5-6-2014
TUBERIAS PARA LINEAS
PRESURIZADAS MECNICA DE FLUIDOS II E HIDRULICA
Andy Greey Mera Vsquez UNIVERSIDAD ALAS PERUANAS AREQUIPA
ING. FEBRES ROSADO OLGER JAVIER
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TABLA DE CONTENIDO
INTRODUCCIN ..................................................................................................................................... 2
LINEAS DE CONDUCCIN .................................................................................................................. 2
TUBERIAS ........................................................................................................................................... 2
MATERIALES: CARACTERISTICAS.................................................................................................. 2
TUBERIAS MS USUALES Y CARACTERISTICAS ............................................................................... 5
TIPOS DE UNIONES............................................................................................................................ 5
TUBERIAS PRESURIZADAS (HOBAS) ..................................................................................................... 7
SISTEMAS PRESURIZADOS CC .......................................................................................................... 7
UNIONES ........................................................................................................................................ 7
SISTEMAS PRESURIZADOS FW ......................................................................................................... 8
TIPO B ............................................................................................................................................. 8
TIPO D............................................................................................................................................. 8
TIPO E ............................................................................................................................................. 8
TIPO N ............................................................................................................................................ 9
TUBERIAS PVC (PAVCO) ........................................................................................................................ 9
Propiedades y ventajas de las tuberas de PVC .............................................................................. 11
TUBERIAS DE FIBRA DE VIDRIO (PRFD) (FLOWTITE) .......................................................................... 12
TUBERIAS HDPE ................................................................................................................................... 12
VENTAJAS DE LAS TUBERIAS DE POLIETILENO ......................................................................... 12
TUBERIAS DE HIERRO DUCTIL ............................................................................................................ 14
HIERRO FUNDIDO (CHARLOTTE) ........................................................................................................ 15
CONCLUSIONES .................................................................................................................................. 16
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TUBERIAS PARA LINEAS PRESURIZADAS INTRODUCCIN
Son tuberas de conduccin de agua sometida a variaciones de presin, pueden ser de Transmisin o de
Distribucin.
LINEAS DE CONDUCCIN
Dentro de un sistema de abastecimiento de agua, se le llama lnea de conduccin, al conjunto integrado
por tuberas, y dispositivos de control, que permiten el transporte del agua -en condiciones adecuadas
de calidad, cantidad y presin- desde la fuente de abastecimiento, hasta el sitio donde ser distribuida.
La prdida de presin es la principal consideracin en el diseo de cualquier tubera. Aunque existen
innumerables fuentes de prdida de presin a lo largo de las tuberas, stas se pueden dividir para su
estudio en prdidas mayores o de friccin y en prdidas menores o localizadas.
Las lneas de conduccin de agua se calculan siguiendo varios procedimientos existentes. Su diseo en
general consiste en definir el dimetro en funcin de las prdidas de carga, a partir del gasto que se
conducir y el material de la tubera. Las prdidas de carga, se obtienen aplicando las ecuaciones de
Darcy-Weisbach, Scobey, Manning o Hazen-Williams.
TUBERIAS
Las tuberas se fabrican en diversos materiales en funcin de consideraciones tcnicas y econmicas.
Suele usarse el polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV), hierro fundido, acero, latn, cobre, plomo,
hormign, polipropileno, PVC,1 y termoplstico polietileno de alta densidad (PEAD).
MATERIALES: CARACTERISTICAS
PVC: POLICLORURO DE VINILO
Tiene una elevada resistencia a la abrasin, junto con una baja densidad (1,4 g/cm3), buena
resistencia mecnica y al impacto, lo que lo hace comn e ideal para la edificacin y construccin.
Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el PVC puede
transformarse en un material rgido o flexible, caracterstica que le permite ser usado en un gran
nmero de aplicaciones.
Es estable e inerte por lo que se emplea extensivamente donde la higiene es una prioridad, por
ejemplo los catteres y las bolsas para sangre y hemoderivados estn fabricadas con PVC, as
como muchas tuberas de agua potable.
Es un material altamente resistente, los productos de PVC pueden durar hasta ms de sesenta
aos como se comprueba en aplicaciones tales como tuberas para conduccin de agua potable
y sanitarios; de acuerdo al estado de las instalaciones se espera una prolongada duracin del PVC
as como ocurre con los marcos de puertas y ventanas.
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Debido a los tomos de cloro que forman parte del polmero PVC, no se quema con facilidad ni
arde por si solo y cesa de arder una vez que la fuente de calor se ha retirado. Los perfiles de PVC
empleados en la construccin para recubrimientos, cielorrasos, puertas y ventanas, se debe a la
poca inflamabilidad que presenta.
Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables elctricos en el hogar, oficinas y en las
industrias debido a que es un buen aislante elctrico.
Se vuelve flexible y moldeable sin necesidad de someterlo a altas temperaturas (basta unos
segundos expuestos a una llama) y mantiene la forma dada y propiedades una vez enfriado a
temperatura ambiente, lo cual facilita su modificacin.
Alto valor energtico. Cuando se recupera la energa en los sistemas modernos de combustin
de residuos, donde las emisiones se controlan cuidadosamente, el PVC aporta energa y calor a
la industria y a los hogares.
Amplio rango de durezas
Rentable. Bajo coste de instalacin.
Es muy resistente a la corrosin
GRP: PLSTICO REFORZADO CON VIDRIO
El plstico reforzado con vidrio o plstico reforzado con fibra de vidrio (PRFV), GRP (Glass Reinforced
Plastic), tambin denominado con las siglas GFRP (Glass-Fiber Reinforced Plastic), o GFK (del alemn
Glasfaserverstrkter Kunststoff).
Es un material ligero y resistente, rgido, con buen comportamiento frente a la corrosin y al
desgaste, y buen aislante trmico, acstico y elctrico. Entre sus desventajas se encuentran la
dificultad de reciclaje, el mal comportamiento frente al fuego (adems, los productos de su
combustin son txicos), y la ausencia de normativas que regulen u orienten sobre su uso, ya que
las propiedades del material varan notablemente dependiendo del proceso de elaboracin, la
cantidad de fibra, y el tipo de resina empleado.
Las propiedades mecnicas dependen esencialmente de la cantidad y disposicin de la fibra de
vidrio. La resistencia a traccin del material puede oscilar desde los 500 kg/cm2 con vidrio
proyectado, hasta alcanzar los 10.000 kg/cm2 con vidrio unidireccional al 90% en peso.1 En
presencia de esfuerzos, el GRP presenta una fatiga estructural que disminuye su resistencia
aproximadamente un 1% anual.
Por contra, el resto de propiedades (durabilidad, resistencia a la abrasin, etc.) dependern
fundamentalmente del tipo de resina. Dependiendo de sta, el material podr soportar
temperaturas entre 125 C y 300 C.
HDPE: POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD
Es tubera plstica fabricada en Polietileno de Alta Densidad (HDPE por sus siglas en ingls). La
tubera HDPE est diseada para trabajar con agua a presin y es muy utilizada a nivel mundial
como una alternativa al PVC (Policloruro de Vinilo). La tubera HPDE tambin se utiliza
ampliamente en la construccin de redes de distribucin de gas, en minera y en la industria. La
norma de fabricacin ms utilizada en el mundo para la fabricacin de tubera HDPE es la ISO
44271.
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El HDPE es un material mucho ms fcil de reciclar y menos peligroso que el PVC para el medio
ambiente. El plstico clorado PVC (policloruro de vinilo) ocasiona graves riesgos al medio
ambiente y a la salud pblica durante todo su ciclo de vida. Los principales riesgos estn
asociados con la generacin y emisin de dioxinas durante el proceso de fabricacin del cloruro
de vinilo y la incineracin de productos de PVC.
HD: HIERRO FUNDIDO DUCTIL
Los tubos en hierro fundido dctil son elementos de alta tecnologa, calidad y desempeo, usados
comnmente en sistemas de acueducto y alcantarillado con o sin presin, sistemas de riego e
instalaciones industriales. Combina la resistencia de un acero con la larga vida del hierro gris fundido. Los
materiales empleados en su fabricacin responden a los ms altos estndares de calidad, cumpliendo
estrictas normas en cuanto a propiedades mecnicas, desempeo y atoxicidad en el caso de aplicacin
para acueducto.
Tubera hierro dctil ISO
La tubera "ISO" se fabrica de acuerdo a la norma ISO 2531 y viene en dos clases: clase K-7 & clase K-9. La
clase K-9 es ms gruesa.
FF: FIERRO FUNDIDO
La tubera de hierro fundido es utilizada principalmente en la construccin de edificios. Sirve muy bien
en aplicaciones para drenaje sanitario, drenaje para aguas pluviales (drenaje de tormenta), lneas de
desage y lneas de ventilacin. El producto es ampliamente utilizado en construccin comercial,
industrial y residencial. Algunos ejemplos comunes incluyen hospitales, escuelas, estadios, prisiones y
condominios privados para vivienda. La tubera de hierro fundido es un material fundamentalmente
DWV (desage, desechos y ventilacin, por sus siglas en ingls) utilizado en la construccin de edificios
de gran altura.
El hierro fundido, hierro colado, ms conocido como fundicin gris es un tipo de aleacin conocida como
fundicin, cuyo tipo ms comn es el conocido como hierro fundido gris.
La Fundicin gris es una aleacin comn en la ingeniera debido a su relativo bajo costo y buena
maquinabilidad. La fundicin gris posee una rotura frgil, es decir, no es dctil, por lo que no presenta
deformaciones permanentes importantes antes de llevarla a su tensin de rotura: no es tenaz.
Al tener una alta tensin de rotura, pero baja ductilidad, casi toda su curva de tensin alargamiento
presente muchas zonas en donde las tensiones son proporcionales a las deformaciones: tiene mucha
resiliencia, es decir, capacidad de absorber trabajo en el perodo elstico o de deformaciones no
permanentes. El silicio promueve una buena resistencia a la corrosin e incrementa la fluidez de la colada
de fundicin, la fundicin gris es considerada, generalmente, fcil de soldar.
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TUBERIAS MS USUALES Y CARACTERISTICAS
TIPOS DE UNIONES
Campana y espigo:
Es un tipo de junta integral, compuesta por una embocadura o campana en la que se introduce la espiga.
Esta espiga est mecanizada al objeto de alojar una o dos juntas tricas en material elastmero. La
finalidad de las mismas es la de asegurar la estanqueidad de la unin por presin contra la pared interior
de la campana. Esta junta no tiene resistencia axial y es muy apropiada para tubera enterrada por su
facilidad y rapidez de montaje.
Se usa plomo como material sellante, despus de la unin es envuelta con hilo de estopa, han sido en su
mayora remplazadas por uniones a presin con empaques de caucho.
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A presin con empaque de caucho :
Son mucho ms fciles de ensamblar y menos probable que tengan escapes como resultado de
desplazamientos que ocurran terminada la construccin.
Mecnicas:
Estn disponibles tanto con anillos de seguro como sin ellos. La unin sin seguro no puede resistir mucha
presin y es a veces usada con barras de empate roscadas que transfieren las cargas longitudinales a
secciones adjuntas con el fin de desarrollar ms resistencia en el suelo.
Bridadas :
Es fabricada roscando los bordes de la tubera y atornillando las bridas en los bordes. Las bridas son
hechas con delgadas caras paralelas, insertndose un empaque para asegurar un ajuste hermtico al
agua. Esta unin nunca es enterrada, ya que la corrosin puede hacer muy difcil su posterior desmonte.
Bola flexible :
Permiten la inclinacin de la secciones de unin hasta 15. Un empaque de caucho asegura el sello
hermtico al agua en una unin por dems metlica. Esta unin es usada en circunstancias en las cuales
se prevn grandes deformaciones.
De rosca:
Son usadas en distribucin interna de edificaciones, en proyectos a gran escala, estn provistas de bridas.
Victaulic:
Consta de dos envolturas semicirculares que estn aseguradas entre si alrededor de la tubera. Los
engranajes de las envolturas encajan en los borden de la tubera y envuelven un anillo de caucho que sirve
como empaque.
Dresser:
Constan de un anillo central y dos anillos exteriores que estn atornillados entre s contra el anillo central,
tras el cual fuerzan los empaques. Tales uniones permiten un grado de rotacin de la unin.
Unin qumica:
La unin qumica consiste en el vendado de las dos partes a unir con el mismo material de base,
obtenindose as uniones sin intercalar ninguna pieza o mecanismo para realizar conducciones
monolticas. La longitud y el espesor de la unin dependen del dimetro de la tubera y de las condiciones
de servicio. Esta unin resiste esfuerzos de traccin axial.
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TUBERIAS PRESURIZADAS (HOBAS)
SISTEMAS PRESURIZADOS CC
Las tuberas presurizadas HOBAS son hechas de fibra de vidrio reforzada con plsticos (GRP) se utilizan
como solucin a varios problemas, pero principalmente para agua potable y piping para plantas
hidroelctricas.
UNIONES
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SISTEMAS PRESURIZADOS FW
TIPO B
La tubera tipo B es de fibra de vidrio reforzada con revestimiento termoplstico y producido segn la
norma DIN 16965 parte 2 sobre la base de UP y resinas de vinilster. Tubos de este tipo se pueden unir
con juntas soldadas o laminadas (Uniones) o bridas (Fittings).
TIPO D
TIPO E
La tubera tipo E es producida y reforzada con fibra de vidrio segn la norma DIN 16965 parte 5 sobre la
base de UP y resinas de vinilster.
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TIPO N
UNIONES
TUBERIAS PVC (PAVCO)
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Propiedades y ventajas de las tuberas de PVC
TUBO PVC-U PARA CONDUCCION DE FLUIDOS A PRESION CON EMPALME UNION
FLEXIBLE (U F) ESPECIFICACIONES TECNICAS NTP-ISO 4422
La tubera de PVC son fabricados con espesores de pared, calculados con un factor de seguridad FS = 2.5
(exigido por sedapal).
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TUBERIAS DE FIBRA DE VIDRIO (PRFD) (FLOWTITE)
TUBERIAS HDPE
VENTAJAS DE LAS TUBERIAS DE POLIETILENO
Livianas
Flexibilidad y Resistencia
Resistencia Quimica
Resistencia a la Radiacin Ultravioleta (contenido de negro humo)
Baja presin
Resistencia a la Abrasin.
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TUBERIAS DE HIERRO DUCTIL
TUBERA HIERRO DCTIL ISO
La tubera "ISO" se fabrica de acuerdo a la norma ISO 2531 y viene en dos clases: clase K-7 & clase K-9. La
clase K-9 es ms gruesa.
Revestimientos: El revestimiento standard de la tubera ISO est conformado por una capa interior de
mortero de cemento y exteriormente por una capa de pintura bituminosa a partir de petrleo. Como una
opcin se puede suministrar la tubera con una capa exterior de zinc metlico, pero el cliente debe
especificarlo. Cuando la tubera se va a instalar en suelos muy corrosivos, la tubera se puede suministrar
con una manga de polietileno.
LA TUBERA AWWA SE PUEDE ESPECIFICAR EN DOS CLASES:
Thickness Class: Pressure Class:
(Basado en el espesor de la tubera) (Basado en la presin de trabajo)
Segn norma ANSI/AWWA C150
Clase 50 Clase 150 (150 psi)
Clase 51 Clase 200 (200 psi)
Clase 52 Clase 250 (250 psi)
Clase 53 Clase 300 (300 psi)
Clase 54 Clase 350 (350 psi)
Clase 55
Clase 56
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HIERRO FUNDIDO (CHARLOTTE)
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CONCLUSIONES
Las tuberas de Acero son muy Resistentes y se recomienda su Uso cuando las Presiones son Altas, sin
embargo su costo es muy elevado y sufre corrosin.
Las Tuberas de Asbesto Cemento son resistentes a la corrosin y son Ligeras, pero se requiere de un
cuidado especial.
Las Tuberas de Plstico son Ligeras y de Instalacin Rpida, resistentes a la corrosin y tienen bajos
coeficientes de rugosidad, pero sin embargo son frgiles ante los rayos solares.
La Fundicin gris es de bajo costo pero posee una rotura frgil, es decir, no es dctil, por lo que no
presenta deformaciones permanentes importantes antes de llevarla a su tensin de rotura.
El HDPE es un material mucho ms fcil de reciclar y menos peligroso que el PVC para el medio ambiente.
El PVC ocasiona graves riesgos al medio ambiente y a la salud pblica durante todo su ciclo de vida.
El PVC Es un material altamente resistente pueden durar hasta ms de sesenta aos y no se corroen.
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