La tubería de plástico es una sección tubular, o cilindro hueco, hecho de plástico . Por lo general, aunque no necesariamente, tiene una sección transversal circular y se utiliza principalmente para transportar sustancias que pueden fluir: líquidos y gases (fluidos), lodos, polvos y masas de sólidos pequeños. También se puede utilizar para aplicaciones estructurales; Los tubos huecos son mucho más rígidos por unidad de peso que los miembros sólidos.
Las tuberías de plástico se utilizan para el transporte de agua potable , aguas residuales , productos químicos , fluidos de calefacción y refrigeración , productos alimenticios , líquidos ultrapuros, lodos , gases , aire comprimido , riego , sistemas de tuberías de presión de plástico y aplicaciones de sistemas de vacío .
Hay tres tipos básicos de tuberías de plástico:
Tuberías extruidas que constan de una capa de una matriz homogénea de material termoplástico lista para su uso en una tubería.
Las tuberías y accesorios de pared estructurada son productos que tienen un diseño optimizado con respecto al uso de materiales para lograr los requisitos físicos, mecánicos y de rendimiento. Las tuberías de pared estructuradas son soluciones de sistemas de tuberías hechas a medida, para una variedad de aplicaciones y, en la mayoría de los casos, desarrolladas en cooperación con los usuarios.
Tubería que incorpora una capa metálica flexible como medio de tres capas unidas. La tubería de barrera se utiliza, por ejemplo, para proporcionar protección adicional al contenido que pasa a través de la tubería (particularmente agua potable) contra productos químicos agresivos u otra contaminación cuando se coloca en un suelo contaminado por un uso anterior.
La mayoría de los sistemas de tuberías de plástico están fabricados con materiales termoplásticos. El método de producción consiste en fundir el material, darle forma y luego enfriarlo. Los tubos normalmente se producen por extrusión . [1]
Los sistemas de tuberías de plástico cumplen una variedad de requisitos de servicio. Las normas de productos para sistemas de tuberías de plástico se preparan dentro del comité de normas CEN/TC155. Estos requisitos se describen en un conjunto de normas europeas de productos para cada aplicación junto con sus características específicas, por ejemplo:
Las tuberías de plástico son capaces de cumplir con los requisitos específicos de cada aplicación. Lo hacen durante una larga vida útil y con fiabilidad y seguridad. [2] El factor clave del éxito se logra manteniendo niveles de calidad constantemente altos. Para productos de tuberías de plástico, estos niveles están definidos por las diferentes normas. Dos aspectos son fundamentalmente importantes para el rendimiento de las tuberías de plástico: flexibilidad y larga vida útil. [3]
El acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) se utiliza para el transporte de agua potable, lodos y productos químicos. Se utiliza más comúnmente para aplicaciones DWV (drenaje-desagüe-ventilación). Tiene un amplio rango de temperatura, desde -40 °C hasta +60 °C.
El ABS es un material termoplástico y se desarrolló originalmente a principios de la década de 1950 para su uso en campos petroleros y la industria química. La variabilidad del material y su relativa rentabilidad lo han convertido en un plástico de ingeniería popular. Se puede adaptar a una variedad de aplicaciones modificando la proporción de los componentes químicos individuales.
Se utilizan principalmente en aplicaciones industriales donde son esenciales una alta resistencia al impacto y rigidez.
Este material también se utiliza en sistemas de tuberías sin presión para suelos y residuos. [5]
El cloruro de polivinilo clorado (CPVC) es resistente a muchos ácidos, bases, sales, hidrocarburos parafínicos, halógenos y alcoholes. No es resistente a disolventes, aromáticos y algunos hidrocarburos clorados. Puede transportar líquidos a temperaturas más altas que el uPVC con una temperatura máxima de funcionamiento que alcanza los 200 °F (93,3 °C). Debido a su mayor umbral de temperatura y resistencia química, el CPVC es una de las principales opciones de materiales recomendados en el transporte de agua y líquidos residencial, comercial e industrial.
Polietileno de alta densidad (HDPE): la tubería de HDPE es fuerte, flexible y liviana. Tiene una tasa de fuga cero cuando se fusionan. [6]
El PB-1 se utiliza en sistemas de tuberías a presión para agua potable fría y caliente, redes de calefacción urbana preaisladas y sistemas de calefacción y refrigeración de superficies. Las propiedades clave son soldabilidad, resistencia a la temperatura, flexibilidad y alta resistencia a la presión hidrostática. Un tipo estándar, PB 125, tiene una resistencia mínima requerida (MRS) de 12,5 MPa. También tiene baja transmisión de ruido, baja expansión térmica lineal, sin corrosión ni calcificación.
Los sistemas de tuberías PB-1 ya no se venden en Norteamérica. La cuota de mercado en Europa y Asia es pequeña pero crece constantemente. En algunos mercados, por ejemplo Kuwait, Reino Unido, Corea y España, el PB-1 tiene una posición sólida. [7]
El polietileno se ha utilizado con éxito durante muchos años para el transporte seguro de agua potable y residual, residuos peligrosos y gases comprimidos. Dos variantes son la tubería HDPE ( polietileno de alta densidad ) [8] y la más resistente al calor PEX (polietileno reticulado, también XLPE).
El PE se utiliza para las tuberías desde principios de los años cincuenta. Los tubos de PE se fabrican por extrusión en una variedad de dimensiones. El PE es ligero, flexible y fácil de soldar. Su acabado interior liso garantiza buenas características de flujo. El desarrollo continuo del material ha mejorado su rendimiento, lo que ha llevado a un rápido aumento de su uso por parte de las principales empresas de servicios de agua y gas de todo el mundo.
Las tuberías también se utilizan en tecnologías de revestimiento y sin zanjas, las llamadas aplicaciones sin excavación, donde las tuberías se instalan sin cavar zanjas y sin ninguna interrupción en la superficie. Aquí las tuberías se pueden utilizar para revestir sistemas de tuberías antiguos para reducir las fugas y mejorar la calidad del agua. Por lo tanto, estas soluciones están ayudando a los ingenieros a rehabilitar sistemas de tuberías anticuados. La excavación es mínima y el proceso se lleva a cabo rápidamente bajo tierra.
También para el material de tubería de PE, varios estudios demostraron un largo historial con una vida útil esperada de más de 50 años.
El polietileno reticulado se conoce comúnmente como XLPE o PEX. Es un material termoplástico que se puede fabricar de tres formas diferentes dependiendo de cómo se esté realizando el entrecruzamiento de las cadenas poliméricas. PEX se desarrolló en la década de 1950. Se ha utilizado para pipas en Europa desde principios de los años 1970 y ha ido ganando rápidamente popularidad en las últimas décadas. A menudo se suministra en bobinas, es flexible y, por lo tanto, se puede conducir alrededor de estructuras sin accesorios. Su resistencia a temperaturas que van desde temperaturas bajo cero hasta casi ebullición lo convierten en un material de tubería ideal para instalaciones de agua fría y caliente, calefacción por radiadores y suelo radiante, aplicaciones de deshielo y refrigeración de techos [9]
El Polietileno de Temperatura Elevada (RT) o PE-RT amplía las propiedades tradicionales del polietileno. De este modo, es posible mejorar la resistencia a altas temperaturas mediante un diseño molecular especial y un control del proceso de fabricación.
Su resistencia a temperaturas bajas o altas hace que PE-RT sea ideal para una amplia gama de aplicaciones de tuberías de agua fría y caliente.
El polipropileno es adecuado para su uso con productos alimenticios, aguas potables y ultrapuras, así como en las industrias farmacéutica y química.
El PP es un polímero termoplástico elaborado a partir de polipropileno. Se inventó por primera vez en la década de 1950 y se ha utilizado para tuberías desde la década de 1970. Debido a su alta resistencia al impacto combinada con buena rigidez y alta resistencia química, este material es adecuado para aplicaciones de alcantarillado. Un buen rendimiento en un rango de temperatura de funcionamiento de hasta 60 °C (140 °F) (continuo) hace que este material sea adecuado para sistemas internos de descarga de suelos y desechos. Un grado especial de PP con comportamiento a altas temperaturas de hasta 90 °C (194 °F) (a corto plazo) hace que ese material sea una buena opción para el suministro interno de agua caliente. [10]
El difluoruro de polivinilideno (PVDF) es un fluoropolímero termoplástico bastante no reactivo con excelente resistencia química y térmica para usos en tuberías de plástico. La resina PVDF se produce mediante la polimerización del monómero de fluoruro de vinilideno. La resina de PVDF se utiliza luego para fabricar tuberías de PVDF y muchos otros productos.
Las industrias y aplicaciones seleccionan las tuberías de PVDF debido a sus cualidades inertes y duraderas. Las tuberías de PVDF se utilizan más en la industria de procesos químicos debido a su capacidad para sondear soluciones agresivas y corrosivas. Las tuberías de PVDF también tienen un uso común en aplicaciones de alta pureza, fabricación de semiconductores, electrónica/electricidad, desarrollos farmacéuticos y procesamiento de desechos nucleares.
Las especificaciones y características de rendimiento de las tuberías de PVDF aprueban las tuberías de PVDF hasta 248 °F (120 °C) en condiciones de sistema presurizado. La tubería no soporta el crecimiento de hongos según el método estándar de prueba militar 508, 81-0B. A diferencia de otras tuberías termoplásticas comunes (uPVC, CPVC, PE, PP), el PVDF no muestra sensibilidad a la luz ultravioleta ni al daño oxidativo del ozono, lo que lo aprueba para usos en exteriores a largo plazo. [11]
uPVC o PVC-U, es un material termoplástico derivado de sal común y combustibles fósiles. El material de las tuberías tiene el historial más largo de todos los materiales plásticos. Los primeros tubos de PVC se fabricaron en los años 30. A partir de la década de 1950, las tuberías de PVC se utilizaron para reemplazar las tuberías de metal corroídas y así llevar agua potable a una creciente población rural y luego urbana. Las tuberías de PVC están certificadas como seguras para agua potable según la norma NSF 61 y se utilizan ampliamente para tuberías de distribución y transmisión de agua en América del Norte y en todo el mundo. El PVC está permitido para tuberías de desagüe en los hogares y es la tubería más utilizada para alcantarillado sanitario.
Pronto siguieron otras aplicaciones con y sin presión en el campo de alcantarillado, suelos y residuos, gas (baja presión) y protección de cables. Por tanto, la contribución del material a la salud, la higiene y el bienestar públicos ha sido significativa.
Las tuberías de cloruro de polivinilo o uPVC (cloruro de polivinilo no plastificado) no son adecuadas para líneas de agua caliente y su uso en el interior de líneas de suministro de agua en los hogares de EE. UU. está restringido desde 2006. Código IRC P2904.5 uPVC No incluido en la lista.
El PVC tiene una alta resistencia química en todo su rango de temperatura de funcionamiento , con una amplia banda de presiones de funcionamiento. La temperatura máxima de funcionamiento es de 140 °F (60 °C) y la presión máxima de trabajo: 450 psi (3100 kPa). Debido a sus características de resistencia a largo plazo, alta rigidez y rentabilidad, los sistemas de uPVC representan una gran proporción de las instalaciones de tuberías de plástico y algunas estimaciones indican que actualmente hay más de 2.000.000 millas (3.200.000 km) de tuberías de uPVC en servicio en todas las aplicaciones.
Basados en el material estándar de cloruro de polivinilo, se utilizan otras tres variantes.
Una variante llamada OPVC o PVCO representa un hito importante en la historia de la tecnología de tuberías de plástico. Esta versión biaxial de alto rendimiento orientada molecularmente combina una mayor resistencia con una resistencia adicional al impacto.
Una variante dúctil es el MPVC, policloruro de vinilo modificado con acrílicos o PE clorado. Este material más dúctil con alta resistencia a la fractura se utiliza en aplicaciones de mayor demanda donde la resistencia contra el agrietamiento y la corrosión bajo tensión es importante. En varios estudios se ha investigado la larga trayectoria de las tuberías de PVC. Investigaciones recientes realizadas por la KRV alemana y la TNO holandesa han confirmado que las tuberías de presión de agua de PVC, cuando se instalan correctamente, tienen una vida útil de más de 100 años. [12]
Las tuberías de plástico se utilizan desde hace más de 50 años. La vida útil prevista de los sistemas de tuberías de plástico supera los 100 años. Varios estudios de la industria han demostrado este pronóstico.
Los materiales de tuberías de plástico siempre se han clasificado basándose en pruebas de presión a largo plazo. Los tiempos de fallo medidos en función de las tensiones en la pared de la tubería se demuestran en las llamadas curvas de regresión.
Se ha calculado que una extrapolación basada en los tiempos de fallo medidos alcanzaría los 50 años. Para la clasificación se tomó como base la tensión de rotura prevista a los 50 años. Este valor se denomina MRS, Estrés Mínimo Requerido, a los 50 años. [13]
Algunas de las razones por las que los sistemas de tuberías de plástico pueden fallar son una mala unión o pegado del producto durante la instalación y daños físicos naturales, como la infiltración de raíces de árboles. También se descubrió que las tuberías de plástico fallaban con mayor frecuencia durante los veranos secos y calurosos. [14]
Los tubos de plástico se clasifican según la rigidez de su anillo . Las clases de rigidez preferidas, tal como se describen en varias normas de productos, son: SN2, SN4, SN8 y SN16, donde SN es la rigidez nominal (kN/m2). La rigidez de las tuberías es importante para que puedan soportar cargas externas durante la instalación. Cuanto mayor sea la cifra, más rígida será la tubería.
Después de una instalación correcta, la deflexión de la tubería sigue siendo limitada, pero continuará hasta cierto punto durante un tiempo. En relación con el suelo en el que está incrustado, el tubo de plástico se comporta de forma "flexible". Esto significa que una mayor deflexión con el tiempo depende del asentamiento del suelo alrededor de la tubería.
Básicamente, la tubería sigue el movimiento del suelo o el asentamiento del relleno, como lo llaman los técnicos. Esto significa que una buena instalación de tuberías dará como resultado un buen asentamiento del suelo. Una mayor desviación seguirá siendo limitada.
Para tuberías flexibles, la carga del suelo se distribuye y soporta por el suelo circundante. Las tensiones y deformaciones causadas por la deflexión de la tubería se producirán dentro de la pared de la tubería. Sin embargo, las tensiones inducidas nunca excederán los valores límite permitidos.
El comportamiento termoplástico del material de la tubería es tal que las tensiones inducidas se relajan hasta un nivel bajo. Cabe señalar que las deformaciones inducidas están muy por debajo de los niveles permitidos.
Este comportamiento flexible significa que la tubería no fallará. Sólo exhibirá más deflexión mientras mantendrá su función sin romperse.
Sin embargo, las tuberías rígidas por su propia naturaleza no son flexibles y no siguen los movimientos del suelo. Soportarán todas las cargas del terreno, cualquiera que sea el asentamiento del suelo. Esto significa que cuando una tubería rígida está sujeta a una carga excesiva, alcanzará el límite de tensión más rápidamente y se romperá.
Por tanto, se puede concluir que la flexibilidad de las tuberías de plástico ofrece una dimensión adicional de seguridad. Las tuberías enterradas necesitan flexibilidad. [15]
Tuberías, accesorios, válvulas y accesorios conforman un sistema de tuberías de presión de plástico. El rango de diámetros de tubería para cada sistema de tuberías varía. Sin embargo, el tamaño oscila entre 12 y 400 mm (0,472 a 15,748 pulgadas) y 3 ⁄ 8 a 16 pulgadas (9,53 a 406,40 mm). Las tuberías se extruyen y generalmente están disponibles en: 3 m (9,84 pies), 4 m (13,12 pies), 5 m (16,40 pies) y 6 m (19,69 pies) de longitud recta y 25 m (82,02 pies), 50 m ( Bobinas de 164,04 pies), 100 m (328,08 pies) y 200 m (656,17 pies) para LDPE y HDPE.
Los accesorios de tubería están moldeados y vienen en muchos tamaños: T de 90° igual (recto y reductor), T de 45°, cruz igual, codo de 90° (recto y reductor), codo de 45°, casquillo/acoplador de radio corto de 90° (recto) y reductoras), unión, tapas de extremo, casquillo reductor y bridas cortas, de cara completa y ciegas. Las válvulas están moldeadas y también vienen en muchos tipos: válvulas de bola (también válvulas multipuerto), válvulas de mariposa , válvulas antirretorno de resorte, de bola y de oscilación, válvulas de diafragma , válvulas de guillotina, válvulas de globo y válvulas de alivio/reducción de presión. válvulas. Los accesorios son disolventes, limpiadores, pegamentos, clips, anillos de respaldo y juntas.
