Tubos
Introducción
 Entre las innumerables aplicaciones del Policloruro de Vinilo (PVC), encontramos con gran participación las Tuberías, ya sea en el rubro de la construcción, como en la infraestructura de los servicios domiciliarios e industriales y en el agro.
Sus propiedades hacen posibles tan diversos usos, seguridad en su aplicación desde hace más de 70 años. Poseen mayor rigidez que otros materiales plásticos sustitutivos; son inocuas, no forman incrustaciones, poseen gran resistencia química, son inalterables a la acción de terrenos agresivos, tienen alta resistencia eléctrica, son inodoras, insípidas y atóxicas, y especialmente su comportamiento frente al fuego las hace muy seguras por ser auto extinguibles y calificadas como no propagadoras de llama.x|
Tuberías Rígidas
Como bien se sabe con el PVC puede obtenerse materiales flexibles, como mangueras, tubuladuras medicinales, films y una infinita cantidad de productos; y también materiales rígidos como perfiles, laminados y tuberías.
Las tuberías o cañerías de PVC rígido están constituidas por: resina de policloruro de vinilo con el agregado de aditivos que hacen posible su procesamiento y le confieren las propiedades buscadas.
Se obtienen mediante el proceso de extrusión y sus accesorios o conexiones por el proceso de inyección.
Aplicaciones
En la construcción, las tuberías y cañerías son utilizadas en la conducción de agua potable, desagües cloacales y pluviales, aireación, compensación de presiones, bajadas de canaletas, ductos corrugados para instalaciones eléctricas. También son utilizados como encofrados perdidos en la construcción de columnas.
En infraestructura, son usados en acueductos, redes de distribución de agua potable, redes colectoras de líquidos cloacales y alcantarillado de aguas pluviales, y como protección de cables eléctricos y de comunicación, fibras ópticas y telefonía.
En el agro, son aplicados en instalaciones de riego y drenaje, encamisado en perforaciones y en estructuras de invernáculos.
Entre las diversas aplicaciones, los tubos están presentes como parte estructural de muebles, postes, vallas de seguridad y como componentes de un sin fin de artículos.
Clasificación
Las tuberías se clasifican por su dimensión, desde 20 mm y hasta 630 mm de diámetro.
Por su resistencia a la presión hidrostática, entre 2,5 y 25 bar., siendo las presiones más utilizadas para la conducción de agua potable 4 - 6 y 10 bar. (Kg. /cm3).
Para el caso de tuberías cloacales y pluviales se las clasifica por su diámetro, entre 40 y 630 mm, su espesor y su resistencia al aplastamiento.
Los sistemas de unión entre las tuberías y sus accesorios, son por sistema “Espiga – Enchufe”, por “Pegado” con adhesivo o bien con junta deslizante con aro de goma. Y en diámetros pequeños por roscado.
Todos los sistemas aseguran una perfecta estanqueidad de la instalación.
Calidad
Como todo producto, la vida útil dependerá de su correcto diseño, en función de las prestaciones y muy especialmente de la Calidad de sus componentes.
La Calidad es el resultado de la acertada elección de las materias primas, del correcto ajuste y constancia de las variables del proceso de fabricación, como así también de los controles y ensayos realizados en todas las etapas de su elaboración.
A título ilustrativo enunciamos algunos detalles sobre los ensayos que se realizan.
Para las tuberías a “Presión” (normalmente conducción de agua), la presión de ensayo a la cual se los somete es de 4,2 veces la Presión Nominal, esto significa que un tubo de cualquier diámetro, diseñado para soportar una presión de 10 bar. (10 Kg. /cm3), debe soportar el ensayo a una presión hidrostática de 42 bar. (42 Kg. /cm3) durante 1 hora.
Todos los tipos de tuberías son sometidos a un ensayo de Impacto a una temperatura de 0°C. Como ejemplo, para un tubo de 200 mm de diámetro exterior, la muestra es impactada 4 veces por un percutor metálico de 1 Kg., que cae desde 2 metros de altura, el tubo debe resistirlo sin presentar grietas, fisuras o roturas.
Otros ensayos son: Control dimensional, resistencia a la presión hidrostática, punto de ablandamiento Vicat, resistencia hidrostática de las juntas, aplastamiento transversal, absorción de agua, estabilidad dimensional, ovalización, cenizas sulfatadas, requisitos bromatológicos.
Los requisitos y los métodos de ensayos están especificados en las Normas IRAM (Instituto Argentino de Normalización y Certificación) correspondientes a cada producto.
La garantía de cumplimento, de todos los requisitos, es avalada por el Sello o Certificación IRAM, documento que solo puede emitir el Instituto Argentino de Normalización y Certificación.
Instalación
En las instalaciones sanitarias domiciliarias las tuberías se instalan embutidas en pisos y muros, o bien suspendidas de techos o amuradas en conductos junto a otros servicios. Y también enterradas en patios o jardines.
La tuberías empleadas en infraestructura, distribución de agua y redes cloacales y pluviales, se encuentran enterradas en aceras y calzadas, en profundidades de hasta 5 o 6 metros.
PRESIÓN NEGATIVA EN TUBERIAS DE PVC
Los tubos de PVC pueden soportar presiones negativas (vacío). Según las investigaciones realizadas por el Dr. R.K. Watkins de Utah State University, un conducto de PVC colocado de forma conveniente sobre el suelo y operando a temperaturas de servicio razonable, no puede colapsar bajo el efecto de una presión negativa. En efecto, los cálculos han demostrado que mismo si la temperatura de operación es elevada (hasta 38°C), la presión negativa requerida para provocar el aplastamiento de un tubo de PVC es superior a la presión atmosférica. En otros términos, el conducto está en condiciones de soportar un vacío absoluto.
Poco importa el material utilizado, la presencia de presiones negativas debe ser evitada lo más posible en el interior de un sistema de cañerías bajo presión. Siempre, dentro de la eventualidad y teniendo en cuenta las posibles apariciones de una presión negativa en el conjunto de un sistema de tuberías, los conductos de PVC poseerán la fuerza requerida para soportar tal depresión.
VALOR DEL COEFICIENTE DE MANNING “n” PARA TUBERIAS DE PVC
Los resultados de ensayos y de medidas en condiciones reales nos permiten concluir que un valor “n” de 0,009 es conservador al momento de proceder al diseño de una red por gravedad con pendiente mínima. Las razones de este valor son descriptas a continuación:
En el pasado, fue común utilizar un único valor de “n” para todo tipo de tubos, probablemente a los fines de simplificación. Ningún dato científico justifica este valor de “n” único y universal ya que complica la concepción y la construcción de un sistema gravitacional optimizado. Es por lo tanto esencial reconocer que materiales distintos poseen coeficientes de Mainning que le son propios.
Con el fin de justificar esto se deberá atribuir un coeficiente “n” particular y para ello una importante investigación técnica se ha desarrollado. Las publicaciones de los treinta últimos años en relación con las propiedades hidráulicas de las redes de desagües sanitarios han sido revisadas. Este esfuerzo permite interesantes conclusiones:
- Ninguna investigación científica o técnica ha dado un valor de “n” de 0,013 para las tuberías de PVC, que es la de las redes existentes o de ensayos de laboratorio. En más, estas investigaciones han demostrado que las propiedades hidráulicas de tubos de PVC no son de ninguna manera similares a los de tubos de cemento, gres o fibro-cemento. Todos los libros técnicos de referencia dedicados a la concepción de redes de desagüe consagran muy poco espacio en sus contenidos a los tubos de PVC. El manual de "Design and Construction of Sanitary and Storm Sewers" publicado por American Society of Civil Engineers (ASCE) da una cantidad de valores de “n” para los conductos en plástico en el orden de 0,011 a 0,015. En ningún momento los autores aportan justificación para apoyar estas recomendaciones.
Por lo tanto no existe ninguna justificación técnica para apoyar la utilización de un valor de “n” de 0,013 para el diseño de una red de desagüe por gravedad con tubos de PVC.
- La compilación y análisis de datos científicos medidos a la fecha da una media aritmética de 0,0088 para el valor “n” de tuberías de PVC, con un margen medio de 0,0006. Un valor de “n” de 0,013 se sitúa a más de 7 veces del valor medio medido. Es por lo tanto injustificado de utilizar un valor de 0,013 al momento de proceder al diseño y calculo de una red por gravedad en PVC. Un valor de “n” de 0,009 esta mucho más acorde con la realidad.
EFECTOS DE LOS RAYOS UV SOBRE LOS TUBOS DE PVC
Con el objeto de conocer los efectos de los rayos UV sobre las tuberías de PVC, las compañías miembros de Uni-Bell procedieron a un estudio, a fines de 1970, con una duración de dos años, en diversos lugares de los EUA y de Canadá. A lo largo de este estudio los tubos de PVC estuvieron colocados sobre soportes horizontales y dispuestos de manera de recibir una exposición continua a los rayos del sol. A intervalos regulares durante el estudio, las muestras fueron sometidas a ensayos para evaluar las propiedades mecánicas del tubo, con acento particular sobre el lado expuesto más intensamente a la radiación.
Los resultados de este estudio (publicado bajo el titulo UNI-TR-5 " The Effects of Ultraviolet Aging on PVC Pipe ") muestran una reducción progresiva de la resistencia al impacto de los tubos. El valor más bajo obtenido después de una exposición de dos años es de 158 lbs.pi, que equivale a 75% del valor original según la norma ASTM. De cualquier manera este valor reducido excede la resistencia al impacto de la mayoría de los productos utilizados en las redes de desagüe. Estos resultados demuestran que una exposición prolongada a los rayos UV no conlleva problemas particulares en relación con el mantenimiento de los productos en stock.
Los resultados del estudio muestran igualmente que el Modulo de Elasticidad y la Resistencia a la Tensión no son afectados. El hecho de que estas propiedades mecánicas no son afectadas significa que la resistencia a la Presión y la capacidad estructural del tubo de PVC quedan sin cambios. Los efectos de los rayos UV cesan en el momento que la exposición ha concluido.
Los efectos de los rayos UV pueden ser prevenidos intercalando una superficie opaca entre los rayos y los tubos, pues los rayos no la atraviesan. Si es necesaria una exposición de dos años, los tubos de PVC deberán estar cubiertos por una tela opaca permitiendo circular aire entre los tubos para así evitar una acumulación de calor excesivo.
DURACIÓN DE LOS TUBOS Y ACCESORIOS DE PVC
El PVC es un material donde la duración de vida es muy alta para sus artículos. Luego de un sondeo efectuado entre operadores de redes y de firmas del consejo para la fundación de investigaciones de la American Water Works Association (AWWARF), han mencionado la resistencia a la corrosión, la longevidad y la durabilidad como las principales razones que los llevan a elegir los tubos y accesorios de PVC para sus redes. Cuando se los consulta, a su entender, los tubos de PVC comparativamente a otros materiales, en lo que concierne a su longevidad, ellos clasifican a los tubos de PVC en el primer rango. (Fuente: Moser, A.P. et Kellog, Kenneth G., " Evaluation of Polyvinyl Chloride (PVC) Pipe Performance " AWWA Research Foundation, Denver Colorado, 1994)
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