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          SISTEMAS DE TUBERÍA DRISCOPIPE

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SISTEMAS DE TUBERÍA

   

  

Generalidades

Características

Materiales de Fabricación

Uniones

Consideraciones de Diseño

Propiedades de Flujo

Condiciones de Operación

Consideraciones de Instalación

Otras Consideraciones

Riesgo y Contingencia

Diseños de Sistemas

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Driscopipe ofrece una línea completa de tubos, conexiones y accesorios así como soporte técnico y de instalación.  Los sistemas Driscopipe incluyen lo siguiente:

 

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Tubos y conexiones en varios tamaños y clasificaciones de presión del diseño.

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Fabricación de componentes especiales según necesidad del cliente.

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Personal técnico para consulta sobre el diseño e instalación de su sistema.

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Plantas ubicadas estratégicamente a lo largo de los Estados Unidos y México.

 

VENTAJAS     Comparados con los materiales de tubería tradicionales, los sistemas de tubería Driscopipe HDPE pueden ofrecer ahorros en instalación, mano de obra y equipo.   La tubería de polietileno Driscopipe es muy competitiva, considerando el potencial que tiene de reducir costos de mantenimiento y dar una larga vida de servicio en diversas aplicaciones.

  

APLICACIONES    Las aplicaciones típicas incluyen: químicos, soluciones ácidas y cáusticas, desechos corrosivos, aguas negras, drenaje, desechos de minas, lodos, agua potable y tratada, agua salada, gases corrosivos, suspenciones, fango, petróleo crudo, gases combustibles y muchos otros.

Driscopipe Mexicana elabora productos de acuerdo a los requerimientos de CNA, IMTA, NSF y de la –

American Water Works Association para su uso en sistemas de agua potable; sistemas de distribución de gas de acuerdo al ASTM D2513 y de Factory Mutual para la instalación de sistemas subterráneos de protección contra incendios.

 

 TUBERIA     Driscopipe Mexicana produce tubos y tubing de polietileno de media y alta densidad en tamaños que van desde ½ “ hasta 54” en medidas de tubo de acero (IPS).   Las medidas de los tubos de hierro dúctiles (DIOS) están disponibles hasta 24” para el mercado de agua potable.   Las medidas de las tuberías de cobre (CTS) están disponibles para tuberías de distribución de gas natural y servicio de agua.

  

 CONEXIONES   Las conexiones moldeadas están disponibles en tamaños desde ½” hasta 12” IPS.

Las conexiones fabricadas de tubos están disponibles en distintos rangos de presión en medidas desde ½” hasta 54”.  Las conexiones y accesorios especiales o juntas, están disponibles bajo pedido.

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CARACTERISTICAS DE LA TUBERIA HDPE  

 

RESISTENCIAS A LA ABRASION    En las pruebas conducidas por Williams Brothers Engineering Company (Tulsa, Oklahoma), la tubería Driscopipe de Polietileno de alta densidad fue comparada con tuberías de acero de grados X-52.  Ambos sistemas de tubería fueron probados comparados utilizando una suspensión de mineral de hierro – La magnetita tenía una gravedad específica de cinco (cinco veces el peso del agua) y el tamaño de una partícula gruesa.  Con una velocidad de la suspensión de 13.5 pies por segundo, el sistema Driscopipe superó al sistema de tubería de acero X-52 por 4 a 1.   Con una velocidad de 17 pies por segundo, el radio de desempeño fue 3 a 1.  Estas pruebas, bajo  condiciones controladas, demuestran que la tubería de polietileno es superior al acero en las aplicaciones de manejo de sólidos en suspensión.   Los productos Driscopipe han demostrado un excelente desempeño en el manejo de desechos de minas, cenizas volátiles, fango, lodos y rocas de dragado y otros materiales abrasivos.

  

 RESISTENCIA QUIMICA     La tubería Driscopipe HDPE es adecuada para manejar diversas soluciones químicas.   Los químicos que se encuentran naturalmente en la tierra no degradarán la tubería.   No es un conductor eléctrico y no se pudre, enmohece y corroe por acción electrolítica.   No favorece el crecimiento de algas, bacterias u hongos y es resistente al ataque biológico marino.

Gaseoso  no tienen efecto en la vida funcional esperada.   Los hidrocarburos líquidos permearán a través de la pared y reducirán la resistencia hidrostática.   Cuando el hidrocarburo se evapora, la tubería recupera sus propiedades físicas originales.

  

Algunos químicos afectarán la tubería de polietileno.  El ataque químico puede estar acompañado por cualquier combinación de los siguientes efectos: dilatación, decoración, fragilidad o pérdida de resistencia. 

Se realizaron pruebas de laboratorio utilizando especímenes sin tensión bajo condiciones estáticas para desarrollar los datos siguientes.   Las clasificaciones mostradas están basadas primeramente en un ataque químico, dilatación con solvente y cambios en las propiedades físicas.

  

FLEXIBILIDAD    La flexibilidad del tubo de polietileno le permite ser curvado sobre, debajo y alrededor de obstáculos así como también hacer elevaciones y cambios direccionales.   En algunos casos la flexibilidad del tubo puede eliminar la necesidad de conexiones y reducir los costos de la instalación.

 

La tubería Dricsopipe HDPE puede ser doblada a radios mínimos entre 20 y 40 veces el diámetro del tubo.

 

                  TABLA 2: RADIO MINIMO DE FLEXION PERMITIDO  73.4º F

 

                                SDR                           RADIO MINIMO DE FLEXION PERMITIDA, Ra

 

32.5                                           >40 veces el diámetro exterior

26                                             >35 veces el diámetro exterior

21                                             >28 veces el diámetro exterior

19                                            >27 veces el diámetro exterior

17                                            >27 veces el diámetro exterior

15.5                                      >27 veces el diámetro exterior

13.5             >25 veces el diámetro exterior

11                                           >25 veces el diámetro exterior

9                                             >20 veces el diámetro exterior

7                                             >20 veces el diámetro exterior

 

 Ejemplo: Se asume que un tubo RD 21 de 24” de diámetro será doblado.   El radio mínimo del doblez puede ser calculado como sigue:

 

  R a >   28 x D     R a > 28 x 24”      R a > 672” (56 pies)

 

Donde: R a es el radio de curvatura del doblez en el tubo, pulgadas

           D es el diámetro exterior del tubo, pulgadas.

 

El radio del sector circular (doblez) debe ser mayor que 672” (56 pies).

  

FACTORES DE FLUJO   L a tubería de polietileno Driscopipe tiene una superficie interior lisa.  

Se recomienda un factor “C” de 150 en la formula Hazen – Williams.   La tubería de polietileno tiene un valor recomendado Manning “n” de 0.009.   El factor de rugosidad es igual a 7x10-5 pies.   Las paredes lisas y las características de no humedad (las paredes repelen el agua) de polietileno permiten una capacidad mayor de flujo y una pérdida de fricción reducida con la tubería de polietileno.

  

EXPECTATIVA DE VIDA    Las bases del diseño hidrostático para la tubería Driscopipe están basadas en extensos datos de pruebas hidrostáticas evaluadas por métodos industriales estandarizados.   Las curvas de regresión, basadas en ASTM D2837, proyectan una expectativa de vida de aproximadamente 50 años para el transporte de agua a 73.4º F.   Las condiciones ambientales internas y externas pueden alterar la vida esperada o cambiar las bases de diseño recomendadas para una ampliación determinada.

  

POCO PESO    Los tubos de polietileno son mucho mas ligeros que las tuberías de concreto, hierro colado o acero.    Son mas fáciles de manejar o instalar.   La reducción de los requerimientos de mano de obra y equipo pueden dar como resultado ahorros en la instalación.

  

CLASIFICACIONES DE PRESION    Driscopipe fábrica tubos de polietileno para flujo de gravedad y servicio de presión hasta 267 psi a 73.4º F.   Algunas aplicaciones o códigos de diseño requieren que la tubería sea recalculada, dando como reslutado reducciones en la clasificación de presión dela misma.

Las fórmulas utilizadas para diseñar los sistemas de tubería de polietileno incluyen in factor de seguridad 2:1 en resistencia hidrostática y un factor de seguridad mayor a 2:1 en fatiga por surge.

  

CARACTERISTICAS TERMICAS    El polietileno es un material termoplástico.   Algunos cambios en las propiedades físicas y químicas ocurren cuando la temperatura del sistema se incrementa o decrece.  Por ejemplo, la tubería se expandirá o contraerá cuando es calentada o enfriada.   L a temperatura debe ser considerada cuando se diseña un sistema Driscopipe.   Las características de los tubos de polietileno son establecidos a temperatura ambiente (23º C, 73.4F).  Conforme aumenta la temperatura, la resistencia a largo plazo decrece y viceversa.   L a temperatura de operacón máxima recomendada para los productos Driscopipe es de 140º F (62º C).               

 

El coeficiente de expansión térmica lineal para las tuberías Driscopipe es aproximadamente 1.2 x 10 –4 pulg./pulg./ºF.   Para conocer las propiedades físicas de un producto específico, refierese a las hojas de datos Driscopipe.

  

RESISTENCIA     El polietileno tiene un bajo grado de sensibilidad al impacto, alta resistencia contra rajamientos y una excelente resistencia contra los rasguños o la abrasión.  Su resistencia a quebrarse por el ataque ambiental del terreno es sorprendente.

  

PROTECCION ULTRAVIOLETA   La tubería de polietileno negro, que contiene de 2 a 2.5% de negro de humo finamente molido, puede ser almacenada con seguridad en los exteriores de la mayoría de los climas por muchos años sin que sufra daños por exposición a los rayos ultravioleta.   El negro del humo es el aditivo más efectivo para proteger de efectos climatológicos a los materiales plásticos.   Cuando el negro de humo es utilizado no se requieren otros estabilizadores y absorbentes de rayos ultravioleta.

 

En colores distintos al negro los productos Driscopipe pueden ser almacenados en exteriores a la luz del sol por tres o cuatro años sin que se degraden.   Los productos Driscopipe utilizan químicos de estabilización ultravioleta que proveen protección durante el almacenaje en exteriores.   Estos productos no son recomendados para aplicaciones sobre el suelo si la tubería va a ser expuesta a la luz del sol por más de cuatro años.

  

PRECAUCIONES    Los productos Driscopipe han sido utilizados en miles de aplicaciones de manera segura.    Aunque existen algunas precauciones que se deben tomar en cuenta como en cualquier otro producto.    A continuación se presenta una lista de algunas de las precauciones que deben ser consideradas cuando se usan los productos Driscopipe Mexicana.

  

FUSION    Durante el proceso  de fusión por calor el equipo alcanzará temperaturas de 375º a 500º F.

Se deben tomar precauciones para evitar quemaduras.

 

*   Repasar las tarjetas y las guías de calificación de fusión por calor

  

PESO    A pesar de que la tubería de polietileno no es tan pesada como otras tuberías, existe un peso significativo involucrado.   Se debe tener cuidado cuando se maneja o se trabaja alrededor de tubería HDPE.

 

*   ¡Conozca el peso involucrado! Repase las hojas de tamaño y dimensiones Driscopipe

*   Revise la hoja de “Recomendaciones de manejo y descarga” de Driscopipe Mexicana

*   Repase los procedimientos de instalación de este manual.

  

ELECTRICIDAD ESTATICA    Altas cargas eléctricas estáticas pueden ser asociadas con los productos de tubería HDPE.   El uso inadecuado del equipo de prensado y otros procedimientos en presencia de gases flamables o explosivos pueden ser extremadamente peligroso.

*    Repase las guías de instalación de este manual.

*    Repase los folletos de productos Driscopipe.

  

DESCARGA    Asegurarse de estar utilizando el equipo adecuado cuando se descarga tubería.   El equipo debe ser del tamaño adecuado para manejar las cargas.   Se debe revisar la condición de todas las correas.

*    Revisar la hoja de “Recomendaciones de manejo y descarga” Driscopipe

  

ENTERRADO DEL TUBO    Consultar a la autoridad correspondiente sobre los requerimientos de construcción de cepas.   Todas las medidas de seguridad deben ser tomadas cuando se trabaja en una cepa.

  

PRUEBAS     Se recomienda el uso de agua para la realización de pruebas.   Se deben tomar todas las precauciones cuando se mueve una tubería durante las pruebas, ya que dentro de ésta se ha almacenado una gran cantidad de energía, que puede liberarse violentamente, en caso de ocurrir una falla:

*    Repasar la sección de instalación de este manual

*    Repasar la nota técnica Driscopipe No.35

  

IMPACTO O GOLPES    La tubería HDPE es resistente a los impactos.   El golpear la tubería con un instrumento, como un martillo, puede producir un rebote peligroso del instrumento, que puede herir a la persona que golpea la tubería.

*    Repasar las hojas de datos del producto

  

CONSIDERACION DEL PRODUCTO    Algunos productos no son recomendados para utilizarse en sistemas de tubería HDPE.   Consultar a su proveedor para obtener una lista de resistencia química.

*    Repasar la Tabla 1

  

ENROLLAMIENTO    La tubería HDPE enrollada puede almacenar energía como un resorte.   El dejarla libre sin control, por ejemplo al cortar los flejes, puede dar como resultado fuerzas no controladas y peligrosas.

Se requiere tomar medidas de seguridad y utilizar el equipo adecuado.

*    Repasar la hoja de “Recomendaciones de manejo y descarga” Driscopipe

  

LOCALIZACION    Generalmente, los materiales de polietileno no son detectables por equipos estándar de localización magnética.  

 Existen diversos métodos disponibles para ayudar en la detección de tuberías de polietileno.   Estos incluyen cables rastreadores, cinta de identificación, marcadores de línea, sistema de marcación electrónica, rastreo acústico de tuberías y la línea de localización “llama antes de cavar”.   Cuando se instala un sistema de tubería de polietileno se debe tomar en consideración el método o métodos que permitirán que la línea sea localizada en el futuro.   Si se utilizan postes para señalar la localización de una tubería enterrada, se recomienda que las señales indiquen que la línea enterrada es de polietileno.   Esto alerta al personal de localización de que la tubería puede no ser identificada por equipos de localización estándar.   Las compañías de gas siempre deben ser contactadas antes de realizar cualquier excavación o cepa.

*    Contactar a las compañías correspondientes

 

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MATERIALES DRISCOPIPE

 

IDENTIFICACION Y DESIGNACION ESTANDAR DE MATERIALES PE

 

Por muchos años los materiales de tubería de polietileno han sido identificadas utilizando el código establecido en Estándar ASTM D 1248, “Espesificaciones Estándar para Materiales Moldeados o Extruídos de Plástico de Polietileno”, fue escrito en 1974 para permitir una mejor identificación de los materiales de tubería PE.   Actualmente, el Estándar ASTM D 1248 está incorporado al D 3350.

 

El ASTM D 3350 utiliza un sistema de clasificación de celda que permite una identificación más específica del compuesto PE al usar límites de clasificación de celda por densidad, índice de fusión, módulos de flexión, resistencia a la tracción, resistencia al rompimiento por ataque ambiental y bases de diseño hidrostático.

Estas celdas y sus valores correspondientes se muestran en la Tabla 3.   También se reconocen el color de la tubería y el estabilizador ultravioleta (uv).  Por ejemplo, la tubería Driscopipe serie 1000 se clasifica como una 345444C de acuerdo al ASTM 3350.   El “3” en la primera celda correspondiente con una densidad de –

0.941-00.955 g/cm3 cuando se prueban de acuerdo al ASTM D 1505.   El “4” en la segunda celda correspondiente con un índice de fusión <15 gm/10min cuando se prueba de acuerdo al ASTM D 1238.

Los valores para las celdas restantes pueden ser determinados de una forma similar.   La nueva clasificación de celdas provee mayor información sobre el compuesto de polietileno y aseguras que las características del producto estén más claramente definidas.

 

El ASTM D 3350 también clasifica la resina de polietileno de acuerdo al grado.   El grado, como se define en el  ASTM D 3350, es un código para los materiales de conexiones y tuberías de polietileno que consiste de dos letras que indican el tipo de termoplástico, seguidas de dos números que designan la densidad y la celda ESCR del termoplástico.

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UNION DE TUBERIA DE POLIETILENO

 

FUSION POR CALOR     La tubería de polietileno se une por fusión a tope, fusión con caja o electrofusión.

La soldadura de extrusión ha sido utilizada con cierto éxito para fabricar componentes estructurales sin presión.   Está última no se recomienda para unir tuberías que serán usadas en sistemas presurizados.

 

UNION MECANICA     Los tubos Driscopipe pueden ser conectados mecánicamente.   Se encuentran disponibles como medios de unión de tubería PE los adaptadores tipo brida con contrabrida de acero o hierro dúctil, los adaptadores de unión mecánica, las juntas de compresión y otros.   Cada uno tiene su propio grupo de ventajas y limitaciones.   El usuario debe estar al tanto de estas limitaciones.

 

Los adaptadores tipo brida con contrabridas metálicas están disponibles en varios tamaños.   Generalmente no se requiere un empaque para unir un adaptador de PE a otro de PE.   Aunque los adaptadores para alta presión y de gran diámetro puede requerirlo.  Se recomienda utilizar empaques en la transición de adaptadores de polietileno a otros materiales (acero, hierro, dúctil, etc.).   Se debe aplicar suficiente fuerza de torsión a los tornillos para prevenir escurrimientos.   Se recomienda volver a apretar los pernos después de pasado un tiempo de hacer la conexión (generalmente unas cuantas horas).  Referirse a la nota técnica Driscopipe No.33

Las juntas de tipo compresión con refuerzos internos están disponibles en algunos tamaños y son generalmente satisfactorias cuando los cambios de temperaturas dentro del sistema son pequeños.

Cuando se utilizan juntas de compresión para unir tubería PE se debe tomar en cuenta la tendencia de los tubos a separarse de la junta.   La tubería debe ser anclada si la carga de tensión esperada  en ella excede la capacidad de la junta.

 

L a unión mecánica con abrazaderas de perno o envolventes no es muy recomendada como un método a largo plazo o permanente para unir tuberías de polietileno a menos que la conexión sea estabilizada de alguna manera.   Debido a la magnitud de la expansión y  contracción térmica de los materiales de polietileno y sus características de flujo bajo carga, puede ser difícil mantener un sello a prueba de permanente con ciertas abrazaderas mecánicas envolventes.   Estas han sido utilizadas exitosamente en aplicaciones de baja presión o no críticas cuando no es factible fusionar o unir con adaptadores tipo brida las secciones. 

Los envolventes de polietileno que se encogen con el calor también han sido utilizados para aplicaciones sin presión y así lograr un sello efectivo, pero también están sujetos a tensión  de separación originada por la contracción térmica de la tubería y la presión interna.

  

ROSCADO Y PEGADO   El método de unión por rosca no es recomendado para unir productos Driscopipe.   Los adhesivos o cementos solventes no unen polietileno.  No existe un cemento o pegamento adecuado para unir productos Driscopipe.

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CONSIDERACIONES DE DISEÑO

 

Son diversas las industrias que utilizan los servicios de Driscopipe Mexicana.   Las aplicaciones dentro de cada industria son extensas.   Algunas son claras y sencillas.   Otras son complejas y pueden requerir algunas consideraciones más allá del alcance de este manual.

 

El correcto diseño del sistema debe tomar en consideración los siguientes criterios: entierro de la tubería, propiedades del fluido, condiciones de operación, rango de temperatura, instalación y también las contingencias específicas para cada diseño.

  

ENTIERRO     Las pruebas realizadas a las tuberías Driscopipe en la Universidad Estatal de Utha, por el

Dr. Reynold K. Watkins, muestran que los tubos no se deforman bajo condiciones ordinarias si la tierra que las envuelve está propiamente compactada y está en completo contacto con la tubería.   Se debe considerar una compactación del 85% de densidad.

Proctor (AASHTO T-99) como mínimo conservador.   Se debe utilizar el ASTM D 2321, “Práctica estándar recomendada para instalación subterránea de tuberías de albañal termoplástica flexibles”, como guía para determinar el método de colocación y compactación de relleno.

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PROPIEDADES DEL FLUJO

 

COMPATIBILIDAD QUIMICA    La tubería Driscopipe de polietileno de alta densidad no reacciona con la mayoría de los productos.   Existen algunos químicos fuertes que la afectan.  Al revisar la Tabla 1, es de utilidad tener en mente los siguientes tres factores:

1.       La resistencia química de los productos Driscopipe está relacionada al químico mismo, Su temperatura de operación y su concentración.

 

2.       Los agentes oxidantes fuertes como el ácido nítrico, ácido sulfúrico, cloro gaseoso y el

Bromo líquido son los más agresivos y merecen una consideración especial.

 

3.       La permeabilidad por la pared de la tubería es insignificante para la mayoría de los

Productos.  Sin embargo, deben ser revisados los índices de permeabilidad de hidrocarburos aromáticos.

  

DENSIDAD     Se debe contar con un valor confiable de la densidad del fluido o de su gravedad específica para utilizarlo en el futuro en cálculos de flujo y/o de instalación.

 

CONTENIDOS SOLIDOS    La tubería HDPE y las conexiones son utilizadas para transportar diversas mezclas de sólido en suspensión.  Algunas son tuberías de proceso.  Otras son tuberías de acarreo de desecho secundario.  El diseñador del sistema debe considerar el contenido de sólidos de la suspensión. La estructura de la partícula, la naturaleza abrasiva, la distribución del tamaño de las partículas y la gravedad neta específica.

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CONDICIONES DE OPERACIÓN

 

SIETEMAS PRESURIZADOS   Como son muy pocas las tuberías que operan a una presión estable, el ingeniero debe determinar con precisión la presión de operación para el diseño del sistema.  Generalmente ésta es la más alta presión a la cual se espera que opere el sistema.   Se gana un factor de seguridad adicional cuando el sistema está operando a presiones más bajas.  Adicionalmente, el ingeniero debe reconocer la interdependencia de la presión de operación y la temperatura de operación.

  

REQUERIMIENTOS DE FLUJO   La tubería de polietileno tiene una pared lisa.  Comparado con el acero o el concreto, un diámetro más pequeño de la tubería de polietileno frecucuentemente puede transportar la misma cantidad de fluido a la misma presión que la tubería de concreto o de acero.  Esto hace del polietileno una opción ideal para recubrir interiormente tubos de concreto mientras se mantienen las capacidades de flujo.

  

VARIACIONES DE PRESION (Martillo de agua)    Cuando el flujo en un sistema es detenido súbitamente, puede ocurrir un cambio de presión brusco.  La tubería Driscopipe HDPE puede absorber estos cambios de presiones significativos.   Además, los cambios de presión en los sistemas, se deben examinar las limitaciones de esta área.

 

VACIO   Sistemas de vacío que utilizan tubería HDPE han funcionado exitosamente por muchos años.

Debido a los movimientos plásticos a largo plazo del polietileno, se debe utilizar el  RD apropiado.

 

E n las líneas de gravedad a flujo total se puede desarrollar una condición de sifón o vacío cuando ocurren cambios repentinos en la elevación.   Cuando se espera un vacío, los sistemas Driscopipe deben ser calculados para prevenir el colapso de la tubería.  En situaciones de flujo de gravedad, el vacío puede ser “roto” por una válvula rompedora de vacío.   Referirse a la Tabla 9 en la sección de diseño de este manual para revisar las capacidades de vacío.

 

RANGO DE TEMPERATURA     La temperatura del fluido que está siendo transportado tiene un efecto sobre la capacidad de servicio de la tubería Driscopipe HDPE.  Como sucede con todas las tuberías termoplásticas, la tubería de polietileno pierde rigidez y resistencia a la tensión conforme aumenta la temperatura.   Cuando la temperatura se incrementa, la presión de operación normal de la tubería debe ser recalculada.  Para mantener la misma presión a temperaturas más elevadas se puede especificar una tubería de pared más gruesa.

Conforme la temperatura decrece los productos Driscopipe ganan resistencia.  Los tubos pueden ser diseñados para contener una presión a 73.4º F, teniendo en cuenta que se obtendrá un factor de seguridad mucho mayor a menores temperaturas, que la mencionada.

Generalmente, la tubería de polietileno mantiene su flexibilidad e integridad a 82ºC (-180ºF).

Los márgenes de expansión y contracción térmicas deben ser diseñados en cualquier instalación basada en el fluido o en la temperatura ambiental.

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 CONSIDERACIONES DE INSTALACION

 

CARGAS EN TUBERIAS COLGANTES O SUSPENDIDAS   Se deben tener los soportes a una distancia frecuente para minimizar la deflexión por el peso  de la tubería y su contenido.  Los soportes también pueden ser utilizados para controlar o restringir movimientos derivados de la expansión y la contracción térmica.

 

CARGAS EN TUBERIAS EXPUESTAS, SOBRE EL SUELO   Las tuberías que descansan sobre el suelo están expuestas a numerosos peligros.   Del día a la noche y de estación a estación, la tubería se expandirá y se contraerá en forma natural.  Los movimientos deben ser controlados por medios como: anclaje, serpenteo o haciendo cepas poco profundas.

Durante las temperaturas de verano, típicamente la tubería se calienta.  Esto hará decrecer el rango de presión de la tubería.   Cuando la temperatura de invierno decrece, el factor de seguridad de la presión de la tubería se incrementa.

 

CARGAS EN TUBERIAS ENTERRADAS, SUBTERRANEAS   Las instalaciones enterradas deben considerar las cargas de la tierra y las cargas externas como el tráfico, estructuras cercanas y cargas hidrostáticas potenciales.  Se debe considerar el control de la expansión térmica si se espera que ocurran cambios en la temperatura del sistema.

  

CARGAS EN TUBERIAS ENTERRADAS, MARINAS   La tubería Driscopipe HDPE es una excelente opción cuando se instalan tuberías marinas.  Es más ligera que el agua y flotará.  El diseño de tuberías marinas enterradas debe incluir métodos para anclar o asegurar la tubería en su lugar.  Si la tubería no esta completamente llena de agua todo el tiempo, los pesos del ancla deben ser incrementados para compensar la tendencia a flotar de la tubería bajo las condiciones de operación.  El diseñador debe considerar también el anclaje de la tubería cuando ésta entra o sale del agua y prevenir el efecto de deslave, originado por las mareas.

La tubería de polietileno puede ser enterrada en el fondo, en instalaciones marinas, pero esto no es un requisito.   Se debe tomar en consideración el posible daño que pueda ser causado por anclas de barcos, restos o ruinas y la acción de la corriente, así como la débil capacidad de soporte del material del fondo marino que es un factor potencial.

La tubería Driscopipe HDPE se coloca en posición, ya con los anclajes instalados, mientras está flotando.

Después se llena de agua y se le deja hundirse hasta su lugar.  Este proceso debe ser controlado para colocar la tubería exactamente en su sitio y para minimizar la tensión excesiva en la tubería durante el proceso de hundimiento.

  

CARGAS EN TUBERIAS ENTERRADAS, EN PANTANOS   Las instalaciones pantanosas no sólo implican aquéllas áreas llenas de musgo y maleza.  También incluyen áreas donde el suelo puede hacerse líquido o fluidizo.  Bajo tales condiciones, la tubería puede ser fácilmente desplazada en el suelo.

Se puede poner un contrapeso  la tubería Driscopipe HDPE para proveer una flotabilidad “neutral” en la mayoría de las condiciones.   Se deben considerar las combinaciones de cargas de tierra, cargas de agua, flotabilidad y soporte del suelo.

 

CARGAS EN TUBERIAS EXPUESTAS, SOBRE LA SUPERFICIE DEL AGUA

La tubería Driscopipe HDPE flotará sobre la superficie del agua aunque esté llena de agua.  Para una tubería flotante se debe considerar situaciones  como las fuerzas del viento y la acción de las olas.  También son un peligro los posibles daños causados por barcos o restos flotantes.  Se debe considerar una flotación adicional cuando la tubería es utilizada para procesar fluidos que pueden variar en densidad por ejemplo: líneas de dragado.

 

CARGAS VIVAS DE TRAFICO   Las operaciones de tráfico sobre o cerca de una tubería enterrada causan que la tierra se mueva un poco bajo su peso.  Esto ocasiona una transferencia dinámica de carga del vehículo al suelo.   Mientras más pesado sea el vehículo, más grande es la transferencia de carga.  Para distribuir y reducir la carga en la tubería, ésta puede ser enterrada a mayor profundidad y/o localizada a mayor distancia del tráfico.  La tensión en la tubería también puede ser reducida, incrementando la compactación del suelo (densidad).  El diseñador del sistema debe revisar tipos de peso de tráfico, factores de compactación del suelo y la tensión asociada.

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OTRAS CONSIDERACIONES

 

ELECTRICIDAD ESTATICA   Se generan cargas eléctricas estáticas sobre la tubería de polietileno cuando se comete a fricción.  El flujo de aire o gas que contiene algunas partículas, puede provocar cargas estáticas significativas.  La tubería de polietileno no debe ser utilizada para transportar materiales secos.  Algunos ejemplos incluyen conductos de granos, y sistemas de transporte neumático.   Las cargas estáticas también pueden ocurrir cuando las partículas golpean el exterior de la tubería.  Esto puede ocurrir en áreas donde el polietileno que transporta algún gas se daña y existe alguna fuga.

Las cargas estáticas son un riesgo en la seguridad, particularmente en áreas donde existen fugas de gas o una atmósfera explosiva.

 

Las tuberías de plástico no conducen electricidad y las cargas estáticas permanecen en el lugar hasta que se use algún dispositivo para “aterrizar” la línea y permitir que se descargue.

El resultado puede variar desde un ligero shock físico hasta un posible incendio, si está presenta una mezcla de gas flamable y aire.   El potencial para una descarga estática puede ser minimizado aplicando una película de agua con una solución al 5% de jabón sobre la superficie de la tubería para eliminar la electricidad estática.  Como la tubería plástica no es un conductor, un cable a tierra instalado en la tubería sólo descargará la electricidad estática en una pequeña área localizada.

 

Cuando los trabajadores deben entrar a perforar una línea con carga (“viva”) o hacer reparaciones de emergencia a una tubería dañada o que tiene fuga, es importante que se tomen todas las precauciones de seguridad.   Si existe un potencial de cargas estáticas, la superficie de la tubería de polietileno debe ser cubierta con agua jabonosa antes de entrar en el área.  Una solución de jabón al 5% permite que el agua forme una capa uniforme sobre la tubería en lugar de formar pequeñas gotas.  Para evitar que se forme carga estática mientras se trabaja en la línea, se debe mantener sobre la tubería un trapo mojado con la solución de jabón; al finalizar los trabajos debe lavarse la tubería, para eliminar los residuos jabonosos, de la superficie de los tubos.

 

ATAQUE DE ANIMALES E INSECTOS   L tubería de polietileno no promueve el crecimiento bacterial.

No es digerible.  Por lo tanto, no contiene alimentos valiosos para los insectos, gusanos de tierra, gusanos marinos o pequeños mamíferos.   Como la tubería Driscopipe es lisa e inerte, es difícil que los organismos marinos o las algas se adhieran a sus paredes.

 

PUNTOS DIVERSOS   El ingeniero debe conocer el medio ambiente total en el que se utilizará el sistema Driscopipe.   Como cualquier otra tubería, se deben eliminar o minimizar la cavitación y vibraciones de las bombas.

Los productos Driscopipe no pueden ser localizados por detectores de metales.  Si se necesita rastrear una línea enterrada se debe enterrar un cable rastreador sobre la tubería.

Cuando se utiliza la tubería de polietileno cerca de una fuente de calor, la tubería debe ser aislada  del calor o se deberán aplicar los factores de diseño por temperatura y de servicio apropiados, cuando se calculen los rangos de presión del sistema.

Los hidrocarburos no atacan la tubería, pero pueden permear las paredes causando abultamientos o pérdida de rigidez.  Estos efectos son reversibles.  Se debe seleccionar una tubería de pared más gruesa para proveer la fuerza adecuada para resistir la presión de la línea.

 

 

NOTA    Cuando se utiliza una tubería Driscopipe HDPE para transportar agua potable, ésta no debe ser enterrada directamente en suelo contaminado por combustibles de hidrocarburos u otros químicos que puedan afectar al polietileno.   Debe ser considerada una tubería “encamisada”, con doble tubo de polietileno.

Además, el polietileno no debe ser instalado donde exista un alto riesgo de derrames de petróleo o de químicos.   En estas aplicaciones ninguna tubería, ya sea de plástico  o metal, puede ser considerada inmune a la contaminación por permeabilidad a través de las paredes o uniones.  Si la fuente de contaminación no puede ser controlada con seguridad es mejor cambiar la ruta de toda la tubería.

 

DESINFECCION    Para los sistemas de agua potable que utilizan cloro como desinfectante, se recomienda limitar la dosis de cloro a 25 mg/L de cloro libre con un residuo de 10 mg/L al final de un período de 24 horas.  El desinfectante es limpiado con un chorro de agua según los requerimientos del estándar AWWA C 651, para desinfectar conductos de agua.   Las cantidades diarias de cloro no deben exceder 3 ppm a temperaturas mayores de 75 ºF.

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RIESGO Y CONTIGENCIA

 

En algunos casos existe alguna razón para seleccionar un tamaño de tubo o espesor de la pared distintos a los determinados durante un análisis de ingeniería.   Por ejemplo, una tubería de pared más gruesa es frecuentemente especificada en una aplicación de transporte de sólidos en suspensión para mantener el rango de presión requerido a pesar del desgaste producido por los sólidos.

El incrementar el espesor de pared puede ser una contingencia contra imprevistos como condiciones de operación variables, abuso del sistema, condiciones sospechosas del suelo, etc.  El uso de una pared mas gruesa reducirá la tensión perimetral del tubo e incrementará el factor de seguridad.  En situaciones donde el riesgo de daño es alto, o cuando serias condiciones económicas pueden resultar de una falla, el ingeniero debe proveer un factor de seguridad adicional en el diseño de la línea.

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DISEÑOS DE SISTEMAS DRISCOPIPE

 

El diseño de un sistema Driscopipe es un proceso basado en premisas, pero las condiciones de operacón pueden ser extremadamente diversas.  Se selecciona una tubería con la capacidad de presión correcta con base en los requerimientos de operación del proyecto.   Después se escoge un tamaño designado para transportar el flujo requerido.   El diseño se completa evaluando la capacidad de la tubería para funcionar cuando es instalada correctamente.

 

Las siguientes guías son consideraciones típicas cuando se diseña un sistema Driscopipe. 

Puede ser necesario llevar a cabo el procedimiento de diseño en un orden diferente debido a los requerimientos del proyecto.

 

GUIAS:

*   Determinar el espesor de la pared del tubo (RD) para cumplir con los requerimientos de presión del proyecto

.

*   Si se requiere, reevaluar la tubería (RD) en base a las condiciones de operación del  sistema

  

*   Evaluar los requerimientos del flujo del sistema para determinar el diámetro de la tubería.

 

*   Verificar la capacidad de la tubería para funcionar bajo las condiciones de instalaciónPlaneadas.  Por ejemplo, calcular la profundidad a enterrar el tubo,   efectos térmicos, etc.

 

*   Ajustar el espesor de la pared de la tubería de acuerdo a las cargas externas.

 

*   Revisar el tamaño y espesor de la pared de la tubería para cumplir con los requerimientos de flujo, presión y carga externa cuando el sistema está instalado y operado como se diseño.

 

 

REQUERIMIENTOS DE PRESION DEL SISTEMA

La mayoría de los sistemas de tubería están diseñados para uno de tres tipos de servicios:

a)       flujo presurizado, b) flujo de gravedad, o c) flujo a vacío.  Cuando se diseña un sistema de tubería presurizado, la tubería seleccionada debe contener la presión interna de una manera segura.  En un sistema no presurizado, como un drenaje de flujo por gravedad, la selección de tubería depende de factores de flujo y estructurales.   Los sistemas de tubería de vacío deben resistir colapsos.   Para cada instalación el ingeniero de diseño debe utilizar criterios y cálculos diferentes.

 

RADIO DIMENSIONAL   El diseño de una tubería de polietileno está basado en el “radio dimensional” de la tubería, típicamente abreviado como “DR” o “RD”.   Por definición, el radio dimensional es la razón del diámetro exterior de la tubería a su mínimo espesor de pared.  Esta razón también puede ser referida como el “SDR” o “estándar” de la tubería.

 

                                                                 RD = OD

                                                                            ,t

 

 

 

Donde:                     RD=  Radio dimensional (también llamado estándar)

                                OD=  Diámetro exterior de la tubería, pulgadas o milímetros

                                  ,t=    Mínimo espesor de la pared de la tubería, pulgadas o milímetros

 

 

Para un RD dado, la razón del diámetro exterior al espesor mínimo de la pared queda como una constante.

El diámetro exterior de una tubería RD 11 es once veces el grosor de la pared.   Esto es cierto para todos los diámetros.   Para valores numéricos altos de RD, la pared de la tubería es delgada en comparación con el diámetro exterior de la tubería.   P ara valores bajos de RD la pared es gruesa en comparación con el diámetro exterior de la tubería.               

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Última modificación: 30 de January de 2002