Tuberas y Fittings

Unin Roscada

Detalle de componentes

1

2

3

4

5

1 2 3 4 5

Cuerpo Sello o junta de goma Inserto de PP Casquillo de apriete Tuerca

Instrucciones de instalacin para fittings de 75 a 110 mm

Desatornillar la tuerca para permitir que los componentes se separen y que se inserte la tubera. Cuando se desaprietan, todos los componentes tienen un dimetro interno levemente mayor que el dimetro externo de la tubera.

Insertar la tubera hasta que llegue a tocar perpendicularmente el cuerpo del fitting.

Cerrar firmemente la tuerca con una llave Plasson (o similar). El apriete final restringe fsicamente la tubera y completa la compresin del sello, originando una unin simple pero completamente efectiva (sin filtraciones).

Adaptador Hembra Hi 16 x 1/2 16 x 3/4 20 x 1/2 20 x 3/4 20 x 1 25 x 3/4 25 x 1 32 x 3/4 32 x 1 32 x 1 1/4 40 x 1 40 x 1 1/4 40 x 1 1/2 50 x 1 1/4 50 x 1 1/2 50 x 2 63 x 1 1/4 63 x 1 1/2 63 x 2 75 x 2 75 x 2 1/2 90 x 2 90 x 3 90 x 4 110 x 3 110 x 4

Adaptador Macho He 16 16 16 20 20 20 25 25 25 32 32 32 32 40 40 40 40 x x x x x x x x x x x x x x x x x 3/8 1/2 3/4 1/2 3/4 1 1/2 3/4 1 3/4 1 1 1/4 1 1/2 1 1 1/4 1 1/2 2 50 50 50 50 63 63 63 63 75 75 75 90 90 90 90 110 110 110 x x x x x x x x x x x x x x x x x x 1 1 1/4 1 1/2 2 1 1/4 1 1/2 2 2 1/2 2 2 1/2 3 2 2 1/2 3 4 2 3 4 16 16 20 20 20 25 25 25 25 25 32 32 32 32 32

Tee 90 Hembra Hi x 1/2 x 3/4 x 1/2 x 3/4 x 3/4 x 1/2 x 3/4 x 3/4 x 1 x 11/4 x 3/4 x 1 x 1 x 11/4 x 11/2 x 16 40 x 16 40 x 20 40 x 16 40 x 20 50 x 25 50 x 20 63 x 25 63 x 25 63 x 25 75 x 32 75 x 25 75 x 32 90 x 32 110 x 32 x 1 x 11/4 x 11/2 x 2 x 11/2 x 2 x 11/4 x 11/2 x 2 x 2 x 21/2 x 3 x 3 x 4 x 40 x 40 x 40 x 40 x 50 x 50 x 63 x 63 x 63 x 75 x 75 x 75 x 90 x110

Tee 90 Macho He 20 x 20 x 25 x 25 x 32 x 40 x 40 x 50 x 50 x 63 x 63 x 63 x 1/2 3/4 1/2 3/4 1 11/4 11/2 11/4 11/2 11/4 11/2 2 x x x x x x x x x x x x 20 20 25 25 32 40 40 50 50 63 63 63

7850 Codo 90 Macho He Codo 90 Hembra Hi 16 20 20 25 25 32 32 32 40 40 40 40 x x x x x x x x x x x x 1/2 1/2 3/4 3/4 1 3/4 1 1 1/4 1 1 1/4 1 1/2 2 50 50 50 50 63 63 63 75 75 75 x x x x x x x x x x 1 1 1/4 1 1/2 2 1 1/4 1 1/2 2 2 2 1/2 3

Copla 16 x 16 20 x 20 25 x 25 32 x 32 40 x 40 50 x 50 63 x 63 75 x 75 90 x 90 110 x 110 20 25 25 32 32 40 40 50 50 50

Copla Reduccin x x x x x x x x x x 16 16 20 20 25 25 32 25 32 40 63 x 25 63 x 32 63 x 40 63 x 50 75 x 50 75 x 63 90 x 63 90 x 75 110 x 90

Tapn 25 32 40 50 63 75 90 110

7110 Copla Reduccin

7120 Tapn

Tee 90 16 x 16 x 16 20 x 20 x 20 25 x 25 x 25 32 x 32 x 32 40 x 40 x 40 50 x 50 x 50 63 x 63 x 63 75 x 75 x 75 90 x 90 x 90 110 x 110 x 110

Dilatacin y contraccin termicas

Soportes guas

En el diseo de una instalacin superficial se deben considerar los cambios de temperatura tanto internos como externos, pues stos causan dilatacin y contraccin en todos los tipos de tuberas. Cuando se producen grandes cambios de temperatura en cortos perodos de tiempo, el movimiento de la tubera se puede concentrar en una zona y llegar a doblarla. Si el flujo del fluido transportado es continuo, las expansiones y contracciones de la lnea sern mnimas una vez que se han establecido las condiciones de operacin. La tubera de HDPE contiene un porcentaje de negro de humo que la protege de los rayos UV, pero el calor que absorbe aumenta la tasa de dilatacin y contraccin. Un mtodo para limitar la dilatacin y contraccin es anclar adecuadamente la tubera en intervalos determinados a lo largo del tendido. Cuando ocurra la dilatacin, la tubera se deflectar lateralmente, para lo cual debe haber espacio disponible. Al contraerse, tender a ponerse tirante entre los puntos de anclaje; esto no daa a la tubera, pues el HDPE tiene la propiedad de aliviar tensiones y ajustarse con el tiempo. Para calcular la deflexin lateral, segn se muestra en la figura 8.2, se puede utilizar la siguiente ecuacin: y = L0,5 T Donde: y = deflexin lateral, m L = longitud entre anclajes, m = coeficiente de expansin trmica, mm/m lineal C ( = 0,2 mm/m lineal C) T = variacin de temperatura, C

Las siguientes son recomendaciones para el uso apropiado de distintos tipos de soportes de tuberas: Si la temperatura o peso de la tubera y el fluido son altos, se recomienda utilizar un soporte continuo (para temperaturas sobre los 60C). El soporte debe ser capaz de restringir los movimientos laterales o longitudinales de la tubera si as es diseado. Si la lnea ha sido diseada para moverse durante la expansin, los soportes deslizantes deben proporcionar una gua sin restriccin en la direccin del movimiento. Las lneas que atraviesan puentes pueden necesitar aislamiento para minimizar los movimientos causados por variaciones en la temperatura. Los fittings pesados y las conexiones flangeadas deben ser soportados en ambos lados. La figura 8.3 muestra ejemplos tpicos de soportes de tuberas de HDPE.Figura 8.3

Figura 8.2L L

y

y

Puntos de Anclaje

Soportes continuos

Soportes anclajesPara prevenir desplazamientos laterales y movimientos en los fittings se deben utilizar anclajes. Los anclajes se deben colocar tan cerca de las conexiones como sea posible. Si se requieren conexiones flangeadas, los anclajes se deben unir a los flanges. Sin embargo, no deben producirse flexiones entre la tubera y el flange. Algunos anclajes tpicos para tuberas de HDPE se muestran en la figura 8.4.

Suministro Rollos: este sistema de transporte ofrece una gran ventaja, pues permite efectuar extensos tendidos en largos continuos sin uniones, lo que se traduce en mayor rapidez, facilidad y economa en la instalacin. Se debe tener en cuenta que el radio mnimo de enrollado no debe ser menor que 10 veces el dimetro de la tubera; por esto slo es posible suministrar rollos hasta 110 mm. Adems, como la limitante es la relacin dimetro/espesor, slo se puede hacer rollos desde PN 10 a PN 20 tanto para PE 100 como para PE 80. En la siguiente tabla se presentan las dimensiones de los rollos de tuberas suministrados por Duratec.

Figura 8.4

Conexin flangeada Codo segmentado

Anclajes

Consideraciones de dise oClculo hidrulicoLa diferencia bsica en el dimensionamiento hidrulico de tuberas de HDPE con respecto a tuberas de materiales tradicionales, reside en la bajsima rugosidad que stas presentan. Las tuberas de HDPE tienen una superficie extremadamente lisa, lo cual se traduce en una excelente capacidad de escurrimiento. T ienen una alta resistencia a la corrosin, a incrustaciones y al crecimiento de bacterias. Por sus excelentes propiedades, se necesita un dimetro menor para transportar un volumen determinado comparado con tuberas de acero, fierro o concreto. Adems, mantienen estas caractersticas de flujo durante toda su vida til.

Seleccin del dimetro interno de la tuberaA partir de la velocidad media del fluido, se determina el dimetro interno por: d = 18,8 Q v Donde: d = dimetro interno de la tubera, mm Q = caudal, m3/h v = velocidad media, m/s

Prdidas de cargaLas prdidas de carga, como ya se explic, se pueden determinar por las frmulas de HazenWilliams o Colebrook. Es recomendable aplicar ambas frmulas y adoptar la mayor prdida de carga obtenida entre las dos. a) Frmula de Hazen-Williams H = 10,643 Q1,85 C-1,85 d-4,87 L Donde: H = prdida de carga, m.c.a. Q = caudal, m3/s C = 150 d = dimetro interno, m L = longitud de la tubera, m O, si se desea la prdida de carga unitaria: h = 10,643 Q1,85 C-1,85 d-4,87 Donde: h = prdida de carga unitaria, m.c.a./m

Flujo bajo presinLas ecuaciones que relacionan el flujo de un fluido con su cada de presin en un sistema de tuberas involucran un factor de friccin que depende del material de la tubera. Las frmulas ms comnmente utilizadas para los clculos hidrulicos son las de Hazen-Williams y de Colebrook. En la frmula de Hazen-Williams, la influencia de la rugosidad se considera en el coeficiente C, que para tuberas de HDPE la literatura tcnica deter mina en 150. En la frmula de Colebrook, los valores de rugosidad adoptados son: Para dimetro 200 mm: = 10 m (1,0 x 10-2 mm) Para dimetro > 200 mm: = 25 m (2,5 x 10-2 mm) Para dimetros medios y velocidades medias, las diferencias que resultan de la aplicacin de las rugosidades en la frmula de Colebrook o C=150 en la frmula de Hazen-Williams, no tiene mucha importancia prctica. Actualmente se considera la frmula de Colebrook como la que proporciona resultados ms exactos.

b) Frmula de Colebrook 1 10 2 vL P = d 2g Donde: P = prdida de carga, Kgf/cm2 = factor de friccin = peso especfico del fluido, KN/m3 d = dimetro interno, mm g = aceleracin de gravedad, m/s2 v = velocidad media, m/s L = longitud de la tubera, m Para agua, la frmula de Colebrook puede simplificarse de la siguiente forma, obtenindose la frmula de Darcy-Weisbach: H= L v2 d 2g

= -2,0 log

(

2,51 + Re 3,71 d

)

Donde: = rugosidad, m d = dimetro interno, m Como la determinacin del valor de por esta frmula implica muchas iteraciones, se acostumbra utilizar una frmula simplificada.

=

[

-2,0 log

(3,71 d + 5,62 ) Re0,9

1

]

2

Donde: H = prdida de carga, m.c.a. = factor de friccin L = longitud de la tubera, m d = dimetro interno, m v = velocidad media, m/s g = aceleracin de gravedad, m/s2 El coeficiente de friccin depende del rgimen del flujo, es decir, si es flujo laminar o turbulento. Se considera que el flujo es laminar cuando el nmero de Reynolds Re es menor que 2.000. En este caso el valor de es: Re < 2.000 = 64 Re Re = vd

A travs de las frmulas de Colebrook se han realizado diagramas para la determinacin del coeficiente de friccin. Dentro de los ms conocidos encontramos el diagrama de Moody-Rouse. Figura 10.1 Diagrama de MOODY-ROUSE En el eje de las abscisas encontramos el valor de Re y Re . En las ordenadas tenemos el valor de . Las curvas corresponden a la relacin d/.

Figura 10.1

Re 2 3 4 6 8 103 2 4 6 8 104 2 4 l f d/ = 20 = 4 Re/ 4 LAMINAR l = Re f f 64 5 40 100 200 6 400 1000 2000 5 4 6 8 105 d 2 + 1,14 4 6 8 106 2 0,25 Re 1 = 200 d/ = 2 log 0,15 0,10 0,08 0,06 0,05 0,04 0,03 0,025 0,020 0,018 0,016 0,014

Siendo

7

Donde: Re = nmero de Reynolds v = velocidad media, m/s d = dimetro interno de la tubera, m = viscosidad cinemtica del fluido, m2/s (para agua = 1,01 x 10-6 m2/s)

8 9 DIAGRAMA DE MOODY-ROUSE l f = 2 log Re f - 0,8

4000 10 000

8

10 11 102 2 4 6 8 103 2 4 6 8 104 2 4 6 8 105

0,012 20 000 40 0 00 10 0,010 100 000 0,009 200 000 0,008 2 4 6 8 106

Re f

Para flujo turbulento, esto es Re 2.000, tenemos: Re 2.000

A continuacin se presentan 2 bacos para la fr-

mula de Hazen-Williams, que permiten determinar directamente los valores deseados con una muy buena aproximacin, sin tener que realizar la serie de clculos que implica la utilizacin de la frmula. Los bacos son para tuberas de HDPE PE 100

dimensionadas segn la norma ISO 4427. El primer baco es para presiones nominales PN 10 y PN 16 y el segundo para presiones nominales PN 4 y PN 6. En el Anexo C.2 se ejemplifica el uso de estos bacos.

0,025

0,020

0,018

0,016

0,014

0,012

0,010

0,009

0,0086

0,25

0,15

0,10

0,08

0,06

0,05

0,04

0,03

4

5

8

10

10 000

20 000

40 0 00 100 000

10

6

8

1000

4000

200 000

6

2000

4

d/ = 20 = 4 Re/

200

400

2

+ 1,14

100

8 10

d

5

= 2 log

= 2 log Re f- 0,8

2

4

6

8 10

40

5

2

4

6

8

10

2

Re

4

Re 1 = 200 d/

2

l

f

6 8 10

4

4

DIAGRAMA DE MOODY-ROUSE

10

3

6

8

Re f

LAMINAR

64

4

=

f

10

11

2

3

4

5

6

7

8

9

10

l

2

2

4

6

8 10

2

3

2

4

6

8 10

4

Re f

6

l

f

baco tuberas HDPE PE 100 Norma ISO 4427 Clases PN 10 - PN 16 HAZEN-WILLIAMS100% 1

3,0 m /s 2,5 m/s

50%

0,5

2,0 m

/s

Prdida de carga unitaria h (m.c.a./m) (tanto por uno)

1,6 m10% 0.1000

/s

1,2v=0,

m/s

0,05

5%

8 m/s

D=25 mm

1% 0.0100

D=32 D=50 D=75 D=90 D=110 D=140 D=125

D=405% 0,005

2,752,25D=63m/s

m/s

1,8 m1,4 mD=200 D=315 D=400 D=355 D=450 D=560/s/s

/s

v= 01% 0.0010

D=250

0,5% 0.0005

D=500 D=630

v=0,

6 m/s

0,4 m0.1% 0.0001

/s

0,1

0.5

1

5 Caudal (l/s)

1

0

P PN N 1 10 6500 1000

,2 m

/s

D=160

1,0 m

50

100

50%

Prdida de carga unitaria h (m.c.a./m) (tanto por uno)

0,5

100% 0.10000

baco tuberas HDPE PE 100 Norma ISO 4427 Clases PN 4 - PN 6 HAZEN-WILLIAMS

3,0 m 2,5 m10% 0.1000/s

/s

2,0 m 1,6 m 1,2 m V= 0 ,8 m/s/s /s

/s

5%

1% 0.0100

0,05

D=50 mm

0,4 m

2,75D=63 D=75 D=90 D=110 D=125 D=140 D=160 D=200

5%

0,005

m/s

/s

2,25 1,8 m 1,4 m/s /s

m/s

v=0,21%0 0.0010

m/s

1,0 mD=250 D=315 D=355 D=400 D=450 D=500 D=560 D=630

/s

v= 0

,6

0,1% 0.0001

0,1

0,5

1

5

1 Caudal (l/s)

0

P PN N 6 4500 1000

0,5%

0.0005

50

100

Tabla de resistencia quimicaEn la siguiente tabla se presenta la resistencia qumica del HDPE a la accin de varias sustancias. Las resistencias indicadas son el resultado de ensayos realizados por varios fabricantes de resinas, representando el comportamiento normal del HDPE bajo la accin de varios productos qumicos. Fuente: Tubos de polietileno y polipropileno. Caractersticas y dimensionamiento, Vol. I, Jos Danieletto. Nomenclatura: Sol : solucin SS : solucin saturada R : resistente PR : parcialmente resistente (puede ocurrir hinchamiento entre 3 y 8%, reduccin de peso inferior a 5% y/o reduccin del alargamiento a la ruptura en hasta 50%). NR : no resistente : no se dispone de informacin

Producto Aceite de linaza Aceite de parafina Aceite de silicona Aceite de transformador Aceite diesel Aceites minerales Aceites vegetales y animales Acetaldehdo Acetato de amilo Acetato de amonio Acetato de butilo Acetato de etilo Acetato de metilo Acetato de plata Acetato de plomo Acetato de sodio Acetileno Acetona cido actico cido actico glacial cido adipnico cido arsnico cido benzoico cido benzolsulfnico cido brico cido bromhdrico cido butrico cido carbnico cido cianhdrico cido ctrico cido clrico cido cloroactico cido clorosulfnico cido creslico cido crmico cido dicloroactico

Frmula

Conc

20C 60C R R R R R R PR PR PR PR PR R R PR NR R R R R R R PR R R R R R R PR R R R R R PR NR R PR

Producto cido digliclico cido esterico cido fluorhdrico cido fluosilcico cido frmico cido fosfrico cido ftlico cido gliclico cido glucnico cido hidrofluosilcico cido lctico cido maleico cido mlico cido metasilcico cido monocloroactico cido nicotnico cido ntrico

Frmula HOOCCH2OCH2COOH C17H35COOH HF H2SiF6 HCOOH H2PO4 C6H4(CO2H)2 HOCH2COOH OHCH2COOH CH3CH(OH)COOH HOOCCHCHCOOH HO2CCH2(OH)COOH H2SiO3 ClCH2COOH C5H4NCO2H HNO3

Conc 20C 60C R 100 40 60 40 50 98-100 50 95 50 Sol >10 32 100 SS R R R R R R R R R R R R R R R R 50 10 5Cl 12Cl SS Norm

R R R R R R R R R R R R R R R R R R PR R R R R R R R

C10H18 (C6H10O5)n C6H4(CO2C4H9)2 C6H4Cl2 ClCHCHCl K2Cr2O7 C2H5OC2H5 CH4CH2CO (CH3)2NH HCON(CH3)2 C6H4(COOC8H17)2 C4H8O2 CO2 CO2 ClO2 NO (NO)2 Na2S2O5 CS2

C2H5OH (CH3CH2)2O

40 100

R PR R R PR PR R

C4H9OC4H9 C2H5OC2H5 (CH3)2CHOCH(CH3)2 H2N(CH2)2NH2 OHCH2CH2OH C8H18O C6H8N2 C6H5OH F2 >10 SS 100 100 100

SS NaOCl+NaCl Norm

R PR R R

R R PR R R NR

C10H19OH Hg CH4 CH3OH 100 100

R R R R

Producto Metilamina Metiletilcetona Metilglicol Metoxibutanol Mezcla de cidos H2SO4/HNO3/Agua

Frmula CH3NH2 CH3COC2H5

Conc 32

20C 60C R R R NR R PR PR R R PR PR R R R R R R R R R R R PR NR R R R R PR NR R R R R PR NR R R PR PR R R R

Producto Sales de aluminio Sales de nquel Sebo Silicato de sodio Sulfato crmico de potasio Sulfato de aluminio Sulfato de amonio Sulfato de bario Sulfato de calcio Sulfato de cinc Sulfato de cobre Sulfato de fierro Sulfato de magnesio Sulfato de nquel Sulfato de potasio Sulfato de sodio Sulfito de sodio Sulfito hidrogenado de potasio Sulfito hidrogenado de sodio Sulfuro de amonio Sulfuro de bario Sulfuro de calcio Sulfuro de carbono Sulfuro de potasio Sulfuro de sodio Tetrabromuro de acetileno Tetracloroetano Tetracloroetileno Tetracloruro de carbono Tetraetilo de plomo Tetrahidrofurano Tetrahidronaftaleno Tetralina Tiofeno Tiosulfato de sodio Tolueno Tributilfosfato Tricloroetano Tricloroetileno Tricloruro de antimonio Tricloruro de fsforo Tricresilfosfato Trietanolamina Trioctilfosfato rea Urina Vapores de bromo Vaselina Vinagre Xileno

Frmula

Conc SS SS 100

20C 60C R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R R PR R R NR NR NR NR PR NR PR R NR R NR R PR R R R R PR R NR

100 Proporcin: 48/49/3 50/50/0 10/20/70 10/87/3

R NR NR R NR

Na2SiO3 KCr(SO4)2 Al2(SO4) (NH4)2SO4 BaSO4 CaSO4 ZnSO4 CuSO4 Fe2(SO4)3 MgSO4 NiSO4 K2SO4 Na2SO4 Na2SO3 KHSO3 NaHSO3 (NH4)2S BaS CaS CS2 K 2S Na2S CHBrO2CHBrO2 Cl2CHCHCl2 Cl2CCCl2 CCl4 (CH3CH2)4Pb CH2(CH2)2CH2O C6H4CH2(CH2)2CH2 C6H5SH Na2S2O3 C6H5CH3 (C4H9)3PO4 Cl3CCH3 Cl2CCHCl SbCl3 PCl3 PO(OC6H4CH3)3 N(CH2CH2OH)3 (C8H17)3PO4 (NH2)2CH

SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS SS

Monxido de carbono Morfolina Nafta Naftaleno Nitrato de amonio Nitrato de calcio Nitrato de cobre Nitrato de fierro Nitrato de magnesio Nitrato de mercurio Nitrato de nquel Nitrato de plata Nitrato de potasio Nitrato de sodio Nitrito de sodio Octilcresol Ortofosfato de potasio Ortofosfato de sodio Ortofosfato disodio Oxalato de sodio Oxicloruro de fsforo xido de cinc xido de etileno xido de propileno Oxgeno Ozono Ozono en solucin acuosa para bebida Pentxido de fsforo Perclorato de potasio Permanganato de potasio Perxido de hidrgeno

CO C4H9NO C10H8 NH4NO3 Ca(NO3)2 Cu(NO3)2 Fe(NO3)3 Mg(NO3)2 Hg(NO3)2 Ni(NO3)2 AgNO3 KNO3 NaNO3 NaNO2

100

R R R R

SS SS SS Sol SS Sol SS SS SS SS SS 100

R R R R R R R R R R R R PR R R

Sulfato hidrogenado de potasio KHSO4 >10 >10 SS >10 Sol SS

R R R R PR PR R R NR PR PR

Nitrobenceno (nitrobencenol) C6H5NO2 K3PO4 Na3PO4 Na2H2P2O7 Na2C2O4 POCl3 ZnO (CH2)2O CH2OCHCH3 O2 O3 100 100 SS SS

R R R R NR R R PR R

100

NR R PR R PR PR R

100

PR R PR

P2O5 KClO4 KMnO4 H2O2

100 SS 20 30 50 90

R R R R R R R R R

100 90 100 100 Sol

PR R R R R PR R R PR PR R

Persulfato de potasio Persulfato de sodio Petrleo Piridina Poliglicoles Propano gaseoso Propano lquido Propilenglicol Revelador fotogrfico

K2S2O8 Na2S2O8 C5H5N C3H8 C3H8 CH3CH(OH)2CH2

SS

100

R R R

100 Norm

NR R R

C6H4(CH3)2

100

PR