transporte 539.3 Almacenamiento 54

33

La industria de materiales plsticos se ha desarrollado por alrededor de 100aos, pero el polietileno (PE) fue descubierto en la dcada del 30. Los primerosPE eran de baja densidad y se utilizaron principalmente como conductores decables. Los polietilenos de alta densidad (HDPE), utilizados hoy da en sistemasde tuberas, fueron desarrollados en los aos 50.Los sistemas de tuberas de HDPE ofrecen la oportuni-dad de utilizar ventajosamente las caractersticas tanparticulares de este material y ocuparlas para resolverantiguos problemas y disear sistemas para aplicacio-nes donde los materiales tradicionales son inadecua-dos o demasiado costosos. Las tuberas de HDPE ofre-cen mayores alternativas de diseo garantizando unalarga vida til, economa en instalacin y equipos, mi-nimizando los costos de mantencin, cuando las condi-ciones de operacin estn dentro de las capacidades detemperatura y presin del material.El desarrollo de tcnicas especiales de proceso y el me-joramiento de los equipos de produccin han permiti-do obtener cada vez mejores resinas, con las cuales se logran productos termi-nados nicos para la industria, tanto en calidad como en funcionamiento.

Uno de los ms recientes desarrollos concierne a un grado de HDPE con propie-dades de resistencia significativamente mayores que las del HDPE tradicional.Este nuevo grado, denominado PE 100, es usado particularmente en tuberaspara agua a presin, obtenindose un ahorro en el espesor de pared de lastuberas en aproximadamente 35% comparado con una tubera de HDPE tra-dicional.

En este catlogo se presentan las ventajas y principales aplicaciones de las tu-beras y fittings de HDPE, las especificaciones tcnicas del material, los sistemasde unin, las consideraciones de diseo e instalacin, etc. Se ha dedicado unespecial esfuerzo en la preparacin de los captulos de dimensiones de tube-ras y fittings, cubriendo una amplia gama de productos que cumplen con lascaractersticas dimensionales establecidas en normas internacionales. Duratecfabrica tuberas y fittings de HDPE a partir de resinas de excelente calidad su-ministradas por proveedores certificados bajo normas de la serie ISO 9000 y deacuerdo a las ms estrictas normas de fabricacin.

La finalidad primordial de este catlogo es servir de material de apoyo, presen-tando informacin confiable con lo mejor de nuestro conocimiento y expe-riencia. Con este propsito, pretendemos mantener una exitosa relacin connuestros clientes y ofrecerles el mejor servicio.

Vista frontal Planta IndustrialLo Chena, San Bernardo, Santiago.

1. Introduccinintroduccin

42. Ventajas

Cuando se comparan con materiales tradiciona-les, los sistemas de tuberas de polietileno de altadensidad (HDPE) ofrecen significativos ahorrosen los costos de instalacin y equipamiento,mayor libertad de diseo, bajo costo de man-tencin y una larga vida til para la mayora deestos sistemas.Estos beneficios, ventajas y oportunidades de dis-minucin de costos se derivan de las propieda-des y caractersticas nicas de las tuberas deHDPE.

2.1 Resistencia qumicaPara todos los propsitos prcticos, las tuberasde HDPE son qumicamente inertes. Existe sloun nmero muy reducido de fuertes productosqumicos que podran afectarlas. Los qumicosnaturales del suelo no pueden atacarlas o cau-sarles degradacin de ninguna forma. El HDPEno es conductor elctrico, por lo cual no son afec-tadas por la oxidacin o corrosin por accinelectroltica. No permiten el crecimiento, ni sonafectadas por algas, bacterias u hongos y son re-sistentes al ataque biolgico marino.

2.2 Servicio a largo plazoLa vida til estimada tradicionalmente para lastuberas de HDPE es superior a 50 aos para eltransporte de agua a temperatura ambiente(20C). Para cada aplicacin en particular, las con-diciones de operacin internas y externas pue-den alterar la vida til o cambiar la base de dise-o recomendada para alcanzar la misma vida til.Estas conclusiones son respaldadas por ms deveinte aos de experiencia real.

2.3 Bajo pesoLas tuberas de HDPE pesan considerablementemenos que la mayora de las tuberas de mate-riales tradicionales. Su gravedad especfica es0,950, flotan en agua. Son 70-90% ms livianasque el concreto, fierro o acero, haciendo msfcil su manejo e instalacin. Importantes aho-rros se obtienen en mano de obra y requerimien-to de equipos.

2.4 Coeficiente de friccinDebido a su gran resistencia qumica y a laabrasin, las tuberas de HDPE mantienen exce-lentes propiedades de escurrimiento durante suvida til. Gracias a sus paredes lisas y a las carac-tersticas de impermeabilidad del PE, es posibleobtener una mayor capacidad de flujo y mnimasprdidas por friccin. Para los clculos de flujobajo presin, se utiliza comnmente un factor Cde 150 para la frmula de Hazen-Williams. Cuan-do el flujo es gravitacional, se utiliza un factorn de 0,009 para la frmula de Manning.

2.5 Sistemas de uninLas tuberas de HDPE se pueden unir mediantetermofusin por soldadura a tope, por electro-fusin o bien por soldadura tipo soquete. El sis-tema de soldadura a tope es reconocido en la in-dustria como un sistema de unin de gran confia-bilidad, es costoefectivo, no requiere coplas, nose producen filtraciones y las uniones son msresistentes que la tubera misma. Las tuberas tam-bin pueden unirse por medios mecnicos, talescomo stub ends y flanges, coplas de compresino uniones tipo Victaulic. No se pueden unir me-diante solventes o adhesivos.

2.6 Resistencia/flexibilidadLa gran resistencia de las tuberas de HDPE es unaimportante caracterstica derivada de las propie-dades qumicas y fsicas tanto del material comodel mtodo de extrusin. La tubera no es frgil,es flexible, por lo que puede curvarse y absorbercargas de impacto en un amplio rango de tem-peraturas. Esta resistencia y flexibilidad permitena la tubera absorber sobrepresiones, vibracionesy tensiones causadas por movimientos del terre-no. Pueden deformarse sin dao permanente ysin efectos adversos sobre el servicio a largo pla-zo. Esto permite que sean instaladas sin proble-mas en terrenos con obstculos, ya que puedencolocarse en forma serpenteada, respetando cier-tas tolerancias de curvatura (radios mnimos).Tambin se pueden colocar en zanjas estrechas,pues las uniones pueden efectuarse fuera de ella.La resistencia a la ruptura por tensiones ambien-

55

tales es muy alta, asegurando que no hay ningnefecto en el servicio a largo plazo si se producenrayas superficiales de una profundidad no mayora 1/10 del espesor durante la instalacin. La re-sistencia extrema de las tuberas de HDPE es unade sus caractersticas excepcionales que permiteinnovar en el diseo de sistemas de tuberas.

2.7 Resistencia a la abrasinLas tuberas de HDPE tienen un buen comporta-miento en la conduccin de materiales altamen-te abrasivos, tales como relaves mineros. Nume-rosos ensayos han demostrado que las tuberasde HDPE con respecto a las de acero tienen unmejor desempeo en este tipo de servicio en unarazn de 4:1. Han sido probadas en la mayorade las aplicaciones mineras, con excelentes resul-tados.

2.8 Estabilidad a la intemperieLas tuberas de HDPE estn protegidas contra ladegradacin que causan los rayos UV al ser ex-puestas a la luz directa del sol, ya que contienenun porcentaje de negro de humo, que adems,le otorga el color negro a estas tuberas. El ne-gro de humo es el aditivo ms efectivo, capazde aumentar las caractersticas de estabilidada la intemperie de los materiales plsticos. Laproteccin, que incluso niveles relativamentebajos de negro de humo imparten a los plsti-

cos, es tan grande que no es necesario usar otrosestabilizadores de luz o absorbedores UV.Si el negro de humo no es correctamente disper-sado, algunas reas permanecern desprotegidascontra la exposicin ambiental, convirtindose enpuntos dbiles donde el material se degradarms rpidamente. En estas reas el material setorna frgil y podra ser el punto de partida parauna falla. Por lo tanto, es vital lograr una buenadispersin para una proteccin homognea, locual se asegura cuando el negro de humo es adi-cionado en equipos apropiados para tal efecto.Ensayos de estabilidad indican que las tuberasde HDPE pueden estar instaladas o almacenadasa la intemperie en la mayora de los climas porperodos de muchos aos sin ningn dao o pr-dida de propiedades fsicas importantes.

2.9 Estabilidad ante cambiosde temperatura

La exposicin de las tuberas de HDPE a cambiosnormales de temperatura no causa degradacindel material. Sin embargo, algunas propiedadesfsicas y qumicas de la tubera podran cambiar sila temperatura es aumentada o disminuida. Paraproteger el material contra la degradacin a al-tas temperaturas que podra ocurrir durante lafabricacin, almacenamiento o instalacin, se uti-lizan estabilizadores que protegen el materialcontra la degradacin trmica.

63. Aplicaciones

Algunas aplicaciones tpicas que incluyen el usode tuberas de HDPE son:

3.1 MineraLas tuberas de HDPE han dado excelentes resul-tados al utilizarse en distintos procesos de apli-caciones mineras. Gracias a su alta resistencia a laabrasin y corrosin, facilidad de manejo e insta-lacin y buena resistencia mecnica, son idealespara:

Conduccin de relaves Riego de pilas de lixiviacin Conduccin de soluciones cidas y alcalinas Conduccin de concentrados (pipelines) Sistema de combate contra incendios

3.2 AgriculturaSon variados los usos que las tuberas de PE tie-nen en la agricultura. Mediante el sistema deuniones desmontables resultan de rpido acopley desacople. Adems, por su flexibilidad se pue-den enrollar permitiendo un fcil transporte (sepueden suministrar en rollos de 50, 100 o msmetros).Algunos ejemplos de aplicaciones son:

Riego por goteo (PE lineal) Riego por aspersin Transporte de agua

3.3 Sector pesqueroEn las industrias pesqueras, las tuberas de HDPEse estn utilizando cada vez ms. Por ser livianasy de fcil manejo, adems de resistentes al aguasalada y al ataque biolgico marino, resultan idea-les para este tipo de aplicaciones, entre las cualesestn:

Jaulas para el cultivo de salmones Descargas martimas Transporte de agua salada

3.4 rea sanitariaLas tuberas de HDPE presentan claras ventajassobre otros materiales (acero, cemento compri-mido, etc.), especialmente en su utilizacin enarranques domiciliarios y en zonas de napafretica alta, en las cuales se facilita su instala-

cin al efectuar las uniones fuera de la zanja, sinnecesidad de evacuarlas en el momento de insta-lar la tubera.Algunos ejemplos son:

Redes de agua potable* Alcantarillado

Adems, por sus caractersticas de flexibilidad,bajo peso, resistencia a aguas salinas, y ademspor no permitir el crecimiento de algas u hongospropios de la biologa marina, son ideales parasu utilizacin en medios subacuticos en diversasaplicaciones, tales como en emisarios submarinos.

Para la identificacin de redes de agua po-table, se utiliza el sistema de coextrusinde rayas azules a lo largo de la tubera.

3.5 Industria qumicaEn la industria qumica, las tuberas de HDPE handado excelentes resultados. Gracias a su alta re-sistencia a la corrosin, a su resistencia qumica ya la abrasin, son ideales para:

Conduccin de soluciones cidas y alcalinas Conduccin de productos qumicos Transporte de agua Sistema de combate contra incendios

3.6 Industria en generalLos sistemas de tuberas de HDPE han sido utili-zados exitosamente en cientos de aplicaciones,tanto generales como de alta especializacin, entodo tipo de industria.Las aplicaciones ms frecuentes son las siguientes:

Transporte de aire comprimido y de ventilacin Proteccin de cables elctricos y telefnicos Conduccin de lquidos o gases a baja temperatura Transporte de gas, petrleo y sus derivados Transporte de aguas residuales corrosivas Conduccin de aguas Transporte neumtico Sistema de combate contra incendios.

77

Tuberas con pesos de lastre. (Gentileza Borealis).

Instalacin de tubera para gas en zanja.(Gentileza Borealis).

Jaula para el cultivo de salmones.

84. Especificaciones tcnicas

Tabla 4.1: Especificaciones tcnicas PE 100

Tabla 4.2: Especificaciones tcnicas PE 80

Nota: La resina de grado PE 63 est siendo cada vez menos comercializada, por lo cual en este catlogo no seincluyen sus especificaciones tcnicas.

Propiedad Mtodo de prueba Valor tpico Unidad

Densidad (resina base) ISO 1183 949 Kg/m3

Densidad (compuesto) ISO 1183 959 Kg/m3

ndice de fluidez (190C/5Kg) ISO 1133 0,45 g/10 min.

Tensin mxima elstica ISO 6259 25 MPa

Alargamiento a la rotura ISO 6259 >600 %

Mdulo de elasticidad ISO 527 1400 MPa

T de reblandecimiento Vicat (1Kg) ISO 306 127 C

T de reblandecimiento Vicat (5Kg) ISO 306 77 C

Estabilidad trmica (OIT1), 210C) ISO 10837 >20 min.

ESCR (10% Igepal), F50 ASTM D 1693-A >10000 h

Contenido de negro de humo ASTM D 1603 2 %

1) OIT: oxidation induction time

Propiedad Mtodo de prueba Valor tpico Unidad

Densidad (resina base) ISO 1183 945 Kg/m3

Densidad (compuesto) ISO 1183 955 Kg/m3

ndice de fluidez (190C/5Kg) ISO 1133 0,85 g/10 min

Tensin mxima elstica ISO 6259 21 MPa

Alargamiento a la rotura ISO 6259 >600 %

Mdulo de elasticidad ISO 527 1000 MPa

T de reblandecimiento Vicat (1Kg) ISO 306 125 C

T de reblandecimiento Vicat (5Kg) ISO 306 72 C

Estabilidad trmica (OIT1), 210C) ISO 10837 >20 min

ESCR (10% Igepal), F50 ASTM D 1693-A >10000 h

Contenido de negro de humo ASTM D 1603 2 %

1) OIT: oxidation induction time

Duratec fabrica tuberas de HDPE a partir de resi-nas de excelente calidad, suministradas por provee-dores certificados bajo normas de la serie ISO 9000.Las tuberas y fittings se fabrican bajo normasnacionales e internacionales que garantizan su

calidad.A continuacin, en las tablas 4.1 y 4.2 se presentauna descripcin general con las especificacionestcnicas correspondientes a los grados de HDPEde uso ms comn, los grados PE 100 y PE 80.

materia prima

99

De acuerdo a la normativa ISO, la designacindel material (por ejemplo, PE 100) se relacionacon el nivel de Resistencia Mnima Requerida,MRS (Minimum Required Strength) que se debeconsiderar en el diseo de tuberas para la con-duccin de agua a 20C, por un tiempo de servi-cio de al menos 50 aos.La tensin de diseo s se obtiene al aplicar uncoeficiente de diseo C sobre el valor MRS delmaterial (C=1,25 para PE, norma ISO 12162).

S = MRS C

En la siguiente tabla se especifican los valores MRSy sus s correspondientes.

Todas las tuberas para servicios a presin se di-sean para resistir una presin hidrosttica in-terna especfica. Esta es la presin nominal PN,que indica la mxima presin de trabajo a la cualla lnea (sistema) completa puede ser sometidaen operacin continua a una determinada tem-peratura.Cuando la tubera es sometida a una presin in-terna, se induce una tensin hidrosttica en lapared de la caera, de acuerdo a la siguienteecuacin:

= p (D-e) (5.1) 2e

Donde: = tensin inducida, MPap = presin interna, MPaD = dimetro externo de la tubera, mme = espesor de pared mnimo, mm

Como para tuberas de la misma clase (presinde trabajo), la relacin dimetro/espesor es igual,se est difundiendo la clasificacin de las tube-ras en funcin de esta relacin. Esta es la rela-cin dimensional estndar (SDR), un nmero

adimensional que identifica una clase de presin(a menor SDR, mayor presin).

SDR = D e

As, la ecuacin (5.1) tambin se puede escribircomo:

= p (SDR-1) 2

A continuacin, en la tabla 5.1.1 se presentan lasdimensiones de tuberas fabricadas con HDPE(polietileno de alta densidad) PE 100, de acuerdoa la norma ISO 4427. En la tabla 5.2.1 se muestralas dimensiones de tuberas segn la norma DIN8074, versin 1999, con una tensin de diseo de50 Kgf/cm2.Las dimensiones de tuberas PE 80 de acuerdo ala norma ISO 4427 y PE80 segn la norma DIN8074 se presentan en el Anexo A del catlogo,en las tablas A.1 y A.2 respectivamente.Consideramos de inters sealar el procedimien-to de clculo para la determinacin del espesorde pared de las tuberas a presin.A partir de la ecuacin (5.1) se obtiene la frmu-la para calcular el espesor de pared.

e = PN D 2s + PN

Donde:PN = presin nominal, MPaD = dimetro externo de la tubera, mmS = tensin de diseo, MPa

(1 MPa = 10 bar 10 Kgf/cm2 )

Con esta frmula y con las curvas de regresin(Cap. 10), es posible calcular para una tuberade un determinado dimetro externo el espesorde pared necesario para la vida til y tempera-tura de trabajo deseadas.Ejemplo: Cul es el espesor de pared necesariopara una tubera de HDPE PE 100 de dimetro200 mm, para un tiempo de vida til de 50 aos,operando a 20C, a una presin de 16 bar y queconduce agua?Considerando que para los requerimientos detiempo de vida til (50 aos) y temperatura deservicio de 20C, la tensin de diseo para PE 100

5. Dimensiones para tuberas

10

Tabla 5.1.1: Dimensiones tubera HDPE-Duratec PE 100 (norma ISO 4427)

5.1 Tubera HDPE PE 100 norma ISO 4427

Tubera suministrada en rollos o tiras.Las cifras coloreadas en azul indican los dimetros (con sus res-pectivas presiones nominales) que actualmente puede fabricarDuratec.

1) Dimetro nominal equivalente en pulgadas, como referencia con la norma ASME B36.10.

2) La relacin dimensional estndar SDR corresponde al cuociente entre el dimetro externo y el espesor de pared de la tubera. Es adimensional.

3) La presin nominal PN corresponde a la mxima presin de operacin admisible de la tubera a 20C, en bar.

4) Valores no cubiertos por la norma ISO 4427. En base a nuestra experiencia, recomendamos un espesor mnimo de 2,3 mm para estas medidas.

Esta tabla se basa en las normas ISO 4427 e ISO 4065.

Los pesos estn calculados en base a valores medios de dimetro y espesor, segn tolerancias especificadas en la norma ISO 11922-1.

es S= 8 MPa = 80 bar (ver tabla anterior), se cal-cula el espesor de pared de acuerdo a la frmulaanterior:

e = 16 200 = 18,2 mm 2 80 + 16

Si observamos la tabla 5.1.1, vemos, en efecto, quepara tuberas de HDPE PE 100, dimetro 200 mm,clase de presin PN 16, el espesor de pared mnimoes de 18,2 mm.

1111

5.2 Tubera HDPE norma DIN 8074

Tabla 5.2.1: Dimensiones tubera HDPE-Duratec, norma DIN 8074 (tensin de diseo s = 50 Kgf/cm2)

Tubera suministrada en rollos o tiras.Las cifras coloreadas en azul indican los dimetros (con sus res-pectivas presiones nominales) que actualmente puede fabricarDuratec.

1) Dimetro nominal equivalente en pulgadas, como referencia con la norma ASME B36.10.

2) La relacin dimensional estndar SDR corresponde al cuociente entre el dimetro externo y el espesor de pared

de la tubera. Es adimensional.

3) La presin nominal PN corresponde a la mxima presin de operacin admisible de la tubera a 20C, en bar.

Esta tabla se basa en las normas DIN 8074, versin 1999.

Los pesos estn calculados en base a valores medios de dimetro y espesor, segn tolerancias especificadas en la norma DIN 8074.

12

6.1 Codos segmentados para soldadura por termofusin

La Tabla 6.1.1 se basa en la norma DIN 16963 Parte 1.

Codo 90 (+ 2)

Codo 60 (+ 2)

Le15

30

30

15 Le

r

Z

Z

dLe

15

30

15Le

r

d

Z

Z

6. Dimensiones para fittings

Tabla 6.1.1: Codo 90 ( + 2) y codo 60 (+ 2).

1313

Tabla 6.1.2: Codo 45 (+ 2) y codo 30 (+ 2)

La Tabla 6.1.2 se basa en la norma DIN 16963 Parte 1.

Codo 45 (+ 2)

Codo 30 (+ 2)

Z

d

Le11

,25

22,5

11

,25

Le

r

Z

Z

Le30

Le

d

Z

r

14

6.2 Tees segmentadas para soldadura por termofusin

La Tabla 6.2.1 se basa en la norma DIN 16963 Parte 2.Tee 45 se fabrica como pieza especial, dimensionesno cubiertas por norma DIN 16963.

Tee 90 (+ 2)

Tee 60 o 45 (+ 2)

Tabla 6.2.1: Tee 90 (+ 2) y Tee 60 45 (+ 2)

d

90

Z

Le

Z

L

Le

d

Le

Z

60 45

Z2

Le

Z1

L

Le

Le

d

Z 1

d

1515

Tabla 6.2.2: Tee 90 (+2) con reduccin concntrica/excntrica

La Tabla 6.2.2 se basa en la norma DIN 16963 Par-tes 2 y 13.

Tee 90 (+ 2) con reduccin concntricad2 > d1/2

Tee 90 (+ 2) con reduccin excntricad2 > d1/2

d 2

d 1

90

LeLe

Z1Z1

L

Z 2

90

Z1

Z 3

d 1

L

Z1

LeLe

d 2

16

6.3 Reducciones para soldadura por termofusin

Las Tablas 6.3.1 y 6.3.2 se basan en la norma DIN 16963 Parte 13.

Reduccin concntricad2 > d1/2

Reduccin excntricad2 > d1/2

d1

d2

Z1

L2

Z2

L1

d1

d2

Z1

Z2

Z

L2

L1

Tabla 6.3.1: Reduccin concntrica Tabla 6.3.2: Reduccin excntrica

1717

Tabla 6.4.1: Porta flange corto/largo para empaquetadura plana

La Tabla 6.4.1 se basa en la norma DIN16963 Parte 4.d5 : dimetro interno del stub end.Corresponde al dimetro interno dela tubera a unir.Cuando se instalan vlvulas mariposa,normalmente el disco topa interna-mente con el stub end, por lo cual esnecesario biselar el borde interno a finde permitir el libre giro del disco de lavlvula. En el anexo C.4 se muestra unejemplo y el procedimiento recomen-dado para este clculo.

6.4 Porta flanges (stub ends) para soldadura por termofusin

r 2h 1 h 2

Z 1

r 1

d 1

d 3

d 5

d 4

30

30

b

r 1

r 2h 2h 1

Z 2

d 1

d 3

d 5d 4

30

b

30

r 2h 1 h 2

Z 1

r 1

d 1

d 3

d 5

d 4

Stub end corto para empaquetadura plana

Stub end largo para empaquetadura plana

r 1

r 2h 2h 1

Z 2

d 1

d 3

d 5d 4

Stub end cortopara instalacinde vlvulamariposa.

Stub end largo parainstalacin de vlvulamariposa.

18

6.5 Fittings inyectados para soldadura tipo soqueteDimensiones segn catlogo George Fischer, PE 80, SDR 11 (PN 12,5)

Copla

Tabla 6.5.4: Copla

L

Z

d1

d

Tee 90

Tabla 6.5.3: Tee 90

L

L

Z

d

ZL

d1

Codo 45

Tabla 6.5.2: Codo 45

d1

L

Zd

L

Z

Tabla 6.5.1: Codo 90

Codo 90

Zd1

dZ

L

L

1919

Tapn

Tabla 6.5.5: Tapn

d1

d

L

Tabla 6.5.6: Stub end

Tabla 6.5.7: Reduccin concntrica

d1d

Z

L

L

d2

H

dd1

Z

20

6.6 Fittings inyectados para soldadura por electrofusin

Dimensiones segn catlogo George Fischer, PE 100, SDR 11 (PN 16)

Tabla 6.6.1: Codo 90

Tabla 6.6.2: Codo 45

Tabla 6.6.3: Arranque de derivacin

d1d

L1L

Z

D= 90 a 180 mmD= 20 a 63 mm(con abrazadera integrada)

D= 90 a 180 mmD= 32 a 63 mm(con abrazadera integrada)

L

d1

d

z

L1

LL1

Z

d1d

LL1Z

d d1

d

d1

21

Tabla 6.6.4: Collar de arranque rotatorio 360Disponible versin con vlvula (rango 63 x 63 a 225 x 63 mm)

H1

z

d1

L1

H

22

Tabla 6.6.5: Copla

Tabla 6.6.6: Reduccin concntricadd1

d2

L2 L1

L

Z

d= 25 x 20 mm a 63 x 50 mm(con abrazadera integrada)

dd1

d2

L2 L1LZ

d= 90 x 63 mm a 180 x 125 mm

d

L

d1 d

L

d1

d= 20 a 63 mm(con abrazadera integrada)

d= 75 a 400 mm

23

Tabla 6.6.7: Tapn

Tabla 6.6.8: Tee 90

Z1

H

Z L1

L

d1d

d= 20 a 63 mm(con abrazadera integrada)

d d1

LL1z

H

Z1

d= 90 a 180 mm

d1d

L

24

Tabla 6.6.11: Copla PE/Bronce Macho He.

Tabla 6.6.10: Copla PE/Bronce Hembra Hi.1

Tabla 6.6.9: Codo 90 PE/Bronce Macho He

R

PE 100

SDR 11L

dd1

s

d d1

L

Rp

s

R d1d

s

L

25

6.7 Fittings inyectados

Dimensiones segn catlogo George Fischer, PE100 norma ISO 4427, SDR 17/17,6 (PN 10). Estosfittings tambin se encuentran disponibles en SDR11 (PN 16).

Tabla 6.7.2: Codo 45

Tabla 6.7.1: Codo 90

L

e

d

z

z

zL

e

dz

Adems se dispone de fittings inyectados en PE80 norma ISO 4427.

26

Tabla 6.7.4: Tee 90

Tabla 6.7.3: Curva 90. Disponible slo en PN16

de

L

R

Z

ed

Lz

z1

27

Tabla 6.7.6: Tapn

Tabla 6.7.5: Tee reduccin 90

Tabla 6.7.7: Stub end

deL

z

ed

Lz

z1

L1

d1

e1

z

L L1

d

e

d1 d2

28

Tabla 6.7.9: Curva 90. Disponible slo para soldadura a tope.

Tabla 6.7.8: Reduccin concntrica.

de

d1e1

L1L

z

r

e

z

d

29

6.8 Flanges

Tabla 6.8.1: Flanges volantes y ciegos.

d1k

D

d2

b

30

Tabla 6.8.2: Flange de respaldo Tipo Convoluted IPP DeltaflexTM.Combinacin ANSI/DIN con dimetro interno modificado.

T(1,2 y 3)

bc

a

dPorta Flange

b

c

a

r

d1

T

Utilizacin : Sistemas de tuberas termoplsticas de HDPE y PP.Material : Hierro dctil, ASTM A436-84.Dimensiones : Compatibles con todos los flanges Clase 150,

ANSI B16.5, B16.47, B16.1, AWWA C207, 2D, 4E.

31

Tabla 6.8.3: Flange de respaldo Tipo Convoluted IPP DeltaflexTM.DIMENSIONES METRICAS ISO/DIN.

Utilizacin : Flange de respaldo para ser usado en tuberas mtricas, DIN, British Standard.Material : Fundiciones en hierro dctil GGG40.Dimensiones : Compatibles con DIN 2501, PN 10 y PN 16. Presiones nominales PN 16; PN 10; PN 6; PN 4.Terminaciones : Antixido rojo, galvanizado en caliente, pintura epxica.

32

6.9 Uniones especiales

6.9.1 Unin roscada (Plasson o equivalente).

50 x 1 1/250 x 263 x 275 x 2 1/290 x 390 x 4

110 x 4

16 x 1/216 x 3/420 x 1/220 x 3/420 x 125 x 3/425 x 132 x 3/432 x 132 x 1 1/440 x 140 x 1 1/440 x 1 1/250 x 1 1/450 x 1 1/250 x 2

16 x 3/816 x 1/216 x 3/420 x 1/220 x 3/420 x 125 x 1/225 x 3/425 x 132 x 3/432 x 132 x 1 1/432 x 1 1/2

40 x 140 x 1 1/440 x 1 1/240 x 2

16 x 1/220 x 1/220 x 3/425 x 3/425 x 132 x 3/432 x 132 x 1 1/440 x 140 x 1 1/440 x 1 1/240 x 2

20 x 1/220 x 3/425 x 1/225 x 3/425 x 132 x 140 x 140 x 1 1/440 x 1 1/250 x 150 x 1 1/450 x 1 1/2

63 x 1 1/463 x 1 1/263 x 275 x 275 x 2 1/290 x 290 x 390 x 4

110 x 3110 x 4

50 x 150 x 1 1/450 x 1 1/250 x 263 x 1 1/463 x 1 1/263 x 263 x 2 1/275 x 275 x 2 1/275 x 390 x 290 x 2 1/290 x 390 x 4

110 x 2110 x 3110 x 4

50 x 150 x 1 1/450 x 1 1/250 x 263 x 1 1/463 x 1 1/263 x 275 x 275 x 2 1/275 x 3

63 x 1 1/463 x 1 1/263 x 275 x 2 1/275 x 390 x 3

110 x 4

7220 Adaptador Flange 7030 Adaptador Hembra Hi 7020 Adaptador Macho He 7050 Codo 90

7010 Copla

16 x 1620 x 2025 x 2532 x 3240 x 4050 x 5063 x 6375 x 7590 x 90

110 x 110

7850 Codo 90 Macho He7150 Codo 90 Hembra Hi7460 Codo 45

40 x 4050 x 5063 x 6375 x 7590 x 90

110 x 110

16 x 1620 x 2025 x 2532 x 3240 x 4050 x 5063 x 6375 x 7590 x 90

110 x 110

33

Presiones de trabajo:

Dimetros de 16 a 63 mm : PN 16Dimetros de 75 a 110 mm : PN 10

7110 Copla Reduccin 7120 Tapn

25324050637590

110

7040 Tee 90

16 x 16 x 1620 x 20 x 2025 x 25 x 2532 x 32 x 3240 x 40 x 4050 x 50 x 5063 x 63 x 6375 x 75 x 7590 x 90 x 90

110 x 110 x 110

20 x 1625 x 1625 x 2032 x 2032 x 2540 x 2540 x 3250 x 2550 x 3250 x 40

63 x 2563 x 3263 x 4063 x 5075 x 5075 x 6390 x 6390 x 75

110 x 90

Nota: Los cdigos indicados corresponden a productos marca Plasson.Se suministran fittings equivalentes en otras marcas. Tambin se sumi-nistran fittings roscados en dimetro 125 mm. Pedidos bajo consulta alDepartamento Comercial de Duratec.

7840 Tee 90 Macho He

20 x 1/2 x 2020 x 3/4 x 2025 x 1/2 x 2525 x 3/4 x 2532 x 1 x 3240 x 11/4 x 4040 x 11/2 x 4050 x 11/4 x 5050 x 11/2 x 5063 x 11/4 x 6363 x 11/2 x 6363 x 2 x 63

7340 Tee Reduccin 90

20 x 16 x 2025 x 20 x 2532 x 25 x 3240 x 32 x 4050 x 25 x 5050 x 32 x 5050 x 40 x 5063 x 32 x 6363 x 40 x 6363 x 50 x 6375 x 63 x 75

7140 Tee 90 Hembra Hi

16 x 1/2 x 1616 x 3/4 x 1620 x 1/2 x 2020 x 3/4 x 1620 x 3/4 x 2025 x 1/2 x 2525 x 3/4 x 2025 x 3/4 x 2525 x 1 x 2525 x 11/4 x 2532 x 3/4 x 3232 x 1 x 2532 x 1 x 3232 x 11/4 x 3232 x 11/2 x 32

40 x 1 x 4040 x 11/4 x 4040 x 11/2 x 4040 x 2 x 4050 x 11/2 x 5050 x 2 x 5063 x 11/4 x 6363 x 11/2 x 6363 x 2 x 6375 x 2 x 7575 x 21/2 x 7575 x 3 x 7590 x 3 x 90

110 x 4 x110

34

6.9.2 Unin tipo Victaulic

Tabla 6.9.2.1: Unin Victaulic estilo 995

Ampliado para mayor claridad

Tamaos de 90 a 315 mm

Y Z

X

Y Z

X

Y

X

Z

Tamao de 355 mm Tamaos de 400 a 500 mm

Nota: Si desea obtener informacin sobre las empaquetadurasdisponibles, rango de temperatura de servicio y especificacionesde materiales, consulte al Departamento Tcnico de Duratec.

35

7. Sistemas

La eleccin del sistema de unin depende de lascondiciones operacionales (presin, temperatura)en que las tuberas y fittings van a ser utilizados,de las caractersticas del fluido que van a condu-cir y del dimetro requerido.Las tuberas y fittings de HDPE se pueden unir me-diante dos sistemas:

Uniones fijas. Uniones desmontables.

7.1 Uniones fijas

El sistema de uniones fijas se basa en el proceso determofusin y consiste bsicamente en someter losmateriales que hay que unir a una determinada tem-peratura y por un tiempo tal, que los materiales en-tren en fusin. Luego se unen las superficies fundi-das bajo cierta presin, ocasionando la interaccinde las masas fundidas que, al enfriar, forman uncuerpo nico que mantiene las mismas propieda-des y caractersticas de los materiales originales.La soldadura por termofusin es la forma ms tra-dicional para unir tuberas. Ofrece facilidad de eje-cucin, seguridad y bajo costo.Entre los mtodos de termofusin ms usados, en-contramos:7.1.1 Soldadura a tope (butt fusion).7.1.2 Soldadura por electrofusin (electrofusion).7.1.3 Soldadura tipo soquete (socket fusion).

7.1.1 Soldadura a tope

Es el procedimiento ms tradicional y utilizado,siendo aplicado ms comnmente en tuberas yfittings de ms de 63 mm de dimetro y de lamisma Clase o SDR (relacin dimetro externo/espesor). No debe emplearse para unir tuberas ofittings de diferentes espesores.Este sistema es reconocido en la industria comoun sistema de unin de gran confiabilidad. No seproducen filtraciones y las uniones son ms resis-tentes que la tubera misma.Este mtodo exige un equipo de soldadura cons-tituido bsicamente de:

Mquina bsica o unidad de fuerza.Capaz de sostener y alinear las dos tuberas a sol-

dar y moverlas longitudinalmente, presionando lassuperficies de tope de una tubera contra la otra,con una presin o fuerza determinada y registrable. Disco de soldadura o placa calefactora.Un disco, generalmente de aluminio, con resis-tencias elctricas embutidas, controladas a tra-vs de un termostato a fin de mantener una tem-peratura determinada, constante, en las superfi-cies del disco. Refrentador.Dispositivo rotativo, de accionamiento manual omotorizado, provisto de lminas de corte, con lafinalidad de dejar paralelas las superficies de topede las tuberas que van a ser unidas. Accesorios.Casquillos de reduccin para diversos dimetrosde tuberas; dispositivos para sostener conexio-nes y stub ends. Carpa.Para proteccin en caso de temperaturas bajas ocondiciones climticas adversas (lluvia, viento, nie-ve). Tambin es necesaria su utilizacin cuandoexiste polvo en el medio ambiente. Termmetro.Termmetro digital con una sonda de superficiepara chequear regularmente la temperatura dela placa calefactora.

Adems se recomienda contar con: Herramienta para sacar virutas internas y

externas. Material de limpieza, gnero de algodn

limpio y sin pelusas o toalla de papel y agen-te desengrasante.

Cortadores de tuberas de HDPE. Termmetro para medir la temperatura del

aire. Marcador indeleble para HDPE. Cronmetro.

Antes de comenzar el proceso de soldadura, esrecomendable chequear que: En caso de que existan condiciones climticasadversas, como lluvia, viento o nieve, o cuandola temperatura cae bajo 5C o sube de 45C, de-ben tomarse acciones apropiadas para conseguiruna temperatura adecuada, cubriendo la zona defusin con una carpa u otro elemento protector.

de unin

36(*) Los valores de temperatura de fusin, presin de contacto y caractersticas del cordn de fusin, dependen del espesor de la tubera y del materiala unir. Si desea conocer estos valores o necesita mayor informacin sobre este procedimiento, consulte al Departamento Tcnico de Duratec.

Verificar que el disco calefactor est limpio y a la temperatu-ra correcta(*) e insertarlo entre las tuberas que se van a sol-dar. Poner en contacto ambas caras con el disco calefactoraplicando una leve presin (*).

Cuando se ha formado un cordn en toda la circunferenciade las tuberas, cuidadosamente se apartan los extremos delas tuberas del disco calefactor y ste se retira. (En caso queel material ablandado se pegue al disco calefactor, no se debecontinuar con la unin. Limpiar el disco calefactor, volver arefrentar los extremos y comenzar nuevamente).

Unir rpidamente las superficies fundidas sin juntarlas degolpe. Aplicar una presin suficiente (*) para formar un do-ble cordn en el cuerpo de la tubera alrededor de su circun-ferencia completa.Cada mquina soldadora posee sus propios parmetros desoldadura (temperatura, tiempo, presin de calentamiento,presin de fusin, etc.). Estos parmetros son controladosautomticamente por el microprocesador de la mquina.

Se debe esperar a que la unin se enfre y solidifique apro-piadamente. Transcurrido el tiempo de enfriamiento se reti-ran las abrazaderas y se inspecciona la apariencia de la unin.Es recomendable que las uniones sean marcadas con las ini-ciales del soldador calificado y adems sean numeradas conun marcador indeleble indicando la fecha y la hora de trmi-no del proceso de fusin.

Verificar que los extremos hayan quedado completamenteplanos, alineados, paralelos y que se enfrenten en toda lasuperficie a ser fusionada (la diferencia mxima permitida enla alineacin de los dimetros externos de tuberas o fittingspor unir es del 10% del espesor de la tubera). Es convenientechequear que las abrazaderas de la mquina de soldar suje-ten firmemente ambos extremos, de manera que no haya po-sibilidad de deslizamiento durante el proceso de fusin.Limpiar las superficies que van a ser soldadas con un paolimpio y agente desengrasante.

Procedimiento:

Introducir el refrentador entre ambos extremos y efectuar elrefrentado simultneo de ambas caras. Este procedimientose debe realizar aunque los extremos de las tuberas estnlisos.Separar las tuberas y limpiar las cuchillas y los extremos reti-rando las virutas residuales. No tocar las superficies prepara-das.

Montar la tubera en la mquina y limpiar los extremos conun pao limpio para remover el polvo, agua, grasa o cual-quier material extrao.1.

2.

3.

4.5.

6.

7.

La mquina de termofusin est completa y sindaos. La placa calefactora est limpia y que se hayanremovido los residuos de soldaduras anteriores. El soldador calificado conozca los parmetroscorrectos para la mquina y la tubera que se est

soldando. La placa calefactora est a la temperatura co-rrecta (conectar la placa a la corriente y mante-ner durante 20 minutos en una caja aislada). Las tuberas y/o fittings a unir sean del mismodimetro, SDR y material.

37

7.1.2 Soldadura por electrofusin

En la soldadura por electrofusin se utilizanfittings especiales provistos internamente de unaresistencia elctrica en espiral, cuyas extremida-des son conectadas a terminales (plugs) que selocalizan en la parte externa de la pieza.Una fuente de corriente alterna es conectada alos terminales y se aplica una descarga elctricade intensidad y tiempo controlados, a travs dela resistencia elctrica, haciendo que, por efectoJoule, la superficie interna de la conexin y laexterna de la tubera se fundan. De esta maneralas masas interactan, y con el cesar de la corrienteelctrica se enfran naturalmente, formando uncuerpo nico.Es una soldadura muy eficaz y segura, prctica-mente independiente del soldador, pero bastan-

te dependiente de la limpieza de la conexin y latubera, de la calidad de la conexin y de la fuen-te de corriente alterna.Adicionalmente, los fittings de electrofusin tie-nen indicadores de fusin que permiten tenerotro indicador de una correcta fusin.La soldadura por electrofusin ha logrado mu-cha aceptacin para tuberas de gas, especialmen-te en Europa. Hoy da se dispone de sistemas bas-tante sofisticados, donde las conexiones poseencdigos de barras que son ledos por el equipode soldadura, autoprogramndose para la inten-sidad de corriente y tiempo respectivos para unadeterminada pieza, disminuyendo prcticamen-te a cero la posibilidad de error en los parmetrosde la soldadura.

Procedimiento:

4. 5.Marcar la profundidad de insercinen la tubera.

Sacar el fitting de su envoltorio. Si setocan con las manos las zonas de fu-sin, stas se deben limpiar de grasasegn se describi en el punto 3.

1. 2. 3.Limpiar la zona de fusin de la tu-bera con un pao limpio y seco yraspar la circunferencia completaverificando que se extraiga una cin-ta continua de PE.

Con un pao limpio, retirar la gra-sa de la zona de fusin, usando unagente de limpieza adecuado(isopropanol o etanol).

Cortar la tubera a escuadra usan-do un cortador especial.

6.aDeslizar el fitting sobre la tubera has-ta la marca o hasta el limitador cen-tral y apretar ambos tornillos de laabrazadera integrada, o

38

Los fittings para electrofusin se suministran conuna tarjeta magntica con un cdigo de barrasque contiene toda la informacin relacionada conel producto y el proceso de fusin.La zona de fusin debe ser protegida de las in-clemencias del tiempo como lluvia, viento o nie-ve. La calidad de la fusin depende en gran me-dida del cuidado que se tenga en la etapa de pre-paracin del proceso.Para realizar la electrofusin se necesita un ge-nerador monofsico de corriente alterna de 220V/50Hz, con una capacidad mnima de 5KVA.Las unidades de control cuentan con un micro-procesador que controla todas las funciones enforma confiable y segura y estn provistas de una

tarjeta magntica de control. La memoria de re-gistro garantiza que toda la informacin regis-trada es almacenada automticamente en el sis-tema. Adems, cuentan con un sistema de tarje-tas personalizadas para identificar al operador yproteger la unidad de control contra malos usos;el nmero de tarjeta del operador ingresaautomticamente al registro de datos de la uni-dad de control.Al conectar un lpiz lector de cdigo de barras ala unidad de control, es posible transferir los da-tos del proceso de fusin desde un cdigo de ba-rras hasta la unidad de control, facilitando aunms el procedimiento.

Nota: Si desea cualquier informacin adicional sobre el proceso de electrofusin y los equipos utilizados, contctese con el Departamento Tcnico de Duratec.

Una vez completado el ciclo de fusin,se deben chequear los indicadores defusin. Desconectar los cables del fit-ting, dejando sujeta la tubera duran-te el ciclo de enfriamiento recomen-dado por el proveedor del fitting.No se debe realizar ninguna pruebade presin hasta completar los tiem-pos mnimos de enfriamiento y de es-pera recomendados.

Nota: Durante el proceso de fusin, no debe exis-tir cargas o esfuerzos entre la tubera y la zonade fusin.

6.b 7.b

8.

Sujetar la tubera en el alineadorcon abrazaderas.

Sostener la tubera con el fitting en-samblado en un alineador conabrazaderas.

9.Ingresar los datos de fusin por me-dio de una tarjeta magntica o uncdigo de barras. Revisar la informa-cin en la pantalla de la unidad decontrol. Iniciar la fusin.

Conectar el fitting a la unidad decontrol. Encender la unidad de con-trol. Conectar los cables de salida dela unidad de control.

7.aDeslizar la segunda tubera ya pre-parada dentro del fitting, hasta lamarca o hasta el limitador central yapretar ambos tornillos de la abra-zadera integrada, o

39

Figura 7.1

Conexin Elemento calefactor Tubera

Calentamiento Unin soldada

7.1.3 Soldadura tipo soquete

Este procedimiento se utiliza ms bien para unirtuberas y conexiones de dimetros pequeos, has-ta 125 mm.Su nombre viene de la utilizacin de conexionesen cuya extremidad la tubera se inserta, ejercien-do una presin de la masa fundida de la conexincontra la masa fundida de la tubera, soldandola superficie interna de la conexin con la exter-na de la tubera.La soldadura necesita, bsicamente, de una placade soldadura con temperatura controlada, pro-vista de un molde macho antiadherente que ca-lentar la superficie interna de la conexin y unmolde hembra antiadherente, que calentar lasuperficie externa de la tubera.El procedimiento puede ser manual o a travs deuna pequea mquina, responsable de mantenerel alineamiento de la tubera y de la conexin.Es un proceso rpido y prctico, donde la calidadde la soldadura depende principalmente de la

precisin dimensional de los moldes de calenta-miento y de las conexiones, y de respetar losparmetros de soldadura.Un buen procedimiento recomienda la utilizacinde accesorios como:

Moldes para la calibracin de profundidadde penetracin.

Cortador especial para un corte perpendi-cular de las tuberas.

Cold-ring, un tipo de abrazadera emplea-do en la tubera, cuya funcin es disminuirla posible ovalizacin de la misma, limitarla profundidad de penetracin de la tube-ra en la conexin, servir de apoyo para elsoldador y comprimir la masa fundidaexpelida en la soldadura contra la cara dela conexin.

En la figura 7.1 se ilustra este procedimiento.

40

7.2 Uniones desmontables

Las uniones desmontables permiten una instala-cin fcil y rpida; sirven no slo para unir tube-ras entre s, sino que tambin para unir tuberasa vlvulas, accesorios y otros equipos.Los sistemas ms comunes son:

7.2.1 Stub ends y flanges.7.2.2 Unin roscada (Plasson o equivalente).7.2.3 Unin tipo Victaulic.

Figura 7.2

7.2.1 Stub ends y flanges7.2.1.1 Flanges tradicionales

Este sistema es utilizado principalmente paraacoplamientos a bombas, vlvulas, etc. Tambines til si se trata de instalaciones que sern des-montadas a futuro. Para realizar esta unin serequiere:

Stub end o porta flange. Flange. Pernos con tuerca o esprragos con tuercas.

La figura 7.2 ilustra el mtodo de unin con flanges para unir tuberas de HDPE entre s o a tuberas deotros materiales. Pueden utilizarse empaquetaduras entre los stub ends aunque a veces no es necesario.Se debe aplicar un torque suficiente a los pernos para prevenir filtraciones. Luego de la instalacin inicialy el apriete de las conexiones, es una buena prctica permitir que las conexiones se ajusten por un pero-do de tiempo (usualmente un par de horas). Transcurrido este perodo se debe realizar un apriete finalde los pernos; de esta manera se logra sellar la unin.

Tuberade HDPE

FlangeFlange

Tubera de acerocon flange

Stub end

Stub endPernos

Soldaduraa tope

Pernos

Soldadura a tope

Stub endStub end

Flanges

Soldadura a tope

Tubera de HDPE

41

7.2.1.2 IPP DeltaflexTM

Flanges tipo Convoluted

Gracias a las sofisticadas herramientas compu-tacionales de que se dispone hoy da, se ha podi-do realizar un extenso trabajo de investigacinpara disear una moderna lnea de flanges deexcelente rendimiento. A esta nueva generacinde flanges se les denomina flanges tipoConvoluted, en los que se ha logrado redistribuirla masa del flange para alcanzar la mxima resis-tencia y el mnimo peso. Las piezas son livianas yfciles de manipular e instalar. En la figura 7.3 semuestra un flange tipo Convoluted IPPDeltaflexTM.Histricamente se tuvo la impresin de que elnico mtodo para reducir el costo de un deter-minado flange era hacerlo ms delgado; comoresultado se obtena un flange de menor resis-tencia.La normalizacin existente para flanges fue de-sarrollada para tuberas metlicas hace ya muchosaos. Los flanges tradicionales son soldados a latubera metlica (acero carbono por ejemplo) ycuando se apernan, las fuerzas opuestas se neu-tralizan unas a otras a travs de la empaquetaduraque cubre la unin completa de las caras de am-bos flanges. Esto crea una unin estable.Cuando esta misma aplicacin se utiliza para

HDPE, los flanges quedan flotando libremente yson capaces de elevarse como una viga en balan-ceo y rotar sobre el borde del stub end, crendo-se una fuerza rotacional alrededor del borde. Estocrea niveles de tensin de aproximadamente eldoble de magnitud que para aplicaciones tradi-cionales en tuberas metlicas, excediendo el l-mite de resistencia del material del flange.

Este nuevo diseo incorpora ciertas caractersti-cas que lo hacen seguro y costoefectivo. Se halogrado reducir el tamao y el costo lograndoflanges de alto rendimiento para sistemas de tu-beras de HDPE, debido a que la masa total, com-parada con un flange tradicional, se ha disminui-do en un 30% o ms y se ha redistribuido en unaconfiguracin que mejora notablemente el fun-cionamiento de los flanges tradicionales. En lafigura 7.4 se aprecia su diseo y la manera enque se asienta en el stub end de HDPE y se apernaa su contraparte.Las flanges tipo Convoluted IPP DeltaflexTM han sidoincorporados por las principales empresas de inge-niera en los ms grandes proyectos alrededor delmundo y han probado su excelente desempeo enalgunas de las aplicaciones ms crticas.

Figura 7.3

Flange tipo ConvolutedTuerca

Stub end

Tubera de HDPE

Flange tipo ConvolutedPerno

Stub endTubera de HDPE

Figura 7.4

42

3.

2.1.

Este tipo de unin permite un rpido acople ydesacople, gran estanqueidad y resistencia a es-fuerzos axiales. Son bastante utilizadas en riegoe industrias en general. Se utilizan principalmen-te en dimetros entre 20 y 110 mm.Recientemente, Plasson ha desarrollado un nue-vo diseo de fittings de compresin, en tamaosintermedios de 40, 50 y 63 mm, en el cual el sello

o junta de goma ha sido rediseado con un perfiltrapezoidal, para permitir una introduccin rpi-da y fcil de la tubera, sin la necesidad de retirarla tuerca del fitting.Los dimetros 16 a 32 mm no han sido modifi-cados.A continuacin se muestra los componentes y lasinstrucciones de instalacin.

Instrucciones de instalacin para fittings de 16 a 63 mm

Cortar la tubera a escuadra, remover las virutas. Desatorni-llar la tuerca hasta su ltimo hilo, dejndola conectada al fit-ting mientras se inserta la tubera.

Introducir la tubera con un movimiento circular* dentro delfitting, pasando el casquillo de apriete y la junta de gomahasta llegar al tope interno del fitting. Girar firmemente latuerca en direccin del cuerpo del fitting, usando una llavePlasson (o similar) en los tamaos 40 mm y mayores.

Cerrar firmemente la tuerca (no es necesario el contacto con el cuerpo central delfitting).

* A fin de facilitar la introduccin, es conveniente lubricar y biselar la tubera (usar lubricante silicona).

7.2.2 Unin roscada (Plasson o equivalente)

1 2 3 4

1 Cuerpo2 Sello o junta de goma3 Casquillo de apriete4 Tuerca

Ampliacindel perfil depieza N 2

Detalle de componentes

Tope interno

43

De la misma forma, Plasson ha completado el de-sarrollo de un nuevo diseo para los fittings decompresin de dimetros grandes, es decir, ta-maos 75, 90 y 110 mm.El nuevo diseo involucra cambios en la tuerca,sello, inserto de PP y casquillo de apriete. Debido

Instrucciones de instalacin para fittings de 75 a 110 mm

Detalle de componentes

1 Cuerpo2 Sello o junta de goma3 Inserto de PP4 Casquillo de apriete5 Tuerca

a la nueva forma de diseo del fitting, no es ne-cesario que la tuerca sea totalmente desatorni-llada antes del montaje.A continuacin se muestran los componentes ylas instrucciones de instalacin para los fittingsde 75, 90 y 110 mm.

1 2 3 4 5

2.Insertar la tubera hasta que llegue a tocar perpendicularmente elcuerpo del fitting.

3.

1.Desatornillar la tuerca para permitir que los compo-nentes se separen y que se inserte la tubera. Cuandose desaprietan, todos los componentes tienen un di-metro interno levemente mayor que el dimetro ex-terno de la tubera.

Cerrar firmemente la tuerca con una llave Plasson (o similar). El apriete final res-tringe fsicamente la tubera y completa la compresin del sello, originando unaunin simple pero completamente efectiva (sin filtraciones).

44

7.2.3 Unin tipo Victaulic

Las uniones tipo Victaulic renen las ventajas dela rapidez de la instalacin, integridad del diseoy confiabilidad del funcionamiento.El acoplamiento mtrico estilo 995 est diseadoespecficamente para unir mecnicamente la tu-bera de HDPE de tamaos mtricos de las especi-ficaciones dimensionales ISO 161-1 y DIN 8074para SDR de 32,5 a 7,3.El acoplamiento cuenta con hileras de dientes desujecin integrales en ambos lados de la carcaza. Amedida que se aprietan las carcazas, los pernos fuer-zan a los dientes a morder la tubera. Este diseopermite unir directamente tuberas de HDPE sin ne-

cesidad de un equipo de termofusin. Figura 7.5.Los acoplamientos mtricos estilo 995 vienen conempaquetadura de grado E (rango de tempera-tura de -34C a 110C), para servicio de agua den-tro del rango recomendado de temperatura, ade-ms de una variedad de cidos diluidos, numero-sos productos qumicos y aire libre de aceite. No serecomienda para servicio de petrleo.Tambin se encuentra disponible una empa-quetadura de grado T (rango de temperaturade -29C a 82C) para servicio de petrleo, aire convapores de aceite, aceites vegetales y minerales,dentro del rango de temperatura especificado.

Figura 7.5

Ampliado para mayor claridad

Carcaza

Tubera de HDPEEmpaquetadura de goma

Pernos / Tuercas

Dientes desujecin

45

8.1.2 Tendido de la tuberaLas tuberas de HDPE se pueden unir sobre la su-perficie y luego bajar hasta la zanja. Se debe te-ner especial cuidado en no dejar caer la tubera yevitar condiciones que produzcan tensiones for-zadas o deformaciones durante la instalacin.Cuando sea necesario, se debe utilizar conexio-nes flangeadas para facilitar el manejo de tube-ras y fittings durante la instalacin en la zanja.La longitud de tubera que se puede tirar a lo lar-go de la zanja depende de las dimensiones de latubera y de las condiciones del terreno. Si el te-rreno puede producir ralladuras, la tubera debedeslizarse sobre polines.La mxima fuerza de tiro que se puede aplicar auna tubera de HDPE puede ser estimada usandola siguiente frmula:

F = S A

Donde:F = mxima fuerza de tiro (kgf)S = mxima tensin admisible del

material (kgf/cm2)A = rea transversal de la pared de la

caera (cm2)

El rea transversal de la pared de la tubera es:

A = (D - e) e

Donde:D = dimetro externo (cm)e = mnimo espesor de pared (cm)

Cuando se tira una tubera, se debe utilizar uncabezal de tiro o una manga de goma adecuadapara protegerla y evitar que los cables de tiro ladaen. Nunca se debe tirar la caera por el ex-tremo flangeado.

8.1 Instalacin subterrneaEn esta seccin se entregan las consideracionesgenerales y recomendaciones para la instalacinde tuberas de HDPE bajo tierra.

8.1.1 Excavacin y preparacin del encamado

Debido a que las tuberas de HDPE se pueden uniren largos tramos sobre la superficie, basta exca-var zanjas angostas que permitan instalarlas, loque se traduce en una economa en los costos deinstalacin.Gracias a la facilidad de manejo, la tubera se pue-de colocar rpidamente en la zanja cuidando deno exceder los radios mnimos de curvatura reco-mendados.El ancho de la zanja variar dependiendo de suprofundidad y del tipo de suelo. El ancho delencamado debe ser suficiente para permitir unaadecuada compactacin alrededor de la tubera.Generalmente, un ancho de 30 cm ms que el di-metro nominal de la tubera es suficiente.Con relacin a la profundidad de la zanja, stadepende de varios factores: dimetro y espesorde la tubera, cargas producto del flujo vehicular,estructuras estticas, etc.Con respecto al fondo de la zanja, ste debe serrelativamente uniforme y sin piedras, proporcio-nando un apoyo continuo a todo el largo de latubera. Cuando se encuentran rocas o piedrasque puedan daar o causar cargas puntuales so-bre la tubera, stas deben retirarse y se debe re-llenar el fondo de la zanja utilizando un

encamado compactado de 10 a 15cm de material fino, como gravi-lla o arena.Para la mayora de los sistemaspresurizados, no es necesaria unanivelacin exacta del fondo de lazanja, a menos que esto sea espe-cificado. Para sistemas de flujogravitacional, la pendiente se debegraduar de igual forma que paratuberas de otros materiales.En suelos inestables, como panta-

nos o arenas sin capacidad de soporte, es necesa-rio sobreexcavar y rellenar con gravilla o estabili-

8. Instalacin

zado hasta la profundidad adecuada de la zanja.Adems, se debe considerar todas las precaucio-nes necesarias para prevenir derrumbes, que pue-den originarse por la presencia de equipamientode construccin cerca del borde de una excava-cin o por condiciones climticas adversas.

46

8.1.3 Expansin y contraccintrmicas

Es importante considerar las caractersticas de ex-pansin y contraccin trmica en el diseo e ins-talacin de sistemas de HDPE. El coeficiente deexpansin y contraccin trmica para elpolietileno es aproximadamente 10 veces mayorque para el acero o concreto. Sin embargo, laspropiedades viscoelsticas de este material lohacen bastante adaptable para ajustarse con eltiempo a los esfuerzos impuestos por los cambiostrmicos. Cuando la instalacin se realiza en ve-rano, se deben utilizar longitudes un poco ma-yores de tubera y se debe tender en forma ser-penteada para compensar la contraccin de la tu-bera en el interior (ms fro) de la zanja.Si la instalacin se realiza en invierno se puede ha-cer el tendido con la longitud real de la tubera.Cuando el relleno es blando o se pone pastoso,como en pantanos o fondos de ro, la tuberapuede no estar restringida por el relleno para elmovimiento causado por la expansin o contrac-cin trmica. Adems, las tensiones inducidas enla tubera se transmiten a los extremos de la mis-ma, lo cual puede ocasionar daos en conexio-nes dbiles. Si es posible, se deben instalar anclajesapropiados justo antes de los extremos, para ais-lar y proteger estas conexiones.La fuerza inducida por variaciones trmicas es elproducto de la tensin en la pared de la tubera yel rea transversal de la pared. La longitud detubera requerida para anclar la lnea contra estafuerza calculada depende de la circunferencia dela tubera, la presin de contacto promedio en-tre el suelo y la tubera, y el coeficiente de fric-cin entre el material de relleno y la tubera.Una vez que la lnea se ha instalado y est enservicio, la variacin de temperatura generalmen-te es pequea, se produce durante un perodode tiempo prolongado y no induce ninguna ten-sin significativa en la tubera.

8.1.4 Instalacin de fittings

Cuando las tuberas o conexiones se conectan aestructuras rgidas, se deben prevenir los movi-mientos o flexiones en el punto de conexin. Paraeste propsito, se utiliza un relleno biencompactado o un cojinete de hormign armadoconstruido debajo de la tubera o fitting, quedebe conectarse a la estructura rgida y prolon-garse un dimetro de la tubera, o un mnimo de30 cm desde la unin flangeada. La figura 8.1 ilus-tra el mtodo sugerido.

Figura 8.1

Se recomienda que los pernos, tanto en conexio-nes flangeadas como en las abrazaderas de loscojinetes de soporte, se sometan a un reaprietefinal, luego de la instalacin inicial.Se debe tener especial cuidado con la com-pactacin realizada alrededor de las conexiones,la que deber extenderse varios dimetros detubera ms all de los terminales de las conexio-nes. Se recomienda una compactacin de 90%densidad Proctor en estas reas.

47

8.2 Instalacin superficial

Generalmente, las tuberas de HDPE se instalanbajo tierra. Sin embargo, existen situaciones enlas cuales la instalacin superficial presenta ven-tajas, como por ejemplo:

Lneas para la conduccin de pulpas orelaves mineros que a menudo sonrelocalizadas y permiten ser rotadas paradistribuir el desgaste en la tubera.

Condiciones ambientales: la resistencia y fle-xibilidad de las tuberas de HDPE a menu-do permiten instalaciones a travs de pan-tanos o sobre reas congeladas.

Instalaciones sobre zonas rocosas o a tra-vs del agua resultan a veces los mtodosms econmicos.

Su bajo peso y facilidad de montaje permi-ten una disponibilidad inmediata en insta-laciones temporales.

8.2.1 Dilatacin y contraccintrmicas

En el diseo de una instalacin superficial se de-ben considerar los cambios de temperatura tantointernos como externos, pues stos causan dilata-cin y contraccin en todos los tipos de tuberas.Cuando se producen grandes cambios de tempe-ratura en cortos perodos de tiempo, el movimien-to de la tubera se puede concentrar en una zonay llegar a doblarla. Si el flujo del fluido transpor-tado es continuo, las expansiones y contraccio-nes de la lnea sern mnimas una vez que se hanestablecido las condiciones de operacin.La tubera de HDPE contiene un porcentaje denegro de humo que la protege de los rayos UV,pero el calor que absorbe aumenta la tasa de di-latacin y contraccin.Un mtodo para limitar la dilatacin y contrac-cin es anclar adecuadamente la tubera en in-tervalos determinados a lo largo del tendido.Cuando ocurra la dilatacin, la tubera se

8.1.5 Pasada de pared

Cuando la tubera es conducida a travs de pasa-das de paredes, puede ser anclada mediante unanillo o montura lateral fusionada a la tubera,sellando la pared de la pasada. Para sellar el ani-llo entre la pasada y la tubera de HDPE se hanprobado exitosamente sellos de goma expandiblems mortero.Lograr un empotramiento continuo, sin huecos,puede proporcionar resistencia estructural a lalnea, tanto en lo que respecta a la presin decolapso externa como a la capacidad de presininterna. En los procedimientos actuales deempotramiento, es extremadamente difcil lograrsellar el anillo sin dejar huecos.Se pueden usar empotramientos localizados paraestabilizar los movimientos de la lnea donde exis-tan expansiones laterales.

8.1.6 Relleno y compactacin

El propsito del relleno de la zanja es dar un apo-yo firme y continuo alrededor de la tubera. Elaspecto ms importante para lograr una exitosainstalacin subterrnea es realizar un correcto re-lleno alrededor de la tubera.El material excavado desde la propia zanja se pue-de utilizar como relleno inicial si es uniforme, nocontiene piedras y se desmorona y disgrega confacilidad. El mejor material de relleno inicial es are-na fina. Si la tubera es tendida en terrenos barro-sos de mala calidad y si las condiciones de cargaexterna son severas, como en cruces de caminos,se debe utilizar arena como relleno inicial.El relleno inicial debe ser colocado en dos etapas: laprimera es hasta la lnea media de la tubera. Lue-go se compacta o nivela mojando con agua paraasegurar que la parte inferior de la tubera est bienasentada. Se debe tener especial cuidado en que latubera quede bien apoyada en los costados, ya quela compactacin de esta zona influye en forma muyimportante en la deflexin que experimenta la tu-bera en servicio. La compactacin depende de laspropiedades del suelo, contenido de humedad, es-pesor de las capas de relleno, esfuerzos decompactacin y otros factores. En la segunda eta-pa, se deben agregar capas adicionales de 20 a 25cm, bien compactadas, hasta 15 a 30 cm sobre laclave de la tubera. Desde este punto, se puede uti-

lizar el material extrado in situ para rellenar hastael nivel del terreno. Se debe tener precaucin de nousar equipos pesados de compactacin hasta com-pletar al menos 30 cm sobre la clave de la tubera.

48

y = L0,5 T

deflectar lateralmente, para lo cual debe haberespacio disponible. Al contraerse, tender a po-nerse tirante entre los puntos de anclaje; esto nodaa a la tubera, pues el HDPE tiene la propie-dad de aliviar tensiones y ajustarse con el tiem-po. Para calcular la deflexin lateral, segn semuestra en la figura 8.2, se puede utilizar la si-guiente ecuacin:

Donde:y = deflexin lateral, mL = longitud entre anclajes, m = coeficiente de expansin trmica, mm/m

lineal C (= 0,2 mm/m lineal C)T = variacin de temperatura, C

8.2.2 Soportes guas

Las siguientes son recomendaciones para el usoapropiado de distintos tipos de soportes de tu-beras:

Si la temperatura o peso de la tubera y elfluido son altos, se recomienda utilizar unsoporte continuo (para temperaturas sobrelos 60C).

El soporte debe ser capaz de restringir losmovimientos laterales o longitudinales dela tubera si as es diseado. Si la lnea hasido diseada para moverse durante la ex-pansin, los soportes deslizantes debenproporcionar una gua sin restriccin en ladireccin del movimiento.

Las lneas que atraviesan puentes puedennecesitar aislamiento para minimizar losmovimientos causados por variaciones enla temperatura.

Los fittings pesados y las conexionesflangeadas deben ser soportados en am-bos lados.

Figura 8.3

8.2.3 Soportes anclajes

Para prevenir desplazamientos laterales y movi-mientos en los fittings se deben utilizar anclajes.Los anclajes se deben colocar tan cerca de las co-nexiones como sea posible. Si se requieren co-nexiones flangeadas, los anclajes se deben unir alos flanges. Sin embargo, no deben producirseflexiones entre la tubera y el flange.Algunos anclajes tpicos para tuberas de HDPE semuestran en la figura 8.4.

Figura 8.2

L L

yy

Puntos de Anclaje

Figura 8.4

Conexinflangeada

Codosegmentado

Anclajes

Soportes continuos

La figura 8.3 muestra ejemplos tpicos de sopor-tes de tuberas de HDPE.

49

8.2.4 Aplicaciones enconduccin de pulpas

Por sus cualidades de dureza y superficie interiorextremadamente lisa, las tuberas de HDPE sonaltamente resistentes a la abrasin, lo que las haceideales para el transporte de pulpas de todo tipo.Aplicaciones tpicas son lneas de dragado, trans-porte de pulpas de carbn o piedra caliza, relavesmineros y muchos otros.La instalacin de lneas de pulpas es generalmentesuperficial, pues esto proporciona facilidad deacceso si se produce una obstruccin, y ademspermite la rotacin de la tubera para distribuirel desgaste en la superficie interna.Es difcil predecir las caractersticas del desgasteque se producir al usar tuberas de HDPE paratransporte de pulpas. Cada aplicacin tieneparmetros diferentes, ya sea la velocidad de flu-jo, concentracin de slido, tamao de partculay/o temperatura.Para controlar el desgaste es aconsejable minimi-zar la velocidad de flujo manteniendo los slidosen suspensin. Se recomienda una velocidad mxi-ma de 3,5 a 4,0 m/s. Sin embargo, para slidosabrasivos muy afilados no debiera exceder los 3m/s. Se aconseja tambin que la concentracin deslidos no sea mayor al 25%, con un tamao departculas de hasta aproximadamente 6 mm.

8.3 Instalacin bajo agua

Las tuberas de HDPE pueden ser enterradas, des-cansar sobre el fondo o flotar en la superficie delagos, ros, pantanos u ocanos. Sus caractersticasde flexibilidad, bajo peso, inercia al agua salada ya productos qumicos, capacidad de flotar inclusollena de agua y permitir lneas continuas median-te termofusin, le dan muchas ventajas al HDPE.

8.3.1 Unin y montaje

Dependiendo de las condiciones del lugar, se hanusado diferentes procedimientos para montaje:

Fusionar las tuberas en la orilla en largoscontinuos y luego montar los pesos de las-tre, antes de lanzar la tubera al agua.

Fusionar la tubera en la orilla y tirarla oempujarla al agua y luego montar los pesos

de lastre desde una barcaza. Todas las tuberas se pueden fusionar en tie-

rra, en largos predefinidos con conexionesflangeadas en cada extremo. Los extremosflangeados se taponan y las secciones se ti-ran al agua para ser posteriormente ensam-bladas. Estas lneas flotantes se usan normal-mente en operaciones de dragado.

Cualquier tubera que se almacena temporalmenteen una extensin de agua debe ser protegida deltrfico marino, igualmente se debe prevenir la ac-cin de las olas que puedan golpear las tuberas con-tra rocas o elementos afilados que podran daarlas.

8.3.2 Anclajes y pesos

Ya que las tuberas de HDPE flotan incluso llenasde agua, es necesario colocarles pesos de lastrepara hundirlas y contenerlas en el fondo. Los pe-sos ms comunes son de hormign armado, ge-neralmente redondos, rectangulares o cuadradosy son sujetados fuertemente a la tubera usandopernos no corrosivos, abrazaderas o correas. Esconveniente colocar una proteccin de gomaentre los pesos y la tubera para protegerla y evi-tar el deslizamiento de los pesos.Para determinar el factor de hundimiento del sis-tema se deben considerar todas las variables paraproporcionar la estabilidad necesaria bajo el agua,tales como mareas, condiciones del material delfondo y la posibilidad de aire en las tuberas.El espaciamiento de los pesos de lastre depende-r de su tamao, y normalmente est limitadoentre 3 y 4,5 m.En general, la tubera puede deflectarse entre lospesos, resultando un valor de deformacin queest completamente dentro del rango de resisten-cia de la tubera. Si se produce una corriente, elmovimiento de la tubera misma no es daino. Sinembargo, cualquier roca o elemento afilado encontacto podra daarla. Si las mareas o las corrien-tes representan un problema, lo mejor es abrir unazanja y enterrar la tubera con sus pesos.

50

8.3.3 Lanzamiento al agua yhundimiento

Para permitir que la lnea flote en el agua hastala operacin de hundimiento, es necesario cerrarcada extremo para evitar que entre el agua. Estose realiza mediante un stub end y un flange me-tlico ciego que produce un sello hermtico. Lue-go la lnea se traslada a la posicin de hundimien-to. La transicin de la lnea desde tierra al aguadebe ser hecha de tal forma de protegerla deposibles escombros, hielo, trfico de botes o laaccin de las olas.La operacin de hundimiento se controla por elingreso de agua en un extremo y la evacuacindel aire encerrado por el extremo opuesto. Laadicin de agua a la tubera a una razn contro-lada asegurar que se posicione correctamenteen el lugar deseado y se ajuste a las caractersti-cas del fondo. La razn de hundimiento tambinse debe controlar para prevenir un radio de cur-vatura excesivo.Una vez que la tubera se ha instalado sobre elfondo, se debe realizar una inspeccin minucio-sa de la instalacin. Todos los pesos deben estarbien colocados y cuando las corrientes represen-tan un problema, la tubera se debe colocar enuna zanja.

Es mejor que una tubera marina sea demasiadolarga que demasiado corta. Nunca se debe inten-tar levantar por un flange una lnea que es muycorta tirando de los pernos. Esto fuerza la lnea yproduce una severa tensin en las conexionesflangeadas y podra causar eventuales problemas.Un extra largo se puede acomodar serpentean-do la tubera.

8.4 Instalacin en tendidosexistentes (RELINING)

Esta tcnica es efectiva y econmica para rehabi-litar una lnea deteriorada. La instalacin es rpi-da y simple con una mnima interrupcin de laoperacin de la lnea. El mtodo consiste en in-troducir tuberas termoplsticas en lneas dete-rioradas de agua, gas, efluentes industriales, etc.,restableciendo la lnea sin necesidad de excavarzanjas e interrumpir el trfico vehicular, lo queproporciona mayor velocidad de ejecucin delservicio, menor cantidad de trabajo y reduccinde costos.La seleccin del dimetro de la tubera de HDPEa utilizar en la instalacin, se efecta determi-nando el mximo dimetro que puede ser inser-tado (como revestimiento interno) en la lneadeteriorada existente y el flujo requerido a tra-vs de este nuevo revestimiento.Se debe limpiar de obstrucciones y escombros lalnea que se va a reemplazar. Es recomendableutilizar un circuito cerrado de televisin para exa-minar completamente la lnea, localizar las co-nexiones y revelar los defectos existentes. Des-pus de un funcionamiento de prueba con el ca-bezal de tiro, este se une a la tubera de HDPE(usada como revestimiento interno), luego estaunin se debe posicionar y asegurar correctamen-te. El cabezal de tiro puede ser de tipo flexible,fabricado en terreno; o de tipo rgido hecho deacero y apernado en el extremo de la tubera.Aunque un dimetro ms pequeo es deslizadodentro de otro principal existente, las excelentespropiedades de flujo de las tuberas de HDPE lo-gran restablecer la capacidad del sistema y susuniones firmes y fusionadas eliminan lasinfiltraciones de agua del terreno.

8.5 Reparacin de lneas daadas

El manejo e instalacin de las tuberas de HDPEse deben realizar con el cuidado necesario paraprevenir daos que puedan ocasionar abrasiones,cortes, fisuras, perforaciones, etc.Toda tubera debe ser examinada cuidadosamen-te antes de la instalacin, retirando aquellas queestn daadas. Las tuberas cuyo dao resulte enla reduccin del espesor de pared de aproxima-

Gentileza Borealis

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damente 10% deben ser cortadas, pues esto pue-de perjudicar el servicio a largo plazo. Las rayas orasguos menores no tienen efectos adversos enel servicio de la tubera.Las tuberas daadas se pueden reparar por cual-quiera de los mtodos de unin discutidos ante-riormente. Es aconsejable utilizar soldadura atope para todas las aplicaciones donde las condi-ciones lo permitan.Normalmente, los pliegues no perjudican el buenservicio en aplicaciones de baja presin; sin em-bargo, para aplicaciones a altas presiones, los plie-gues deben ser cortados para luego unir nueva-mente la tubera.La ovalizacin debido al exceso de carga duranteel transporte o almacenamiento no impedir unbuen servicio de la tubera. La tubera no debeconsiderarse como daada a menos que lasabrazaderas de la mquina soldadora no seancapaces de redondear la seccin para una buenaunin por termofusin.

8.5.1 Reparacin permanente

La reparacin luego de la instalacin subterr-nea se puede realizar en dimetros pequeos re-

Figura 8.5

moviendo una mnima cantidad de relleno, cor-tar el trozo defectuoso, mover los extremos delas tuberas hacia un lado y fusionar stub endscon flanges en cada extremo y luego apernar losflanges.La reparacin de tuberas de dimetros grandes,que no son tan flexibles como las tuberas mspequeas, puede realizarse con una pieza tipocarrete flangeado. La seccin daada es retira-da, la mquina soldadora se baja hasta la zanjapara unir los stub ends flangeados a cada extre-mo abierto y luego se aperna la pieza de unin.Esta pieza debe ser hecha en forma precisa paraque ajuste adecuadamente en el intervalo de tu-bera retirada.

La figura 8.5 ilustra estos mtodos.

8.5.2 Reparacin mecnica

Se puede utilizar una abrazadera conempaquetadura integrada alrededor de la tube-ra, pero no es tan permanente como la repara-cin con flanges o por termofusin. Este tipo dereparacin es principalmente usada en aplicacio-nes subterrneas, porque el relleno compactado

DefectoDefecto

Dimetro pequeo Dimetro grande

52

restringe la tubera de movimientos trmicos yextrae las fuerzas causadas por la presin inter-na. Una abrazadera de reparacin ms larga ge-neralmente proporciona mayor capacidad de se-llado sobre las tuberas.Es aconsejable utilizar una abrazadera de longi-tud de 11/2 a 2 veces el dimetro nominal de latubera. Se debe apretar la abrazadera alrede-dor de toda la tubera que ha sido previamentesecada y limpiada de cualquier material extrao.Luego, se rellena y compacta en forma adecuadaalrededor y sobre la tubera antes de que stasea presurizada.

8.5.3 Reparacin de fittings

Las reparaciones de fittings instalados se realizannormalmente mediante el reemplazo de la piezacon un nuevo fitting flangeado.

8.5.4 Reparacin bajo el agua

Para reparar las lneas submarinas, los terminalesde las tuberas deben ser puestos a flote o levan-tados sobre el agua para poder unir un stub enden cada extremo. Luego, se bajan a la posicinen el fondo y se apernan los flanges bajo el agua.Se debe utilizar un equipo de levantamiento ade-cuado para asegurar que no se excedan los ra-dios mnimos de curvatura. Normalmente, no esnecesario retirar los pesos de lastre antes de ele-var la tubera en el agua, pero se debe poner cui-dado extremo cuando la tubera se levanta sobreel nivel del agua con los pesos ligados.

8.6 Precauciones de instalacinpara fittings segmentados

Las tees y codos segmentados son fabricados me-diante soldadura a tope; a partir de segmentosde tubera, y con cortes especiales se obtiene elfitting deseado. La configuracin de estos fittingsy el hecho de que son fabricados y no moldea-dos, requiere tomar ciertas precauciones cuandose instalan en un sistema de tuberas.Las tuberas y fittings de HDPE son muy resisten-

tes al maltrato debido a la naturaleza flexible delmaterial. Sin embargo, la resistencia a la traccindel PE es mucho menor que la del acero y no so-portar los levantamientos y fuerzas de tiro ex-cesivos que puedan ejercer equipos de instalacinde fuerza.Los procedimientos de instalacin deberan faci-litar que existiera la menor cantidad posible delevantamiento y movimiento de uniones defittings segmentados y tuberas. Si es necesariotirar la unin hasta el lado de la zanja yposicionarla correctamente, el fitting segmentadonunca debe ser usado como el punto de tiro dela lnea.La unin por fusin de una tee segmentada escomplicada a causa de sus tres salidas. Es relati-vamente fcil mantener sin tensiones la tee cuan-do se fusiona una tubera a su lnea principal, selevanta y se desciende la unin a su posicin den-tro de la zanja. Sin embargo, la unin se tornamuy difcil de manejar cuando se fusiona una lon-gitud considerable de tubera a la tercera salida(al ramal) para permitir tender la tubera en estadireccin. El manejo y posicionamiento final deestas uniones requiere equipamiento de manejoextra y precauciones adicionales para prevenirdaos en el fitting segmentado.

Mtodo recomendado:La necesidad de equipamiento extra y la mayorade las posibilidades de dao se pueden eliminaralterando el mtodo de instalacin de la teesegmentada, incluyendo el uso de una conexinflangeada en el ramal. Esto permitir que el po-sicionamiento final se realice antes de que el ra-mal se conecte. Habr algunas instancias donde,desde el punto de vista de la instalacin, la utili-zacin de conexiones flangeadas en dos salidasde una tee y tambin en un lado de un codo pro-porcionar muchas ventajas. Esto permite que latubera sea tendida desde cualquier direccin yse haga rodar hacia la zanja, y en general el ma-nejo es mucho ms fcil y ms rpido antes deque se realice la conexin final con la tee o con elcodo. Desde el punto de vista econmico, la ve-locidad y facilidad de instalacin, y la eliminacinde la ocurrencia de esfuerzos de instalacin ex-cesivos sobre fittings segmentados, es recomen-dable utilizar siempre conexiones flangeadas enel ramal de tees y en un terminal en codos.

53

9.1 Suministro

Las tuberas de HDPE se pueden suministrar enrollos o en tiras dependiendo del dimetro y espe-sor de pared de la tubera, de las caractersticas y/o necesidades de instalacin y del transporte.

Rollos: este sistema de transporte ofrece unagran ventaja, pues permite efectuar exten-sos tendidos en largos continuos sin unio-nes, lo que se traduce en mayor rapidez, fa-cilidad y economa en la instalacin. Se debetener en cuenta que el radio mnimo de en-rollado no debe ser menor que 10 veces eldimetro de la tubera; por esto slo es po-sible suministrar rollos hasta 110 mm.Adems, como la limitante es la relacindimetro/espesor, slo se puede hacer ro-llos desde PN 10 a PN 20 tanto para PE 100como para PE 80.En la siguiente tabla se presentan las dimen-siones de los rollos de tuberas suministra-dos por Duratec.

Nota: Tuberas de largo distinto al estndar se suministran a pedido. Consul-tar al Departamento Comercial de Duratec.

9.2 Transporte

A continuacin se detalla una serie de recomen-daciones para un correcto transporte de tuberasy fittings de HDPE.

Los vehculos de transporte deben sopor-tar la longitud completa de tuberas yfittings y deben estar libres de objetos so-bresalientes y agudos. Adems se debenprevenir curvaturas y deformaciones duran-te el transporte.

Al cargar y descargar las tuberas no hayque golpearlas, arrastrarlas ni tirarlas parano daar su superficie. Es importante pro-teger los extremos para evitar deteriorosque puedan dificultar el proceso de solda-dura.

Al descargar los rollos o tiras es mejor usarsogas textiles y no metlicas, las que pue-den rayar la tubera.

Las tuberas de HDPE tienen una superficiemuy lisa. La carga debe ser firmemente ase-gurada para prevenir deslizamientos.

En la figura 9.1 se ejemplifican formas correctase incorrectas de transporte y almacenamiento detuberas de HDPE.

Alt

ura

Dimetro interno rollo

Dimetro externo rollo

Tiras: este sistema se utiliza para tuberas dedimetros mayores a 110 mm (que no sepueden enrollar) y consiste en suministrartuberas de 12 m de largo estndar.

9. Suministro, transporte y almacenamiento

54

9.3 Almacenamiento

Cuando las tuberas se almacenan en pilas, sedebe evitar un peso excesivo que puede producirovalizaciones en las tuberas del fondo. Debenalmacenarse en superficies planas, sin cargas pun-tuales, como piedras u objetos puntiagudos, detal manera que el terreno de apoyo proporcioneun soporte continuo a las tuberas inferiores.Las limitantes en la altura de almacenamiento de-pendern del dimetro y espesor de pared de latubera y de la temperatura ambiente. Las tube-ras de HDPE se pueden almacenar a la intempe-rie bajo la luz directa del sol, pues son resistentesa la radiacin UV. Sin embargo, la expansin ycontraccin causada por un calentamiento repen-tino debido a la luz solar pueden hacer que latubera se incline y ceda si no es restringida ade-cuadamente. Para tal efecto puede utilizarse apo-yos con tablones de madera, con una separacinde 1 m entre cada apoyo. Adems, deben tenercuas laterales que impidan el desplazamientode las filas.En la siguiente tabla se muestran recomendacio-nes generales para alturas de apilamiento, desa-rrolladas por el Plastic Pipe Institute para tube-ras de HDPE, segn su relacin dimensionalestndar SDR.

Figura 9.1

INCORRECTO CORRECTO

5555 55

de diseo10. Consideraciones

10.1 Clculo hidrulico

La diferencia bsica en el dimensionamiento hi-drulico de tuberas de HDPE con respecto a tu-beras de materiales tradicionales, reside en labajsima rugosidad que stas presentan.Las tuberas de HDPE tienen una superficie extre-madamente lisa, lo cual se traduce en una excelen-te capacidad de escurrimiento. Tienen una alta re-sistencia a la corrosin, a incrustaciones y al creci-miento de bacterias.Por sus excelentes propiedades, se necesita un di-metro menor para transportar un volumen de-terminado comparado con tuberas de acero, fie-rro o concreto. Adems, mantienen estas carac-tersticas de flujo durante toda su vida til.

10.1.1 Flujo bajo presin

Las ecuaciones que relacionan el flujo de un flui-do con su cada de presin en un sistema de tu-beras involucran un factor de friccin que de-pende del material de la tubera.Las frmulas ms comnmente utilizadas para losclculos hidrulicos son las de Hazen-Williams yde Colebrook.En la frmula de Hazen-Williams, la influencia dela rugosidad se considera en el coeficiente C, quepara tuberas de HDPE la literatura tcnica deter-mina en 150.En la frmula de Colebrook, los valores de rugo-sidad adoptados son:

Para dimetro 200 mm: = 10 m (1,0 x 10-2 mm)Para dimetro > 200 mm: = 25 m (2,5 x 10-2 mm)

Para dimetros medios y velocidades medias, lasdiferencias que resultan de la aplicacin de lasrugosidades en la frmula de Colebrook o C=150en la frmula de Hazen-Williams, no tiene mu-cha importancia prctica. Actualmente se consi-dera la frmula de Colebrook como la que pro-porciona resultados ms exactos.

10.1.2 Seleccin del dimetrointerno de la tubera

A partir de la velocidad media del fluido, se de-termina el dimetro interno por:

Donde:d = dimetro interno de la tubera, mmQ = caudal, m3/hv = velocidad media, m/s

10.1.3 Prdidas de carga

Las prdidas de carga, como ya se explic, se pue-den determinar por las frmulas de Hazen-Williams o Colebrook. Es recomendable aplicarambas frmulas y adoptar la mayor prdida decarga obtenida entre las dos.

a) Frmula de Hazen-Williams

Donde:H = prdida de carga, m.c.a.Q = caudal, m3/sC = 150d = dimetro interno, mL = longitud de la tubera, m

O, si se desea la prdida de carga unitaria:

Donde:h = prdida de carga unitaria, m.c.a./m

h = 10,643 Q1,85 C-1,85 d-4,87

d = 18,8 Qv

H = 10,643 Q1,85 C-1,85 d-4,87 L

56

Re = vd

H = L v2

d 2g

= 64Re

Donde: = rugosidad, md = dimetro interno, m

Como la determinacin del valor de por estafrmula implica muchas iteraciones, se acostum-bra utilizar una frmula simplificada.

A travs de las frmulas de Colebrook se han rea-lizado diagramas para la determinacin del co-eficiente de friccin. Dentro de los ms conoci-dos encontramos el diagrama de Moody-Rouse.Figura 10.1

Diagrama de MOODY-ROUSEEn el eje de las abscisas encontramos el valor deRe y Re .En las ordenadas tenemos el valor de .Las curvas corresponden a la relacin d/.

Figura 10.1

En el Anexo C.1 del presente catlogo se muestraun ejemplo de clculo de prdida de carga utili-zando la frmula de Hazen-Williams y la deColebrook.A continuacin se presentan 2 bacos para la fr-

b) Frmula de Colebrook

Donde:P = prdida de carga, Kgf/cm2 = factor de friccin = peso especfico del fluido, KN/m3d = dimetro interno, mmg = aceleracin de gravedad, m/s2

v = velocidad media, m/sL = longitud de la tubera, m

Para agua, la frmula de Colebrook puedesimplificarse de la siguiente forma, obtenindosela frmula de Darcy-Weisbach:

Donde:H = prdida de carga, m.c.a. = factor de friccinL = longitud de la tubera, md = dimetro interno, mv = velocidad media, m/sg = aceleracin de gravedad, m/s2

El coeficiente de friccin depende del rgimendel flujo, es decir, si es flujo laminar o turbulento.Se considera que el flujo es laminar cuando elnmero de Reynolds Re es menor que 2.000. Eneste caso el valor de es:

Re < 2.000

Siendo

Donde:Re = nmero de Reynoldsv = velocidad media, m/sd = dimetro interno de la tubera, m = viscosidad cinemtica del fluido, m2/s

(para agua = 1,01 x 10-6 m2/s)

Para flujo turbulento, esto es Re 2.000, tenemos:Re 2.000

10 d 2g

P = v2L

Re 1d/

= 200 l

f= 2 log + 1,14d

d/ = 20 = 4 Re/

0,25

0,15

0,100,08

0,060,05

0,04

0,03

0,025

0,0200,0180,016

0,014

0,012

0,010

0,009

0,008

4 6 8 2 4 6 8103 104 2 4 6 8 105Re

2 4 6 8 106 2

2 4 6 2 4 6 8102 104 2 4 6 8 105

Re

2 4 6 8106

8 103

2

3

LAMINAR

5

6

7

8

9

10

11

l

f= 2 log - 0,8Re f

l

f 64Re f=

40

100

200

400

1000

2000

4000

10 000

100 000200 000

4

5

8

1040 000

20 000

4

DIAGRAMA DEMOODY-ROUSE

f

1 ( ) 2,51 Re 3,71 d= -2,0 log +

= [ ]1-2,0 log +( ) 5,623,71 d Re0,9

2

5757 57

Re1

d/

= 20

0l f

= 2

log

+