OBRAS HIDRAULICAS

Ing. Herquinio Arias Manuel Vicente

INTEGRANTES:

Gómez Quispe, Yesica Inga Bonifacio, Jhonatan León Arzapalo, Christian Orihuela Roman, Jean Carlos

TUBERIAS HDPE

INTRODUCCIÓN

En general nos encontramos con el hecho de que en el mercado compite un determinado

número de tuberías de distintos materiales y, por otra parte, no han sido todavía,

convenientemente difundidas las reglas precisas que posibilitan la selección más

adecuada a los requerimientos de cada proyecto en particular, la que queda supeditada a

criterios o simpatías de los proyectistas, las más de las veces, sin fundamentos en

criterios ingenieriles. Es el objetivo del presente trabajo presentar un nuevo tipo de tubería

,donde veremos , características ,especificaciones y otros requerimientos de clarificar los

conceptos que deben ser tenidos en cuenta, para poder lograr una decisión correcta a la

vez que económica, y que además, asegure eficientemente la prestación del servicio

requerido.

TUBERIAS HDPE

OBJETIVOS:

Describir la tubería hdpe, características, clases y tipos.

Identificar las características de uso.

MARCO TEORICO

Es tubería plástica fabricada en Polietileno de Alta Densidad (HDPE por sus siglas

en inglés). La tubería HDPE está diseñada para trabajar con agua a presión y es

muy utilizada a nivel mundial como una alternativa al PVC (Policloruro de Vinilo).

La tubería HPDE también se utiliza ampliamente en la construcción de redes de

distribución de gas, en minería y en la industria. La norma de fabricación más

utilizada en el mundo para la fabricación de tubería HDPE es la ISO 44271. se

fabrica del etileno el cual puede obtenerse del petróleo o del gas natural. La

tubería de HDPE es extremadamente fuerte, durable, flexible, resistente a la

corrosión y químicos. Estas cualidades la hacen perfecta para diversos usos en

diversas condiciones y llegan a durar hasta 100 años. Las paredes suaves

disminuyen la fricción lo cual aumenta el flujo en el mismo diámetro de otro tipo de

tuberías.Cuando se instala, esta se une por Termofusión, el cual es un proceso de

fusión por calor, lo que previene fugas y goteos. Está demostrado en el mundo

que al usar tubería de HDPE, municipalidades ahorran millones de Litros de Agua

y el ratio de reparación de instalaciones también es mínimo. Esto se traduce a

significativos ahorros en costos a largo plazo durante la vida útil de la tubería.La

tubería de HDPE puede transportar Agua, Desagües, Químicos, Residuos

Tóxicos, Relaves Mineros y gases comprimidos. La tubería de HDPE es la

preferida para transportar gas natural ya que no hay tolerancia de goteos ni fugas

y no hay preocupación por corrosión.

VENTAJAS :

Las tuberías de polietileno de alta densidad (HDPE), nos ofrecen ahorros importantes en los costos de instalación bajo costo de mantención y larga vida útil.Todos estos beneficios derivan de las características únicas de las tuberías de HDPE.

- Bajo peso

Las tuberías de HDPE pesan considerablemente menos que la mayoría de las tuberías de otros materiales, haciendo más fácil su manejo e instalación, por lo que se obtienen importantes ahorros en la mano de obra y equipos para su instalación.

- Flexibilidad

La tubería no es frágil, es flexible por lo que puede curvarse y deformarse sin efectos adversos. Esto permite su instalación en terrenos con obstáculos, pudiendo instalarse en Forma serpenteada, respetando las tolerancias de curvatura.

- Resistencia química

Los químicos naturales del suelo no afectan las tuberías de HDPE, ni causarle degradación de ninguna forma. Tampoco es conductor eléctrico por lo que no son afectadas por la oxidación corrosión por la acción electrolítica, tampoco son afectadas por las algas, bacterias u hongos y son resistentes al ataque biológico marino.

APLICACIONES :

Las tuberías de polietileno (HDPE) pueden ser utilizadas en los siguientes sectores.

Minería

Gracias a su alta resistencia a la abrasión y corrosión, las tuberías HDPE resultan excelentes para ser utilizadas en los distintos procesos mineros, tales como:

- Conducción de relaves

- Riego de pilas de lixiviación

- Conducción de soluciones ácidas y alcalinas 

- Conducción de concentrados

Sanitaria Las tuberías de HDPE presentan claras ventajas sobre otros materiales, especialmente en su utilización en arranques domiciliarios, tales como:

- Redes de agua potable

- Alcantarillado

Salmonicultura

Por ser livianas y de fácil manejo y resistentes al agua salada, las tuberías de HDPE, están siendo utilizadas cada vez más por el sector pesquero para usos tales como:

- Jaulas para cultivo de salmones

- Descargas marítimas

Los sistemas de HDPE han sido utilizados exitosamente en diversos sectores industriales:

- Sistemas de combates contra incendios

- Emisarios submarinos

- Transporte de aguas residuales corrosivas

- Sistemas de ventilación

- Conducción de productos químicos

USOS DE TUBERÍA HDPE EN PROYECTOS

Protección a la salud y al medio ambiente .Actualmente muchas ciudades y estados están aplicando restricciones en el uso de tuberías que en su composición tienen asbestos, metales pesados u otros componentes de riesgo. De acuerdo a un estudio realizado el año 2002, pequeñas cantidades de plomo y cadmio pueden ser liberadas de productos vinílicos desde los tubos de PVC hacia el agua potable. Las estrictas regulaciones ambientalesy de salud en Europa han hecho que el uso de materiales alternativos al PVC como el HDPE se masifique en los últimos años. A diferencia del PVC, el HDPE es calificado por la FDA (Food and Drug Adiminstration) como material apto para estar en contacto con los alimentos.El HDPE es un material mucho más fácil de reciclar y menos peligroso que el PVC para el

medio ambiente. El plástico clorado PVC (policloruro de vinilo) ocasiona graves riesgos al medio ambiente y a la salud pública durante todo su ciclo de vida. Los principales riesgos están asociados con la generación y emisión de dioxinas durante el proceso de fabricación del cloruro de vinilo y la incineración deproductos de PVC En un contexto de cambio climático la conservación del recurso hídrico (agua) cobra cada vez más importancia. La tendencia mundial es a construir redes de distribución más seguras y más duraderas para evitar pérdidas de agua en el tiempo.Las pérdidas de agua representan costos tanto ambientales como económicos para los municipios y los operadores de sistemas de agua; en las redes construidas con materiales tradicionales los problemas de instalación y fugas en la red se presentan principalmente en las uniones entre tramos de tubo. Mientras que el PVC y el FFD (Fierro Fundido Dúctil) admiten pérdidas de agua de entre el 10% y el 20%6, el HDPE unido por termofusión admite 0% de pérdidas. En la figura de la derecha, podemos apreciar el número de fallas al año que presentan distintos materiales. Esta información proviene de la Base de Datos Nacional de Fallas en Matrices Principales del Reino Unido durante los años 1995-20037. La gran seguridad que ofrece el HDPE en cuanto a fugas es una de las razones por las cuales la mayor parte de redes de gas natural del mundo son construidas con este tipo de tubería.

Beneficios para el proyecto

Actualmente el uso de este material para la construcción de redes de agua es la tendencia mundial por sus propiedades físicas, larga vida útil y facilidad de instalación.La tubería HDPE presenta las siguientes propiedades físicas:• Flexible: se puede enrollar, doblar y aplastar.• Liviano: de bajo peso y fácil de transportar.• Tenaz: alta resistencia al impacto, golpes y maltrato.• Resistencia a bajas temperaturas: no pierde sus propiedades a bajas temperaturas.• Resistencia a la corrosión: resiste indefinidamente en terrenos húmedos, salinos o químicamente agresivos.• Presiones máximas y mínimas: Diseñado para presiones de trabajo de 4 a 16 bar.

La flexibilidad del tubo permite su fácil instalación en terrenos sinuosos con curvas y/o altibajos, es aptan para atravesar los puentes colgantes y/o tramos engrampados a laderas de piedra, la tenacidad del material lo hace menos sensible a terrenos pedregosos. El hecho de que estas tuberías se fabriquen en rollos, permite que el tendido sea ágil, lo cual se traduce en un ahorro significativo en tiempos de ejecución de proyectos, con el consiguiente ahorro en costos de mano de obra y supervisión.

Cuadro comparativo

TIPOS DE TUBERIA HDPE

TUBERÍAS LISAS DE HDPE

Diseñada para conducir fluidos a presión. Fabricados desde 32mm (1”) hasta

2000mm (80”) de diámetro, en normas ISO 4427 y ASTM-F 714. Utilizado en

minería, saneamiento, agricultura, pesca y construcción. Puede soportar

condiciones de pH entre 1.5 y 14. Poseen excelentes propiedades químicas,

insoluble a la mayoría de los solventes orgánicos e inorgánicos. Es resistente,

capaz de absorber impactos normales producidos por el manipuleo y la

instalación. Adicionalmente tiene una gran flexibilidad pudiendo ser fabricados en

rollos de 100m para tuberías de 110mm (4”).Tiene una permeabilidad muy baja en

condiciones de temperatura normales.

Las características de la superficie y su resistencia a la corrosión, incrustaciones y

sedimentación, hacen que éstas tengan mucha menor pérdida de carga que las

tuberías tradicionales. Tienen una resistencia a la abrasión mayor que las tuberías

convencionales de acero y concreto. Las tuberías de polietileno son un óptimo

aislante debido a que la estructura de la que está compuesta es no polar. Puede

trabajar en condiciones de temperatura bajas (Hasta -40°c). Es resistente a la

degradación UV. Puede ser instalado a la Intemperie. Es atóxica, ha pasado las

pruebas de todas las normativas internacionales en transporte de agua potable,

todo está favorecido por la completa ausencia del sabor y olor del material mismo.

Tiene una vida útil de 50 años. Para conducción de agua en condiciones normales

TUBERÍAS CORRUGADAS HDPE DE PARED DOBLE

Aplicaciones - Tuberías Corrugadas

- Transportes de aguas ácidas en la minería.- Drenajes en pilas de lixiviación.- Redes de alcantarillado.- Colectores de aguas lluvia.- Conducción y drenaje de aguas fluviales.- Drenes agrícolas.- Recuperación de suelos pantanosos.- Alcantarilla para cruce de camiones.- Entubamiento de canales de riego.- Drenaje de carreteras y autopistas entre otras.

Ventajas - Tuberías Corrugadas El tipo de perfilado le otorga una gran rigidez anular, que trabaja como un sistema flexible, soportando las cargas verticales transfiriendo la mayor parte de la carga al suelo circundante.Posee una pared interior lisa que le proporciona características hidráulicas superiores.Pruebas de laboratorio en varios tamaños de tubería muestran valores de coeficiente “n” de Manning de 0.010, además de esto pueden ser diseñadas con velocidades de flujo hasta 7.0 m/s.Las características del material le otorgan gran resistencia química, pudiendo soportar PH desde 1.5 a 14. Posee buena resistencia al impacto y la abrasión.Son resistentes a los rayos UV, lo que permite utilizarlos a la intemperie sin ningún trabajo adicional de protección.Tiene buena resistencia a bajas temperaturas (-40° C).Son tuberías livianas, de fácil manipulación y transporte, lo que permite mayor rapidez de las instalaciones y menor costo.

TUBERÍAS CORRUGADAS HDPE DE PARED SIMPLE

De pared interior y exterior corrugada que le brinda gran flexibilidad. Se encuentra en tamaños desde 4” (100mm) hasta 8” (200mm). Su uso es orientado específicamente a drenajes agrícolas, viales y sistema de drenaje en infraestructura.

TUBERÍAS ESPIRALADAS EN HDPE

Diseñada para conducción de fluidos sin presión, de pared interna lisa y pared externa Espiralada de perfil variable que le permite modificar su resistencia circunferencial acorde con la aplicación del proyecto a ejecutarse. Se puede fabricar en dimensiones desde 400mm hasta 2800mm de diámetro interior. Es utilizado en canalizaciones, colectores sanitarios, drenajes de aguas lluvias, etc

ESTANQUES DE HDPE

Fabricados en base a tuberías espiraladas. Son utilizados como buzones en líneas de canales, usados en minería por su gran resistencia química. De dimensiones variables de acuerdo a las necesidades del proyecto

TUBERÍAS ESTRUCTURADAS DE HDPE

Utilizado para conducción de fluidos sin presión. Se fabrica de perfiles estructurados en forma rectangular. Las dimensiones de los perfiles pueden variar para modificar su resistencia al aplastamiento (Clase de rigidez SN-2, SN-4, SN-8 KN/m2). Las dimensiones se encuentran desde los 300mm hasta los 2400mm. Es utilizado en canalizaciones, colectores sanitarios, drenajes de aguas lluvias, etc.

ESPECIFICACIONES TECNICAS DE TUBERIAS HDPE

ASTM F714  Especificaciones Estandar para tuberias plasticas de polietileno basadas en el diámetro exterior.  ASTM D 3350  Especificaciones Estandar para los materiales de las tuberias de polietileno

Especificaciones estándar  para la tuberias de polietileno basadas en el diámetro exterior. 

Características de la materia prima  Para la fabricaión de las tuberias de polietileno, bajo las normas ASTM; utilizamos una resina PE 3408 con una clasificación de celda 345464c; la cual cumple con los requisitos de la norma ASTM d 3350, garantizándose un esfuerzo Hidrostático de diseñi de 1600 psi.

TUBERIAS DE POLIETILENO ( HDPE ) PARA FLUIDOS A PRESION ( PE 3408 ) ESPECIFICACIONES TECNICAS SEGÚN NORMAS ASTM F - 714 / ASTM D 3350

Analisis Comparativo SDR S:V: PN  Presión nominal o de trabajo para un mismo SDR, pero con diferentes tipos de resina ( PE 63, PE 80, PE 100 ) En el siguiente análisis, podemos verificar que conforme se mejore las características de la resina ( un PE 100 tiene mejor características que un PE 63 ); la tuberia soportará mayores presiones de trabajo o presiones nominales. Vea la siguiente tabla

TUBERIA DE HDPE  NTP ISO 4427 : 1997  Tubos de polietileno ( PE ) para el abastecimiento de agua.Equipos exclusivos y resina adecuada para fabricación de tuberias de polietileno  

 ESPECIFICACIONES TECNICAS SEGÚN NORMA NTP-ISO 4427 

TUBERIAS DE POLIETILENO ( HDPE / PE 80 ) PARA CONDUCCION DE FLUIDOS ESPECIFICACIONES TECNICAS SEGÚN NORMA NTP-ISO 4427

TUBERIAS DE POLIETILENO ( HDPE / PE 100 ) PARA CONDUCCION DE FLUIDOS  ESPECIFICACIONES TECNICAS SEGÚN NORMA NTP-ISO 4427 

CONCLUSIONES

Se ha podido ver que las tuberías hdpe se muestra cero fugas, cero goteos. Durabilidad y resistencia a largo plazo

Resistente a altas presiones y al impacto con lo que puede ser usado en proyectos en climas extremos.

Resistente a la corrosion y químicos: el material es un polímero no conductivo y no se corroe asegurando un largo y eficiente uso de los presupuestos de los proyectos.

Menores costos de instalación: por la flexibilidad y forma de instalación los costos son menores comparados con otros materiales de tubería. Adicionalmente, al no gotear, reduce los costos de mantenimiento y reposición simultáneamente.

Perfecto para instalaciones sin zanja: es la más usada en instalaciones sin zanja. Así, se reducen costos de construcciones adicionales, permite instalarla bajo el agua, ríos, lagos, mar; y sin mayores impactos en la población.

Ligera en peso y flexible: se elimina el uso de equipos para carga pesada para la instalación. La flexibilidad soluciona miles de problemas que no se pueden dar con concreto, pvc o hierro.

Mejor material para el medio ambiente: es el material más seguro y amigable para el medio ambiente, hay ahorro de energía por su eficiente proceso de fusión. Al usar menor energía deja menor huella de carbono.