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6 FABRICACIÓN En la elaboración de las tuberías de polietileno FERROPLAST se utiliza exclusivamente materia prima de primera calidad, con certificación AENOR. Esta materia prima lleva incorporados los estabilizantes, antioxidantes y negro de humo necesarios para su correcta transformación, garantizando la calidad del producto final. Plásticos Ferro, S.L. fabrica las tuberías de polietileno FERROPLAST mediante proceso de extrusión, utilizando para ello la tecnología más avanzada de transformación y control, cumpliendo los criterios referentes a características y métodos de ensayo de la norma UNE EN 12201: Tipo Esfuerzo de diseño Resistencia mínima Coeficiente de seguridad (MPa) requerida MRS (MPa) C PE-40 3,2 4,0 1,25 PE-80 6,3 8,0 1,25 PE-100 8,0 10,0 1,25 Norma de calidad UNE EN Nuestro departamento de calidad desarrolla un continuo y exigente seguimiento de nuestras tuberías antes, durante y después de la fabricación. 6

7 CALIDAD Nuestro departamento de calidad desarrolla un continuo y exigente seguimiento de nuestras tuberías antes, durante y después de la fabricación, sometiéndolas en nuestros laboratorios a los siguientes ensayos: Aspecto (exterior e interior) Dimensiones Índice de fluidez Tiempo de inducción a la oxidación Propiedades en tracción: alargamiento a la rotura Retracción longitudinal Resistencia a la presión interna a diferentes temperaturas Plásticos Ferro, S.L. tiene concedidos certificados de marca de calidad AENOR en las siguientes tuberías de polietileno para conducciones de agua a presión: Tubos de polietileno de PE-40 FERROPLAST Tubos de polietileno de PE-80 FERROPLAST Tubos de polietileno de PE-100 FERROPLAST GARANTÍAS Las tuberías y accesorios de Plásticos Ferro se fabrican según las exigencias y criterios de las normas que son de aplicación, controlándose su calidad de manera continua mediante la realización de los ensayos señalados en dicha normativa. Plásticos Ferro garantiza sus sistemas contra cualquier defecto de fabricación en cualquier país del mundo (excepto USA y Canadá) y, mediante Póliza de Responsabilidad Civil, ofrece cobertura para los eventuales daños que sus sistemas de tuberías y accesorios pudieran ocasionar como consecuencia de un defecto de fabricación. Plásticos Ferro no se responsabiliza de los posibles defectos derivados del diseño de la instalación. Es condición necesaria, para que la garantía tenga efecto, que se cumpla con la reglamentación vigente en el país donde se realiza la instalación, que no se produzcan malas prácticas en el proceso de ejecución y montaje, que se realicen las pruebas reglamentarias de aplicación y que no se incumplan las advertencias de nuestra documentación. 7

8 CARACTERÍSTICAS GENERALES TABLA DE FACTORES A APLICAR A LA PRESIÓN NOMINAL SEGÚN TEMPERATURAS DE UTILIZACIÓN Temperatura del agua PE-40 PE-80 PE C 1,00 1,00 1,00 30 C 0,65 0,87 0,87 40 C 0,30 0,74 0,74 RESISTENCIA LIGEREZA Gran facilidad de manipulación, almacenaje e instalación. FLEXIBILIDAD Se adaptan a los posibles asentamientos del terreno. Al impacto Incluso a muy bajas temperaturas. Química Permanecen inalterables a todas las sustancias químicas contenidas en el agua y suelo. Resistentes a la corrosión y a la oxidación A la abrasión Debido a su baja rugosidad, no se ven afectadas por la acción de partículas abrasivas que puedan contener los fluidos transportados. A la presión interna DURABILIDAD Vida útil mínima de 50 años con máxima seguridad y fiabilidad. ATOXICIDAD No alteran el olor ni el sabor del agua: idoneidad para el transporte de agua potable. BAJO COEFICIENTE DE RUGOSIDAD Sus paredes lisas favorecen la ausencia de sedimentos e incrustaciones: óptimo comportamiento hidráulico con una mayor velocidad de flujo y menores pérdidas de carga. AISLAMIENTO ELÉCTRICO El polietileno es un material no conductor de electricidad. MÁXIMA ESTANQUEIDAD E IMPERMEABILIZACIÓN No hidroscópicas, no absorben agua. GRAN VARIEDAD DE ACCESORIOS MARCAJE Las tuberías de polietileno de FERROPLAST se marcan longitudinalmente por termoimpresión, indicando metro a metro: FERROPLAST AENOR 001/XXX AÑO PE-XX UNE EN ØxESP. PN XX BAR SDR XX USO ALIM. LOTE TURNO 8

9 CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS CARACTERÍSTICAS TÉCNICAS VALOR PE-40 PE-80 PE-100 Densidad media > 0,93 g/cm 3 0,93-0,95 g/cm 3 > 0,95 g/cm 3 Coeficiente de dilatación térmica lineal 0,17 mm/m C 0,22 mm/m C 0,22 mm/m C Conductividad térmica 0,35 Kcal/hm C 0,36 Kcal/hm C 0,37 Kcal/hm C Contenido en negro de carbono 2,0% - 2,5% 2,0% - 2,5% 2,0% - 2,5% Dispersión negro de carbono grado 3 grado 3 grado 3 Contenido en materias volátiles < 350 mg/kg < 350 mg/kg < 350 mg/kg Contenido en agua < 300 mg/kg < 300 mg/kg < 300 mg/kg Módulo de elasticidad a corto plazo MPa MPa MPa Módulo de elasticidad a largo plazo 130 MPa 150 MPa 160 MPa Tensión de diseño σ 3,2 MPa 6,3 MPa 8,0 MPa Coeficiente de seguridad C mín. 1,25 1,25 1,25 Coeficiente de Poisson υ 0,4 0,4 0,4 Constante dieléctrica 2,3 2,4 2,5 K (mm) 0,007 0,007 0,007 Rugosidad hidráulica n (Manning) 0,008 0,008 0,008 C (H Will.) EXIGENCIAS DE ENSAYOS VALOR EXIGIDO POLIETILENO MÉTODO DE PE-40 PE-80 PE-100 ENSAYO Alargamiento a la rotura > 350 % > 350 % > 350 % UNE EN ISO 6259 T.I.O. (tiempo de inducción a la oxidación) a 200 C 20 min. 20 min. 20 min. ISO Índice de fluidez ± 20% V.M.P. ± 20% V.M.P. ± 20% V.M.P. UNE EN ISO 1133 Retracción longitudinal 3% 3% 3% UNE EN ISO 2505 PE-100 σ = 12,0 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo Resistencia a la presión PE-80 σ = 10,0 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo interna 100 horas a 20ºC Resistencia a la presión interna 165 horas a 80ºC Resistencia a la presión interna horas a 80 C PE-40 σ = 7,0 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo PE-100 σ = 5,4 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo PE-80 σ = 4,5 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo PE-40 σ = 2,5 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo PE-100 σ = 5,0 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo PE-80 σ = 4,0 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo PE-40 σ =2,0 MPa Sin fallo Sin fallo Sin fallo UNE EN ISO

10 CAMPOS DE APLICACIÓN Acometidas y montantes en viviendas Abastecimiento de aguas Redes de riego (por aspersión, microirrigación por goteo, microaspersión...) Canalizaciones industriales Transporte hidráulico de sólidos en la industria Emisarios submarinos Desagües con y sin presión de aguas residuales Tendidos en el agua / estructuras flotantes Tubos suspendidos bajo puentes Desagües con y sin presión de aguas residuales Canalización y refrigeración de líneas eléctricas y telefónicas E Protección de cables eléctricos, telefónicos, de acero (tirantes en puentes y construcción en general) Protección de conductos de calefacción a distancia Conducciones para gas 10

11 PROGRAMA DE TUBERÍAS TUBERÍAS PARA AGUA POTABLE Ø ext. (mm) PE-40 Espesor (mm) PE-80 Espesor (mm) PE-100 Espesor (mm) PN 4 PN 6 PN 10 PN 10 PN 16 PN 6 PN 10 PN 16 PN ,0 3,0-2, ,3 3,5 2,0 3, ,0 3,0 4,4 2,4 3,6-2,0 3,0 4,4 40 2,4 3,7 5,5 3,0 4,5-2,4 3,7 5,5 50 3,0 4,6 6,9 3,7 5,6-3,0 4,6 6,9 63 3,8 5,8 8,6 4,7 7,1-3,8 5,8 8,6 75 4,5 6,8 10, ,5 6,8 10,3 90 5,4 8,2 12, ,4 8,2 12, ,2 6,6 10,0 15, ,8 7,4 11,4 17, ,4 8,3 12,7 19, ,2 9,5 14,6 21, ,9 10,7 16, ,7 11,9 18, ,6 14,8 22,7 - Fabricadas según NORMA UNE-EN Marca de calidad AENOR. Tuberías con banda de color azul coextrusionada. Longitudes estándar: Bobinas de 100 m hasta Ø 50 mm / Bobinas de 50 m desde Ø 63 mm hasta Ø 110 mm Barras de 6 m desde Ø 32 mm hasta Ø 250 mm / Barras de 12 m desde Ø 110 mm hasta Ø 250 mm Para cualquier otra medida o forma de suministro, consulte a nuestro Departamento Comercial. TUBERÍAS DE POLIETILENO IRHISPLAST (BAJA DENSIDAD). BANDA VERDE Para usos agrícolas e industriales Ø ext. Longitud de rollo (m) (mm) PN 4 PN 6 PN Tuberías con banda de color verde coextrusionada. TUBERÍAS PARA RAMALES DE RIEGO POR GOTEO (BAJA DENSIDAD) Ø ext. (mm) Ø int. (mm) Espesor (mm) Longitud (m/rollo) 12 10,0 1, ,0* 1, ,4 1, ,2 1,4 300 Fabricadas según NORMA UNE * Dimensiones no contempladas en norma UNE 11

12 PROGRAMA DE ACCESORIOS VÁLVULAS VÁLVULA DE ENLACE DE POLIETILENO CODOS CODO ROSCA HEMBRA A CODO ROSCA MACHO A CODO A CODO GRIFO Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 12

13 PROGRAMA DE ACCESORIOS ENLACES ENLACE RECTO ENLACE MIXTO ROSCA HEMBRA ENLACE MIXTO ROSCA MACHO ENLACE REDUCIDO ENLACE MIXTO BRIDA Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 13

14 PROGRAMA DE ACCESORIOS TE ROSCA HEMBRA TES TE IGUAL TE UNA BOCA REDUCIDA VARIOS COLLARINES DE TOMA DE PP 32-1/2" /4" " /2" /4" " /2" /4" " /2" /4" " /4" /2" /2" /4" " /4" /2" " /2" /4" " /4" /2" " /2" /4" " /4" /2" " /4" " /4" /2" " " /4" /2" " " /4" /2" " Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 14

15 PROGRAMA DE ACCESORIOS VARIOS (continuación) TAPÓN FINAL TUBO REDUCCIÓN MACHO-HEMBRA 3/4"-1/2" "-1/2" "-3/4" /4"-1/2" /4"-3/4" /4"-1" /2"-3/4" /2"-1" /2"-1 1/4" "-1" "- 1 1/4" "- 1 1/2" /2"-2" "-2 1/2" BRIDAS BRIDA LOCA ACERO ACCESORIOS INYECTADOS PE-AD PORTA BRIDAS PN Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 15

16 PROGRAMA DE ACCESORIOS ACCESORIOS INYECTADOS PE-AD REDUCCIÓN LARGA PN-16 Ø Código Ø Código Ø Código TAPÓN PN CODO 45 PN CODO 90 PN TE IGUAL PN TE REDUCIDA PN Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 16

17 PROGRAMA DE ACCESORIOS ACCESORIOS ELECTROSOLDABLES MANGUITO DE ENLACE PN CODO A 45 PN CODO A 90 PN TE IGUAL PN REDUCCIÓN PN EQUIPOS DE SOLDAR (ELECTROSOLDABLES) Modelo Código Máquina soldadura manual Máquina soldadura automática Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 17

18 PROGRAMA DE ACCESORIOS ACCESORIOS METÁLICOS TE IGUAL TE ROSCA HEMBRA TE ROSCA MACHO CODO IGUAL CODO ROSCA HEMBRA Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 18

19 PROGRAMA DE ACCESORIOS CODO ROSCA MACHO ACCESORIOS METÁLICOS ENLACE ROSCA HEMBRA ENLACE ROSCA MACHO ENLACE RECTO Todas las medidas expresadas en milímetros. Para otras medidas por favor consultar. 19

20 Plásticos Ferro fabrica las tuberías de polietileno FERROPLAST mediante un proceso de extrusión. Para ello emplea la tecnología más avanzada de transformación y control, cumpliendo a su vez los criterios referentes a características y métodos de ensayo de la norma UNE correspondiente. 20

21 SISTEMAS DE UNIÓN Las tuberías de polietileno pueden unirse mediante soldadura a tope, electrosoldadura o uniones mecánicas de plástico o metálicas. La elección del sistema apropiado depende en cada caso del medio y las condiciones en que vayan a ser usadas las tuberías, de las características del fluido a conducir y del diámetro. A/ UNIÓN MEDIANTE SOLDADURA A TOPE Este sistema se puede utilizar en tuberías de polietileno PE-80 y PE-100, preferentemente a partir de 90 mm de diámetro nominal y 5 mm de espesor. Limpiar de residuos y grasa la placa calefactora con papel y alcohol. Limpiar las superficies a soldar de ambos tubos. Colocar los tubos alineados y sujetarlos mediante las mordazas de la máquina, dejando espacio entre ellos para que pueda actuar la biseladora. Biselar ambos tubos a la vez y eliminar las virutas generadas. Enfrentar los tubos y volver a comprobar que están alineados. Colocar la placa calefactora entre ambos tubos y aproximarlos a ella, comprobando que hagan buen contacto a lo largo de todo su perímetro. Calentar ambas superficies manteniendo la presión hasta que toda Retirar la placa e inmediatamente unir ambos tubos ella haga buen contacto. A partir de ahí, mantener la plancha sin presión aplicando la presión indicada en la tabla de la máquina para hasta conseguir la altura de bordón necesaria. el tubo correspondiente. Temperatura placa calefactora: * PE-80 = 210 C ± 5 C * PE-100 = 225 C ± 5 C Dejar enfriar la soldadura, teniendo en cuenta que se enfría más rápido por el exterior. 21

22 B/ UNIÓN MEDIANTE SOLDADURA POR ELECTROFUSIÓN Este sistema se puede utilizar: En tuberías de polietileno de cualquier diámetro cuya presión nominal sea 10 ó 16 atm. En tuberías de polietileno de diámetro mayor o igual a 110 mm cuya presión nominal sea 6 atm. La unión se lleva a cabo mediante el uso de accesorios especiales que llevan incorporadas una o varias resistencias en su superficie interna y cuyos terminales están ubicados sobre la superficie externa. Limpiar las superficies de los tubos a soldar. Tornear la superficie que estará en contacto con la pieza electrosoldable. Introducir todos los tubos que estarán en contacto con la pieza hasta el tope y en sentido longitudinal. Conectar los electrodos a los polos de la pieza e introducir el código de parámetros que viene adjunto a ésta. La máquina comprueba primero la resistencia de la pieza. Dejar enfriar la unión, como mínimo, el tiempo indicado por la máquina. C/ UNIÓN MEDIANTE ACCESORIO MECÁNICO (FITTINGS) Por su sencillez, seguridad y rapidez de montaje, es un sistema ideal para las tuberías de polietileno de PE-40 de cualquier diámetro y, para las de PE-80 y PE-100, hasta diámetro 90 mm. Este sistema está compuesto por un cuerpo que se une al tubo, aro de fijación, junta de estanqueidad y pieza móvil roscada o atornillada al cuerpo. Debe disponer de cuello suficiente para el alojamiento de las tuberías entre el anillo de estanqueidad y el tope de penetración (como mínimo el 25% del diámetro nominal de la tubería y nunca menor de 10 mm). En el caso de instalaciones no sometidas a tracción, se pueden emplear accesorios mecánicos con fijación no metálica o sin elemento de fijación. 22

23 INSTALACIÓN DE TUBERÍAS EN ZANJA APERTURA DE LA ZANJA La anchura de la zanja estará en función de su profundidad y del diámetro de la tubería a instalar. En general, la anchura aconsejable de zanja se puede determinar mediante la siguiente fórmula: Ancho (mm) = diámetro del tubo (mm) + 30 cm_ Si hubiera necesidad de abrir nichos para la colocación de piezas especiales, éstos no deben ser abiertos hasta el momento de su instalación, con el fin de asegurar la estabilidad del terreno. La profundidad de la zanja estará en función de las cargas fijas y móviles así como de las condiciones particulares de la obra. En terrenos agrícolas se recomienda un recubrimiento mínimo de 75 cm por encima de la generatriz superior del tubo para evitar su rotura al realizar las labores habituales. En caso de no existir cargas móviles y que las condiciones térmicas sean favorables, bastará con una profundidad de 60 cm sobre la generatriz superior del tubo. Cuando haya que considerar la existencia de cargas móviles y ausencia de protección sobre la tubería, se deberán tener en cuenta las especificaciones recogidas en la norma UNE respecto a sobrecargas verticales. ASIENTO El lecho de la zanja debe estar totalmente libre de cascotes gruesos, piedras y otros objetos con aristas que puedan dañar el tubo. Se realizará una cama de arena o tierra seleccionada, con un espesor de 10 cm en el caso de tuberías de diámetros igual o inferior a 110 mm, y de 15 cm en el caso de diámetros superiores. ETAPA 1 Cama ETAPA 2 relleno: compactación minima = 95% Proctor Normal ETAPA 3 Rellenar hasta coronación de la zanja TENDIDO DE LA TUBERÍA Se realizará de forma sinuosa para absorber, en parte, las tensiones producidas por las variaciones térmicas. En el caso de existir pendientes acusadas, el tendido debe realizarse preferentemente en el sentido ascendente, previendo puntos de anclaje para la tubería. Cuando se interrumpe la colocación de tuberías es aconsejable taponar los extremos de la instalación para impedir la entrada de cuerpos extraños. RELLENO El relleno de la zanja se hará con tierras exentas de piedras, cascotes o cantos angulosos, preferentemente a mano, hasta rebasar 30 cm por encima de la generatriz superior del tubo. Se prestará especial atención en la compactación de la parte lateral de los tubos (compactación del 95% Proctor Normal). El resto del relleno puede realizarse con material procedente de la excavación. Debe evitarse el relleno de zanjas en tiempos de grandes heladas o con materiales helados. 23

24 PRUEBA DE PRESIÓN EN OBRA Se han de tener en cuenta los siguientes puntos: La temperatura de la tubería en el momento de la prueba no debe ser superior a 20 C. Es imprescindible que las soldaduras se hayan enfriado completamente. Todos los accesorios deberán estar instalados en su posición definitiva y la tubería convenientemente anclada en todos los cambios de dirección y puntos fijos. La diferencia de presión entre el punto más alto y el más bajo del tramo a chequear debe ser inferior al 10% de la presión de prueba. La presión hidrostática interior para la prueba en zanja no debe sobrepasar de 1,4 veces la presión máxima de trabajo de la tubería en el punto más bajo del tramo. Los extremos del tramo a probar deben cerrarse con piezas que se anclarán debidamente y que sean fácilmente desmontables posteriormente para la continuación del montaje. Las válvulas del tramo deben permanecer abiertas durante la ejecución de la prueba. Se realizará el llenado por el punto más bajo siempre que sea posible. Si se efectuase por otro más alto habría que hacerlo lentamente, facilitando la salida del aire. Durante el llenado de la tubería las ventosas situadas en los puntos altos deben permanecer también abiertas. En el punto más alto del tramo en prueba se colocará un grifo de purga para expulsión del aire y para comprobar que todo el sistema se encuentra lleno de agua. El equipo de presión para la prueba se situará en el punto más bajo del tramo de prueba. La prueba se considera satisfactoria si, a los 30 minutos de tener sometido el tramo a la presión de prueba, no se ha producido un descenso de ésta superior a: Donde P es la presión de prueba expresada en Kg./cm 2. 24

25 PUESTA EN SERVICIO DE LA INSTALACIÓN Como operaciones previas a la puesta en servicio de la instalación, se deben realizar una limpieza y desinfección de la red. LIMPIEZA La limpieza tiene por objeto la eliminación de cuerpos extraños procedentes de la puesta en obra (material de zanja, grava, etc.) mediante la circulación de agua. Se realiza por sectores y con una velocidad de circulación no superior a 0,75 m/seg. DESINFECCIÓN Le desinfección se lleva a cabo introduciendo cloro en la red, previamente llena de agua, aislada y con las descargas cerradas. Se introduce el cloro a través de una boca de aire y en cantidad suficiente para que en el punto más alejado de ésta se consiga una cantidad de cloro residual de 25 mg/l. Después de 24 horas, la cantidad de cloro residual en dicho punto debe ser superior a 10 mg/l. Una vez efectuada la desinfección, se abrirán las descargas y se hará circular de nuevo agua hasta que se obtenga un valor de cloro residual inferior a 1 mg/l. Se aconseja efectuar un análisis bacteriológico una vez concluida la desinfección de la red. PUESTA EN SERVICIO Para ello se necesita poner en carga y conectar a otras redes. Poner en carga Se realiza el llenado de la red por el punto más bajo de la misma y con una velocidad pequeña para facilitar la expulsión del aire. Se dará por completado el llenado de la red cuando por la boca de aire más alta ya no salga aire y sí agua. Entonces, al cerrar la boca de aire, la red alcanzará la presión de servicio. Conectar a otras redes Cuando deban conectarse dos redes, se pondrán en carga cada una independientemente. A continuación se abrirá una válvula de comunicación para igualar presiones y posteriormente se abrirán todas las demás válvulas de conexión. 25

26 EJERCICIOS CÁLCULO TEÓRICO Ejemplo 1: Se dispone de un depósito situado a cota 160 m desde el que se desea enviar un caudal de 15 l/s a otro depósito situado a una cota de 290 m. Suponiendo que el nivel en el depósito situado a menor cota permanece constante e igual a 10 m, calcular: a) Diámetro de tubería necesario. b) Presión nominal de la tubería. c) Potencia requerida en la bomba situada a la salida del depósito inferior (rendimiento conjunto bomba-motor η=75%) Nota: se despreciarán las pérdidas de carga localizadas. Esquema: Solución: Se adoptará como velocidad recomendable de circulación: V = 0,6 m/s_ Por lo tanto, la sección interior de la tubería vendrá dada por: Q = v x S S = Q v Q = 15 l/s = 0,015 m 3 /s El diámetro interior de la tubería será: Para este diámetro, sólo se puede utilizar tuberías de PE-100. D = 178,45 mm Dado que el desnivel existente es de 120 m, parece claro que la bomba debe tener como mínimo una presión al comienzo de la impulsión de 12 atm. Luego adoptaremos como presión nominal de la tubería 16 atm. La tubería más adecuada parece ser: atm: 163,6 mm_ 26

27 Necesitamos conocer el valor real de la velocidad de circulación: Calculamos ahora el valor de las pérdidas de carga que se producen a lo largo de la conducción. Utilizamos la fórmula de Manning: S = 0,02101 m 2 P = * D = * 0,1636 = 0,5137 m Si la longitud de la tubería es de metros, la pérdida de carga continua total será: h = * 2,2895 * 10-3 = 2,25 m_ Significa esto que la bomba debe dar un caudal de 15 l/s con una presión manométrica al inicio de la impulsión de: H = h _ (Generalmente, el término correspondiente a la energía cinética se suele despreciar si la velocidad es baja, como ocurre en este caso). H = ,28 = 122,28 m _ La potencia de la bomba será: P t = * 0,015 * 122,28 (75 * 0,75) = 32,61 C.V. donde: γ= peso específico del agua (1.000 Kg/m3); η= eficiencia bomba-motor Resultados: a) Ø 200 mm PE-100 b) Pn = 16 atm c) Pt = 32,61 C.V. 27

28 Ejemplo 2: Se dispone de un depósito situado a cota 350 m desde el que se desea enviar un caudal de 40 l/s a un punto de la conducción situado a cota de 320 m mediante una tubería de m de longitud. Suponiendo que el nivel en el depósito permanece constante e igual a 8 metros, calcular: a) Diámetro de tubería necesario. Nota: se despreciarán las pérdidas de carga localizadas. Esquema: Solución: h = = 38 m_ Si la longitud de tubería es de m, entonces la pérdida de carga por unidad de longitud será: J = = 1,26 * 10-2 m/m El valor J vendrá dado por: J = v 2 * η 2 R H 4/3 ; η = 0,008 (1) Porque v (velocidad) se calcula según: Q v = S (2) donde S= sección de la tubería. 28

29 Y R H toma el valor: y R H = S = S P (3) * D 2 4 (4) P = * D (5) Tendremos que combinando las cinco expresiones anteriores, el valor de J se calcula como: J = 10,30 * Q 2 * η 2 D 16/3 (6) Porque si Q= 40 l/s= 0.04 m 3 /s, entonces:: Obtenemos que el valor necesario de diámetro interior de tubería debe ser D=171,99 mm. Se deduce que la tubería necesaria será de PE-100. Puesto que el nivel de agua en el depósito permanece en 8 metros, entonces será suficiente con una tubería de presión nominal 6 atm. Veamos qué tubería tiene un diámetro interior de valor más aproximado al calculado: atm = ID = 166,2 mm_ Esta será la tubería necesaria. El caudal que circulará por la tubería será el correspondiente a este diámetro. Haciendo uso de la fórmula (6) tendremos:: 1,26 * 10 2 = 10,30 * Q 2 * 0,008 2 (0,1662) 16/3 Despejando el valor de Q, tendremos: Q = 0,036 m 3 /s_ Para este caudal, la velocidad de circulación del agua dentro de la tubería será de: Resultado: a) Ø 180 mm 6 atm. PE

30 CÁLCULO APROXIMADO A continuación se resuelven los dos ejemplos anteriores haciendo uso de los ábacos. Ejemplo 1: Se dispone de un depósito situado a cota 160 m desde el que se desea enviar un caudal de 15 l/s a otro depósito situado a una cota de 290 m. Suponiendo que el nivel en el depósito situado a menor cota permanece constante e igual a 10 m, calcular: a) Diámetro de tubería necesario. b) Presión nominal de la tubería. c) Potencia requerida en la bomba situada a la salida del depósito inferior (rendimiento conjunto bomba-motor η=75%) Nota: se despreciarán las pérdidas de carga localizadas. Solución: Se adoptará como velocidad recomendable de circulación: v = 0,6 m/s_ Dado que el desnivel existente es de 120 m, parece claro que la bomba debe tener como mínimo una presión al comienzo de la impulsión de 12 atm. Luego adoptaremos como presión nominal de la tubería, 16 atm. Si en la ruleta Caudal-Diámetro-Velocidad fijamos el indicador de caudales en 15l/s, leeremos: Para los Ø comprendidos entre 20 y 63 mm, las velocidades son muy elevadas (para 63x3,8 la velocidad es superior a 6 m/s). Para los Ø superiores a 63 mm, la tubería indicada es 200x11,9. Sin embargo, esta tubería se corresponde a la de presión nominal 10 atm, luego nos queda como alternativa la tubería de 200x18,2 (16 atm) y la tubería 180x6,9 (6 atm). Lógicamente la solución será: Ø = 200 mm e = 18,2 mm Pn = 16 atm Como se puede ver en la propia ruleta, el valor de la velocidad es algo superior a 0,6 m/s. Adoptaremos: v = 0,7 m/s_ Calculamos ahora el valor de las pérdidas de carga que se producen a lo largo de la conducción. Utilizamos la ruleta Caudal- Diámetro-Pérdidas de carga, fijando el lector de caudales en 15 l/s. Para la tubería de 200 x18,2 (16 atm), obtenemos un valor de pérdidas de carga de: J = 0,23 m 100 m = 0,0023 m/m Si la longitud de la tubería es de metros, la pérdida de carga continua total será: h = * 2,3 * 10-3 = 2,3 m _ Significa esto que la bomba debe dar un caudal de 15 l/s con una presión manométrica al inicio de la impulsión de: La potencia requerida de la bomba será: H = ,3 = 122,3 m = 12,23 atm = 12,23 Kg./cm 2 _ donde: γ= peso específico del agua (1.000 Kg/m3); η= eficiencia bomba-motor Resultados: a) Ø 200 mm b) Pn = 16 atm c) Pt = 32,61 C.V. 30

31 Ejemplo 2: Se dispone de un depósito situado a cota 350 m desde el que se desea enviar un caudal de 40 l/s a un punto de la conducción situado a cota de 320 m, mediante una tubería de 3000 m de longitud. Suponiendo que el nivel en el depósito permanece constante e igual a 8 metros, calcular: a) Diámetro de tubería necesario. Nota: se despreciarán las pérdidas de carga localizadas. Solución: h = = 38 m _ Si la longitud de tubería es de m, entonces la pérdida de carga por unidad de longitud será: J = 38 1,26 m = 1,26 * 10-2 m/m = m Como el nivel del depósito se encuentra a 8 m respecto de la entrada de la tubería, tomaremos como valor de presión nominal de la tubería, 6 atm. En la ruleta Caudal-Diámetro-Pérdidas de carga, si fijamos el lector de caudales en 40 l/s, y tenemos que las tuberías más adecuadas son: 180 * 6,9 (6 atm) 200 * 18,2 (16 atm) Pero es suficiente con 6 atm. En la misma ruleta observamos que si situamos el indicador de la tubería de 180 6,9 sobre la pérdida de carga de 1,26 m/100m, el caudal que circulará será aproximadamente 40 l/s: Q = 40 l/s _ Para este caudal, la velocidad de circulación del agua para la tubería será la calculada en la ruleta Caudal-Diámetro- Velocidad, situando el indicador de caudales en 40 l/s. v = 1,8 m/s _ Resultado: a) Ø 180 mm 6 atm. FACTORES DE CONVERSIÓN DE UNIDADES LONGITUD CAUDAL PRESIÓN POTENCIA 1 m = 3,281 pies = 39,37 pulgadas 1 pie = 30,48 cm 1 pulgada = 2,540 cm 1 m 3 /s = l/s 1 m 3 /s = m 3 /h 1 Mpa = 10 kg/cm 2 = 10 atm 1 atm = 760 mm de Hg = 10 m.c.a. = 1,013 bar 1 C.V. = 735 W 1 H.P. = 746 W 1 W = 1 J/s 31

32 RULETAS DE CÁLCULO PARA SISTEMAS DE PRESIÓN POLIETILENO PÉRDIDA DE CARGA / CAUDAL / DIÁMETRO x ESPESOR VELOCIDAD / CAUDAL / DIÁMETRO x ESPESOR 32

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