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FICHA TECNICA
FICHA
DE PRODUCTO
Tubería de Polipropileno
Descripción
Los tubos corrugados de doble pared en
Polipropileno Bloque (PP-B)
B) con Rigidez
Anular SN 8 kN/m2 con copa integrada y
certificados con Marca “N” de AENOR.
El interior de los tubos es liso lo que
origina menor resistencia al rozamiento y a
la abrasión, siendo de color blanco para
facilitar la visión de las cámaras de TV
durante la inspección.
El exterior de los tubos es corrugado lo
que permite tener siempre alojamiento
para la junta en caso de tener que cortar el
tubo y es de color “teja” para identificar
que es una red de aguas residuales.
Composición
Los tubos están fabricados con Polipropileno Copolímero Bloque (PP-B).
(PP
En los últimos años este
material ha tenido un incremento de utilización considerable para la fabricación de tubos para
saneamiento, llegando a duplicar su consumo.
• El largo ciclo de vida del PP en esta aplicación y el estudiado diseño del perfil
estructurado, minimizan el consumo de recursos.
• El proceso de producción es totalmente limpio.
• Los tubos de PP son totalmente reciclables, ayudando a disminuir el impacto en
nuestro entorno.
Aplicaciones
• Sistemas de canalización en materiales plásticos para evacuación y saneamiento enterrado sin presión.
• Sistemas de canalización de pared estructurada de poli(cloruro de vinilo) no plastificado (PVC-U,
(PVC
polipropileno (PP) y polietileno (PE).
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DE PRODUCTO
Tubería de Polipropileno
Ventajas
En comparación con los tradicionales materiales para tubos de conducción de agua, como el acero, la
fundición y el hormigón, los tubos de plástico pueden ser considerados como nuevos
materiales. El desarrollo de los tubos de plástico ha tenido lugar principalmente durante el siglo XX. Los
primeros
imeros en utilizarse fueron el PVC y el PE, aunque en los últimos 20 años también el PP ha sido
utilizado como material para tubos de saneamiento.
• Estanquidad
La estanquidad es el parámetro fundamental del saneamiento. Rigurosos ensayos de estanquidad con
aplastamiento y desviación angular nos demuestra el excelente diseño de las uniones de las tuberías
plásticas de PP.
Fig. 10 – Ensayo de estanquidad en laboratorio
Condiciones del ensayo según UNE-EN
UNE
13476:
• Presión interior: 0,05 bar y 0.5 bar
• Depresión: - 0.3 bar
• Deformación en el extremo del tubo macho: 10%
• Deformación en la embocadura: 5%
• Angulo de flexión de la junta: 2º
En la prueba de estanquidad en obra, se deberá probar al menos el 10% de la longitud total de la red,
salvo que el Pliego de Prescripciones Técnicas Particulares fije otra distinta. El Director de la Obra
determinará los tramos que deberán probarse.
Actualmente existen equipos y sistemas para realizar pruebas de estanquidad,
estanquidad, según la norma
UNE-EN
EN 1610, tanto con agua como con aire, asegurando de esta forma, una instalación correcta.
Aire
200 mbar (Método LD)
1,5 á 5 minutos de duración
Pérdida admisible: < 15 mbar
Agua
De 1 á 5 mca
30 minutos de duración
Pérdida admisible: < 0,15 L/m2
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• Resistencia a la temperatura
Los tubos resisten una
rango mayor que otros tubos plásticos
de temperaturas, desde –20
20 ºC hasta
95 ºC. A otros tubos, no plásticos, las
bajas temperaturas les afectan de una
forma importante, sobre todo durante la
manipulación y montaje por lo posibles
impactos.
La mayor resistencia a la temperatura
nos da una ventaja adicional para el
buen comportamiento de los tubos de
PP en las redes de saneamiento.
Fig. 12 – Resistencia a la temperatura
• Resistencia a la abrasión
Las redes de saneamiento y sobre todo las unitarias contienen bastantes sólidos debido al
arrastre de tierras y arena que entran por los imbornales.
Debido a su lisura interior la abrasión en tubos plásticos es mucho menor que en tubos rugosos
como los de hormigón. Además el PP tienen un excelente comportamiento a la abrasión.
abrasión
• Resistencia a la corrosión y al ataque químico
Hay que tener en cuenta que los conductos
más afectados por la corrosión debida a los
agentes químicos y gases de los sulfuros que
se producen en un red de saneamiento, son
los que contienen cemento en su
composición, como son los tubos de
hormigón, de fibrocemento y los de fundición,
cuya protección interior se basa en una
delgada capa de mortero de cemento.
El sulfhídrico es oxidado por las bacterias
aerobias, (thiobacillus), transformándose en
ácido sulfúrico en las paredes interiores de
los tubos. Esta corrosión no es homogénea
en todo
odo el interior del conducto y viene
determinada por la concentración de
sulfhídrico, según Pomeroy.
Fig. 14 – Resistencia a la corrosión
• Rugosidad
La menor pérdida de carga por rozamiento nos permite
permite evacuar más caudal con el mismo diámetro
interior de los tubos o rebajar el diámetro de los tubos plásticos para evacuar el mismo caudal.
Fig. 15 – Rugosidad y Coeficiente n según Manning
• Ligereza
Debido a su baja densidad, todos los tubos plásticos pesan mucho menos que los tradicionales, lo que
nos permite por un lado ahorrar costes de maquinaria para su manipulación y por otro mayor rendimiento
de instalación. De entre todos los plásticos el que tiene menor densidad es el PP.
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Gama TUBERÍA
Siendo la longitud total de 6 metros
• Características técnicas:
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Comparación dimensiones tubos de PP y PVC-U
PVC
Serie DN/OD = Diámetro Nominal / Diámetro Exterior.
Serie DN/ID = Diámetro Nominal / Diámetro Interior
De esta tabla deducimos lo siguiente:
• Hay 2 series de tubos, la que el DN es el diámetro exterior
(DN/OD) y la que el DN es el interior (DN/ID) y que coincide
aproximadamente con el interior de los tubos de hormigón.
• La filosofía de las tuberías plásticas es fijar como DN el
diámetro exterior para tener un solo tipo de accesorio universal
y que valga para todos los tubos. En caso contrario, quizá el
cliente sea cautivo del fabricante que produce la serie DN/ID.
• No es necesario igualar el diámetro interior de los tubos de
hormigón ya que los tubos de plástico tienen bastante menos
pérdida de carga y por tanto su diámetro interior puede ser
menor.
• La serie DN/ID nos lleva a tener diámetros exteriores “raros” y
como se ve mayores que los de la serie DN/OD por lo que
necesitarán mayor anchura de zanja, más volumen a
transportar, etc. con su coste correspondiente.
• Cuando se calcula un colector de saneamiento hay que definir
el nivel de llenado del tubo (%) previsto y que
q suele variar de un
proyectista a otro, estando entre el 50% y el 80%, por lo que no
es razonables hablar de distintos caudales admisibles entre las
serie DN/OD que en la serie DN/ID
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Exigencias de las tuberías estructuradas.
Las tuberías estructuradass son productos que tienen un diseño optimizado, con respecto a la utilización
del material empleado, para conseguir los requisitos físicos y mecánicos solicitados en una red de
saneamiento y que vienen definidos en la norma UNE-EN
UNE
13476.
El diseño de estas tuberías tiene en cuenta la normalización aplicable, los materiales utilizados, las
condiciones de instalación, la necesidad de sistemas integrales y las exigencias del mercado en cuanto a
una vida útil de cómo mínimo 50 años
Fig.5 - Exigencias tuberías estructuradas
En una red de saneamiento sin presión interior, los tubos están sometidos a unas cargas externas, debido
al material de relleno de la zanja y a las cargas móviles del tráfico. Estas cargas provocan que el tubo
tienda a deformarse, por lo que la característica más importante es su Rigidez Anular.
La Rigidez Anular, SN (Nominal Stiffness), es la resistencia al aplastamiento de un tubo o accesorio, en
unas condiciones definidas en la norma UNE-EN-ISO
UNE
9969. La Rigidez Anular se calcula con la siguiente
fórmula:
Siendo:
E.I
SN = -------- (kN/m2)
SN = Rigidez anular (kN/m2)
Dm3
E = Módulo de elasticidad (N/mm2)
I = Momento de inercia (mm4/mm)
En función de sus características constructivas, se distinguen los siguientes tipos más usuales en PP:
- Tubos cuya superficie interna es lisa y la superficie externa corrugada
- Tubos cuya superficie interna es lisa y la superficie externa es nervada
Diferencia entre tubos rígidos y tubos flexibles.
En una tubería rígida, es el tubo el que absorbe las cargas externas porque no cambia su sección
transversal.
En una tubería rígida la carga vertical aumenta durante el asentamiento de la zanja porque las fuerzas de
fricción se transfieren a la columna del material que hay encima del tubo, de esta forma la carga puede
ser considerablemente mayor que la columna del relleno.
En una
a tubería flexible las cargas externas originan la ovalación de la sección transversal.
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Una tubería flexible que se ovala por la carga, recibe una tensión más pequeña que una tubería rígida
cuya sección transversal no cambia.
La explicación de esto es que si la tubería se ovala más que el relleno que tiene alrededor, parte de la
carga, se transfiere al suelo, debido a que se produce el efecto silo, por el cual se produce un rozamiento
en las paredes de la misma para soportar parte del peso del relleno.
Actualmente,
almente, se considera que, en general la carga de suelo que se trasmite a una tubería
flexible se limita al peso de la columna de tierra sobre la misma.
Fig.6 - Comportamiento distinto
En resumen, la flexibilidad es la ventaja excepcional de los tubos plásticos enterrados. Los tubos de
plástico son flexibles y aunque soportan por sí mismos cierta carga exterior, su comportamiento real se
deriva de que al producirse una deformación entra
ent en acción el empuje pasivo lateral del terreno que lo
rodea, contribuyendo a soportar tanto las cargas fijas del material de relleno como las móviles debidas al
tráfico
TUBO RÍGIDO
Cuando aparece la carga, el
tubo rígido no se puede
deformar por lo que
ha de resistir
sistir toda la carga….
… hasta que rompe.
TUBO FLEXIBLE
El tubo evita la carga por
deflexión. El terreno que lo
rodea soporta toda la
carga.
La rigidez del suelo es de 10
a 200 veces mayor que la
rigidez del tubo.
El terreno determina la
rigidez del tubo-suelo.
suelo.
Fig. 7 - Tubos rígidos y flexibles
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Criterios para elegir PP en tubos de saneamiento:
- Mayor resistencia química (pH2 á pH12)
- Larga vida útil (de 50 á 100 años)
- Mayor resistencia al impacto
- Densidad baja, peso bajo
- Amigo del medio ambiente y reciclable
- Resistencia a la abrasión
- Resistencia a la oxidación y corrosión
- Mayor resistencia a la temperatura (-20ºC
(
á 95ºC)
Condiciones técnicas de suministro vs condiciones de utilización.
Entendemos que las características mecánicas de las tuberías de saneamiento por gravedad a utilizar en
proyecto, son sus valores nominales, los que tienen en el momento de utilizarlas y de instalarlas.
No tiene sentido interpretar su posible comportamiento visco elástico y considerar su Módulo de Fluencia
o su Rigidez Anular a largo plazo para explicar su comportamiento real, cuando todos sabemos que esos
valores son muy afectados por las condiciones de instalación y funcionamiento.
Las instalaciones con 20-25
25 años de antigüedad que existen por toda Europa, América y Australia siguen
funcionando sin problemas, lo que confirma nuestro razonamiento.
La adecuada
decuada Rigidez Anular a corto plazo es elegida para garantizar el buen comportamiento de un tubo
a una determinada especificación de zanja, cuando está sujeto a una condición de carga definida.
Además de los muchísimos estudios en este sentido, los propios
propio documentos oficiales y normativos
aplicables confirman que así es.
Sistema tubo-suelo
Tubos flexibles-conceptos
conceptos de diseño
La clasificación de tubo flexible es atribuida a los materiales que soportan una deflexión sin daño superior
a 3% de su diámetro nominal.. En la tabla siguiente se presentan los conceptos de diseño a tener en
cuenta para tuberías
uberías flexibles enterradas.
enterradas
Características de la estructura
Factores que influyen en la vida útil
Materiales
Deflexión permitida
Criterio de diseño del tubo
(Tubo + suelo) forman una estructura integral
(Rigidez Anular tubería / rigidez suelo)
PP, PE, PVC
5-6 %
Deflexión + Estabilidad
Deflexión
La estabilidad estructural de una tubería enterrada termoplástica corrugada sin presión, sujeta
a cargas de suelo y de tráfico, es garantizada por su Rigidez Anular que combinada con la rigidez del
suelo de relleno y su nivel de compactación le permite resistir al colapso y limitar su deformación
diametral, deflexión (∆y),
y), a un valor que no origine fugas ni interrumpa el paso del agua.
De acuerdo con la ecuación de Spangler la deflexión porcentual (∆y/D)
( y/D) es directamente proporcional a la
carga (q) e indirectamente proporcional a la rigidez resultante del sistema tubo-suelo.
∆y/ D = c . q / (a . Ss + b . SN)
siendo:
q – carga originada por el suelo y el trafico
Ss – La rigidez del suelo
SN - La rigidez nominal del tubo
a,b,c – factores
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La rigidez del suelo es función del tipo de relleno y su grado de compactación (Proctor Normal).
Mejor compactación supone mayor
yor densidad y por lo tanto mayor rigidez del suelo.
El grado de compactación (o sea la calidad de la instalación) es determinante en la definición del valor de
la deflexión. Estudios realizados en Holanda, Suecia y Alemania, con patrocinio de TEPPFA/APME, en
instalaciones reales, durante 7 años, demuestran que, p.ej. una tubería SN8 puede presentar deflexiones
máximas de 0,8-2,2
2,2 ó 6% conforme se encuentre en un entorno de buena (Proctor
Proctor Normal > 94%),
moderada (>87%) o ninguna compactación.
compactación
Proctor según
n instalación:
- Buena:
>94 %
- Moderada:
87-94
94 %
Fig. 17 – Deflexión según compactación y rigidez
Al contrario de algunas opiniones que parten del principio de que las instalaciones no se controlan, que su
calidad por definición es mala, reafirmamos nuestra responsabilidad en la divulgación y defensa de las
buenas prácticas que garantizan rellenos y niveles de compactación adecuados. Así consideramos
onsideramos que
una instalación debe asegurar una densidad de compactación Proctor Normal por encima de 87%, lo que
supone una compactación moderada-buena
moderada
y utilización de materiales
es de relleno no cohesivos como
gravas o arenas sueltas.
Siendo la zanja el elemento fundamental de una buena instalación, indicamos a continuación una zanja
tipo para tuberías termoplásticas corrugadas para saneamiento sin presión de PP.
fig.- 18 – Zanja tipo
Si tomamos la ecuación de Spangler para tuberías
tuber
plásticas en suelo firme:
0,083.q
Δy/D = -------------------------16.SN + 0,122.Es
En donde Es el modulo secante del suelo
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Una tubería enterrada SN8, con 6 m de altura de relleno y compactada a 90% Proctor Normal, tiene un
Es = 3.000 KN/m2, resultando una rigidez para el sistema tubo+suelo de:
Tubo + suelo = 16.SN + 0,122.Es = (16 x 8) + (0,122 x 3000)
= 128 + 366 = 494 kN/m2
Tubo = 128/494
Suelo = 366/494
26 %
74 %
Queda clara la diferencia entre la rigidez del tubo y la rigidez del sistema tubo-suelo
tubo suelo y también que es la
calidad de la instalación y no la rigidez del tubo quien controla la deflexión, y así podemos afirmar:
Una tubería enterrada no es un tubo solo, sino que es
es parte de un sistema integrado tubo-suelo
Estabilidad Funcional
La estabilidad funcional del tubo enterrado es correcta, siempre que el efecto combinado de cargas de
suelo y cargas de tráfico sobre la tubería, sea inferior a su resistencia al colapso.
En suelo firme la presión externa permisible sin riesgo de colapso se puede calcular por la ecuación
siguiente:
qperm= 5,63 / F x √ (SN . 2 Es)
Siendo:
F – Factor de seguridad (F=2 a 3)
SN – Rigidez Anular a corto plazo del tubo
Es – Módulo secante del suelo
Deflexión en función del tiempo
La norma en su introducción:
“La experiencia muestra que, cuando un tubo está instalado en el suelo de acuerdo a un código de puesta
en obra apropiado, el aumento de la deformación se detiene después de un corto periodo de tiempo. Este
periodo que depende del suelo y de las condiciones de puesta en obra puede variar pero no excede de 2
años”.
Más del 80% de la deflexión total que experimentará una tubería flexible durante toda su vida ocurrirá
dentro de los primeros 30 días. La deflexión solo crece durante los primeros 1,5 – 2 años posinstalación
(asentamiento del suelo), siendo constante a partir de entonces (∆y=k).
Los valores medios de la deflexión final alcanzan un valor máximo de 1,5 veces la deflexión inicial.
inicial
Durante ese periodo inicial de asentamiento del suelo (1,5 - 2 años), se produce una deflexión inferior a
la que ocurriría si la misma tubería estuviera en laboratorio sujeta a una carga de igual valor.
En la tubería instalada no hay fluencia libre
Por tanto, la fluencia no puede explicar la deflexión producida.
produci
Después, durante la fase de deflexión constante, la carga (q) sigue igual, en cuanto que en laboratorio
tendríamos que reducir la carga para verificar el mismo fenómeno.
Por tanto, tampoco la relajación de tensiones explica ∆y=k.
No es correcto analizar el comportamiento de un material visco elástico como si
s fuera un
elástico, y menos cuando forma de parte una estructura tubo-suelo
tubo suelo que interacciona
De acuerdo con el Prof.Lars-Eric
Eric Janson:
“La deflexión final de las tuberías enterradas puede ser calculada como la suma de pequeños impulsos de
carga de corto plazo, a cada uno de los cuales el tubo responde siempre con su Modulo inicial, hasta
llegar a un equilibrio tubo-suelo”
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Sistema en equilibrio
Un tubo enterrado y sus elementos adyacentes del
del suelo respetan el principio fundamental del análisis
estructural: elementos de mayor rigidez atraen la mayor proporción de la carga compartida que aquellos
que son más flexibles.
Los sistemas con tubería flexible son por lo tanto diseñados para interaccionar
onar con el suelo, para facilitar
la acomodación a sus movimientos. Por lo tanto la deflexión no es un riesgo sino un comportamiento que
obliga al material de relleno a tomar una cantidad mayor de la carga,, pues el arqueo del relleno redujo
la carga sobre la tubería en un 77%.
77%
Esto también demuestra que la carga de la columna del relleno es un método muy conservador para
calcular este componente de carga.
carga Estudios actualmente en desarrollo investigan el control de volumen
en lugar del control de cargas.
Una importante propiedad de los tubos flexibles es su capacidad de ajustar su geometría de forma a
reducir su momento resistente a favor del aumento de la compresión anular. Mayor compresión anular,
resulta una menor tensión de curvatura, en menor tensión residual
res
o al final, ninguna, como
c
resultado más
favorable.. De todo lo que acabamos de decir se puede concluir que debido a la interacción tubo-suelo
tubo
las
tensiones sobre la tubería quedan minimizadas, o incluso anuladas. Es lo mismo que decir que, por
interacción, en un sistema tubo-suelo
suelo la tubería flexible descarga sus tensiones sobre el suelo.
La deformación constante de un tubo como parte de un sistema integrado estable, tubo-suelo,
significa que queda sujeto a tensiones muy bajas o prácticamente nulas.
Módulo Elástico y Rigidez Anular
Estudios efectuados en la Universidad de Massachusetts,
especialmente dirigidos al efecto del tiempo sobre el modulo-E
modulo
de los termoplásticos, han concluido: Por cada nueva carga
adicional, el material visco elástico siempre reacciona de
acuerdo con sus propiedades de corto plazo, independiente del
periodo de tiempo pasado desde que la primera carga ha
ocurrido .
Después de la determinación del Coeficiente de Fluencia en
laboratorio, se han utilizado las mismas probetas para
determinar la Rigidez Anular
SN = f (F / ∆y)
Fig. 21 – Módulo Elástico
y se comprueba que la tubería reacciona siempre con su módulo de corto
corto plazo a todas las
cargas incrementadas repetidas utilizadas para realizar el ensayo.
O sea las tuberías plásticas en un sistema integrado tubo-suelo
tubo suelo conservan siempre sus
propiedades de corto plazo y reaccionan de acuerdo con éstas tan pronto como se aplique una
carga adicional
Durabilidad de las tuberías termoplásticas sin presión en un sistema en equilibrio
La vida útil de las tuberías termoplásticas de saneamiento sin presión depende de su comportamiento
bajo 4 condiciones principales:
- Estabilidad
idad mecánica del sistema integrado tubo-suelo
tubo
- Rigidez Anular del tubo
- Estabilidad química y biológica
- Estabilidad funcional
Admitiendo que se cumplen las 4 condiciones “un efecto general del envejecimiento físico de los
materiales poliméricos es que su Modulo-E
Modulo E a corto plazo aumenta a lo largo del tiempo”
(Prof. Lars-Eric Janson).
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Un estudio efectuado en Australia sobre tuberías termoplásticas con 11, 16 y 25 años de funcionamiento
determinó que el envejecimiento físico origina reducción del volumen
volu
libre entre cadenas, como
consecuencia de la consolidación de la estructura molecular y es acompañado por el aumento de
resistencia y del modulo. “Como consecuencia del envejecimiento físico de los tubos desenterrados, los
tubos tienen más rigidez que cuando fueron originalmente extruidos”
“ Entonces, la consecuencia del envejecimiento físico de los polímeros es que su Módulo-E de
Corto plazo no se reduce después de largo tiempo bajo una carga. Por el contrario de hecho
aumenta “
“Como la Rigidez Anular es una función lineal del modulo-E,
modulo E, esto también significa que después de
cargado durante mucho tiempo, la Rigidez Anular se mantiene o mejora su valor de corto plazo, en cada
futuro nuevo impulso de carga”.
“Este hecho es de gran importancia para una adecuada comprensión del proceso de deflexión que ocurre
con las tuberías termoplásticos de saneamiento por gravedad enterradas” .
Para tuberías termoplásticas de saneamiento por gravedad, producidas e instaladas correctamente, su
vida útil no puede serr estimada pero lógicamente se puede predecir en más de 100 años hasta que sea
necesaria su rehabilitación.