Diseño. Los principios de diseño para la tubería flexible se basan en las siguientes características:

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1 Diseño

2 Diseño CONSIDERACIONES GENERALES Los principios de diseño para la tubería flexible se basan en las siguientes características: 1. En tuberías flexibles enterradas, el esfuerzo de flexión de la carga de zanja es reducida por la reacción lateral del suelo desarrollada cuando el tubo se deflexiona bajo la carga de zanja y los lados de la tubería empujan contra el relleno lateral. 2. La tubería flexible, inicialmente deflexiona por cargas de zanja, es re-redondeada por la presión interna, lo cual reduce la tensión de carga de zanja. Por lo tanto, cuando un tubo flexible se sujeta a carga de zanja externa y a presión interna en combinación, las tensiones de carga de zanja y presión interna no se suman, y el tubo puede ser diseñado para la tensión que requiere el mayor espesor de diseño. Esto es contrario al diseño de tubería rígida en la cual el caso simultáneo de presión interna y carga externa tienen que examinarse. 3. Tubería flexible generalmente se requiere para llevar cargas más pequeñas de tierra que una tubería más rígida, porque el tubo flexible, al deflexionarse bajo de la carga de tierra, transfiere una parte de esta carga al relleno lateral y altera las fuerzas de fricción en el relleno de tal forma que se reduce la carga de tierra en un valor menor que la impuesta en un tubo más rígido. p (D-t DISENO PARA PRESION INTERIOR Ecuación para diseño t 1 = 1 ) SF 20 R m Donde:t 1 = espesor nominal de la pared del tubo en milímetros p = presión interna en bares D = diámetro exterior de tubo en milímetros R m = resistencia última mínima a la tracción del material en megapascales (420 MPa) SF = factor de seguridad de diseño (3.0 para la presión de operación permisible y 2.5 para la presión máxima de funcionamiento admisible incluyendo golpe ariete) DISENO PARA LA DEFORMACION MAXIMA Ecuación para diseño Deformación = 100 R f (D-t) SF E t D f Donde: Flexión = máxima deflexión diametral de tubería permisible debido a flexión en porcentaje de diámetro exterior Rf = límite elástico de flexión de tubería de hierro dúctil en megapascales (Rf = 500 MPa) SF = factor de seguridad de diseño (1.5 contra-límite elástico) E = módulo de elasticidad del hierro dúctil en megapascales (170,000 MPa) D f = factor de deformación para tubería de hierro dúctil (3.5) t 1 = espesor nominal de la pared del tubo en milímetros DISENO PARA DEFLEXION Ecuación para diseño t = (D-t) Kx q E E E Donde: = deflexión de diámetro de tubo en porcentaje del diámetro exterior (Deflexión de diseño = 4% o de deformación, lo que sea menor) K x = coeficiente de deflexión q = presión vertical debido a todas las cargas externas en megapascales E = módulo de elasticidad del hierro dúctil en megapascales (170,000 MPa) E = módulo de reacción de suelo en megapascales Tablas para presión de operación admisible y profundidades de diseño de cubierta para zanjas y suelos típicos se indican en las siguientes páginas. Consulte ISO para más detalles. ACIPCO 7 Manual de Tubería Internacional

3 ISO 2531:2009 introduce un nuevo sistema de clasificación de tuberías y accesorios basado en las presiones donde el espesor mínimo de la pared es determinado por la presión de operación permisible. Clasificaciones de Presión Clasificaciones de tubería se basan en la presión de operación permisible (PFA) en bar, precedidos por la letra "C". Definiciones: Presión de Operación Permisible (PFA) = C, en bar La presión interna máxima, excluyendo golpe ariete, que un componente puede soportar con seguridad en servicio permanente. Presión Máxima de Operación Permisible (PMA) = 1.20 x PFA, en bar La presión interna máxima, incluyendo golpe ariete, que un componente puede soportar con seguridad en servicio. Presión de Prueba en Sitio Permisible (PEA) = (1.20 x PFA) + 5, en bar La presión máxima de prueba hidrostática que un componente recién instalado puede soportar durante un tiempo relativamente corto, cuando instalado sobre el suelo o colocado y rellenado bajo tierra, para medir la integridad de la instalación. La presión permisible dentro de un sistema de tubería debe limitarse a la clasificación de presión más baja de todos los componentes dentro del sistema. Espesor de Pared: El espesor mínimo de pared para tuberías, e min., no podrá ser inferior a 3.0 mm y se determinará mediante la ecuación: e min = PFA x SF x DE 20 R m + (PFA x SF) Donde: emin es el espesor de pared de tubería mínimo, milímetros; PFA es la presión de operación permitida, en bar; SF es el factor de seguridad para la PFA (= 3); DE Rm es el diámetro exterior nominal del tubo en milímetros; es la resistencia a la tracción mínima de hierro dúctil, en megapascales (Rm = 420 MPa); Nota: La ecuación anterior se deriva de la ecuación de Barlow, es decir, la tensión del aro σ = PD/2t Para tuberías fundidas por centrifugación, el espesor de pared mínimo, e min, no podrá ser inferior a 3,0 mm. El espesor nominal de pared, e nom, es igual al espesor de pared mínimo, e min, más (1,3 + 0,001 DN). ** Lo anterior está tomado de ISO 2531:2009. Favor de consultar la norma para más información específica. ACIPCO 8 Manual de Tubería Internacional

4 TUBERIA DE HIERRO DUCTIL CLASES ISO ESPESOR NOMINAL (mm) (mm) C20 C25 C30 C TUBERIA DE HIERRO DUCTIL CLASES ISO ESPESOR NOMINAL (mm) (mm) K7 K8 K ACIPCO 9 Manual de Tubería Internacional

5 TUBERIA DE HIERRO DUCTIL PRESION MAXIMA DE OPERACION PERMISIBLE (BAR) PRESION DE OPERACION PERMISIBLE (mm) C20 C25 C30 C Las presiones de operación para diámetros 100 mm mm son basados en una prueba de fábrica de 1.5 veces la presión de operación permisible. Consulte con ACIPCO si se requieren presiones más altas. TUBERIA DE HIERRO DUCTIL PRESION MAXIMA DE OPERACION PERMISIBLE (BAR) PRESION DE OPERACION PERMISIBLE (mm) K7 K8 K ACIPCO 10 Manual de Tubería Internacional

6 TUBERIA DE HIERRO DUCTIL PRESION MINIMA DE PRUEBA EN FABRICA (BAR) (mm) C20 C25 C30 C TUBERIA DE HIERRO DUCTIL PRESION MINIMA DE PRUEBA EN FABRICA (BAR) (mm) K7 K8 K ACIPCO 11 Manual de Tubería Internacional

7 ZANJA TIPICA Tubería colocada en zanja de fondo plano. Si se encuentran piedra o lajas, una capa de tierra suelta debe ser utilizada como cama. Se recomiendan huecos para alojar las campanas. CLASIFICACIÓN DE SUELOS ZANJA TIPO 1 Relleno -- A volteo, por lo general 70% - 80% de densidad standard Proctor dependiendo del tipo de suelo y el contenido de humedad, ángulo de cama de 30. ZANJA TIPO 2 Relleno -- ligeramente consolidada, > 75% de densidad standard Proctor, ángulo de cama de 45. ZANJA TIPO 3 Relleno -- compactación ligera, > 80% de densidad standard Proctor, ángulo de cama de 60. ZANJA TIPO 4 Relleno -- compactación del medio, > 85% de densidad standard Proctor, ángulo de cama de 90. ZANJA TIPO 5 Relleno -- alta compactación, > 90% de densidad standard Proctor, ángulo de cama de 150. Los siguientes ASTM D2487/US Bureau of Reclamation Soil Groups clasifican los diferentes suelos de relleno, es decir, suelos que se utilizan para colocación en la zanja que rodea el tubo, compactados o sin compactar, para prestar apoyo para la tubería. Estos grupos clasifican suelos naturales, así como materiales manufacturados. Los grupos se utilizan también para la clasificación de materiales de la pared de la zanja no perturbados. GRUPO A -- Piedra angular graduada (6 mm - 40 mm), incluyendo un número de materiales de relleno que tienen importancia regional como la piedra triturada, la grava triturada, y la concha machacada. GRUPO B (GW, GP, SW, SP) -- Suelos de grano grueso con pocos finos o ninguno, sin partículas mayores a 40 mm, incluyendo un número de materiales de relleno que tienen importancia regional que tienen granos redondeados, como la gravilla. GRUPO C (GM, GC, SM, SC, CL, ML, ML-CL, CL-CH, ML-MH) -- Suelos de grano grueso con finos y suelos de grano fino con mediana a ninguna plasticidad, con más de 25% de partículas gruesos, límite líquido (LL) menor al 50%.* GRUPO D (CL, ML, ML-CL, CL-CH, ML-MH) -- Suelos de grano fino con mediana a ninguna plasticidad, con menos del 25% partículas gruesas, límite líquido (LL) menor al 50%.* GRUPO E (CL,MH, CH, MH) -- Suelos de grano fino con medio a alta plasticidad, límite líquido (LL) mayor al 50%. GRUPO F (PT) -- Suelos orgánicos. * El diseñador debe determinar el porcentaje de partículas ásperas para determinar con precisión el grupo de suelo. ACIPCO 12 Manual de Tubería Internacional

8 PROFUNDIDADES MAXIMAS RECOMENDADAS DE CUBIERTA (m) TIPO DE SUELO C, CAMA EN 100mm DE MATERIALES SUELTOS, RURAL/ACCESO/PRINCIPAL DN CLASE ZANJA TIPO II ZANJA TIPO III 100 C40 31/31/31 33/33/ C40 16/16/16 17/17/ C40 10/10/10 11/11/ C40 9.9/9.9/9.7 10/10/ C30 4.9/4.8/ /5.5/ C40 8.9/8.8/ /9.6/ C25 3.6/3.4/ /4.0/ C30 6.5/6.4/ /7.1/ C40 9.3/9.2/ /10.0/ C25 3.4/3.2/ /3.8/ C30 5.3/5.2/ /5.9/ C40 9.0/8.9/ /9.7/ C25 3.5/3.4/ /4.0/ C30 4.9/4.8/ /5.4/ C40 9.1/9.0/ /9.8/ C25 3.4/3.2/ /3.9/ C30 4.9/4.8/ /5.5/ C40 8.9/8.9/ /9.7/ C25 3.6/3.4/ /4.2/ C30 5.0/4.9/ /5.6/ C40 9.0/9.0/ /9.8/ C20 2.6/2.4/* 3.3/3.2/ C25 3.9/3.8/ /4.5/ C30 5.2/5.1/ /5.8/ C40 8.8/8.8/ /9.6/ C20 2.7/2.5/* 3.4/3.3/ C25 3.8/3.7/ /4.5/ C30 5.3/5.3/ /6.1/ C40 8.7/8.7/ /9.5/ C20 2.6/2.4/* 3.4/3.3/ C25 3.7/3.6/ /4.4/ C30 5.3/5.2/ /6.0/ C40 8.6/8.6/ /9.4/ C20 2.6/2.5/* 3.4/3.3/ C25 3.7/3.6/ /4.3/ C30 5.7/5.0/ /5.8/ C40 8.6/8.6/ /9.4/ C20 2.6/2.4/* 3.3/3.2/ C25 3.6/3.5/ /4.3/ C30 5.0/5.0/ /5.7/ C40 8.4/8.4/ /9.2/ C20 2.6/2.4/* 3.3/3.2/ C25 3.6/3.5/ /4.3/ C30 5.0/4.9/ /5.7/ C20 2.6/2.4/* 3.3/3.2/ C25 3.6/3.5/ /4.2/ C30 5.0/4.9/ /5.7/ C20 2.6/2.4/* 3.3/3.2/ C25 3.6/3.5/ /4.2/ C30 4.9/4.9/ /5.6/5.5 ACIPCO 1 3 Manual de Tubería Internacional

9 PROFUNDIDADES MAXIMAS RECOMENDADAS DE CUBIERTA (m) (CAMINOS DE ACCESO, TIPO DE SUELO C, CAMA EN 100 mm DE MATERIALES SUELTOS) DN (mm) CLASE ZANJA TIPO II ZANJA TIPO III 100 K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K K ACIPCO 14 Manual de Tubería Internacional

10 PROFUNDIDADES MAXIMAS RECOMENDADAS DE CUBIERTA (m) (CAMINOS PRINCIPALES, TIPO DE SUELO C, CAMA EN 100 mm DE MATERIALES SUELTOS) DN (mm) CLASE ZANJA TIPO II ZANJA TIPO III 100 K K K K K K K K K K K K K K K7 * K K K7 * K K K7 * K K K7 * K K K7 * K K K7 * K K K7 * K K K7 * K K * Zanja Tipo III debe ser utilizada para esta condición. ACIPCO 15 Manual de Tubería Internacional