UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO

1. UNIVERSIDAD NACIONAL DE TRUJILLO UNT …la única ! Sede Valle Jequetepeque ÁREA :MANEJO DE MATERIALES DOCENTE :MARTIN INCA ALAYO CICLO :IX ALUMNOS :CELIS VILCHES, CLAUDIA MAYTA SALAZAR, YURFA MARIN BARDALES, RUTH MUÑOZ LICERA, FREDELI SANCHEZ SANTA CRUZ, PIERO

2. CARACTERÍSTICAS Y CLASIFICACIÓN DE LAS TUBERÍAS PLÁSTICAS

3. Una tubería es un conjunto de tubos y accesorios unidos mediante juntas para formar una conducción cerrada. • Un tubo es un elemento de sección circular.

4. Los Accesorios Pueden Ser: • Piezas especiales: Unidades que posibilitan los empalmes, cambios de dirección (codos), derivaciones, variaciones de sección, etc. • Dispositivos auxiliares: Aparatos que protegen y facilitan el buen funcionamiento de la red. Los más importantes son las válvulas y las ventosas. Las juntas son unidades que se emplean para unir tubos entre sí y con los accesorios.

5. CLASIFICACIÓN Tuberías de Policloruro de Vinilo (PVC).

6. Las características que definen los tubos y accesorios de PVC son: El diámetro nominal, que coincide teóricamente con el diámetro exterior de los tubos y con el interior de las zonas de acoplamiento con los accesorios. El espesor nominal (e) es el espesor calculado a partir de la expresión: Donde σ es el esfuerzo tangencial admisible a 20º C (MPa). Las presiones van en MPa y el diámetro en mm. El valor de espesor así obtenido se redondea al 0.1 mm inmediatamente superior, fijándose unos valores mínimos de espesor para cada presión.

7. Cuanto mayor sean las presiones que pueda soportar la tubería, mayor será el espesor, por lo que, para un mismo diámetro nominal, el diámetro interior será más pequeño. La presión nominal (PN) coincide con la presión de trabajo a 20° C. En PVC, es la presión admisible medida en bares para el transporte de agua a 20°C durante 50 años. La presión de funcionamiento admisible (PFA) coincide con PN a temperaturas de hasta 25ºC. Para temperaturas superiores, PFA = ft⋅ PN, tomando el coeficiente ft distintos valores en función de la temperatura del agua.

8. A continuación se muestra la serie de tubos comerciales de PVC. • También se fabrican diámetros superiores bajo pedido. Tabla

10. Las PN de la tabla son ciertas siempre que se trabaje con agua sin atacar y a 20º C. Los tubos PN–4 no resisten presiones negativas, por lo que debe evitarse su colocación en aquellos lugares donde sea probable que se produzcan (salida de una bomba, tras un elemento de cierre brusco como válvulas de bola o hidráulica) o instalar elementos que eviten las supresiones.

11. Los tubos de PVC pueden ser de dos tipos: • Con extremo abocardado para unión por encolado • Con extremo abocardado para unión con junta de anillo de caucho La unión por encolado es la más utilizada. Se emplean piezas machihembradas y adhesivos especiales en las zonas de unión que producen una auténtica soldadura en frío, pudiendo trabajar a tracción. La serie PN–4 sólo existe para unión por encolado. La unión por junta elástica se realiza también con tubos y piezas especiales machihembradas. El extremo hembra tiene una forma especial que permite el alojamiento en su interior de un anillo de goma elástica que proporciona la estanqueidad. El montaje de tubería de PVC con junta elástica es mucho más sencillo que la realización de uniones encoladas.

12. Además de este tipo de uniones, en los tubos de PVC se pueden usar otros acoples distintos para conectarlos a otros tipos de tuberías o para intercalar válvulas y accesorios en las mismas.

13. Norma aplicable: UNE-EN 1452 • Marcado de los tubos • De acuerdo con las prescripciones de la norma UNE-EN 1452, los tubos deben marcarse como mínimo cada 2 m con los siguientes datos: • Norma – Fabricante – Material - DNxe – PN –Año fabricación – Línea extrusión

14. Tuberías de polietileno (PE)

15. El PE del que están constituidas las tuberías puede ser de tres tipos diferentes en función de su densidad:

16. Los tubos de PE para agua a presión vienen caracterizados por las siguientes definiciones: Diámetro nominal (DN). Es un número convencional que coincide teóricamente con el diámetro exterior de los tubos y forma parte de la identificación de los diversos elementos acoplables entre sí en una instalación. Presión nominal (PN). Es un número convencional que coincide con la presión de trabajo a 20ºC. Presión de trabajo (PT). Es el valor de la presión interna máxima para la que se ha diseñado el tubo con un coeficiente de seguridad que tiene en cuenta las fluctuaciones de los parámetros que se pueden producir normalmente durante el uso continuado en 50 años, de acuerdo con los siguientes valores: PE 32: 1.37, PE 50A y PE 50B: 1.6.

17. En ramales de microirrigación, por temperaturas de funcionamiento y manipulación, PT ≤ 0.25 MPa ≅ 2.5 kg/cm2 = 25 mca. Para tuberías a presión, PN = PT a 20ºC. La presión se ve afectada por la temperatura del agua, y por esta razón se debe utilizar un factor de corrección para obtener la presión de trabajo a temperaturas superiores a 20ºC. Espesor nominal (e). Es el espesor calculado a partir de la misma expresión y con las mismas aclaraciones que para tuberías de PVC.

18. Las uniones de tubos y piezas pueden ser a presión, mecánica (a rosca) y termosoldadura. Unión a rosca Codo para unión a presión Normas aplicables: UNE 53.367: Tubos de PEBD para ramales de microirrigación. UNE 53.131: Tubos de PE para conducciones de agua a presión. Marcado de tubos La norma indica que los tubos de PE deben ir marcados, como mínimo, cada metro, con los siguientes datos: Fabricante – Material - DN - e – PN –Año fabricación –Norma

19. Tuberías de Fibrocemento El material de construcción de este tipo de tuberías es el fibrocemento o amianto de cemento, que se obtiene por la mezcla homogénea de agua, cemento y fibras de amianto. Actualmente están en desuso por incluir amianto en su composición. Las tuberías de fibrocemento son bastante resistentes a la formación de incrustaciones y presentan una amplia gama de piezas especiales y medios de unión para facilitar el montaje y reparación. El coste, en comparación con otros tipos de tuberías, es aceptable, resultando más barato que el PVC y el PE. El principal inconveniente es su relativa fragilidad. Una de las ventajas es su resistencia a elevadas temperaturas. No se debe utilizar para la conducción de aguas con sulfatos, muy duras o totalmente dulces, ni en terrenos con mucho yeso. El diámetro nominal es el diámetro interior.

20. Las tuberías han de dimensionarse de tal forma que la presión máxima en funcionamiento sea menor que la presión de trabajo del tubo. El fibrocemento se utiliza para diámetros mayores que el PVC y el PE, pudiéndose unir los tubos mediante uniones Gibault y juntas RK y RTK (tracción) Normas aplicables: Tuberías a presión: Pliego de Prescripciones Técnicas Generales para Tuberías de Abastecimiento del MOPU (1974), ISO 160, Norma IRYDA, UNE 88.212. Tuberías de saneamiento: UNE 88.212, ISO 881. Marcado de tubos Como mínimo debe figurar la marca del fabricante, diámetro nominal, clase (para DN>500 mm, se marcará la presión mínima de rotura y la carga mínima de rotura al aplastamiento) y la fecha de fabricación.

21. Tuberías de Fundición • Se fabrican a partir de una aleación de hierro fundido, carbono y silicio con distintos estados del grafito y de la estructura metálica, existiendo varios tipos. Los de uso más frecuente son los siguientes: - Fundición gris (grafito laminar). - Fundición dúctil (grafito esferoidal). Es más resistente a la tracción y al impacto que la fundición gris. * Para evitar incrustaciones y corrosiones suelen ir recubiertos interior y exteriormente de sustancias protectoras, como betunes asfálticos, pinturas o cementos.

22. La principal ventaja de este tipo de tuberías es su elevada resistencia y duración del material, mientras que entre sus inconvenientes cabe destacar su elevado coste y el riesgo de incrustaciones y corrosiones en las paredes de la tubería, si no están convenientemente protegidas. El diámetro nominal no coincide con los diámetros exterior ni interior. Normas aplicables: UNE-EN 545: Tubos y accesorios de fundición dúctil y sus uniones para canalizaciones de agua. ISO-2531: Tubos, uniones y piezas en fundición dúctil para canalizaciones a presión. ISO 4633: Juntas de canalizaciones de abastecimiento y evacuación de aguas, alcantarillados incluidos.

23. Tuberías de Aluminio Se fabrican con aleación de aluminio y magnesio o aluminio y manganeso. Son tuberías ligeras, de gran duración y resistentes a oxidaciones e incrustaciones, y se utilizan fundamentalmente en instalaciones de riego por aspersión móviles y semifijas. El principal inconveniente que presentan estas tuberías es su elevado coste con respecto a las termoplásticas. Los diámetros comerciales más utilizados son los comprendidos entre 2 y 4 pulgadas (’’), siendo 1” = 25.4 mm. La unión entre tubos más frecuente se realiza en uno de estos sistemas: • - Sistema mecánico, mediante una palanca. • Sistema hidráulico, en que la misma presión del agua es la que proporciona estanqueidad. • En tubos de aluminio, el diámetro nominal es el diámetro exterior.

24. Tuberías de Acero Proceden de la aleación de hierro y carbono. Se fabrican con chapas de acero laminado que se remachan longitudinalmente, dando lugar a tubos roblonados, o se sueldan longitudinalmente, obteniéndose tubos soldados. Los tubos de acero deben protegerse tanto interior como exteriormente, siendo común en ingeniería rural la utilización de tuberías de acero galvanizadas o con pintura negra protectora cuando deben permanecer a la intemperie. Se caracterizan por soportar altas presiones, pero resisten mal las cargas externas porque trabajan mal a compresión. Su utilización principal en la ingeniería del riego es en columnas de impulsión para unir bombas buzo con la conducción en superficie, tubos portaaspersoresen riego por aspersión y para piezas especiales como hidrantes, reducciones, etc. Se utilizan también frecuentemente en sifones e instalaciones hidroeléctricas. En estas tuberías, el diámetro nominal no coincide con el diámetro exterior ni con el interior.

25. Tuberías de Hormigón • Los tubos de hormigón pueden ser de tres tipos:

26. Tuberías de poliéster reforzado con fibra de vidrio Las más utilizadas se fabrican a partir de resinas de poliéster centrifugado reforzado con fibra de vidrio y cargas inertes (arena, carbonato cálcico, etc.). Son tuberías flexibles, con gran aplicación en el ámbito de las conducciones enterradas. Se caracterizan por su gran solidez y flexibilidad, ser ligeros y resistentes a las corrosiones. Están indicados para saneamientos con y sin presión, conducciones de aguas limpias, plantas hidroeléctricas, conductos industriales, plantas de tratamiento de aguas, tuberías de impulsión, revestimientos de sondeos, conductos y chimeneas de ventilación, cisternas de almacenamiento de aguas, drenaje y registros, etc. El diámetro nominal de estas tuberías no coincide con el diámetro interior ni con el exterior.

27. Tuberías de Fibra de Vidrio

28. Introducción Las tuberías de conducción en general, se clasifican en dos grandes propiedades: rígidas y flexibles. Las primeras son diseñadas de tal forma que deban de absorber el 100% de esfuerzos creados por el medio en el que desempeñan, y las cargas dinámicas por el fluido que contengan, resultando en un tubo con dimensiones y peso muchas veces excesivo. La tubería de fibra de vidrio, o PRFV (Poliéster Reforzado con Fibra de Vidrio), debido a la naturaleza de sus componentes, queda clasificada dentro de las tuberías flexibles, esto es, que actúa en conjunto con el medio en donde se desempeña, optimizando su resistencia a las cargas, tanto internas como externas, con un reducido uso de materiales y recursos, resultando en un tubo con un coeficiente peso/resistencia considerablemente mayor.

29. El proceso de fabricación de la tubería FIBRAPLASTIC es mediante el moldeo cerrado centrífugo, el cual crea una estructura de pared lisa por ambos lados, a diferencia de otros métodos conocidos, como es el caso del bobinado por filamentos, o el de mandril continuo. Mediante la dosificación adecuada de los componentes de la mezcla (resina poliéster, fibra de vidrio y cargas sílices) dentro del molde, se obtiene un tubo de dimensiones uniformes, especialmente adecuado para aplicaciones enterradas en donde es difícil garantizar un compactado y tierras de relleno uniformes. El producto final es utilizado comúnmente en conducción de agua para riego, ya sea a gravedad o presión, para sistemas de drenaje urbano o parcelario, sistema de tuberías para conducción de vapores para la industria petroquímica, conducción de ácidos alcalinos, cloros, fertilizantes, combustibles, entre muchos otros.

30. Características de las Materias Primas Las tuberías están compuestas por cuatro ingredientes principales, los cuales aportan cada uno diferentes propiedades físicas y químicas, que en conjunto otorgan al tubo sus ya conocidas características:

31. Fibra de Vidrio: elemento principal receptor de las cargas axiales y radiales, tanto internas como externas, confiriéndole la estabilidad estructural al tubo. Resina Poliéster: tiene la función de encapsular los componentes, de manera que los protege del medio ambiente, además de asegurar la estabilidad dimensional del tubo. Cargas Sílices: elemento que se mezcla con la resina poliéster para adquirir cuerpo, y mejorar la resistencia del conjunto. Gel-Coat: compuesto que se mezcla con la resina, que mejora considerablemente la resistencia contra los rayos UV, y las altas temperaturas.

32. Características de las Tuberías

33. Ventajas Técnicas de la Tuberías No necesita revestimientos, envolturas u otros tipos de protección contra la corrosión y oxidación. Los ciclos de mantenimiento son prolongados, y las reparaciones son considerablemente más económicas que en los casos de los demás materiales como PVC, ABS, hierro o acero, al trabajarse solamente sobre la parte dañada, sin necesidad de sustituir todo el tubo. Tiene ¼ del peso del acero y 2/3 partes del peso del PVC, facilitando su manejo, que se traduce directamente en la reducción de los costes de transporte y acomodo, al no requerir costosos equipos de manipulación. La longitud nominal puede ser a petición de cada proyecto en específico, desde 2 hasta 10 mts.

34. La fabricación y modificación de la tubería y accesorios puede ser en sitio, lo que supone un mayor avance en el proyecto y menos paros. Toda la línea de accesorios, como yees, tees, reducciones, codos, respiraderos etc., son hasta un 40% más económicos que otros materiales, lo que reduce el costo total del proyecto. Las uniones de la tberia, pueden ser de varias maneras: unión con manguito, en caso de necesitarse una tubería que pueda ser movida de un lugar a otro, unión laminada, en caso de requerirse una unión más resistente química y mecánicamente hablando, para uniones con juntas de dilatación en caso de longitudes mayores, y unión bridada, la cual se aplica en casos de que combine con mas materiales como el PVC, acero, etc.

35. Tuberías en PVC Estructuradas en Plástico Reforzado con Fibra de Vidrio

36. Las excelentes propiedades mecánicas de la resina reforzada con fibra de vidrio, sumada a la gran resistencia química que posee el PVC, se obtiene una tubería de gran eficiencia cuando el problema es conducción de productos corrosivos y presión.Las tuberías son de bajo peso, lo que reduce el costo de transporte, soportes más livianos, su superficie es lisa y no produce resistencia, fáciles de limpiar y no requieren mantención.Exteriormente, la tubería posee una capa rica en resina vinilester con inhibidor de rayos U.V. lo que le proporciona una excelente resistencia a ambientes exteriores.Para todos los diámetros especificados en tabla, existen singularidades estándares tales como codos de 90° y 45°, tees, reducciones excéntricas y concéntricas y flanges.Los sistemas de unión pueden ser mediante soldadura de tope o tipo looseflange y bushing. La temperatura máxima para el liner de PVC es de 60°C, dependiendo de la concentración del fluido

37. Normativa • Las actuales normativas en el diseño y fabricación de tuberías PRFV en México están regidas por la Comisión Nacional del Agua (CONAGUA), a través de las siguientes Normas aplicables:

39. Control de Calidad en la Fabricación • Las tuberías pasan por tres principales Controles de Calidad durante el proceso de fabricación, las cuales controlan las características de desempeño del producto:

40. Prueba Hidrostática: Consiste en adecuar un espécimen de tubo a un banco de pruebas, llenarlo con agua a presión (dependiendo de la presión nominal del tubo) para verificar su resistencia de diseño. Se somete a cargas cíclicas dese 1 hasta 5 o más atmosferas según sea el caso, durante lapsos de 1 a 3 horas.

41. Prueba de Rigidez: consiste en cortar especímenes de tubo de 30 centímetros de largo y someterlo a compresión radial en un banco de pruebas especialmente adaptado para ello. Se realizan medidas a ciertos valores de torsión aplicados, se realiza las graficas de comportamiento, y se calculan los valores de Rigidez expresada en fuerza (KPa), así como la Rigidez Porcentual (%).

42. Prueba de Espesor: consiste en verificar las dimensiones de diseño y uniformidad del espesor a lo largo del tubo. Al final de la serie de pruebas se genera un Reporte de Pruebas para Tubería, que una vez selladas y aprobadas, se envían al cliente a manera de Certificado de Conformancia de Producto. Además se cuenta con procedimientos de inspección visual a lo largo del proceso, de esta manera se emiten alertas a tiempo en caso de haber algún parámetro o característica fuera de rango. Parte importante en la fabricación e instalación de tubería es la de la

43. Trazabilidad de Producto, El cual nos permite el monitoreo continuo de las materias primas, funcionamiento de equipo, así como el monitoreo post-venta. Cada tubo se marca con un número de parte que nos permite el rastreo de cada espécimen en cada uno de los proyectos en los que se participa.

44. Uniones, Accesorios, Complementarios y Piezas Especiales

45. Una característica importante de los accesorios en una tubería de tipo PRFV, es que son en muchos casos prescindibles, es decir, que debido a la naturaleza del tubo, este puede ser fácilmente adaptado a la trayectoria proyectada sin necesidad de codos (en ciertas aplicaciones), además de que las ramificaciones no requieren de coples “T”, sino que van injertadas a la tubería principal por medio de laminación. Además, estos injertos pueden incluir otros materiales como PVC, Polietileno, ABS, etc. pudiendo conjugarse con sistemas de tubería ya existentes.

46. Para la fabricación de codos, yees o tees especiales, primero se hace el levantamiento de suelo, indicando radio de giro, ángulo y distancias necesarios. Después se diseña y se calculan caudales y esfuerzos mediante simulación por computadora. Posteriormente se fabrican las guías o plantillas para poder fabricarlos inclusive en sitio.

47. La gama de accesorios para tubería abarca: • Codos. de 30°, 45°, 90°, además de fabricar en ángulos especiales bajo pedido del cliente. • Tee. de diferentes diámetros, con combinaciones diversas. • Yee. de diferentes diámetros y ángulos de salida. • Reducciones. Pueden ser excéntricas o concéntricas, dependiendo si es instalación enterrada o colgante. • Bridas. Según las normas ANSI, ISO o equivalentes de diferentes medidas. • Tubos respiraderos. Para alivio de presión evitando los efectos del Golpe de Ariete. • Válvulas check. Para respiraderos, desde 4, 6 y 8 pulgadas o equivalente en milímetros. • Compuertas de Control. De caudal, tipo válvula, tipo alfalfera, de diferentes diámetros nominales.

49. ALGUNOS COSTOS