9 tuberias polietileno manual tecnico

Tuberías de polietileno

Manual técnico

Tuberías de polietileno

Manual técnico

ASOCIACIÓN ESPAÑOLA DE FABRICANTES DE TUBOS Y ACCESORIOS PLÁSTICOS

Luis Balairón Pérez

Título: Tuberías de polietileno. Manual técnico. CD-ROM

Autor: Luis Balairón Pérez (Universidad de Salamanca)

© AseTUB, 2008

© de esta edición, AENOR (Asociación Española de Normalización y Certificación), 2008

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Presentación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

Prólogo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.1. Objeto y alcance del manual . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

1.2. Los materiales plásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

1.2.1. Termoplásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

1.2.2. Termoestables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

1.3. Evolución histórica y situación actual del uso de las tuberías de PE . . . 22

2. Características técnicas básicas de los tubos y accesorios de PE . . . . . . . . 31

2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2. La materia prima: el PE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2.1. Obtención . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

2.2.2. Características generales del PE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

2.2.3. Densidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.2.4. Peso molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

2.2.5. Estructura molecular . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

2.2.6. Índice de fluidez (MFR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

2.2.7. Cristalinidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2.3. El proceso de fabricación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.3.1. Fabricación de tubos por extrusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 41

2.3.2. Fabricación de accesorios por inyección . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

2.3.3. Fabricación de accesorios manipulados por soldadura . . . . . . 43

Índice

2.4. Control de calidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.4.1. Sistema de gestión de la calidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 442.4.2. Calidad de producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 45

2.4.2.1. Control de la materia prima . . . . . . . . . . . . . . . . . . 462.4.2.2. Control de los tubos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 50

2.5. Definiciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.5.1. Definiciones específicas de los tubos de materiales

termoplásticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 542.5.2. Terminología empleada para caracterizar a las presiones

hidráulicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 58

2.6. Características y propiedades de los tubos de PE . . . . . . . . . . . . . . . . 612.6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 622.6.2. Características mecánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.6.2.1. Comportamiento de los tubos de PE ante los esfuerzos de tracción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 64

2.6.2.2. Resistencia a la tracción circunferencial. Tipos de PE . . 662.6.2.3. Módulo de elasticidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 682.6.2.4. Alargamiento en la rotura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 702.6.2.5. Resistencia a la flexión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712.6.2.6. Resistencia a los esfuerzos longitudinales . . . . . . . . . 712.6.2.7. Flexibilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 712.6.2.8. Robustez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 75

2.6.3. Características físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782.6.3.1. Densidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 782.6.3.2. Permeabilidad al gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 792.6.3.3. Color . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 802.6.3.4. Otras características físicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 81

2.6.4. Características químicas y biológicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.6.4.1. Resistencia a la corrosión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.6.4.2. Resistencia química . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 812.6.4.3. Resistencia bacteriana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 82

2.6.5. Características térmicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 832.6.5.1. Comportamiento ante la temperatura . . . . . . . . . . . . 832.6.5.2. Estabilidad a la luz y a la intemperie . . . . . . . . . . . . . 842.6.5.3. Resistencia a las radiaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . 852.6.5.4. Comportamiento frente a la acción del fuego . . . . . . 85

6 Tuberías de polietileno. Manual técnico

2.6.6. Características eléctricas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

2.6.7. Características hidráulicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86

2.6.8. Reciclabilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

2.7. Ventajas de los tubos de PE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 88

2.8. Normativa, reglamentación y certificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2.8.1. Conceptos básicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89

2.8.2. Normativa básica de los tubos de PE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 90

2.8.3. Certificación en los tubos de PE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92

2.8.4. Reglamentación básica en materia de tuberías . . . . . . . . . . . . 93

2.9. Marcado y trazabilidad de las tuberías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 95

3. Características específicas de los tubos de PE según aplicaciones . . . . . . . 97

3.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 97

3.2. Tuberías de PE para agua potable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98

3.3. Tuberías de PE para saneamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104

3.3.1. Tubos para saneamientos bajo presión hidráulica interior . . . . . 104

3.3.2. Tubos para saneamientos en lámina libre . . . . . . . . . . . . . . . . 106

3.4. Tuberías de PE y PP estructuradas para saneamiento . . . . . . . . . . . . . . 108

3.5. Tuberías de PE para riego y microirrigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

3.5.1. Riego . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

3.5.2. Microirrigación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112

3.6. Tuberías de PE para conducción de agua reciclada . . . . . . . . . . . . . . 113

3.7. Tuberías de PE para conducción de gas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113

3.8. Tuberías de PE para la protección de cables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 115

3.9. Tuberías de PE para telecomunicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117

3.10. Tuberías de PE para otras aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

3.10.1. Tuberías de PE para drenaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 118

3.10.2. Tuberías para el transporte de sólidos . . . . . . . . . . . . . . . . . . 119

3.10.3. Tuberías para emisarios submarinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120

3.10.4. Tuberías para rehabilitación y renovación de conducciones existentes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 121

3.10.5. Tuberías para instalación sin apertura de zanja . . . . . . . . . . . 123

3.10.6. Otras aplicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

3.10.6.1. Tuberías de desagüe en el ámbito de la edificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124

7Índice

3.10.6.2. Tuberías para la refrigeración de líneas eléctricas . . 124

3.10.6.3. Tuberías para la protección de conducciones de calefacción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 125

4. Accesorios y otros elementos complementarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

4.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

4.2. Accesorios en PE de pared lisa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 127

4.2.1. Accesorios para unión por soldadura a tope . . . . . . . . . . . . . . 128

4.2.1.1. Accesorios inyectados (polivalentes) . . . . . . . . . . . . . 128

4.2.1.2. Accesorios manipulados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 131

4.2.2. Accesorios para unión por electrofusión . . . . . . . . . . . . . . . . . 132

4.2.3. Accesorios para uniones mecánicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134

4.2.4. Accesorios para uniones mediante bridas . . . . . . . . . . . . . . . . 136

4.3. Accesorios de PE y PP estructurados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 138

4.4. Válvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139

4.5. Pozos de registro y arquetas de inspección . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 141

4.6. Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 145

5. Sistemas de unión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

5.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 147

5.2. Soldadura por electrofusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

5.2.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 149

5.2.2. Equipo de soldadura por electrofusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150

5.2.3. Proceso de soldadura por electrofusión . . . . . . . . . . . . . . . . . 152

5.2.4. Precauciones en la electrofusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154

5.2.5. Ventajas de la electrofusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 155

5.3. Soldadura a tope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

5.3.1. Generalidades . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

5.3.2. Equipos de soldadura a tope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 156

5.3.3. Proceso de soldadura a tope . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159

5.3.4. Rendimientos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 168

5.4. Unión mediante accesorios mecánicos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 170

5.5. Uniones por junta elástica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 172

5.6. Uniones mediante bridas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 174

6. Diseño hidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

6.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177


6.2. Conducciones de abastecimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

6.2.1. Tipos de redes de abastecimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 177

6.2.2. Cálculo de caudales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179

6.2.3. Presiones en la red . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 181

6.2.4. Cálculo de las pérdidas de carga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

6.2.4.1. Planteamiento general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

6.2.4.2. Pérdidas de carga continuas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 183

6.2.4.3. Pérdidas de carga localizadas . . . . . . . . . . . . . . . . . 190

6.2.5. Sobrepresiones debidas al golpe de ariete . . . . . . . . . . . . . . . 192

6.2.6. Velocidades de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 195

6.2.7. Diámetros mínimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 197

6.2.8. Métodos para el diseño de las redes de abastecimiento . . . . . . 198

6.3. Conducciones de saneamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

6.3.1. Tipos de redes de saneamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 202

6.3.2. Cálculo de los caudales de aguas residuales . . . . . . . . . . . . . 204

6.3.3. Cálculo del caudal de aguas pluviales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

6.3.3.1. Periodo de retorno de diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . 206

6.3.3.2. Intensidad media de precipitación, It . . . . . . . . . . . . 208

6.3.3.3. Coeficiente de escorrentía . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 211

6.3.4. Caudales de diseño de las conducciones . . . . . . . . . . . . . . . . 213

6.3.5. Diseño hidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214

6.3.6. Diámetros mínimos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 218

7. Diseño mecánico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

7.1. Tubos rígidos y flexibles . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

7.1.1. Los criterios tradicionales de rigidez . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 219

7.1.2. Nuevos criterios para caracterizar la rigidez . . . . . . . . . . . . . . 220

7.2. Metodología de cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 223

7.2.1. Hipótesis I. Presión interna positiva (estado tensional) . . . . . . . 223

7.2.2. Hipótesis II. Acciones externas y presión interna positiva (estado tensional y deformaciones) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 225

7.2.3. Hipótesis III. Acciones externas (estado tensional y deformaciones) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 230

7.2.4. Hipótesis IV. Acciones externas y presión interna negativa (pandeo o colapsado) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

7.3. Programa de cálculo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232

9Índice

8. Instalaciones enterradas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

8.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

8.2. Transporte, manipulado y acopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

8.2.1. Transporte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 235

8.2.2. Manipulado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

8.2.3. Acopio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 238

8.3. Trazado . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 242

8.4. Tipos de zanjas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 243

8.5. Excavaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 247

8.6. Montaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 249

8.7. Apoyos de la conducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 251

8.8. Rellenos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

8.8.1. Criterios de selección de materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 255

8.8.2. Criterios de compactación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258

8.8.2.1. Técnicas de compactación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 259

8.9. Entibaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 262

8.10. Agotamientos y rebajes del nivel freático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 268

9. Las pruebas de la tubería instalada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

9.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 271

9.2. Metodología en conducciones de abastecimiento . . . . . . . . . . . . . . . . 271

9.2.1. Prueba de presión interior . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 272

9.2.2. Prueba de estanquidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 273

9.2.3. La prueba de la Norma UNE-EN 805 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 274

9.2.3.1. Etapa preliminar o de relajación . . . . . . . . . . . . . . . 276

9.2.3.2. Etapa de caída de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 278

9.2.3.3. Etapa principal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 279

9.3. Metodología en conducciones de saneamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . 280

9.3.1. Prueba según la Norma UNE-EN 1610 . . . . . . . . . . . . . . . . . 282

9.3.1.1. Prueba con aire (método “L”") . . . . . . . . . . . . . . . . . 283

9.3.1.2. Prueba con agua (método “W”) . . . . . . . . . . . . . . . . 284

10. Instalaciones aéreas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

10.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287

10.2. Determinación de la dilatación longitudinal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 287


10.3. Sistemas de compensación de la dilatación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 289

10.3.1. Sistema de compensación en “L” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 290

10.3.2. Sistema de compensación en “Z” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 294

10.3.3. Sistema de compensación en “U” . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 295

10.4. Distancia entre apoyos en tramos rectos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 296

11. Detalles constructivos especiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

11.1. Macizos de anclaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301

11.1.1. Codos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 303

11.1.2. Derivaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 305

11.1.3. Conos reductores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

11.1.4. Tapones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 306

11.1.5. Conducciones instaladas en pendiente . . . . . . . . . . . . . . . . 307

11.2. Tuberías instaladas en pendiente . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308

11.3. Cruce de estructuras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 310

11.4. Conexión con tuberías de otros materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 311

12. Tuberías de PE en acometidas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

12.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

12.2. Acometidas de abastecimiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 313

12.3. Acometidas de saneamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 315

13. Tuberías de PE en emisarios submarinos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

13.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 319

13.2. Ventajas de PE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 320

13.3. Particularidades de los emisarios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321

13.4. Cálculo hidráulico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

13.5. Estabilidad y resistencia mecánica de la tubería . . . . . . . . . . . . . . . . 323

13.5.1. En instalación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

13.5.2. En servicio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 323

13.6. Elementos auxiliares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325

13.7. Cálculos estructurales durante el fondeo controlado por inundación progresiva . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

13.7.1. Construcción por flotación y fondeo . . . . . . . . . . . . . . . . . . 326

13.7.1.1. Unión de tramos en el fondo . . . . . . . . . . . . . . . 328

13.7.1.2. Unión de tramos en la superficie . . . . . . . . . . . . 328

11Índice

13.7.2. Descripción de los esfuerzos en las distintas fases de fondeo . . 329

13.7.2.1. Unión de tramos en el fondo . . . . . . . . . . . . . . . 329

13.7.2.2. La abolladura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

13.7.3. Métodos para reducir los esfuerzos en fondeo . . . . . . . . . . . 332

13.7.3.1. Tensiones longitudinales . . . . . . . . . . . . . . . . . . 332

13.7.3.2. Abolladura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 333

13.7.4. Esfuerzos horizontales en transporte (flotación) . . . . . . . . . . 333

13.7.5. Capacidad mecánica de la tubería . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

13.8. Conclusiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 334

14. Mantenimiento y reparaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

14.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

14.2. Inspección de canalizaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 335

14.2.1. Técnicas visuales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 336

14.2.2. Técnicas geofísicas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 337

14.3. Limpieza . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

14.3.1. Limpieza con agua . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 339

14.3.2. Limpieza con equipos accionados mediante cable . . . . . . . . 340

14.3.3. Limpieza con equipos autopropulsados . . . . . . . . . . . . . . . . 342

14.3.4. Limpieza por procedimientos químicos . . . . . . . . . . . . . . . . 343

14.4. Reparaciones puntuales de averías . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 343

14.4.1. Sistemas de reparación sin corte de tubería . . . . . . . . . . . . . 344

14.4.2. Sistemas de reparación con corte de tubería . . . . . . . . . . . . 346

14.4.3. Sistemas de reparación de tuberías estructuradas . . . . . . . . 350

14.4.4. Otros sistemas de reparación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 351

14.4.5. Pinzamiento de tubos de polietileno . . . . . . . . . . . . . . . . . . 352

15. Tuberías de PE en aplicaciones sin apertura de zanja . . . . . . . . . . . . . . . 355

15.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 355

15.2. Rehabilitación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

15.2.1. Introducción . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 357

15.2.2. Normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358

15.2.3. Entubado simple (sliplining) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 359

15.2.4. Entubado ceñido (close fit) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 363

15.2.5. Acometidas en rehabilitación de redes . . . . . . . . . . . . . . . . 367


15.3. Renovación de conducciones existentes: el bursting . . . . . . . . . . . . . 367

15.4. Instalación de nuevas tuberías sin apertura de zanja . . . . . . . . . . . . . 368

15.4.1. Hincas neumáticas o por percusión (impact moling) . . . . . . . 369

15.4.2. Perforación horizontal dirigida (HDD) . . . . . . . . . . . . . . . . . 370

16. Calidad en los sistemas de conducciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

16.1. Certificación del producto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 377

16.2. Marcado CE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 380

16.3. Cualificación de los instaladores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 381

16.4. Conclusión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 386

Apéndice A. Tablas de utilidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 387

Bibliografía y normativa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 393

13Índice

Es quizá demasiado ambicioso el pretender recoger en un manual todos los cono-cimientos sobre las tuberías de polietileno, máxime cuando su evolución es cons-tante y progresiva. Aun así, ésa ha sido nuestra intención, mostrar el estado del artede este tipo de tuberías que han experimentado un avance espectacular en los últi-mos años. El avance tecnológico tanto en la materia prima como en el proceso defabricación, ha sido fruto de un importante esfuerzo de innovación. Este esfuerzohace posible que hoy puedan ofrecerse soluciones integrales en polietileno paramuy diversas aplicaciones.

Es innegable el crecimiento de la presencia de las tuberías plásticas en las redes deconducción de agua, de gas, en la canalización eléctrica, en las aplicaciones indus-triales, etc., y ello se debe a sus propiedades intrínsecas que las hacen idóneas paratodas estas y otras aplicaciones.

Cuando pensamos en tuberías plásticas pensamos en tuberías flexibles, y las tuberíasde polietileno son el paradigma de la flexibilidad, que es una de sus característicasprincipales, sin menospreciar, por supuesto, su ligereza, su resistencia a la presióninterna, a las cargas, a la corrosión, su estanquidad y su larga vida útil.

Estas ventajas hacen que las tuberías de polietileno sean las más utilizadas en la con-ducción de gas, aplicación que exige un alto nivel de seguridad, y que su creci-miento sea imparable en las demás aplicaciones, en especial en conducción de aguapara abastecimiento, saneamiento, riego, drenaje, tanto en nuevas redes como enredes existentes sustituyendo a otros materiales.

Todas las características de los sistemas de tuberías de polietileno han sido recogi-das en la profusa normativa existente sobre este tipo de tuberías, y en base a la cuales posible la certificación de calidad de las mismas.

Presentación

La Asociación Española de Fabricantes de Tubos y Accesorios Plásticos, AseTUB,siempre ha apostado por la calidad como motor de la competencia y el progreso,exigiendo a sus miembros la calidad de sus productos, identificada con la Marca deCalidad “‰” de AENOR. Esta calidad del producto ha de verse necesariamenteacompañada por la calidad de instalación, debiendo exigirse la necesaria cualifica-ción del instalador para garantizar el comportamiento óptimo de los sistemas detuberías.

Este sello de calidad es el que hemos querido imprimir también en este manual,cuya elaboración ha sido encargada en el marco de un convenio de colaboraciónsuscrito entre AseTUB y la Universidad de Salamanca, a D. Luis Balairón Pérez,Profesor de la Universidad de Salamanca y Director del Laboratorio de Hidráulicadel Centro de Estudios y Experimentación de Obras Públicas (CEDEX). Su profe-sionalidad y gran conocimiento de la materia ya han quedado patentes en obrascomo las reconocidas Guía técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión(2003) y Guía técnica sobre redes de saneamiento y drenaje urbano (2007) del CEDEXde las que es autor, y ahora se plasman también en este libro.

Finalmente, agradecemos a los expertos técnicos de las empresas de la asociaciónsu colaboración en esta obra, que confiamos sea útil para todos.

AseTUB


El uso de productos industriales prefabricados de materiales plásticos ha tenido uncrecimiento exponencial en las últimas décadas, de manera que en la actualidad enprácticamente todas las actividades económicas (edificación, transporte, agricul-tura, sanidad, industria, investigación, etc.) los plásticos están presentes de unamanera u otra. Baste para ilustrar lo anterior el hecho de que el consumo actual deestos productos, en los cinco continentes, es del orden de los 200 millones de tone-ladas anuales. España no es una excepción a lo anterior, ocupando el séptimopuesto mundial en consumo y el noveno en producción de plásticos, con un con-sumo medio per cápita de unos 115 kilos de plásticos por año, cifra muy lejana alos 300 gramos/habitante/año de consumo de hace unos 50 años.

En el ámbito específico de las tuberías, los materiales plásticos, gracias a sus venta-jas, tienen también un empleo cada vez más frecuente en todo tipo de aplicaciones:abastecimientos, saneamientos, redes de riego, de reutilización de aguas residuales,conducciones de gas, aplicaciones industriales, conducciones subacuáticas, etc. Lastuberías de polietileno (PE) en particular, las cuales constituyen el objeto del pre-sente Manual, son cada vez más utilizadas, habiendo pasado en unas pocas decenasde años de ser utilizadas exclusivamente en conducciones de pocos milímetros dediámetro a ser empleadas en la actualidad en importantes e innovadores usos gra-cias a la alta tecnología que ha acompañado el desarrollo industrial de este material(conducciones de gran diámetro, emisarios submarinos, rehabilitación de conduc-ciones existentes, instalación de redes sin apertura de zanja, etc).

Lo anterior motivaba la necesidad de disponer en España de un Manual técnico dereferencia sobre conducciones de polietileno que condensara el conocimiento queen la actualidad se tiene de este material en cuanto a sus características, criterios dediseño, procedimientos de instalación, aplicaciones, sistemas de unión, control

Prólogo

de calidad, etc., pues la cantidad y calidad de la documentación técnica disponibleen cualquier especialidad científica es un indicador altamente representativo de sudesarrollo tecnológico.

Este Manual pretende llenar dicho hueco. La Asociación Española de Fabricantesde Tubos y Accesorios Plásticos (ASETUB), consciente de la carencia que habíaen el sector de las tuberías de polietileno de una publicación de dichas característi-cas, decidió en el año 2006 auspiciar la redacción de un moderno Manual de con-ducciones de polietileno que apoyara y diera cobertura y apoyo técnico al intensodesarrollo que esta tipología de tuberías estaba sufriendo.

El presente libro es el resultado de tal iniciativa. En su redacción se han procuradotratar con gran esmero y detalle todos los aspectos técnicos que acompañan el usode las conducciones de polietileno, procurando, a la vez, un formato lo más amiga-ble posible mediante la inserción de tablas, gráficos, fotografías, etc. Es mi deseocomo autor que el resultado de este trabajo sea una obra sencilla y a la vez de utili-dad para todos los profesionales que trabajan en el sector.

Por último, no quisiera finalizar este Prólogo sin agradecer de manera sincera aAseTUB la invitación hecha en su momento para redactar el presente Manual. Esteagradecimiento genérico lo quisiera personalizar de manera especial en su Direc-tora General (Blanca de Arteche) y en su Directora Técnica (Mónica de la Cruz),cuyo impulso y apoyo en la elaboración de este texto ha sido imprescindible parallevar la obra a buen puerto.

Luis Balairón Pérez

DIRECTOR DEL LABORATORIO DE HIDRÁULICA DEL

CENTRO DE ESTUDIOS HIDROGRÁFICOS DEL CEDEX

PROFESOR ASOCIADO DE LA

UNIVERSIDAD DE SALAMANCA


1.1. Objeto y alcance del manual

El presente Manual tiene por objeto recoger y poner a disposición de los proyectis-tas de redes, técnicos y otros profesionales los conocimientos técnicos sobre eldiseño, la instalación y la gestión de tuberías de PE para la conducción de agua,gas, canalización eléctrica... Estos conocimientos técnicos, desarrollados duranteaños por los productores de materia prima, transformadores, laboratorios de inves-tigación y organismos de normalización y certificación, abarcan los siguientesaspectos:

• Características técnicas de los componentes (tubos, accesorios, etc.).

• Normativa y reglamentación.

• Diseño.

• Sistemas de unión.

• Instalación.

• Aseguramiento de la calidad.

• Mantenimiento y rehabilitación de redes en servicio.

Estas especificaciones técnicas son relativas a tuberías de PE de pared compactapara todas las aplicaciones y de manera especial para aquellas destinadas al trans-porte de agua (abastecimiento, regadío, saneamiento, redes de reutilización deagua...). También se desarrollan las especificaciones y aquellos aspectos técnicos de las tuberías de pared estructurada, tanto de PE como de PP para aplicaciones desaneamiento sin presión.

Introducción1

En cuanto a las condiciones de instalación previstas, se han considerado tanto las ins-talaciones enterradas convencionales como otras posibles disposiciones como, porejemplo, conducciones aéreas, subacuáticas, sin apertura de zanja, en acometidas, etc.

Para la caracterización de todo lo anterior se han tenido en cuenta de manera espe-cial las especificaciones incluidas en la vigente normativa española y europea al res-pecto, así como lo considerado en abundante bibliografía técnica en la materia(manuales técnicos de diferentes países, etc.).

Respecto a la estructura del manual, complementariamente a las especificacionesque integran el cuerpo básico del mismo se han adjuntado una gran cantidad deejemplos, comentarios, estudios comparativos, etc., que ayuden a entender su con-tenido de la mejor manera posible.

Por último, y con idea de que el manual sea lo más práctico posible, así como parafacilitar al máximo su utilización, se han incluido una gran cantidad de tablas yfiguras que ilustren las ideas en él recogidas.

Este manual se complementa con un programa de cálculo mecánico de tuberías dePE enterradas, diseñado por la ingeniería alemana IngSoft, y al cual se puede acce-der libremente a través de la web de AseTUB (www.asetub.es).

1.2. Los materiales plásticos

Bajo el nombre común de “plásticos” y técnicamente de “polímeros”, se agrupa unconjunto de materiales de alta tecnología en los que se han invertido altos recursos,tanto financieros como humanos, para su investigación y desarrollo en las últimasdécadas.

Los polímeros tienen su origen en los descubrimientos realizados en 1800, investi-gando con celulosas así como en las aplicaciones del caucho.

En la investigación sobre el petróleo se descubrió que por un proceso de destila-ción, llamado cracking, se podían obtener diversos grupos de productos, entreellos, las gasolinas, gasóleo, fuel, querosenos, aceites, asfalto y gases de refinería.

La mayoría de los plásticos se obtienen del petróleo, por lo que puede ser interesanteconocer cómo se distribuye el consumo del petróleo en el mundo. La figura 1.1indica que el 96% del petróleo es “quemado” en el transporte, calefacción, etc., mien-tras que solamente el 4% del petróleo es empleado para la fabricación de plásticos.

Además, los productos plásticos son reciclables, pueden servir de materia prima parala fabricación de nuevos productos o incluso emplearse como fuente alternativa deenergía.


Los materiales plásticos son básicamente de dos grandes tipos: los termoplásticos ylos termoestables.

1.2.1. Termoplásticos

Los materiales termoplásticos están formados por cadenas moleculares lineales oramificadas.

Como característica de ellos es destacable que pueden ver cambiar su forma una ovarias veces por la acción combinada de temperatura y presión (de forma quecuando la temperatura se eleva se reblandece y al enfriar se endurece). El procesode reblandecimiento de los termoplásticos comienza a temperaturas relativamentebajas (60 a 120 ºC), lo cual introduce restricciones en determinadas aplicaciones.

Los termoplásticos utilizados para la fabricación de tuberías, además del propiopolímero contienen pequeñas cantidades de sustancias adicionales (aditivos), talescomo: estabilizantes, lubricantes, colorantes, modificadores de impacto u otros.

De los materiales plásticos empleados en tuberías para el transporte de agua sontermoplásticos, entre otros, el PVC-U, el PP y el PE.

21Introducción

Figura 1.1. Distribución del petróleo según aplicaciones

PETRÓLEO

96%Transporte,

calefacción, etc.

EtilenoPolietileno

(PE)

Propileno

Otros plásticos

Polipropileno(PP)

Monómerocloruro

de vinilo(VCM)

Policloruro de vinilo

(PVC)

4%

1.2.2. Termoestables

Los materiales termoestables están formados por cadenas moleculares tridimensio-nales.

A diferencia de los termoplásticos, en los termoestables, durante su fabricación, seha operado una reacción química irreversible que impide cambiar de forma las pie-zas con ellos producidas.

Los polímeros termoestables tienen, en general, mejores propiedades mecánicas aelevadas temperaturas que los termoplásticos.

De los materiales plásticos empleados en tuberías para el transporte de agua es ter-moestable el poliéster reforzado con fibras de vidrio (PRFV).

1.3. Evolución histórica y situación actual del usode las tuberías de PE

Las tuberías de PE se utilizan cada vez más en todos los países y para todo tipo deaplicaciones (conducción de agua, gas, etc.), tal y como se va a poner de manifiestoen detalle en el capítulo 3. No obstante, en Europa el uso principal de los tubos depolietileno es para el transporte de agua en obra civil (abastecimiento, saneamientoy riego), usos que suponen casi el 50% del total de las aplicaciones posibles de estostubos, tal como se indica en la figura 1.2).

Centrándonos en el ámbito específico de las conducciones para agua, en España lareferencia estadística más sólida para conocer los materiales que se emplean endichas redes son las encuestas nacionales que cada dos años, y desde 1987, realizala Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamientos, AEAS, sobreel estado de los sistemas urbanos de conducción de agua.

Dichas encuestas abarcan aspectos muy diversos de las redes de abastecimiento ysaneamiento de España (consumos, características de las redes, sistemas tarifarios,calidad de las aguas, etc.), incluyendo también información sobre los materialesconstitutivos de dichas redes. El universo de la población cubierta por las encuestasasciende en la actualidad a casi 30 millones de habitantes, lo que la convierte en elreferente estadístico más fiable de la información del sector a nivel nacional.

En la figura 1.3 se muestra la evolución en el tiempo de los materiales constituti-vos de las redes de abastecimiento de agua en España, según dichas encuestas.

Como puede verse, el PE es un material relativamente joven en nuestros sistemasde distribución de agua, pues la primera vez que se consideró de forma explícita en


23Introducción

Recubrimientotubos de acero

6%

Industrial8%

Gas8%

Saneamiento20%

Agua caliente y fría10%

Agua potable23%

Protección de cables

7%

Calefacción2%

Film3%

Riego3%

Otros10%

Figura 1.2. Distribución por usos de las tuberías de polietileno en Europa(Datos: Borealis, 2002)

Figura 1.3. Evolución en el tiempo de los materiales constitutivos de las redes de distribución de agua en España

(Datos: encuestas bianuales de AEAS)

100

80

60

40

20

01994

Año

Porc

enta

je d

e ca

da m

ater

ial

1996 1998 2000 2002 2004

Otros

PE

Hormigón

Fibrocemento

Fundición

dichas encuestas fue en el año 1998 (antes también se utilizaba, si bien se conside-raba dentro de la categoría general de “otros materiales”), creciendo desde enton-ces año tras año la cuota de utilización de este material.

Según los datos de las últimas encuestas, aproximadamente el 15% de las redes dedistribución de agua potable de España en la actualidad son de PE, con una ten-dencia creciente conforme avanzan los años, lo cual es un porcentaje considerable-mente aceptable. Además, el PE es el material con mayor crecimiento en la distri-bución de las redes españolas en los últimos años.

Los materiales dominantes en las redes de abastecimiento en España son el fibroce-mento y la fundición, si bien, al contrario que en el caso del PE, su tendencia esregresiva (en el año 1994 el 85% de las redes españolas eran de estos dos materia-les, mientras que en 2004 el porcentaje había descendido al 70%).

Los valores anteriores deben ser manejados con cautela, pues factores como lapoblación encuestada, su distribución territorial, etc., varían de unos años a otros yson variables que pueden distorsionar los resultados de la encuesta.

En cualquier caso, sí puede afirmarse que hay un porcentaje muy amplio aún enEspaña de conducciones de fibrocemento (que en los próximos años deberán ir siendosustituidas por otros materiales, pues la instalación de este material en redes nuevasestá prohibida desde el año 2002) y conducciones de fundición (que presentan unacierta tendencia a la baja). El PE, por el contrario, muestra una tendencia creciente.

Lo anterior, no obstante, se refiere al conjunto de las redes exteriores de los edifi-cios. En el ámbito específico de las acometidas, el PE, es el material dominante enEspaña, tal como se pone de manifiesto en la figura 1.4, según los datos de laúltima encuesta de AEAS de 2004.

Es de destacar que las conducciones de plomo para la conducción de agua en aco-metidas se han ido sustituyendo desde hace varios años debido a los conocidos pro-blemas de salud (saturnismo) que pueden provocar y a la publicación del RD140/2003 que establece la calidad del agua para consumo humano y donde se espe-cifican los valores máximos de plomo en agua.

En otros países de la Unión Europea la situación es muy diferente, pues desde hacemuchos años el consumo de tuberías de polietileno experimenta un crecimientomantenido, debido a una mayor presencia, un mejor conocimiento de las posibili-dades y aplicaciones de las conducciones de este material, tal como se pone demanifiesto en las figuras siguientes.

Por ejemplo, según estudios de Borealis (2005), aproximadamente el 75% de lasredes de agua potable europeas nuevas son de PE; en diámetros pequeños, el por-centaje es mayor (véase la figura 1.5).


Otros estudios revelan resultados similares. Por ejemplo, en la figura 1.6 (datos de laAsociación Europea PE 100+, Pavan y Frassine, 2006) se estima que en EuropaOccidental aproximadamente el 70% de las redes de agua potable nuevas son de PE.

En determinadas aplicaciones, el empleo del polietileno es cada vez más frecuentecomo material para las conducciones. Aparte del anteriormente referido caso de lasacometidas (donde en España es un material mayoritario), en otros usos de las con-ducciones (como los emisarios submarinos, las conducciones instaladas sin aper-tura de zanja u otras) se observa un empleo cada vez mayor de las tuberías de PE.Por ejemplo, en los emisarios submarinos, el PE es un material de referencia,empleándose masivamente en conducciones de grandes diámetros. En las tablas 1.1y 1.2 se reflejan, a título orientativo, algunos ejemplos de emisarios submarinosconstruidos en PE en España y otros países en los últimos años.

25Introducción

Otros19%

Figura 1.4. Distribución de materiales en las acometidas(Datos: AEAS, 2004)

Polietileno63%

Plomo14%

Acero galvanizado4%


Figura 1.5. Evolución en el tiempo de los materiales constitutivos de las redes nuevas de distribución de agua en Europa

(Datos: Borealis, 2005)

100

90

80

70

60

50

40

30

20

10

01999

Porc

enta

je d

e ca

da m

ater

ial

2001 2003 2005

PE Fundición PVC Acero PRFV Hormigón

1999 2001 2003 2005

Año

1999 2001 2003 2005

Año

DN > 150 mm DN < 150 mm100

80

60

40

20

0

Porc

enta

je d

e ca

da m

ater

ial

100

80

60

40

20

0

Porc

enta

je d

e ca

da m

ater

ial

Todos los diámetros

27Introducción

Figura 1.6. Evolución en el tiempo de los materiales constitutivos de las nuevas redes de distribución de agua en Europa Occidental

(Datos: Asociación Europea PE 100+, Pavan y Frassine, 2006)

100

80

60

40

20

01993

Año

Porc

enta

je d

e ca

da m

ater

ial

1996 1999 2002

OtrosFundiciónPE

Emplazamiento Año DN (mm) L (km)

Portugal – Guía (Cascais)

Portugal – T. Paço (Lisboa)

España – Pinedo (Valencia)

España – Las Palmas (Gran Canaria)

Portugal – (CELBI y SOPORCEL)

Portugal – Matosinhos (Oporto)

Portugal – Expo (Lisboa)

España – Vigo

Portugal – San Jacinto (Aveiro)

19881.200 3,2

1.000 0,2

19911.600 0,6

1.200 0,3

1989 1.400 0,3

1993 1.000 0,3

1989/95 1.200 1,5

1995/97 1.200 3,8

1997 1.200 0,5

1997 1.400 0,7

1997/98 1.600 3,3

(continúa)

Tabla 1.1. Ejemplos de emisarios submarinos instalados en la Península Ibérica

2005 1.400 4,8

2005 1.400 4,8

2005 2.000 2,3

2005 1.800 0,2

2005 1.600 3,0

2005/06 800 0,9

2005/06 1.600 0,4

2005/06710

1.000

0,4

0,4

España – San Pedro de Pinatar (Murcia)

España – Cartagena (Murcia)

España – Xove (Lugo)

España – Cartagena

España – Santoña (Santander)

España – Orotava (Tenerife)

España – Huelva

España – Tarragona

2003 1.600 0,4

2003 1.400 0,8

España – ENAGAS (Huelva)

España – Rota (Cádiz)



España – Peñarrubia (Gijón)

Portugal – Valorsul (Lisboa)

Portugal – Aveiro

España – Santander

Portugal – Foz do Arelho

Portugal – Emisario de Aveiro, 1.a fase

Portugal – Aveiro



Portugal – Sesimbra

Portugal – Saneamiento Integrado dos Municipios da Ria, S.A.

Portugal – SOMEC

España – Manga del Mar Menor (Murcia)

Portugal – Foz do Arelho

España – Castro Urdiales (Santander)

España – Puerto de Sagunto

1997/98

1998

1.400 2,8

1.400 0,6

1998 1.400 2,8

1998 1.400 2,6

1998 710 2,2

1998 1.400 2,8

1999 1.600 1,8

1999 1.400 2,7

1999 1.400 2,7

1999 500 1,5

1997/99 1.600 3,4

1987/00 1.200 1,8

1995/00 5 x 1.200 2,5

2000 710 2,2

2002 900 1,4

2003 1.600 0,3

Tabla 1.1. Ejemplos de emisarios submarinos instalados en la Península Ibérica(continuación)

29Introducción


Suecia – Södra Skogsägarna AB

Reino Unido – Fylde

Turquía – Antalya

Suecia – Sördertálje

Irlanda – Mahon

Irlanda – Cork

Israel – Ashkelon

Noruega – Fredrikstad

Noruega – Haldem

Suecia – Kalmar

Libia – Abutaraba

Argelia – Algiers (Bajaija)

1971/85

1995

1997

1.000

1.400

1.600

1.600

5,0

6,3

2000 1.000 6,1

2003 1.600 3,0

1999/04

2004

2004

2006

2006

710

1.400

710

1.400

1.600

12,9

1,5

7,9

1,3

1,3

2,6

2,5

20011.200

450

7,1

0,9

Tabla 1.2. Algunos ejemplos de emisarios submarinos instalados en otros países

2.1. Introducción

En el presente capítulo se muestran las principales características técnicas de lostubos y accesorios de polietileno (así como las de la materia prima constitutiva),independientemente de cuál sea la aplicación de la conducción.

2.2. La materia prima: el PE

2.2.1. Obtención

La materia prima para la obtención de cualquier material plástico proviene de unade las fracciones del petróleo. El polietileno, en particular, se obtiene de la polime-rización del gas etileno CH2 = CH2, producto que se obtiene a su vez de un deri-vado del petróleo.

El polietileno está constituido por moléculas orgánicas gigantes denominadasmacromoléculas o polímeros que se preparan industrialmente asociando las molé-culas del constituyente básico, denominado monómero, es decir, el etileno.

H2C = CH2 [–CH2–CH2–]n

Etileno Polietileno(Monómero) (Polímero)

En consecuencia, y como resultado de lo anterior, los materiales plásticos están for-mados por grandes moléculas agrupadas en largas cadenas, variando el número deéstas, sus longitudes y sus ramificaciones, de manera que el grado de ramificaciones,

Características técnicasbásicas de los tubos

y accesorios de PE2

así como la longitud de las cadenas, influyen considerablemente en las propiedadesdel material.

Se entiende por homopolímero el producto obtenido a partir de la polimerización demonómeros idénticos. Cuando se utilizan monómeros diferentes (comonómeros),las macromoléculas contienen dos o mas monómeros diferentes, tratándose, portanto, de un copolímero.

Los comonómeros más utilizados (en concentraciones hasta el 6% en volumen)son los siguientes:

• Propileno (CH2 = CH – CH3)

• Buteno (CH2 = CH – CH2 – CH3)

• Penteno (CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH3)

• Hexeno (CH2 = CH – CH2 – CH2 – CH2 – CH3)

Tradicionalmente se han empleado dos procesos de polimerización para la produc-ción industrial del polietileno: los de alta y los de baja presión. En cada uno de ellosvarían las condiciones de presión, temperatura y presencia de catalizadores, lo quediversifica las características finales del producto. Hoy en día existe una terceramodalidad para la obtención de la materia prima: los procesos bimodales.

a) Proceso de alta presión: el polietileno resultante de este proceso cristaliza alenfriar la masa fundida, y las largas cadenas moleculares se ordenan en sub-sectores cristalinos.

La proporción de zona cristalina ronda el 50%, al estar muy ramificadas lascadenas que forman las moléculas de polietileno. La mayor presencia dezonas amorfas y la dificultad de agrupación por el alto grado de ramificaciónconllevan una baja densidad del material que oscila entre 0,91 y 0,93 g/cm3

(polietilenos de baja densidad).

b) Proceso de baja presión: en este proceso se utilizan catalizadores metálicosde titanio y magnesio.

La proporción de zona cristalina alcanza, en este caso, el 85%, y las cadenasmoleculares que forman el polímero están muy poco ramificadas, formandouna estructura lineal. El predominio de las zonas cristalinas facilita la agru-pación y empaquetamiento de las moléculas y, por tanto, una mayor densi-dad del material, que en este caso oscila entre 0,94 y 0,96 g/cm3 (polietile-nos de alta densidad).

El mayor número de uniones intermoleculares y el alto porcentaje de zonascristalinas proporcionan un aumento de la densidad, rigidez, dureza, resis-


tencia a la tracción y módulo de elasticidad. Por el contrario, disminuyen laresistencia al impacto y la resistencia a la propagación de fisuras.

No obstante, en los últimos años se han desarrollado nuevas resinas que con-siguen aumentar el número de ramificaciones cortas manteniendo el porcen-taje de zonas cristalinas, de manera que se mejora considerablemente la resis-tencia al impacto y a la propagación de fisuras.

c) El proceso bimodal: alternativamente a los anteriores procesos de alta o bajapresión, en la actualidad se emplean también procesos bimodales para la pro-ducción de polietileno. Estos consisten en dos reactores de polimerizacióndispuestos en serie. En la primera fase se consigue un bajo peso molecular(lo que garantiza una buena procesabilidad y rigidez del polímero), mientrasque en la segunda fase se incrementa el peso molecular gracias a la adiciónde nuevos catalizadores. El resto de fases del proceso serían como en los pro-cesos convencionales antes descritos.

Los procesos bimodales hacen posible combinar ambas propiedades. Lascortas cadenas moleculares producidas en la primera etapa garantizan unaalta densidad, mientras que las cadenas generadas en la segunda fase (queson largas) mejoran la resistencia al impacto y a la propagación de fisuras.

33Características técnicas básicas de los tubos y accesorios de PE

Figura 2.1. Distribución del peso molecular

Una tubería fabricada a partir de un polietileno de alta densidad presenta una altarigidez circunferencial, lo cual favorece la resistencia a la presión hidráulica interior.Además, se mejora la resistencia a la propagación de fisuras. Por el contrario, elempleo de un polietileno de baja densidad supone que la tubería resultante sea másflexible, lo cual favorece la instalación y la resistencia a los impactos.

En cualquier caso, y sea cual sea el proceso industrial utilizado, al polímero baseobtenido (resina de polietileno virgen en forma de polvo) se le deben añadir aditi-vos de estabilización (antioxidantes, pigmentos y colorantes, estabilizantes olubricantes), obteniéndose finalmente la materia prima (PE) para la fabricaciónde tuberías o accesorios, en forma de granza o de granos (denominándose a lamezcla obtenida compuesto).

Desde este momento, y para la fabricación de un tubo o un accesorio a partir de lagranza (véase el apartado 2.3), se necesitan las tres siguientes operaciones:

• Fusión de la materia.

• Conformado por extrusión (tubos) o por inyección (accesorios).

• Enfriamiento.

2.2.2. Características generales del PE

En el presente apartado se describen las características generales del PE como mate-ria prima, haciendo hincapié en las cinco siguientes:

• Densidad.

• Peso molecular.

• Estructura molecular.

• Índice de fluidez.

• Cristalinidad.

Las dos características más determinantes del polietileno como materia prima sonla densidad y el índice de fluidez (pues indican el grado de polimerización bajounas condiciones de presión y temperatura determinadas), si bien en ellas incidende gran manera las otras tres propiedades antes enunciadas.

Las características de las tuberías y accesorios fabricados con polietileno se desarro-llan en el apartado 2.6.

Aunque las propiedades del PE varían según cual sea su proceso de polimerización,en general este plástico es sólido, incoloro, traslúcido, termoplástico, graso al tacto


y blando en pequeños espesores, siempre flexible, inodoro, no tóxico, menos densoque el agua y se descompone a unos 300 ºC.

Sin la ayuda de aditivos, se reblandece a 115 ºC, si bien hay que señalar que supunto de fusión está muy cercano al de reblandecimiento, particularidad que seatribuye a su grado de cristalinidad, que se estima en el 70% a temperatura ordinaria.

Su comportamiento frente a la acción nociva del oxígeno durante una exposición pro-longada a la intemperie puede mejorarse mediante la incorporación de antioxidantes.

Es extremadamente poco sensible al agua, incluso hirviendo, y a la humedad, de lacual absorbe menos del 0,005%. Los componentes de PE, sumergidos en aguadurante periodos de incluso siete días, no experimentan aumento alguno de peso,conservando esta cualidad incluso a altas temperaturas.

Es inerte a los disolventes y a ciertos plastificantes. Sólo a 60 ºC o 70 ºC empieza adisolverse en benceno, xileno, tolueno, triclorietileno, tetracloruro de carbono yaceites lubricantes minerales.

El PE es uno de los plásticos más inertes y resistentes ante los ataques químicos. Laresistencia a la corrosión es muy elevada. Los halógenos y el azufre se difunden a través de él. En cambio tiene excelente resistencia ante el flúor y el ácido fluorhídrico.

Su resistencia a la luz y al calor puede mejorarse por la adición de negro de carbonoo de estabilizantes específicos. Posee un elevado coeficiente de dilatación térmica ybajo factor de pérdidas dieléctricas.

2.2.3. Densidad

La densidad del polietileno oscila entre 0,91 y 0,96 g/cm3 en función de cuál sea elproceso de polimerización.

Las principales propiedades físicas directamente relacionadas con la densidad son larigidez, la dureza y la resistencia térmica; al aumentar la densidad, lo hacen tam-bién la dureza y la rigidez.

2.2.4. Peso molecular

El peso molecular del PE queda determinado por la longitud de las cadenas queconforman el polímero, la cual es independiente de la presión utilizada en el pro-ceso de polimerización.

Cuando el peso molecular es elevado, aumentan las propiedades mecánicas, la resis-tencia a la tracción, el módulo de elasticidad o la resistencia a los choques, entre otras.No obstante, cuando el peso molecular aumenta, la procesabilidad es más difícil.


Por el contrario, el índice de fluidez (véase el apartado 2.2.6) es inversamente pro-porcional al peso molecular: a menor peso molecular, las cadenas son más cortas yla fluidez mayor, lo cual provoca un efecto lubricante que facilita el proceso deextrusión durante la fabricación de la tubería.

En cualquier caso, en la tabla 2.1 se esquematiza la incidencia del peso molecularen otras propiedades del polietileno.

2.2.5. Estructura molecular

Aunque con las técnicas de laboratorio pueden obtenerse polímeros con una distri-bución molecular estrecha, la mayoría de los polímeros comerciales contienenmoléculas de peso molecular muy disperso. La distribución molecular se definegeneralmente como la relación:

Mn peso molecular medio en número de macromoléculas

Mw peso molecular medio en peso de macromoléculas

En los polietilenos comerciales, Mn y Mw oscilan habitualmente entre 5.000 a30.000 (Mn) y 20.000 a 50.000 (Mw), mientras que la distribución molecular estácomprendida generalmente entre 5 y 25.

Esta distribución afecta a determinadas propiedades mecánicas, tales como las quese indican en la tabla 2.2.


Cuando el peso molecular aumenta:

Disminuye la fluidez del polímero (procesabilidad, soldabilidad)

Mejoran las propiedades mecánicas

Aumenta la capacidad de absorción de cargas

Aumenta la resistencia química

Disminuye la soldabilidad

Aumenta la resistencia a la fisuración manteniendo constantes todas las demás propiedades

Tabla 2.1. Incidencia del peso molecular en las propiedades del polietileno

w

n

MM


La distribución molecular amplia mejora:

La fabricación por extrusión

Comportamiento a cizalladura

Procesabilidad

Elasticidad en estado fundido

Aumenta la resistencia al impacto a bajastemperaturas

Aumenta la resistencia a la fisuración manteniendo constantes todas las demás propiedades

La distribución molecular estrecha mejora:

La fabricación por inyección

Resistencia al choque

Resistencia a la deformación

Alargamiento en tracción

Tabla 2.2. Incidencia de la distribución molecular en las propiedades mecánicas de los polietilenos

Cadenaslineales

Cadenasmedianamente

ramificadas

Cadenasmuy

ramificadas

CH2 CH2

CH2 CH2

CH2

CH2 CH2 CH2 CH2

CHCH2

CH2

CH2

CH3

CH2 CHCH2

CH2

CH2

CH3

Figura 2.2. Estructuras posibles de los polímeros

2.2.6. Índice de fluidez (MFR)

El índice de fluidez es una característica básica que proporciona información sobrela velocidad del flujo másico del polímero fundido.

Se determina mediante un reómetro que mantiene una temperatura fija (190 ºC). Elvolumen conocido de material contenido en un cilindro metálico a la temperaturamencionada pasa a través de una boquilla de dimensiones normalizadas por presiónde un émbolo con una carga específica. El índice de fluidez se define como el peso engramos de producto fundido y extraído durante 10 minutos y a 190 ºC de tempera-tura que ha pasado por la boquilla y, en consecuencia, se expresa en g/10 min.

La estructura de los polímeros, en general, puede ser:

• Cadenas lineales.

• Cadenas medianamente ramificadas.

• Cadenas muy ramificadas.

Una de las más importantes características estructurales de la molécula de polieti-leno es el número y tipo de ramificaciones. Los polímeros altamente ramificados(los de baja densidad) contienen de 15 a 20 ramificaciones por cada 1.000 átomosde carbono. Las ramificaciones impiden la regularidad de la cadena reduciendo así sucristalinidad y la densidad. Por el contrario, los polímeros completamente linealestienen un grado de cristalinidad máximo y, por tanto, una densidad elevada.

Los polietilenos de alta densidad sólo contienen ramificaciones de cadenas cortasque dependen del tipo de comonómero empleado en la polimerización. General-mente se utiliza buteno, hexeno u octeno que dan de una a seis ramificaciones porcada 1.000 átomos de carbono.

Las ramificaciones de las moléculas de polietileno inciden en determinadas propie-dades como las que se indican en la tabla 2.3.


Una tasa elevada de ramificaciones en cadenas largas aumentan:

La viscosidad con baja tasa de cizallamiento

La procesabilidad en estado fundido

Una tasa baja de ramificaciones en cadenas largas aumentan:

La viscosidad con alta tasa de cizallamiento

La resistencia a la fisura bajo tensión

Tabla 2.3. Incidencia de las ramificaciones de las moléculas de polietileno en las propiedades

El índice de fluidez es inversamente proporcional al peso molecular, de manera quea índices de fluidez menores corresponden mayores pesos moleculares y, en conse-cuencia, mejores son las características mecánicas de los productos fabricados conestas resinas de polietileno (véase el apartado 2.2.3). Otras características relaciona-das con el índice de fluidez son las que se indican en la figura 2.3.

El índice de fluidez también está muy relacionado con la estructura molecular. Lar-gas cadenas moleculares generan una elevada viscosidad a pequeños esfuerzos cor-tantes, mientras que pequeñas cadenas a grandes esfuerzos cortantes producenbajas viscosidades. En consecuencia, un polietileno con una distribución molecularamplia tiene una curva de viscosidad-esfuerzo cortante mucho más plana que unoque tenga una distribución molecular estrecha.


Cuando el índice de fluidez aumenta:

Disminuye el peso molecular

Menor resistencia al impacto (dureza)

Menor módulo de elasticidad

Mayor permeabilidad

Peso molecular Esfuerzo constante

Figura 2.3. Izquierda: distribución del peso molecular. Derecha: curva viscosidad-esfuerzo cortante (distribución molecular estrecha o

amplia en líneas continuas o discontinuas, respectivamente)

Visc

osid

ad

%

Los valores habituales del índice de fluidez de los polietilenos utilizados en la fabri-cación de tuberías oscilan entre 0,2 y 1,40 g/10 min (190 ºC y 5 kg), en funciónde la densidad del polietileno.

2.2.7. Cristalinidad

Según sea el grado de cristalinidad, las propiedades del polietileno, la densidadentre ellas, varían. El polietileno cristaliza al enfriar la masa fundida; las cadenasmoleculares largas se ordenan en subsectores plegados en cristalitos muy diminutosunidos a través de sectores amorfos, formando estructuras denominadas esferulitas.La cristalización resulta más efectiva cuanto más cortas sean las cadenas y menor sugrado de ramificación. El componente cristalino, por tanto, presenta mayor densi-dad que el amorfo.

El grado de cristalización en el polietileno oscila en una horquilla amplia, del 35 al80%. No obstante, habitualmente, en los polietilenos de alta densidad se alcanzancristalizaciones entre el 60 al 80%, y en los de baja densidad, entre el 50 y el 60%.En la tabla adjunta se resumen los valores del grado de cristalinidad de los polieti-lenos usualmente empleados para la fabricación de tuberías, junto a algunas otrascaracterísticas específicas (véase la tabla 2.4).


Tipopolietileno

PE 40

Sistema de polimerización

Alta presión (130 a 150 MPa) y temperatura elevada

(250 a 300 ºC)

Estructura

Cadena molecular muy ramificada

Cristalinidad

50 a 60%

Densidad(g/cm3)

0,915 a0,930(baja)

MRS*(MPa)

4,0

PE 63Por catalizadores soportados

a temperatura y presión moderadas

Cadena molecular poco ramificada

75%0,931 a0,940(media)

6,3

PE 80Por catalizadores a poca temperatura y

baja presión (3 a 4 MPa)

Largas cadenaslineales

85%0,941 a0,950(alta)

8,0

PE 100

* MRS: Minimum Required Strength (Tensión Mínima Requerida).

Por catalizadores a poca temperatura y

baja presión, incorporandocopolímeros de mejora

Cadenas ramificadas

85%> 0,950

(alta)10,0

Tabla 2.4. Cristalinidad y otras características específicas de los polietilenos

2.3. El proceso de fabricación

Los tubos de PE se fabrican por extrusión; los accesorios pueden fabricarse bienpor inyección o bien por soldadura a partir de secciones de tubos.

2.3.1. Fabricación de tubos por extrusión

En el presente apartado se describe brevemente el proceso de extrusión para lafabricación de tubos de PE.

En primer lugar, la materia prima (el polietileno en forma de granos; véase el apar-tado 2.2) es sometida a unos primeros controles de recepción, de manera que, encaso de detectarse restos de humedad, debe secarse a una temperatura de 105 ºC o 110 ºC previamente a la alimentación de la extrusora.

Para evitar oscilaciones en el rendimiento del proceso, la granza se mantiene a unatemperatura constante en el momento de entrada a la extrusora.

En el interior de la extrusora un husillo (n.o 3) empuja el material fundido a unatemperatura en torno a los 210 ºC, alcanzando presiones muy elevadas y una velo-cidad de fabricación que depende del tipo de extrusora utilizada (convencional ode alimentación forzada).

El material fundido pasa por el cabezal a través de una serie de orificios que distri-buyen la masa hasta llegar a la boquilla (n.o 4) donde el tubo adoptará el diámetroy espesor deseado (véase la figura 2.4).


Figura 2.4. Proceso de fabricación de un tubo por extrusión

1

23 4 6 7 8

5

La tubería resultante es conformada y calibrada en sus dimensiones definitivas en untanque de vacío (n.os 6 y 7) . En este tanque se disipa rápidamente el calor haciendo lle-gar una película de agua a la zona de admisión. La superficie del material se enfría rápi-damente obteniéndose, además, un efecto lubricante que reduce las fuerzas de fricción.

La longitud de la unidad de enfriado se dimensiona de forma que la masa polimé-rica se enfría desde la temperatura de masa fluida hasta los 85 ºC en el interior deltubo.

El tubo resultante es traccionado a una determinada velocidad de proceso, paráme-tro que, junto con las revoluciones del husillo, son fundamentales en la determina-ción del espesor de la tubería.

Una vez conformado y enfriado el tubo, se procede al marcado del mismo, con undispositivo especial, conforme establece la normativa vigente (véase el apartado 2.9).

Dependiendo del diámetro o de las necesidades específicas de cada cliente, en cadacaso se cortan los tubos a longitudes que permitan el transporte por los medios habi-tuales, generalmente 6 ó 12 m, o se enrolla el tubo en bobinas (en diámetros peque-ños esto último).

El control del proceso de producción se realiza de manera informatizada, regulandola producción y la calidad del tubo en función de los datos de partida y del instru-mental de control correspondiente, verificando aspectos como los siguientes:

• La dosificación de la materia prima, controlada por gravimetría.

• La temperatura de calentamiento.

• El número de revoluciones del husillo.

• La velocidad de tirado de la tubería.

• La temperatura de enfriamiento.

• El espesor de la pared, controlado por ultrasonidos.

Este exhaustivo control informatizado del proceso de producción permite obtenertubos normalizados con un consumo óptimo de material.

2.3.2. Fabricación de accesorios por inyección

Los accesorios se fabrican, habitualmente, por un proceso de inyección. La materiaprima utilizada y su acondicionamiento previo es el mismo que en el caso de lafabricación de los tubos por extrusión.

La temperatura de la masa fluida es, en este caso, inferior a los 300 ºC, y la presiónde la inyección, de hasta 1.500 bar. La temperatura del molde va de 10 a 90 ºC conel fin de controlar la solidificación en función de la viscosidad de la masa y la velo-cidad de cristalización.


Los accesorios por inyección se fabrican habitualmente en prensas de inyección, encuya selección debe prestarse especial atención a la unidad de plastificación. Laelección de un molde simple o múltiple depende de las dimensiones y del diseño delas piezas, los datos de la inyectora prevista y la cantidad de unidades a fabricar. Laaplicación de moldes de canal frío o caliente depende fundamentalmente de facto-res económicos (véase la figura 2.5).

Es fundamental la longitud que es capaz de recorrer la masa en los moldes de inyec-ción, la cual depende, entre otros factores, del tipo y tamaño del canal, de cómo seala entrada de inyección (dorsal, lateral, anular, etc.) y de los obstáculos que encuen-tra en su camino (por ejemplo, desviaciones).

Para cuantificar la anterior longitud se realiza el conocido como ensayo de la espi-ral, que consiste en inyectar el material plastificado en un molde de cavidad largaen forma de espiral, midiendo el tiempo que tarda en solidificarse al recorrer untramo determinado, el cual está en función de la viscosidad y de la velocidad decristalización.

2.3.3. Fabricación de accesorios manipulados por soldadura

Alternativamente a la fabricación de los accesorios por inyección, pueden tambiénobtenerse accesorios por soldadura en taller con tubos cortados expresamente a lamedida precisa para ser convertidos en piezas especiales. Hay algunas normas inter-nacionales (como la DVS 2207-1 en Alemania) que regulan los procedimientos desoldadura entre los segmentos que componen los accesorios. Para las dimensionesdebería observarse lo especificado en la norma alemana DIN 16963, mientras quelos ensayos recomendados para su control de calidad figuran en las normas de sis-temas correspondientes: UNE-EN 12201, UNE-EN 13244 y UNE-EN 13476.


Figura 2.5. Proceso de fabricación de accesorios por inyección

1

23 4

7

5 6

2.4. Control de calidad

La fabricación de los tubos de PE es un proceso industrial altamente tecnificado ydurante el cual se realizan numerosos ensayos de control de calidad encaminados averificar no sólo el aseguramiento de la calidad en la fabricación sino, además, a veri-ficar que las características técnicas tanto de la materia prima como de la tubería(tubos y accesorios) una vez fabricada sean conformes a las especificaciones recogi-das en la normativa correspondiente.

Debemos entonces distinguir entre:

• Gestión de la calidad en la fabricación.

• Aseguramiento de la calidad del producto.

2.4.1. Sistema de gestión de la calidad en la fabricación

El sistema de gestión de la calidad puede seguir los principios establecidos en laNorma UNE-EN ISO 9001. Este sistema consiste en inspecciones periódicas, pro-cedimientos y ensayos o evaluaciones de control tanto a la materia prima como alos equipos, componentes, procesos de producción y producto.

Todos los elementos, requisitos y provisiones adoptadas por el fabricante debenestar de manera sistemática documentados por escrito, en políticas y procedimien-tos de calidad. El control de producción ofrece, por tanto, técnicas de operativas ytodas las medidas que permiten el mantenimiento y el control de la conformidadde los componentes con sus especificaciones técnicas. Su implementación implicacontroles y ensayos a la materia prima y otros componentes, a los procesos, equi-pos de fabricación y productos finales.

La implementación de un sistema de gestión de calidad en fábrica requiere accio-nes, entre otras, sobre:

• Personal (formación, habilidades, experiencia...).

• Equipos de peso, de medida, de ensayos, de fabricación (calibración, verifi-cación...).

• Proceso de diseño.

• Materia prima y componentes (verificación de las especificaciones).

• Control en proceso (producción bajo condiciones controladas).

• Trazabilidad y marcado (identificación de producto y de lotes).

• Productos no conformes (tratamiento de las no conformidades).


• Acciones correctivas.

• Manejo, almacenaje y embalaje.

Existen organismos que certifican el cumplimiento con las indicaciones de la UNE-EN ISO 9001, y, por tanto, la implementación de un sistema de aseguramiento dela calidad.

Esta certificación por parte de AENOR da lugar a la obtención por parte del fabri-cante de la marca AENOR de empresa registrada.

Con esta marca se da a entender que el sistema de gestión de la cali-dad de la empresa a la que se concede es objeto de las auditorías ycontroles establecidos en el sistema de certificación y que AENORha obtenido la adecuada confianza en su conformidad con la NormaUNE-EN ISO 9001.

Adicionalmente, AENOR entrega, junto con el certificado de regis-tro de empresa, el certificado IQNet que facilita el reconocimientointernacional del certificado de AENOR.

2.4.2. Calidad de producto

En el presente apartado se resumen los principales ensayos de control de calidadque se realizan habitualmente, conforme a lo especificado por las normas europeasy españolas de producto.

En el caso de la certificación de la calidad de los tubos y accesorios plásticos,AENOR certifica la conformidad con las especificaciones recogidas en las normascorrespondientes.

La marca AENOR de producto certificado(véase la figura 2.6) da a entender que los pro-ductos a los que se les concede son objeto delas evaluaciones y controles que se establecenen los sistemas de certificación y que AENORha obtenido la adecuada confianza en su con-formidad con las normas correspondientes.Para la obtención de esta marca se requiere,además de lo expuesto a continuación, que elfabricante tenga implementado un sistema degestión de la calidad (tal y como hemos vistoanteriormente).


Figura 2.6. Marca AENOR de producto certificado

Las frecuencias de evaluación y ensayo de producto propuestas son, en general, lasexigidas por AENOR para la concesión de su marca de calidad de producto (véaseapartado 2.8 y capítulo 16).

2.4.2.1. Control de la materia prima

Los ensayos que deben realizarse para la comprobación de las características técni-cas básicas de la resina de PE empleada en la fabricación de los tubos de PE, debenser los establecidos en las tablas indicadas en las normas de producto (por ejemplo,UNE-EN 12201, UNE-EN 13244, UNE-EN 1555) (véanse las tablas 2.5 y 2.6).Si para una instalación concreta fuera necesario evaluar la resistencia al ataque quí-mico del polietileno, se comprobará lo indicado en la UNE 53389 (equivalente ala ISO/TR 10358).


Características RequisitosMétodo

de ensayo

Parámetros de ensayo

Parámetro Valor

Densidad del compuesto

≥ 930 kg/mUNE-EN

ISO 1183

Temperatura de ensayo

23 ºC

Contenido en agua b ≤ 300 mg/kg

UNE-EN12118

Número de probetas

1

Contenido en materias volátiles

≤ 350 mg/kgUNE-EN12099

(continúa)

Número de probetas

1

Contenido en negro de carbono(compuesto negro)

(2 al 2,5) % en masa

ISO 6964Debe ser conforme con

la Norma ISO 6964

Dispersión del negro de carbono(compuesto negro)

≤ grado 3 ISO 18553Debe ser conforme con la Norma ISO 18553

Dispersión del pigmento(compuesto azul)

≤ grado 3 ISO 18553Debe ser conforme con la Norma ISO 18553

Número de muestras

Debe ser conforme con laNorma UNE-EN

ISO 1183

Tabla 2.5. Ensayos del compuesto en forma de granza empleado en los tubos de PE (basada en la Norma UNE-EN 12201)

Tiempo de inducción a la oxidación

≤ 20 min UNE-EN 728


200 ºC

Número de probetas

3


Número de probetas


ISO 1133

Índice de fluidez en masa (MFR) para PE 40

0,2 g/10 min a 1,4 g/10 min

Desviación máxima del ±20% del

valor especificado

UNE-EN ISO 1133

Condición D

Carga 2,16 kg

Temperatura 190 ºC

Tiempo 10 min

Índice de fluidez en masa (MFR) para PE 63, PE 80 y PE 100

UNE-EN ISO 1133

Condición T

Carga 5 kg

Temperatura 190 ºC

Tiempo 10 min


de ensayo


Parámetro Valor

Tabla 2.5. Ensayos del compuesto en forma de granza empleado en los tubos de PE (basada en la Norma UNE-EN 12201)

(continuación)

Número de probetas


ISO 1133

0,2 g/10 min a 1,4 g/10 min

Desviación máxima del ±20% del

valor especificado



de ensayo


Parámetro Valor

Resistencia a la tracción en unionespor fusión a tope

Resistencia a la propagación lenta de fisuras (tamañodel tubo 110 o 125 mm SDR 11)

Ensayo hasta rotura:

• Dúctil: Pasa

• Frágil: No pasa

Sin fallo durante elperiodo de ensayo

Efecto sobre la calidad del agua

Debe ser conforme con las legislaciones nacionales existentes

UNE-EN13953

UNE-EN ISO13479

Diámetro del tubo 110 mm

Relación dedimensión del tubo

SDR 11


23 ºC


80 ºC

Resistencia a la intemperie (compuestos azulessolamente)

Las probetas sometidasal ensayo a la

intemperie debe cumplirtodos los requisitos de las siguientes características

UNE-EN 1056Radiación solaracumulada ≥3,5 GJ/m2

a) Tiempo de inducción a la oxidación

Debe ser conforme con la tabla 1 de esta norma UNE-EN 1056

b) Alargamiento en la rotura

Debe ser conforme con la tabla 5 de la Norma UNE-EN 12201-2

UNE-EN ISO6259-1 e

ISO 6259-3

c) Resistencia hidrostática a 80 ºC

Debe ser conforme con la tabla 3 de la Norma UNE-EN 12201-2

UNE-EN 921

Duración del ensayo

165 h

Tipo de ensayo Agua en agua

Presión interna deensayo para:

• PE 63

• PE 80

• PE 100

6,4 bar

8,0 bar

9,2 bar

Número de probetas

Debe ser conforme con

la Norma UNE-EN 13953

Número de probetas


ISO 13479

Tabla 2.6. Ensayos del compuesto en forma de tubo

(continúa)


Resistencia a la propagación rápidade fisuras

ParadaISO 13477(ensayo S4)

Diámetro del tubo (dn)

250 mm


0 ºC

Medio del ensayo Aire


SDR 11

Número de probetas

Debe ser conformecon la Norma ISO 13477

Tabla 2.6. Ensayos del compuesto en forma de tubo (continuación)


de ensayo


Parámetro Valor


• PE 100

• PE 80

10,0 bar

8,0 bar

Resistencia a la propagación rápidade fisuras

ParadaEN ISO13478(FST)

Diámetro del tubo (dn)

500 mm


0 ºC

Medio del ensayo Aire


SDR 11

Número de probetas

Debe ser conformecon la Norma EN ISO 13478


• PE 100

• PE 80

24,0 bar

20,0 bar

2.4.2.2. Control de los tubos

Los ensayos que deben realizarse sobre los tubos de PE una vez fabricados son losque se indican en las tablas 2.7, 2.8 y 2.9.



de ensayo


Parámetro Valor

Resistencia hidrostática a 20 ºC

Sin fallo de ningunaprobeta durante

el ensayoUNE-EN 921

Tapones

Duración delacondicionamiento

Número de probetas

Tipo de ensayo



Esfuerzo (tensión)circunferencialpara:

• PE 40

• PE 63

• PE 80

• PE 100

7,0 MPa

8,0 MPa

10,0 MPa

12,4 MPa

Tipo a)

Debe ser conformecon la NormaUNE-EN 921

3

Agua en agua

20 ºC

100 h

Tabla 2.7. Ensayos en los tubos de PE (características mecánicas)



el ensayoUNE-EN 921

Tapones


Número de probetas

Tipo de ensayo



Tipo a)


3

Agua en agua

80 ºC

165 h

(continúa)




el ensayoUNE-EN 921


• PE 40

• PE 63

• PE 80

• PE 100

2,5 MPa

3,5 MPa

4,5 MPa

5,4 MPa



el ensayoUNE-EN 921

Tapones


Número de probetas

Tipo de ensayo




• PE 40

• PE 63

• PE 80

• PE 100

2,0 MPa

3,2 MPa

4,0 MPa

5,0 MPa

Tipo a)


3

Agua en agua

80 ºC

1 000 h


de ensayo


Parámetro Valor

Tabla 2.7. Ensayos en los tubos de PE (características mecánicas)(continuación)



de ensayo


Parámetro Valor

Alargamiento en la rotura para e ≤ 5 mm

≥350%UNE-EN

ISO 6259-1 eISO 6259-3

Forma de la probeta

Velocidad de ensayo

Número de probetas

Tipo 2

100 mm/min

Debe ser conforme con la Norma

UNE-EN ISO 6259-1

Alargamiento en la rotura para 5 mm < e ≤ 5 mm

≥350%UNE-EN

ISO 6259-1 eISO 6259-3

Forma de la probeta

Velocidad de ensayo

Número de probetas

Tipo 1

50 mm/min


UNE-EN ISO 6259-1

Índice de fluidez en masa MFR para PE 40

Cambio del MFR tras la

transformación ±20%

UNE-EN ISO 1133,condición D



Número de probetas

190 ºC

Carga 2,16 kg

10 min

Debe ser conformecon la Norma

UNE-EN ISO 1133

Alargamiento en la rotura para e ≤ 12 mm

≥350%UNE-EN

ISO 6259-1 eISO 6259-3

Forma de la probeta

Velocidad de ensayo

Número de probetas

o

Tipo 1

25 mm/min


UNE-EN ISO 6259-1

Forma de la probeta

Velocidad de ensayo

Número de probetas

Tipo 3

10 mm/min


UNE-EN ISO 6259-1

Tabla 2.8. Ensayos en los tubos de PE (características físicas)

(continúa)


Índice de fluidez en masa MFR para PE 63, PE 80 y PE 100

Cambio del MFR tras la

transformación ±20%

UNE-EN ISO 1133,condición T



Número de probetas

190 ºC

Carga 5 kg

Tiempo de induccióna la oxidación

≥20 min

Efecto sobre la calidad del agua

Se aplican las legislaciones nacionales, y/o los proyectos de norma actualmente en elaboración

UNE-EN 728


200 ºC

10 min

Debe ser conformecon la Norma

UNE-EN ISO 1133

Número de probetas

3


de ensayo


Parámetro Valor

Tabla 2.8. Ensayos en los tubos de PE (características físicas)(continuación)

20

80

80

Temperatura(ºC)

100

165

1.000

Duración(horas)

7,0

2,5

2,0

Esfuerzo tangencial de ensayo (σe)(N/mm2)

PE 40

8,0

3,5

3,2

PE 63

8,0

4,5

4,0

PE 80

12,4

5,4

5,0

PE 100

Tabla 2.9. Condiciones del ensayo de resistencia a la presión hidráulica interioren los tubos de PE (UNE-EN 12201 y UNE-EN 13244)

2.5. Definiciones

En el presente apartado se define la terminología recogida en normas y común-mente empleada en el sector de los tubos de materiales termoplásticos, así como lahabitualmente utilizada para caracterizar a las tuberías para el transporte de agua apresión de manera específica.

2.5.1. Definiciones específicas de los tubos demateriales termoplásticos

Para caracterizar a los tubos de materiales termoplásticos (el PE entre ellos) seemplea la siguiente terminología específica:

• Diámetro nominal (DN): en los tubos de PE, el DN se refiere al diámetroexterior (OD). En consecuencia, el diámetro interior (ID) se obtiene por dife-rencia del exterior (OD) menos dos veces el espesor (e) de la pared del tubo.


Diámetro nominal (DN)

Ovalación

Relación de Dimensiones Estándar (SDR)

Serie (S)

Rigidez Circunferencial Específica (Sc)

Rigidez Nominal (SN)

Límite Inferior de Confianza (LCL)

Tensión Mínima Requerida (MRS)

Tensión de Diseño (σs)

Terminología específica de los tubos de materiales termoplásticos

Presión de diseño (DP)

Presión máxima de diseño (MDP)

Presión de prueba de la red (STP)

Presión de funcionamiento (OP)

Presión de servicio (SP)

Presión de funcionamiento admisible (PFA)

Presión máxima admisible (PMA)

Presión de prueba en obra admisible (PEA)

Presión nominal (PN)

Terminología específica para caracterizar a las presiones hidráulicas

Tabla 2.10. Terminología relacionada con el sector de los tubos de materiales termoplásticos

Resumen

La terminología habitualmente empleada en el sector de los tubos de materiales termoplásti-cos, así como la habitualmente utilizada para caracterizar a las tuberías para el transporte deagua a presión de manera específica y que se incluye en el presente apartado, es la que semuestra en la tabla 2.10.

• Ovalación: diferencia entre el diámetro exterior (OD) máximo y mínimo enuna misma sección recta del tubo.

• Relación de dimensiones estándar (SDR): relación entre el diámetronominal (DN) y el espesor nominal (e).

• Serie (S): parámetro adimensional que permite clasificar los tubos. Se definecomo la relación del radio medio teórico (rm) y el espesor nominal (e).

Ambos radios, SDR y S, se relacionan según la expresión siguiente:

• Rigidez circunferencial específica (Sc): característica mecánica del tuboque representa su rigidez a flexión transversal por unidad de longitud delmismo a corto (S0) o a largo plazo (S50). Se define mediante la expresión:


Materiales termoplásticos de pared compacta (PE, PVC-U, PVC-O)

Materiales termoplásticos de pared estructurada

PRFV

Hormigón

Gres

Fundición

Acero

Tipo de tubo

OD

ID u OD, según tipologías

ID / OD

ID

ID

Aproximadamente ID

OD

El DN coincide con:

Tabla 2.11. Diámetro nominal (DN)

eDNSDR =

21SDRS −=

erS m=

2eDNrm

−=

Importante

El concepto de diámetro nominal es diferente en cada tipología de tubería. Básicamente, exis-ten las posibilidades que se indican en la tabla 2.11.

Sc rigidez circunferencial específica, en N/mm2

E módulo de elasticidad a flexión circunferencial, en N/mm2

I momento de inercia de la pared del tubo por unidad de longitud(I = e3/12, en mm3)

e espesor nominal de la pared del tubo, en mm

EI factor de rigidez transversal, en N·mm

Dm diámetro medio teórico del tubo (Dm = DN – e), en mm

Por la propia definición de Sc, ésta se relaciona con el parámetro S mediantela expresión:

• Rigidez nominal (SN): valor que coincide aproximadamente con la rigidezcircunferencial específica a corto plazo (S0), expresada en kN/m2.

• Límite inferior de confianza (LCL): cantidad, expresada en MPa, quepuede considerarse como una propiedad de un material, y que representa ellímite inferior de confianza al 97,5% de la resistencia hidrostática a largoplazo prevista para el agua a 20 ºC durante 50 años.

• Tensión mínima requerida (MRS): valor del límite inferior de confianza(LCL) aproximado por defecto al número más próximo de una serie denúmeros normalizados (serie R20 de los números de Renard), según lo indi-cado en la tabla 2.12.


3m

c DEIS =

3c S96ES =

1 - 1,12 - 1,25 - 1,4 -1,6 -1,8- 1,12 - 1,25 - 1,4 - 1,6 - 1,8 - 2 - 2,24 - 2,5 - 2,8 -3,15 - 3,55 - 4 - 4,5 - 5 - 5,60 - 6,3 - 7,1 - 8 - 9 - 10 - 11,2 - 12 - 14 - 16 - 18 -

20 - 22,4 - 25 - 28 - 32 - 35,5 - 40 - 44 - 50 -56 - 63 - 71 - 80 - 90- 100

Serie R20 de los números de Renard

Tabla 2.12. MRS. Valores de aplicación de las series de los números de Renard

Resumen

• Tensión de diseño (σσs): tensión a tracción admisible del material. Se deter-mina dividiendo la tensión mínima requerida (MRS) por un coeficiente deseguridad (C) denominado “coeficiente de diseño”, el cual deberá ser seleccio-nado de entre alguno de los siguientes (serie R20 de los números de Renard):

1,12 - 1,25 - 1,40 - 1,60 - 1,80 - 2,00 - 2,24 - 2,50 - 2,80

Como síntesis de los parámetros específicos para caracterizar el comportamiento mecánico de lostubos de materiales termoplásticos, en la figura 2.7 se representa de forma esquemática la rela-ción entre todos ellos (LCL, MRS, C, σs).


CMRS

s =σ

Nota

La serie de números de Renard, que debe su nombre al matemático francés, está normalizadaen la Norma ISO 3 y responde a la división de una década en diez partes iguales a escalalogarítmica, de manera que resulta la siguiente serie numérica:

con n = 1, 2, 3, ...

n10 )10(

Figura 2.7. Tensión de diseño

50 años Tiempo

σ LCL

σs

MRS

20 ºC

TensiónMPa

C

2.5.2. Terminología empleada para caracterizar a laspresiones hidráulicas

Para caracterizar a las presiones que intervienen en un sistema de distribución deagua, cuyo funcionamiento hidráulico sea en régimen de presión hidráulica interior,se utiliza la siguiente terminología, independientemente del material constitutivo dela conducción. Estas definiciones están recogidas en la Norma UNE-EN 805.

a) Presiones relativas a la conducción:

Para caracterizar las presiones que se solicitan a una conducción se utilizan,básicamente, los tres términos siguientes:

• Presión de diseño (DP): presión máxima que puede alcanzarse en elfuncionamiento en régimen permanente en una sección de la tubería,excluyendo, por tanto, el golpe de ariete.

• Presión máxima de diseño (MDP): presión máxima que puede alcan-zarse en una sección de la tubería en servicio, considerando las fluctuacio-nes producidas por un posible golpe de ariete.

• Presión de prueba de la red (STP): presión hidráulica interior a la quese prueba la tubería una vez instalada y previa a la recepción para com-probar su estanquidad.

Otros términos que también se emplean para caracterizar las presiones quese solicitan a una conducción son los siguientes:


Nota

Los conceptos de LCL y MRS para la caracterización de los tubos de materiales termoplásticosson los utilizados en Europa siguiendo las directrices al respecto de las normas ISO.

En América, sin embargo, y alternativamente a los anteriores conceptos, la resistencia decálculo a la tracción del material constitutivo de la tubería a largo plazo la identifican con ladenominada HDB (Hidrostatic Basis Design, Base Hidrostática de Diseño), que, simplificadamente,es la resistencia a tracción que se supone tendrá el material dentro de, aproximadamente, 11 años(100.000 horas).

Evidentemente, por su propia definición, el MRS es siempre inferior (o como mucho igual) alHDB (simplificadamente, el HDB o el MRS son la resistencia que se le supone al material den-tro de 11 o 50 años, respectivamente).

• Presión de funcionamiento (OP): presión interna que aparece en uninstante dado en un punto determinado de la red de abastecimiento deagua

• Presión de servicio (SP): presión interna en el punto de conexión a lainstalación del consumidor, con caudal nulo en la acometida.

b) Presiones relativas a los componentes:

Para caracterizar las presiones que un componente es capaz de resistir deforma individual se utilizan, básicamente, los siguientes términos:

• Presión de funcionamiento admisible (PFA): presión máxima que uncomponente es capaz de resistir de forma permanente en servicio.

• Presión máxima admisible (PMA): presión máxima, incluido el golpede ariete, que un componente es capaz de soportar en servicio.

• Presión de prueba en obra admisible (PEA): presión hidrostática má-xima que un componente recién instalado es capaz de soportar, duranteun periodo de tiempo relativamente corto, con objeto de asegurar la inte-gridad y estanquidad de la conducción.

• Presión nominal (PN): valor que coincide con la PFA en utilizacióncontinuada durante 50 años (largo plazo), a la temperatura de servicio de20 ºC y basada en el coeficiente de diseño mínimo. Para otras temperatu-ras del agua la PN será la resultante de dividir por el factor de corrección,Fc, indicado en la figura 2.8 (PFA = PN · Fc).


0,4

0,6

0,8

1,0

1,2

0 10 20 30 40 50

Temperatura (ºC)

Fact

or d

e co

rrec

ción

, Fc

Figura 2.8. Factor de corrección de la PN por efecto de la temperatura en los tubos de PE

Resumen

Aplicando la fórmula básica de la resistencia de materiales para tuberías que rela-ciona la presión nominal (PN) con la resistencia del material a tracción (σs) y conel espesor (e) y el diámetro del tubo (DN):

puede verse fácilmente que PN, σs y S se relacionan de la siguiente forma:

El tradicional concepto de presión nominal, PN, no incluido en dicha norma, coin-cide en los materiales plásticos, aproximadamente, con el de la PFA.

Esta forma de caracterizar las presiones hidráulicas tiene la ventaja de simplificar demanera importante el diseño de una conducción. Así, si por un lado, y por eldiseño hidráulico de una red, se conoce que las presiones que van a solicitar a lastuberías que componen dicha red son DP, MDP y STP, y, por otro lado, están nor-malizadas las presiones PFA, PMA y PEA que dichas tuberías son capaces de resis-tir, basta con seleccionar unas conducciones cuyas PFA, PMA y PEA sean superio-res a las DP, MDP y STP, respectivamente, a que van a estar sometidas.


DNe2PN sσ=

SPN sσ=

En la tabla 2.13 se concreta la relación entre los principales términos utilizados para caracteri-zar las presiones hidráulicas (Norma UNE-EN 805).

DP Presión de diseño

MDP Presión máxima de diseño

STP Presión de prueba de la red

PFA Presión de funcionamiento admisible

PMA Presión máxima admisible

PEA Presión de prueba en obra admisible

Presiones relativas a la red Presiones relativas a los componentes

Tabla 2.13. Relación entre los principales términos utilizados para caracterizar las presiones hidráulicas

2.6. Características y propiedades de los tubosde PE

En el presente apartado se especifican las principales características técnicas de lostubos de PE:

Características mecánicas

• Comportamiento de los tubos de PE ante los esfuerzos de tracción.

• Resistencia a la tracción circunferencial. Tipos de PE.

• Módulo de elasticidad.

• Alargamiento en la rotura.

• Resistencia a la flexión.

• Resistencia a los esfuerzos longitudinales.

• Flexibilidad.

• Robustez (resistencia a la abrasión y a la propagación de fisuras).

Características físicas

• Densidad.

• Permeabilidad al gas.

• Color.

• Otras características físicas.

Características químicas y biológicas

• Resistencia a la corrosión.

• Resistencia química.

• Resistencia bacteriana.

Características térmicas

• Comportamiento ante la temperatura.

• Estabilidad a la luz y a la intemperie.

• Resistencia a las radiaciones.

• Comportamiento frente a la acción del fuego.

Características eléctricas

Características hidráulicas


2.6.1. Introducción

Casi todas las propiedades de los tubos de materiales plásticos varían con el tiempoy la temperatura. En concreto, la máxima temperatura admisible del agua transpor-tada en las tipologías más habituales de tubos de materiales termoplásticos, en fun-ción de las aplicaciones, son las que se indican en la tabla 2.14.

La vida útil de las tuberías de PE es superior a los 50 años, y se garantiza un coefi-ciente de seguridad residual al cabo de este tiempo. No obstante, observacionesrealizadas apoyadas en la experiencia de más de 40 años, permiten asegurar que ladurabilidad de la actuales conducciones de polietileno excederá la cifra de 50 años,siendo de esperar que, razonablemente, alcancen vidas útiles de 100 años.

De los cuatro posibles tipos de PE normalizados en las normas europeas, PE 40, 63,80 o 100, el PE 63 no se ha incluido en este manual por no emplearse en España.

A modo de resumen, en la tabla 2.15 se sintetizan las principales característicastécnicas de los tubos de PE, las cuales se describen en detalle en los apartadossiguientes.


Material

PE

PVC

PP

45 ºC

50 ºC

70 ºC

45 ºC

45 ºC

45 ºC

Utilización continuada

Tuberías deabastecimiento

Tuberías de saneamiento

Utilización continuada

95 ºC

95 ºC

100 ºC

Utilización esporádica

Tabla 2.14. Máxima temperatura del agua transportada en los tubos de materiales plásticos

Importante

Tal y como se ha puesto de manifiesto en el texto, es muy importante, y singular de las propie-dades de los tubos de materiales termoplásticos, que sus características técnicas varían en fun-ción de la temperatura y del tiempo.


Tabla 2.15. Principales características técnicas de los tubos de PE

Propiedady unidades

Tensión mínima requerida, MRS 4

0,91 a 0,93

0,2 a 1,4

10

>350

30

14,4

800

130

0,17

2,0a 2,5

0,35

55

>20

116

2 a 2,5

<3

<350

<300

0,4 0,4 0,4

2,3 2,4 2,5

0,003

0,008

150

0,003

0,008

150

0,003

0,008

150

PE 40

8 10

0,93 a 0,95 >0,95

0,2 a 1,4

0,2 a 1,4

19 19

>350 >350

30 30

14,4 14,4

900 1 100

150 160

0,22 0,22

2,0a 2,5

2,0a 2,5

0,37 0,37

60 65

>20 >20

120 124

2 a 2,5 2 a 2,5

<3 <3

<350 <350

<300 <300

PE 80 PE 100

Densidad (aproximada)

Índice de fluidez en masa (190 ºC/5 kg)

Resistencia a la tracción longitudinal

Alargamiento en la rotura

Resistencia a la flexión transversal a corto plazo

Resistencia a la flexión transversal a largo plazo

Módulo de elasticidad a corto plazo

Módulo de elasticidad a largo plazo

Coeficiente de dilatación térmica lineal

Contenido en negro de carbono

Conductividad térmica

Dureza

Tiempo de inducción a la oxidación (200 ºC)

Temperatura de reblandecimiento VICAT (fuerza 50 N)

Contenido en negro de carbono

Dispersión del negro de carbono

Contenido en sustancias volátiles

Contenido en agua

Coeficiente de Poisson, υ

Constante dieléctrica

Rugosidad hidráulica

MPa

g/cm3

g/10 min

MPa

%

MPa

MPa

MPa

MPa

mm/m ºC

%

kcal/m ºC

Shore D

minutos

ºC

% masa

mg/kg

mg/kg

k (mm)

n (Manning)

C (Hazen-Williams)

2.6.2. Características mecánicas

2.6.2.1. Comportamiento de los tubos de PE ante los esfuerzos

de tracción

El mecanismo de la deformación en los materiales plásticos (producido por el esti-ramiento de las cadenas moleculares) es un fenómeno muy complejo, y sucede quela deformación producida ante los esfuerzos de tracción es muy variable de unosmateriales a otros, según la estructura molecular de cada uno.

El polietileno (como termoplástico que es) es un material viscoelástico que pre-senta la característica de ir plastodeformándose con el tiempo a temperaturaambiente y bajo una carga relativamente reducida. Cuando deja de actuar estaúltima, las piezas recuperan más o menos su forma original, según haya sido lamagnitud de la carga y el tiempo durante el cual ha actuado. La deformación recu-perable corresponde al componente elástico, y la permanente, al plástico.

Por ello hay que tener en cuenta que las características mecánicas de un compo-nente de material plástico dependen de tres variables fundamentales: tiempo, tem-peratura y esfuerzo.


Figura 2.9. Comportamiento de materiales metálicos ante los esfuerzos de tracción

Deformaciones

Tens

ione

s

Comparativa

El comportamiento de los materiales plásticos en general, ante los esfuerzos de tracción, es deestudio más reciente que el de los materiales metálicos.

Estos últimos se comportan ante los esfuerzos de tracción tal como se representa en la figura2.9. Lo más característico es que la curva tiene un primer periodo en el que las deformacionesson proporcionales a las cargas a que está sometido el material, de manera que si se continúa

En cualquier caso, la curva tensión-deformación del ensayo de tracción para el PEtiene una forma como la que se indica en la figura 2.11.


Figura 2.11. Curva tensión-deformación en el ensayo de tracción del polietileno(ejemplo)

Figura 2.10. Variación de las propiedades según el tiempo de duración de la aplicación del esfuerzo

σ (tensión)(MPa)

σ0 Creep

ε (deformación) (%)

Materialelástico

Material viscoelástico

Tiempo de duraciónde la carga (t)

ε0

Relajación

ε (deformación)

σ(te

nsió

n)

N/mm2 35

30

35

30

15

10

5

0250 550 750 1000

%

aumentando la tensión, los alargamientos ya no seguirían la ley de proporcionalidad anterior.Esta equivalencia directa entre tensión y deformación en dicho periodo es independiente deltiempo que se aplique la carga.

En los materiales plásticos, lo que sí puede decirse como norma general es que las propieda-des varían al hacerlo la temperatura y que, a diferencia de otros materiales, el tiempo que durela aplicación del esfuerzo da lugar a resultados diferentes, tal como puede apreciarse en la figura 2.10, de manera que, ante una tensión determinada, la deformación producidadepende del tiempo de aplicación de la tensión.

En pequeñas deformaciones el polietileno se comporta de forma elástica recupe-rando en gran medida sus dimensiones iniciales y son aplicables las leyes de Hook.Llegado el punto de máxima deformación elástica se produce una deformaciónplástica irreversible sin aumento de tensión en la sección.

2.6.2.2. Resistencia a la tracción circunferencial. Tipos de PE

La resistencia a la tracción circunferencial de una tubería puede entenderse como lacapacidad para resistir esfuerzos de tracción derivados de la acción de la presióninterior.

La resistencia a la tracción de los tubos de PE se mide a través del parámetro cono-cido como Tensión Mínima Requerida, MRS (véase el apartado 2.5.1). Los tiposde PE utilizados para la fabricación de tubos se clasifican según su MRS, y así,según se indica en las normas españolas y europeas, puede tomar los valores que seindican en la tabla 2.16, de manera que existen cuatro tipos posibles de tubos depolietileno: PE 40, 63, 80 y 100.

Los valores normalizados para el coeficiente de diseño C utilizado en el dimensio-nado mecánico de los tubos de PE son los que también se indican en dicha tabla,resultando las tensiones de diseño, σs, indicadas (véanse las definiciones de MRS,LCL, C y σs en el apartado 2.5.1).

Para las conducciones para el transporte de agua a presión (abastecimientos) elmínimo coeficiente recomendado en las normas españolas y europeas es de 1,25, ypara las de gas, 2,00.


4,00 a 4,99 6,30 a 7,99 8,00 a 9,99 10,00 a 11,19

4,0 6,3 8,0 10,0

3,2

2,5

2,0

1,6

1,2

5,0

4,0

3,2

2,5

2,0

6,3

5,0

4,0

3,2

6,3

5,0

4,0

3,22,5

8,0

LCL (N/mm2)

PE 40

σs (N/mm2)

PE 63 PE 80 PE 100

MRS (N/mm2)

1,25

C

1,60

2,00

2,50

3,20

Tabla 2.16. Tipos de PE normalizados en las normas UNE-EN

Los anteriores valores normalizados del LCL y MRS son los que se estima tendráel material a largo plazo (50 años). Para determinar la resistencia que el materialtendrá a lo largo del tiempo se realizan ensayos según la metodología recogida enla Norma UNE-EN ISO 9080, a diferentes temperaturas (20 ºC, 40 ºC, 60 ºC y80 ºC), durante periodos de tiempo, obteniéndose las conocidas como curvas deregresión o de referencia que relacionan (a escala de papel doble logarítmico)dichas tres variables (resistencia del material, tiempo y temperatura).

Estas líneas extrapoladas para 50 años permiten conocer los valores de los paráme-tros LCL y MRS, que son la base para definir la tensión de diseño σs en funcióndel coeficiente de diseño C (véanse definiciones de todo ello en el apartado 2.5).

Las curvas de regresión a escala bilogarítmica tienen siempre un aspecto similar,descendiendo la resistencia después de un determinado tiempo de uso. La parterecta corresponde a las roturas por alargamiento, mientras que la parte con pen-diente pronunciada representa las roturas por agrietamiento por tensión sin defor-mación del tubo.


Nota

Ejemplo

La clasificación del PE en las clases antes normalizadas (PE 40, 63, 80 y 100) es como se realizahabitualmente en Europa. En América, por el contrario, se normalizan los tres tipos de polieti-leno siguientes: PE 2406, PE 3406 y PE 3408, cuyos HDB (véanse notas en el apartado 2.5.1)son 1.250 psi para los dos primeros y 1.600 psi para el PE 3408 (8,61 y 11,02 N/mm2, respec-tivamente). Incluso a veces se utiliza un cuarto tipo de PE, el PE 1404, cuyo HDB es 800 psi(5,52 N/mm2).

Las curvas de referencia tienen siempre un aspecto similar, tal como el que se muestra, a títulode ejemplo, en la figura 2.12, para un tubo de PE 80 (izquierda) o para un PE 100 (derecha).

2.6.2.3. Módulo de elasticidad

El mínimo valor del módulo de elasticidad de las tuberías de PE a corto plazo, E0,es de 800 a 1.000 N/mm2, y a largo plazo, E50, de 130 a 160 N/mm2 (depen-diendo del tipo de PE) a 20 ºC. En el diseño de las conducciones se utiliza el valordel módulo de elasticidad a largo plazo.

A otras temperaturas, el módulo de elasticidad a largo plazo, E50 (el empleado enel diseño de las conducciones), toma, orientativamente, los valores que se indicanen la figura 2.13.

El polietileno sometido a una tensión muy alta pero durante escasos segundos,como es el caso de las acciones puntuales del tráfico o del golpe de ariete, ofrece unmódulo de elasticidad muy alto en esos primeros momentos, lo que significa unexcelente comportamiento del PE ante los efectos puntuales.


!"

!" !"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

!"

Figura 2.12. Curvas de referencia

Tubo PE 80 Tubo PE 100


500

1.000

1.500

2.000

2.500

3.000

0 10 20 30Temperatura (ºC)

Mód

ulo

de e

leas

ticid

ad, M

Pa

Figura 2.13. Módulo de elasticidad a corto plazo, E50, en función de la temperatura en los tubos de PE

Material

PE

PVC

PP

PRFV

800 a 1.100

3.000

1.200 a 1.800

3,9 x 104

130 a 160

1.750

450 a 460

104

Hormigón

Fundición

Acero

2 x 104 a 4 x 104

1,7 x 105

2,1 x 105

Corto plazo

Módulo de elasticidad(N/mm2)

Largo plazo

Tabla 2.17. Comparación del valor del módulo de elasticidad del polietilenofrente a materiales alternativos

Comparativa

En la tabla 2.17 se analiza el valor del módulo de elasticidad del polietileno frente a materia-les alternativos.

Como puede verse, es el más bajo de todos los materiales termoplásticos, los cuales, a su vez,son siempre inferiores a los materiales convencionales.

2.6.2.4. Alargamiento en la rotura

El alargamiento en la rotura en los tubos de PE es, como mínimo, del 350%,variando con la temperatura conforme se indica en la figura 2.14.


0

5

10

15

20

25

30

0 10 20 30 40

Temperatura (ºC)

Tensi

ón (M

Pa)

0

100

200

300

400

500

600

Ala

rgam

iento

(%

)

Tensión

Alargamiento

Figura 2.14. Alargamiento en la rotura en los tubos de PE en función de la temperatura

Material

PE

PVC

>350

≥80

Fundición 5 a 10

Acero 10 a 24

Alargamiento en la rotura(%)

Tabla 2.18. Comparativa entre los valores de alargamiento en la rotura frente a materiales alternativos

Comparativa

Los valores del alargamiento en la rotura en los tubos de PE frente a materiales alternativosson los que se indican en la tabla 2.18.

Puede apreciarse cómo la elasticidad del PE hace que su alargamiento en la rotura sea consi-derablemente superior al resto de materiales alternativos.

2.6.2.5. Resistencia a la flexión

La resistencia a la flexión de una tubería puede entenderse como la capacidad pararesistir esfuerzos de flexión derivados de la acción de los agentes exteriores.

La resistencia a la flexión a corto o largo plazo es, respectivamente, 30 o 14,4N/mm2 (UNE 53331 IN).

2.6.2.6. Resistencia a los esfuerzos longitudinales

La resistencia a los esfuerzos longitudinales (tracciones) en los tubos de PE oscilaentre 10 MPa (PE 40) y 19 MPa (PE 80 o PE 100) .

2.6.2.7. Flexibilidad

Aunque en el apartado 7.1 se profundizará en el alcance del concepto de flexibilidaden los tubos de PE (véase la figura 2.15), ésta es una de las propiedades más caracte-rísticas de los mismos y que determina gran parte de sus propiedades técnicas.

La flexibilidad de los tubos de PE hace posible que puedan ser instalados curvandoen frío los propios tubos, sin necesidad de emplear accesorios. Los radios de curva-tura máximos se pueden calcular aproximadamente con las siguientes fórmulas:

Tubos para presiones nominales bajas:


Figura 2.15. Instalación en curva de tubos de PE

e28,0RR

2m

c =

Tubos para presiones nominales elevadas:

Rc radio de curvatura, en mm

Rm radio medio de la tubería, en mm

e espesor de la tubería, en mm

OD diámetro exterior de la tubería

ε alargamiento de las fibras superficiales, en porcentaje; no debe superarel valor de 2,5% a largo plazo

Simplificadamente, pueden adoptarse los radios de curvatura máximos que se indi-can en la tabla 2.19 (a 20 ºC y en función de la PN y del tipo de PE). Si la instala-ción se realizase a 0 ºC, tales radios de curvatura se incrementarían 2,5 veces; entre0 ºC y 20 ºC el radio de curvatura admisible se determina por extrapolación lineal.

La definición geométrica exacta de una curva trazada con una conducción de PEsería conforme se detalla en la figura 2.16.

Esta flexibilidad de los tubos de PE permite que se adapten muy bien a las condi-ciones de instalación particulares de cada caso en concreto. Además, una vez latubería instalada, si se producen posteriores movimientos del terreno, el tubo dePE no sufre tensiones superficiales sino que se adapta fácilmente a la nueva topo-grafía.


ε

2

c)OD5,0(R ×=

PN

4,0

6,0

10,0

16,0

20,0

25,0

20 x DN 30 x DN 50 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN 30 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

PE 40 PE 80 PE 100

Tabla 2.19. Radios máximos de curvatura, R, admisibles en tubos de PE

DN

R


Figura 2.16. Definición geométrica de una curva trazada con una tubería de PE

R

L

R

β

h1

h2

hm

L = 0,01745 · β · R

h1 = 2 · R · sen2 β / 2

h2 = 2 · R · sen β / 2

hm = R · (1 – cos β / 2)

1,50

1,25

1,00

0,75

0,50

0,25

0,00

h1/R

h2/Rhm/R

h1/h2

150 30 45

ángulo beta

60 75 90

h 1/R

;h 2

/R;

h m/R

;h 1

/h2

Ejemplo

Otra consecuencia derivada de la flexibilidad de los tubos de PE es que en diámetrospequeños (menores de 110 mm o, excepcionalmente, de hasta 160 mm) puedensuministrarse en rollos continuos que alcanzan una longitud de 50 a 200 m. Enpequeños diámetros, se pueden suministrar bobinas con tuberías de hasta 1.000 mde longitud (véase la figura 2.17).

Como ya hemos indicado, una consecuencia de la flexibilidad de los tubos de PE,especialmente en el caso de que vayan unidos con juntas soldadas, es que los mis-mos presentan un muy buen comportamiento ante potenciales desplazamientosdurante su vida útil, bien por asentamientos del terreno, o incluso, en el casoextremo, ante movimientos sísmicos, terremotos.


Figura 2.17. Tubos de PE de pequeño diámetro en rollos

Japón - Kushiro (1993)

California - Northridge (1994)

Japón - Kobe (1995)

Colombia (1999)

7,8

6,8

7,2

5,9

155

58.000

20.000

115

0

27

0

0

TerremotoMagnitud(Richter)

Longitud red PE (km)

N.º de roturas

Tabla 2.20. Roturas observadas en conducciones de PE

Para ilustrar el comportamiento de los tubos de PE ante potenciales seísmos, en la tabla 2.20se resumen las roturas observadas en conducciones de PE en recientes terremotos en diferen-tes partes del mundo, las cuales, como puede verse, son mínimas.

2.6.2.8. Robustez

En general, los tubos de PE pueden ser considerados robustos, capaces de resistirlas acciones normales a las que una conducción se verá sometida durante su vidaútil. Sin embargo, la definición y caracterización exacta de esta característica no essencilla; algunas evidencias de la robustez de los tubos de PE son las siguientes pro-piedades:

a) Resistencia a la abrasión.

La superficie interior de los tubos de PE es altamente resistente a la poten-cial abrasión generada por las partículas en suspensión que pueda llevar elagua transportada. Esta propiedad es de gran importancia sobre todo en elcaso de conducción de aguas residuales.

Para cuantificar la resistencia a la abrasión de la superficie interior de un tubode PE se realizan ensayos consistentes en someter a una probeta de un metrode longitud extraída de un tubo de DN 300 a unos lentos movimientos devaivén con una frecuencia de 0,18 Hz conteniendo una mezcla de agua y un46% de volumen de grava y arena con un grano máximo de 30 mm.

La superficie exterior de los tubos puede ser raspada o arañada por las agre-siones externas a las que el tubo se vea sometido. Debe procurarse que nin-guna imperfección suponga una pérdida de espesor de más del 10% del totalpara garantizar que las propiedades mecánicas de los tubos permanezcaninalteradas.

Especial atención debe prestarse a aquellos tubos de PE que se vayan a insta-lar mediante tecnologías sin apertura de zanja (perforación horizontal diri-gida o bursting, especialmente) (véase el capítulo 15).

b) Resistencia a la propagación de fisuras.

La resistencia a la propagación de fisuras es una propiedad esencial de lasresinas empleadas para la fabricación de tuberías.


Comparativa

Con ensayos como los antes descritos para estimar la resistencia a la abrasión de lasuperficie interior de una conducción de PE, y tras realizar 400.000 cambios de sentidodel esfuerzo, se han obtenido resultados de abrasión en tubos de PE del orden de 1 mm,valor muy inferior a los alcanzados en materiales alternativos, tal como puede verse enla figura 2.18.

Esta propiedad representa la facilidad con la que una fisura (producida porun golpe accidental, por ejemplo) puede propagarse a lo largo de muchosmetros de una conducción. El riesgo de propagación rápida de una fisura seeleva cuando aumentan el diámetro, el espesor o la presión.

Para evaluar la resistencia a la propagación de fisuras se realizan ensayos enlos tubos de PE según la metodología recogida en las Normas ISO 134771,UNE-EN ISO 13478 o UNE-EN ISO 13479.

1 Nota del editor: la nueva versión de la Norma ISO 13477 está en fase de adopción como pro-yecto de Norma PNE-prEN ISO 13477.


Figura 2.18. Estimación de la resistencia a la abrasión de la superficie interior de una conducción

El polietileno, gracias al bajo módulo de elasticidad, es muy resistente aimpactos bruscos o a elevadas tensiones instantáneas. Incluso a muy bajastemperaturas, las tuberías de polietileno resisten golpes e impactos sin pro-blemas de fisuración.

Esta característica reduce las posibilidades de rotura frágil a temperaturaambiente. La deformabilidad e inalterabilidad a bajas temperaturas protegena la tubería de roturas frágiles por impacto o ciclos de carga y descarga.


Nota

La resistencia a la propagación rápida de fisuras (RCP o stress cracking) es una de las propie-dades más determinantes en las tuberías de PE, tanto más importante cuanto más peligrososea el fluido transportado.

Una buena resistencia a la propagación de fisuras permite desarrollar tubos de gran diámetropara presiones elevadas en condiciones de seguridad.

En la actualidad, las tuberías de PE 80 o PE 100 tienen una buena resistencia a la propaga-ción de fisuras, frente a los primeros polietilenos de los años 1960, los cuales eran relativa-mente rígidos y propensos a agrietarse.

Figura 2.19. Ensayo de alta presión a rotura

Hormigón 2,30

2.6.3. Características físicas

2.6.3.1. Densidad

Las tuberías de PE son extremadamente ligeras, con una densidad comprendida entre0,93 y 0,96 g/cm3, por lo que flotan en el agua y son fáciles de transportar y manejar.

Tal valor de densidad (menor que la del agua) hace que en el diseño de instalacio-nes enterradas con el nivel freático elevado deban tenerse en cuentas medidas antela posible flotabilidad de los tubos.

La densidad (junto a la masa molecular y a su distribución) es una de las propieda-des que más influye en las características del polietileno. En concreto, el efecto dela densidad en las principales propiedades de los polietilenos es como se resume en la tabla 2.22.


Material

Propiedades Cuando la densidad aumenta:

PE

PVC

0,93 a 0,96

1,35 a 1,46

Fundición 7,15

Acero 7,85

Densidad (g/cm3)

Tabla 2.21. Densidad de los tubos de PE

Tabla 2.22. Incidencia de la densidad en las principales propiedades del polietileno

Rigidez

Dureza

Resistencia a la tracción en el punto de fluencia

Alargamiento

Temperatura de reblandecimiento

Resistencia al choque a bajas temperaturas

Resistencia a los productos químicos

Permeabilidad

Aumenta

Aumenta

Aumenta

Disminuye

Aumenta

Disminuye

Aumenta

Disminuye

Comparativa

La densidad de los tubos de PE, en comparación con otros materiales, es un valor realmentebajo, tal como puede verse en la tabla 2.21.

2.6.3.2. Permeabilidad a gases

La permeabilidad de los gases a través de una pared de un tubo plástico se midemediante la primera Ley de Fick, según la siguiente fórmula:

V volumen de gas permeado

P coeficiente de permeabilidad, en cm3/m·bar

OD diámetro exterior del tubo, en mm

L longitud del tubo, en m

Pi presión interior del gas en el tubo, en bar

t tiempo, en días

e espesor de la pared del tubo, en mm

El coeficiente P de permeabilidad depende del tipo de gas y del material plástico encuestión. Para los tubos de PE pueden adoptarse los valores que se indican en latabla 2.23 para diferentes sustancias.


etPLOD

PV i ×××××=

π

Sustancia

Nitrógeno

Aire

Monóxido de carbono

Gas natural

Metano

Argón

Oxígeno

Etano

Helio

Hidrógeno

Dióxido de carbono

Dióxido de azufre

0,0180,0290,0360,0560,0560,0660,0720,0890,1500,2200,2800,430

Coeficiente P(cm3/m·bar)

Tabla 2.23. Coeficiente P en tubos de PE en función de la sustancia transportada

2.6.3.3. Color

Los tubos de PE se fabrican en diferentes colores en función de las aplicaciones alas que estén destinados (véase el capítulo 3). Ésta es una de las ventajas de lostubos plásticos ya que se puede diferenciar y distinguir fácilmente por el color entreaplicaciones (véase la figura 2.20).

Los colores permitidos y recogidos en las normas de producto según aplicación seindican en la tabla 2.24.


Aplicación

Nota: en tubos para abastecimiento de agua, y debido a la alta radiación solar que hay en España,se recomienda utilizar tubos de color negro con bandas azules

Abastecimiento agua

Saneamiento o drenaje

Reutilización de aguas

Agricultura

Gas

AzulNegro con bandas azules

NegroNegro con bandas marrones

NegroNegro con bandas marrones o moradas

Negro con bandas verdes

AmarilloAmarillo-anaranjadoNegro con bandas amarillo-anaranjadas

Canalizaciones eléctricasAmarilloNaranjaRojo, etc.

Tabla 2.24. Colores de los tubos de PE según aplicaciones

Figura 2.20. Tubos de PE de diferentes colores

2.6.3.4. Otras características físicas

Además de las características físicas descritas en los apartados anteriores, los tubosde PE son inertes, inodoros, insípidos, inoxidables, insolubles e inocuos, cualida-des óptimas para la conducción de agua potable, entre otras aplicaciones. El PEconserva intactas las características organolépticas del agua potable sin modificar sucolor, olor y sabor.

2.6.4. Características químicas y biológicas

2.6.4.1. Resistencia a la corrosión

Las propiedades de los tubos de PE no se ven alteradas ante la presencia de terre-nos corrosivos (terrenos ácidos con bajo nivel de pH o alto contenido en sulfatos).No presentan problemas de podredumbre, herrumbre, aparición de moho u oxida-ción, ni se ven afectados ante las algas, bacterias u hongos.

Deben observarse precauciones, no obstante, ante los suelos contaminados, espe-cialmente si el contenido en derivados de petróleo o de determinados disolventes(aceites, por ejemplo) es elevado.

2.6.4.2. Resistencia química

Los tubos de PE, por tratarse de poliolefinas de alto peso molecular, presentan unaestructura apolar, lo que les proporciona una excelente resistencia a los agentes quí-micos. Gracias a su inercia química, son resistentes a los ácidos inorgánicos (clorhí-drico, sulfúrico, etc.), álcalis, detergentes, rebajadores de tensión, aceites mineraleso productos de fermentación.

En el PE no se producen los procesos electroquímicos que provocan corrosión enlos metales. Únicamente los agentes oxidantes fuertes, como los peróxidos y ácidos


Nota

Una de las características más destacables de los tubos de polietileno es su excelente resisten-cia a la corrosión en cualquier tipo de medio.

De hecho, en ocasiones, las tuberías de materiales metálicos (acero o fundición), que sí requie-ren protecciones contra la corrosión, recurren a recubrimientos a base de polietileno para evi-tar la posible acción de los terrenos agresivos.

a alta concentración, así como los halógenos, los pueden atacar después de unaacción prolongada.

No sufren ninguna alteración por efecto del agua de mar, terrenos salinos o ácidos,así como por vertidos urbanos o industriales.

Para ilustrar el buen comportamiento químico de las tuberías de PE, y a título deejemplo, en la tabla 2.25 se indica el comportamiento de los tubos de PE ante dife-rentes compuestos químicos. En cualquier caso, debe atenderse a lo especificado enel Informe UNE 53389 IN Tubos y accesorios de materiales plásticos. Tabla de clasifica-ción de la resistencia química.

2.6.4.3. Resistencia bacteriana

El polietileno no sufre el efecto de ningún tipo de agresión microbiana, ni propiciala aparición de bacterias, hongos, etc.

Las potenciales bacterias reductoras de sulfatos que pueda haber en el terreno natu-ral no ejercen ninguna influencia negativa sobre los tubos de polietileno.


Medio

Ácido sulfúrico 50%

Ácido sulfúrico 98%

Ácido fosfórico 50%

Ácido nítrico 25%

Ácido clorhídrico 30%

Cianuro de cobre (II)

Ácido fórmico 50%

Sosa cáustica 40%

Zumo de naranja

Acetona

Benceno

S

L

S

S

S

S

S

S

S

L

NS

S

S

S

S

S

S

S

S

S

L

L

PE 40PE 80PE 100

Comportamiento

Tabla 2.25. Comportamiento de las tuberías de PE en diversos medios químicos

(S: Resistencia satisfactoria; L: Resistencia limitada; NS: Resistencia no satisfactoria)

PE 0,17 a 0,22

El polietileno no es digerible por los roedores; la superficie compacta de los tubosplásticos no ofrece suficiente agarre para los dientes de los roedores, por lo que noes de esperar que provoquen desperfectos.

2.6.5. Características térmicas

2.6.5.1. Comportamiento ante la temperatura

El coeficiente lineal de dilatación térmica del PE oscila entre 0,17 y 0,22 mm/m·ºC.Es un valor elevado que implica que, en instalaciones que sufran importantes varia-ciones en la temperatura ambiente, sufrirá elongaciones importantes, si bien la fle-xibilidad del material hace que sea capaz de absorberlas sin que aparezcan tensionesapreciables a lo largo de la conducción.

Por otro lado, los tubos de PE (como casi todos los plásticos) tienen una buenacapacidad de asilamiento térmico. En concreto, el coeficiente de conductividad tér-mica del PE oscila entre 0,35 y 0,37 kcal/m·ºC. Este buen aislamiento térmicoreduce el riesgo de rotura frágil en caso de heladas. Efectivamente, en caso dehelarse el agua del interior de una canalización de PE, el aumento de volumen pro-vocaría un incremento de diámetro, sin que llegara a romperse la conducción, recu-perando después del deshielo el diámetro original. En cualquier caso, ante heladasimportantes, la capacidad elástica del material hace que los tubos de PE soportencondiciones mucho más desfavorables que otros materiales.


Hormigón 0,012Material

PVC

PP

0,06 a 0,08

0,11 a 0,18

Fundición 0,012

Acero 0,011

Coeficiente lineal dedilatación térmica

(mm/m·ºC)

Tabla 2.26. Coeficiente de dilatación

Comparativa

En las tablas 2.26 y 2.27 se analizan las principales características térmicas (coeficiente dedilatación y coeficiente de conductividad) de las tuberías de PE frente a otros materiales.

2.6.5.2. Estabilidad a la luz y a la intemperie

Al igual que la mayoría de los productos plásticos (y en el fondo como cualquiermaterial, sea del tipo que sea), el polietileno puede deteriorarse si permanecedurante mucho tiempo a la intemperie, debido fundamentalmente al componenteultravioleta de la luz solar y al oxígeno del aire.

Para evitar tal inconveniente y proteger los tubos, los compuestos de PE utiliza-dos suelen llevar negro de carbono, e incluso estabilizadores que contrarresten sueventual envejecimiento fotooxidativo. El color de los tubos que cuentan con estaprotección es siempre negro, o negro con bandas de algún color identificativo delservicio al que esté destinado (véase el apartado 2.6.3.3).

De esta manera, las tuberías en cuya composición se incluye negro de carbono pue-den almacenarse o utilizarse durante largos periodos de tiempo a la intemperie, sinalterar sus propiedades. Las tuberías con cualquier otro tipo de pigmento diferenteal negro de carbono, deben ser protegidas contra la acción de los rayos ultravioletas.

El contenido en negro de carbono normalizado en las normas europeas es del 2 al2,5% en peso. Si las tuberías se instalan enterradas, una vez cubiertas quedan asalvo del ataque de los rayos ultravioleta y por tanto sus propiedades permaneceninvariables.

Las normas europeas (basadas en las especificaciones de ISO) exigen que los tubossean capaces de resistir una exposición de 3,5 GJ/m2, correspondiente a la intem-perie anual media en clima centroeuropeo, en un ensayo de presión interna de largaduración (80 ºC, 165 h) (véase la figura 2.21).


PE 0,35 a 0,37

Material PVC

PP

0,16

0,14 a 0,22

Coeficiente de conductividad térmica

(kcal/m·ºC)

Tabla 2.27. Coeficiente de conductividad térmica

Importante

Los tubos de PE protegidos con negro de carbono (y, en consecuencia, de color negro o negrocon bandas de algún color identificativo de la aplicación a que estén destinados) pueden ser

2.6.5.3. Resistencia a las radiaciones

Las tuberías de PE resisten, en principio, radiaciones de alta energía, y de hecho seutilizan para la conducción de aguas radiactivas a alta temperatura procedentes delaboratorios y como conductos de refrigeración de las centrales nucleares. La mayo-ría de las aguas residuales radiactivas contienen rayos beta y gamma. Las conduccio-nes de PE no se vuelven radiactivas con el paso de los años si durante su utilizaciónno reciben una dosis de radiación superior a 10 kJ/kg uniformemente distribuida.

2.6.5.4. Comportamiento frente a la acción del fuego

La combustibilidad del PE es normal, prende al aplicar una llama, arde con llamapoco brillante, incluso después de apartarla, y desprende gotas de material infla-mado. Como ocurre con los hidrocarburos, desprende CO, CO2 y agua, pero sinresiduos corrosivos o perjudiciales para el medio ambiente. Su temperatura deautoinflamación es de 348 ºC, y la de inflamación, 340 ºC.


almacenados bajo techo o al descubierto, ya que están debidamente protegidos de la acciónsolar por la adición del negro de carbono.

Con los tubos de PE de color azul, amarillo o naranja hay que tener la precaución de que antesde enterrarlos no estén más de seis meses a la intemperie, expuestos a los rayos ultravioletas ysin protección alguna.

Figura 2.21. Curvas de radiación global anual (GJ/m2)

2,51

2,93

3,35

4,19

5,03

5,86

Europa

2.6.6. Características eléctricas

El PE no conduce la electricidad, pues es un aislante eléctrico, lo que evita que unsistema eléctrico pueda ser conectado a tierra a través de una conducción de PE.

No son nunca necesarias protecciones catódicas ni son de esperar reacciones elec-trolíticas que provoquen corrosión por efectos de potenciales eléctricos diferencia-les. Las conducciones de PE, en consecuencia, no requieren en ningún caso protec-ciones contra corrientes galvánicas.

2.6.7. Características hidráulicas

El coeficiente de rugosidad de un material es fundamental en el diseño hidráulicode una conducción. Pueden aceptarse para el PE los siguientes valores, en funciónde la fórmula utilizada (véase el capítulo 6):

k = 0,003 mm (rugosidad hidráulica; fórmula de Colebrook)

n = 0,008 (fórmula de Manning)

C = 150 (fórmula de Hazen Williams)


Figura 2.22. Rugosidad k absoluta(Fuente: Guía técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión. CEDEX, 2003.)

0,00 0,05 0,10 0,15 0,20 0,25 0,30

PRFV

PE

PVC

Acero

Fundición

Rugosidad k absoluta

Comparativa

La rugosidad del PE (así como la de los demás materiales plásticos) es inferior a la del resto de materiales alternativos. Por ejemplo, en la Guía Técnica sobre tuberías para el transporte deagua a presión (CEDEX, 2003) se incluían las figuras 2.22 y 2.23 como orientativas de larugosidad de los diferentes tipos de conducciones.

Por otra parte, unos valores para la rugosidad C de Hazen-Williams podrían ser lossiguientes (Liria, 1995):

• Fibrocemento 140

• Hormigón 128

• Acero nuevo 130

• Acero usado 110

• Fundición 130

• PVC y PE 150

Este menor coeficiente de rugosidad del PE le permite transportar más caudal deagua a igualdad de sección que un tubo de cualquier otro material.

El carácter inalterable del polímero, la baja rugosidad y la baja reactividad químicadel polietileno impiden la formación de incrustaciones de cualquier tipo en la tubería.

El volumen de sedimentaciones calcáreas o incrustaciones en las tuberías de PE esmuy inferior al observado en tuberías de otros materiales, no produciéndose reduc-ciones de sección con el paso del tiempo.

Esta característica garantiza la invariabilidad del coeficiente de rugosidad de latubería con el paso del tiempo, no siendo necesario considerar posibles aumentosen las pérdidas de carga respecto a las calculadas en primera instancia por reduc-ción de la sección interior de paso.


Figura 2.23. Rugosidad n de Manning(Fuente: Guía técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión. CEDEX, 2003.)

0,005 0,10 0,015 0,020

PRFV

PE

PVC

Acero

Fundición

Hormigón

Rugosidad n de Manning

2.6.8. Reciclabilidad

Todo consumo genera un residuo. Los residuos plásticos son un recurso valiosocomo para deshacerse de ellos sin aprovecharlos como fuente de materia (reciclado)o fuente de energía (valorización energética).

Una vez concluida su vida útil, las tuberías de polietileno pueden ser recicladas deforma mecánica mediante un proceso de triaje, limpieza y granceado convirtién-dose en una nueva materia prima que a su vez puede servir para la fabricación deotros productos, dando así al material una nueva vida útil. Como ejemplo, señalarel reciclado de tuberías de polietileno empleadas de manera generalizada en el sec-tor de riego. Su utilización en el tiempo es limitada y su recogida selectiva, trata-miento y reciclado permite su utilización en nuevos productos, por ejemplo:mobiliario urbano (vallas, bancos, bolardos, señalización vial, etc.), palés, bolsas,envases, etc.

Además, gracias al alto poder calorífico de los plásticos, similar al fuel-oil y al gasnatural y superior al carbón, los residuos de tuberías de polietileno pueden conver-tirse en fuente de energía –electricidad, calor– contribuyendo de forma relevante alahorro energético y la sostenibilidad. Por ejemplo, puede aprovecharse el conte-nido energético de los residuos plásticos como combustible en plantas cementeras,como sustituto del carbón, como co-combustible en plantas térmicas para la pro-ducción de energía eléctrica, etc.

2.7. Ventajas de los tubos de PE

Como consecuencia de las características de los tubos de PE antes expuestas, losmismos presentan importantes ventajas frente a otros materiales, como por ejem-plo las siguientes:

• Peso reducido (fácil instalación).

• Fácil transporte (véase la figura 2.24).

• Fácil montaje.

• Resistencia a suelos y agentes agresivos (no oxidación ni corrosión).

• Bajo coeficiente de rugosidad.

• Ausencia de sedimentos e incrustaciones.

• Insensibilidad a las heladas.

• Elevada resistencia a la propagación de fisuras lenta o rápida.

• Larga vida útil (mínimo 50 años).


• Bajos costes de mantenimiento.

• Múltiples sistemas de unión (soldadura, accesorios mecánicos, electrofu-sión, etc.).

• Reciclabilidad del material.

2.8. Normativa, reglamentación y certificación

En el presente apartado se establecen unos conceptos básicos en materia de norma-tiva, reglamentación y certificación en el ámbito específico de las tuberías de PE.

2.8.1. Conceptos básicos

En el ámbito de la normalización deben distinguirse los siguientes conceptos:

a) Normalización: “Actividad por la que se unifican criterios respecto a deter-minadas materias y se posibilita la utilización de un lenguaje común en uncampo de actividad concreto.” (Ley de Industria, artículo 8).

b) Norma: “Especificación técnica de aplicación repetitiva o continuada, cuyaobservancia no es obligatoria, establecida con participación de todas las partesinteresadas, que aprueba un organismo reconocido, a nivel nacional o inter-nacional, por su actividad normativa.” (Ley de Industria, artículo 8).


Figura 2.24. Los tubos de PE o de PP tienen un peso reducido

c) Reglamento técnico: “Especificación técnica relativa a productos, procesos oinstalaciones industriales, establecida con carácter obligatorio a través de unadisposición para su fabricación, comercialización o utilización.” (Ley deIndustria, artículo 8).

d) Organismo de normalización: entidad con actividades reconocidas en elcampo de la normalización y cuya función principal es, en consecuencia, lapreparación, publicación y/o aprobación de normas.

e) Certificación: “Actividad que permite establecer la conformidad de unadeterminada empresa, producto, proceso o servicio con los requisitos defini-dos en normas o especificaciones técnicas.” (Ley de Industria, artículo 8).La certificación se manifiesta mediante la concesión de un certificado de con-formidad o marca de calidad.

f) Acreditación: “Reconocimiento formal de la competencia técnica de unaentidad para certificar, inspeccionar o auditar la calidad, o un laboratorio deensayo o de calibración industrial.” (Ley de Industria, artículo 8).


2.8.2. Normativa básica de los tubos de PE

Las especificaciones técnicas de tubos y accesorios de PE están recogidas en normaseuropeas, transpuestas también a la normativa española como normas UNE-EN.

Estas normas de tuberías de materiales plásticos están todas ellas estructuradas de unamanera similar, de forma que para cada combinación de material y aplicación (por ejem-plo, PE para abastecimiento de agua potable) se ha elaborado una norma diferente paratodo el sistema. Estas normas están estructuradas, en general, en las siguientes partes:

Parte 1: Generalidades.

Parte 2: Tuberías.

Nota

Por su importancia en el ámbito de la normalización de los tubos de materiales plásticos enEspaña, deben destacarse como referencia las actividades del Comité Técnico de Normaliza-ción AEN/CTN 53 de AENOR Plásticos y caucho, y especialmente su subcomité 2 Tuberías yaccesorios de plástico.

Igualmente, y ahora en el ámbito de la certificación de productos, el Comité Técnico de Certifi-cación, también de AENOR AEN/CTC 001 Plásticos, es el órgano encargado del seguimientode la marca de calidad voluntaria de AENOR para productos plásticos. La certificación de tube-rías de PE para la protección de cables (véase el apartado 3.8) se lleva a cabo a través delComité Técnico de Certificación de AENOR AEN/CTC 030 Aparamenta y pequeño materialeléctrico para instalaciones de baja tensión.

Parte 3: Accesorios.

Parte 4: Valvulería y equipo auxiliar.

Parte 5: Idoneidad del sistema.

Parte 6: Recomendaciones para la instalación.

Parte 7: Evaluación de la conformidad.

Aunque tanto en el capítulo “Bibliografía y normativa” como en los respectivosapartados de este manual se especifican las normas relativas a cada aplicación enparticular, las normas más importantes que regulan los tubos de polietileno son lasque se indican en la tabla 2.28.


Categoría

Normas de producto

(sistema)

Aplicación

Abastecimiento

Distribución de gas

Microirrigación

Canalización eléctrica

Aplicacionesindustriales

Conduccion de agua no potable bajo

presión hidráulica

Saneamiento por gravedad

UNE-EN12201

UNE-EN1555

UNE53367

UNE-EN50086

UNE-ENISO 15494

UNE-EN13244

UNE-EN12666

Sistemas de canalización en materiales plásticospara conducción de agua. Polietileno (PE)

Sistemas de canalización en materiales plásticospara el suministro de combustibles gaseosos.Polietileno (PE)

Plásticos. Tubos de polietileno PE 32 y PE 40para microirrigación. Características y métodosde ensayo

Sistemas de tubos para la conducción de cables

Sistemas de canalización en materiales plásticospara aplicaciones industriales. Polibutileno (PB),polietileno (PE) y polipropileno (PP).Especificaciones para componentes y el sistema.Series métricas

Sistemas de canalización en materiales plásticos,enterrados o aéreos, para suministro de agua engeneral y saneamiento a presión. Polietileno (PE)

Sistemas de canalización en materiales plásticospara saneamiento enterrado sin presión.Polietileno (PE)

UNE-EN13476

Sistemas de canalización en materiales plásticospara evacuación y saneamiento enterrado sin presión. Sistemas de canalización de paredestructurada de poli(cloruro de vinilo) no plastificado (PVC-U), polipropileno (PP) y polietileno (PE)

Norma Título

Tabla 2.28. Normativa básica en el ámbito de las tuberías de polietileno

(continúa)

Normativa básica sobre

la red

Abastecimiento

Saneamiento

UNE-EN805

UNE-EN752

UNE-EN476

Abastecimiento de agua. Especificaciones pararedes exteriores a los edificios y sus componentes

Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios

Requisitos generales para componentes empleados en tuberías de evacuación, sumiderosy alcantarillados para sistemas de gravedad

2.8.3. Certificación en los tubos de PE

La actividad en materia de certificación de tubos de PE se canaliza en España a tra-vés del Comité Técnico de Certificación AEN/CTC 001 de AENOR. El alcance deesta actividad se desarrolla en detalle en los apartados 2.4 y 16.1 de este manual.


Categoría

Normativa sobre diseño

de las conducciones

Aplicación

Diseño hidráulico

Diseño mecánico

UNE 53959 IN

UNE 53331 IN

UNE-EN1295-1

Plásticos. Tubos y accesorios de material termoplástico para el transporte de líquidos apresión. Cálculo de pérdida de carga

Normativa sobreinstalación

* Nota: posiblemente esta norma sea anulada por la ISO 11295.

Instalación convencional

Instalaciones sin apertura de zanja

UNE 53394 IN

UNE-EN1610

Plásticos. Código de instalación y manejo de tubosde polietileno (PE) para conducción de agua a presión. Técnicas recomendadas

Instalación y pruebas de acometidas y redes desaneamiento

UNE-EN13689*

UNE-EN14409

Guía para la clasificación y el diseño de sistemasde canalización en materiales plásticos utilizadosen la renovación

Sistemas de canalización en materiales plásticospara la renovación de redes de conducción deagua enterradas

Criterios para la comprobación de los tubos dePVC y PE a utilizar en conducciones con o sin presión sometidos a cargas externas

Cálculo de la resistencia mecánica de tuberíasenterradas bajo diferentes condiciones de carga.Parte 1. Requisitos generales

Norma Título

Tabla 2.28. Normativa básica en el ámbito de las tuberías de polietileno(continuación)

2.8.4. Reglamentación básica en materia de tuberías

La reglamentación técnica de la Administración General del Estado en España,relativa al proyecto e instalación de tuberías, está constituida básicamente por lossiguientes documentos (véase la figura 2.25):

• Pliego de prescripciones técnicas generales de tuberías de abastecimiento de agua,de 1974.

• Pliego de prescripciones técnicas generales de tuberías de saneamiento de poblacio-nes, de 1986.


Figura 2.25. Reglamentación técnica de la Administración General del Estadoen España en el ámbito de las tuberías

Recientemente (en los años 2003 y 2007, respectivamente), el CEDEX, a través desu Centro de Estudios Hidrográficos (y por encargo del Ministerio de MedioAmbiente), ha publicado la Guía Técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión y la Guía Técnica sobre redes de saneamiento y drenaje urbano, documentosque sintetizan el estado del arte en el ámbito de las conducciones a presión o parasaneamientos.


Nota

La reglamentación técnica de la Administración General del Estado en España, relativa al pro-yecto e instalación de tuberías (los antes citados pliegos de prescripciones técnicas generalesde tuberías de abastecimiento de agua y de saneamiento de poblaciones, de 1974 y 1986,respectivamente) se han venido quedando obsoletos en los últimos años, habida cuenta de losavances acaecidos en la tecnología y en la normalización de las conducciones.

Debido a ello, y con el doble objetivo de actualizar el contenido técnico de la reglamentaciónen materia de tuberías de la Administración General del Estado (en concreto de los citados plie-gos de 1974 y 1986) y de integrar en un único documento de forma ordenada y clara el con-tenido de la tan abundante pero a veces inconexa normativa sobre la materia, el CEDEX, a tra-vés de su Centro de Estudios Hidrográficos (y por encargo del Ministerio de Medio Ambiente),publicó en los años 2003 y 2007, respectivamente, la Guía Técnica sobre tuberías para eltransporte de agua a presión y la Guía Técnica sobre redes de saneamiento y drenaje urbano,documentos ambos que sintetizan el estado del arte en la materia.

Como se ha indicado, dichas guías tienen por objeto compilar la normativa y reglamentaciónvigente sobre la materia, así como establecer unos criterios generales en lo relativo al proyecto,instalación y mantenimiento de tuberías bien para el transporte de agua a presión, indepen-dientemente de cuál sea su destino final (abastecimientos, regadíos, etc.), o bien para redes desaneamiento y drenaje urbano.

Dichas guías, en rigor, no tienen, carácter normativo. No son tampoco un libro de texto, ni tansiquiera un manual en el sentido estricto de los términos, pero constituyen una herramienta,auspiciada desde la Administración General del Estado, para la correcta utilización de la actualnormativa y reglamentación relativa al ámbito de las tuberías para el transporte de agua.

2.9. Marcado y trazabilidad de las tuberías

Todos los tubos deben ir marcados, de forma fácilmente legible y durable, con lassiguientes identificaciones como mínimo (véase la figura 2.26):

• Nombre del suministrador, fabricante o nombre comercial.

• Fecha de fabricación (mes y año y número de lote).

• Tipo de material (PE 40, 63, 80 o 100).

• Diámetro nominal, DN (en mm).

• Presión nominal, PN (en bar).

• Espesor nominal, e (en mm).

• Referencia a la norma correspondiente en cada aplicación.

• Marca de calidad del producto, en su caso.


Aspectos

Número de la norma

Identificación del fabricante

Dimensiones (DN x e)

Serie SDR

Material y designación

Presión en bar

Periodo de producción (fecha o código)

Marca o símbolo

UNE-EN 12201

Nombre, símbolo o marca comercial

Por ejemplo, 110 x 10

Por ejemplo, SDR11

Por ejemplo, PE 100

Por ejemplo, PN 16 bar

Por ejemplo, YYY

– AENOR 001/Número de contrato Por ejemplo, AENOR 001/XXX

– Logotipo de la marca de calidad de AENOR ‰

En el caso de productos con marca de calidad:

Figura 2.26. Marcado en los tubos de PE

Marca comercial PE 100 DN 110 x 10 SDR 11 PN 16 bar UNE-EN 12201 AENOR 001/XXX ‰ lote YYY

3.1. Introducción

Los tubos de PE ofrecen soluciones óptimas para conducciones de muy diversanaturaleza (agua, gas, canalización eléctrica, fluidos industriales).

Algunas de las aplicaciones de las tuberías de PE se detallan a continuación:

• Conducción de agua potable.

• Saneamiento.

• Microirrigación.

• Reutilización de agua.

• Conducción de gas.

• Protección de cables.

• Drenaje.

• Transporte de sólidos.

• Emisarios submarinos.

• Rehabilitación de conducciones existentes.

• Instalación sin apertura de zanja.

• Refrigeración de líneas eléctricas.

• Protección de conducciones de calefacción.

Características específicasde los tubos de PE según aplicaciones3

En el presente capítulo se describen las características específicas que deben cumplirlos tubos de PE en función de la aplicación a que estén destinados. Conforme alespíritu de este manual técnico, se ha hecho especial hincapié en las conduccionespara el transporte de agua.

3.2. Tuberías de PE para agua potable

Los tubos de PE para abastecimiento de agua de consumo humano deben cumplircon lo especificado por la Norma UNE-EN 12201 Sistemas de canalización en mate-riales plásticos para conducción de agua. Polietileno (PE).

Los tubos de PE para abastecimiento de agua se clasifican por su MRS, DN yPN. No obstante, al estar directamente relacionada la PN con la serie S y con larelación SDR (véase el apartado 2.5.1), podría utilizarse alguno de estos dosparámetros alternativamente a la PN, siendo, no obstante, lo más habitual clasi-ficar los tubos por el MRS, el DN y la PN o, en todo caso, por el MRS, el DNy el SDR.

La gama de productos normalizados en la UNE-EN 12201 es la que se indica en latabla 3.1. Se fabrican desde diámetro DN 16 mm hasta 1.600 mm.

En la tabla 3.1, las PN asociadas a cada MRS y serie S están calculadas a partir dela siguiente expresión, supuesto un coeficiente de seguridad C de 1,25, que es elmínimo recomendado que establece la Norma UNE-EN 12201:

SPN sσ=

CMRS

s =σ

Si se emplean coeficientes de seguridad C mayores, la relación entre la PN y elSDR sería tal y como se muestra en la tabla 3.2.


Nota

En la tabla 3.1 están reproducidas las dimensiones normalizadas previstas en UNE-EN 12201.No obstante, en España no se utiliza el PE 63 y de toda la serie de presiones nominales indica-das son de uso habitual las PN 4, 6, 10, 16, 20 y 25 (obtenidas a partir de un coeficiente deseguridad C de 1,25).

99Características específicas de los tubos de PE según aplicaciones

Tabla 3.1. Gama de dimensiones normalizada en UNE-EN 12201

Diámetro (mm)

DN

16

20

25

32

40

50

63

75

90

110

125

140

160

180

200

225

250

280

315

355

400

450

500

560

630

710

800

900

1 000

1 200

1 400

1 600

* PE 63 no se utiliza en España.

** Los valores reales calculados son 6,4 bar para PE100 y 6,3 bar para PE80.

Nota: en negrita están indicadas las presiones habituales.

Ovalación(mm)

Espesor nominal (mm)

PN(C = 1,25)

PE 40

PE 63*

PE 80

PE 100

25

10162025

812,51620

610

12,516

58

1012,5

4

810

63,25

6**8

2,545

6**

3,245

2,53,24

S

SDR

2,56

3,27,4

49

511

6,313,6

817

8,317,6

1021

12,526

1633

2041

1,2

1,2

1,2

1,3

1,4

1,4

1,5

1,6

1,8

2,2

2,5

2,8

3,2

3,6

4,0

4,5

5,0

9,8

11,1

12,5

14,0

15,6

17,5

19,6

22,1

3,0

3,4

4,2

5,4

6,7

8,3

10,5

12,5

15,0

18,3

20,8

23,3

26,6

29,9

33,2

37,4

41,5

46,5

52,3

59,0

2,3

3,0

3,5

4,4

5,5

6,9

8,6

10,3

12,3

15,1

17,1

19,2

21,9

24,6

27,4

30,8

34,2

38,3

43,1

48,5

54,7

61,5

2,0

2,3

3,0

3,6

4,5

5,6

7,1

8,4

10,1

12,3

14,0

15,7

17,9

20,1

22,4

25,2

27,9

31,3

35,2

39,7

44,7

50,0

55,8

2,0

2,3

3,0

3,7

4,6

5,8

6,8

8,2

10,0

11,4

12,7

14,6

16,4

18,2

20,5

22,7

25,4

28,6

32,3

36,4

40,9

45,4

50,9

57,2

2,0

2,4

3,0

3,7

4,7

5,6

6,7

8,1

9,2

10,3

11,8

13,3

14,7

16,6

18,4

20,6

23,2

26,1

29,4

33,1

36,8

41,2

46,3

52,2

58,8

2,0

2,4

3,0

3,8

4,5

5,4

6,6

7,4

8,3

9,5

10,7

11,9

13,4

14,8

16,6

18,7

21,1

23,7

26,7

29,7

33,2

37,4

42,1

47,4

53,3

59,3

2,0

2,3

2,9

3,6

4,3

5,1

6,3

7,1

8,0

9,1

10,2

11,4

12,8

14,2

15,9

17,9

20,2

22,7

25,5

28,3

31,7

35,7

40,2

45,3

51,0

56,6

2,0

2,4

3,0

3,6

4,3

5,3

6,0

6,7

7,7

8,6

9,6

10,8

11,9

13,4

15,0

16,9

19,1

21,5

23,9

26,7

30,0

33,9

38,1

42,9

47,7

57,2

2,0

2,5

2,9

3,5

4,2

4,8

5,4

6,2

6,9

7,7

8,6

9,6

10,7

11,9

13,5

15,1

17,2

19,1

21,4

24,1

27,2

30,6

34,4

38,2

45,9

53,5

61,2

9,7

10,9

12,3

13,8

15,3

17,2

19,3

21,8

24,5

27,6

30,6

36,7

42,9

49,0

7,7

8,7

9,8

11,0

12,3

13,7

15,4

17,4

19,6

22,0

24,5

29,4

34,3

39,2

0,3

0,3

0,3

0,3

0,4

0,4

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1,0

1,1

1,2

1,4

1,5

1,7

1,9

2,2

2,4

2,7

3,0

3,4

3,8

6,4

7,2

8,1

9,0

10,8

12,6

14,4

Tolerancia


Tabla 3.2. Relación entre PN y SDR en función del tipo de PE y del coeficiente de seguridad C

PE 40

C en función del tipo de PE PN en función del parámetro SDR

PE 63 PE 80 PE 100 SDR 41 SDR 33 SDR 26 SDR 21 SDR 17 SDR 13,6 SDR 11 SDR 9 SDR 7,4

3,20 0,6

0,8

1

1,25

1,6

2

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

4

4

4

4

4

4

4

4

4

5

5

5

5

5

5

5

5

6,3

6

6

6,3

6,3

6,3

6,3

8

8

8

8

8

8

10

10

10

10

10

12,5

12,5

12,5

12,5

16

16

16

20

20

25

2,50

2,00

1,60

1,25

3,20

2,50

2,00

1,60

1,25

3,20

2,50

2,00

1,60

1,25

3,20

2,50

2,00

1,60

1,25

Tabla 3.3. Disminución de PN al aumentar el coeficiente de seguridad C

PE 40

C en función del tipo de PE PN en función del parámetro SDR

PE 63 PE 80 PE 100 SDR 41 SDR 33 SDR 26 SDR 21 SDR 17 SDR 13,6 SDR 11 SDR 9 SDR 7,4

3,20 0,6

0,8

1

1,25

1,6

2

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

2,5

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

3,2

4

4

4

4

4

4

4

4

4

5

5

5

5

5

5

5

5

6,3

6

6

6,3

6,3

6,3

6,3

8

8

8

8

8

8

10

10

10

10

10

12,5

12,5

12,5

12,5

16

16

16

20

20

25

2,50

2,00

1,60

1,25

3,20

2,50

2,00

1,60

1,25

3,20

2,50

2,00

1,60

1,25

3,20

2,50

2,00

1,60

1,25

En el presente ejemplo se muestra (utilizando la tabla 3.2) cómo disminuye la PN al aumentarel coeficiente de seguridad C.

Así, un tubo de PE 80 con un coeficiente de seguridad C de 1,25 y de PN 10, su SDR será de13,6 (algo que también puede verse en la tabla 3.3). Si, ahora, aumentamos el coeficiente deseguridad a 2,50, para que el tubo siga siendo de PN 10 habría que aumentar el espesorhasta la serie SDR 7,4. Si se mantiene el espesor de la serie SDR 13,6 para el tubo de PE 80 yC de 2,50, la PN disminuiría a 5.

Ejemplo

Las presiones hidráulicas que un tubo de PE es capaz de resistir en función de cuálsea su PN, son las que se especifican en la tabla 3.4, según las normas europeas.


Tabla 3.4. PFA y PEA en función de PN en los tubos de PE, a 20 ºC (UNE-EN 12201 y UNE-EN 13244)

PN(bar)

2,5

3,2

4,0

5,0

6,0

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

25,0

2,5

3,2

4,0

5,0

6,0

8,0

10,0

12,5

16,0

20,0

25,0

3,75

4,80

6,00

7,50

9,00

12,00

15,00

18,75

24,00

30,00

37,50

PFA(bar)

PEA(bar)

Nota

En rigor, los distintos comités técnicos de CEN deberían haber incluido en las respectivas nor-mas de producto las relaciones de PN con PFA, PMA y PEA, si bien en las normas europeas delos tubos de PE sólo se relaciona la PN con la PFA y la PEA, no estando determinado, por tanto,cuál es la relación entre PN y PMA.

Naturalmente, ello no quiere decir que los tubos de PE no soporten las sobrepresiones debidasal golpe de ariete, sino que no está normalizado el valor de la sobrepresión que es admisiblepara cada valor de PN. Además, en estas tuberías, debido al menor módulo de elasticidad, elgolpe de ariete causado por una solicitación hidráulica determinada es menor que en otrosmateriales (acero, fundición u hormigón).

En cualquier caso, si se adopta como criterio que el golpe de ariete admisible sea el provo-cado por una onda de celeridad similar a los valores normalizados en otros materiales (fundi-ción, por ejemplo), sobrepresiones del orden del 25 o el 30% son razonablemente admisibles.Existen algunos estudios recientes al respecto en donde, por ejemplo (Balairón, 2006), se pro-pone que en los tubos de PE la PMA sea 1,30 veces la PFA (si el C es de 1,25).

PFA: Presión de funcionamiento admisible

PEA: Presión de prueba en obra admisible

PMA: Presión máxima admisible

En la figura 3.1 se representa el valor de la rigidez nominal de los tubos en funciónde la serie S y del módulo de elasticidad del material, parámetros que se relacionanmediante la expresión indicada en el apartado 2.5.1. Se resalta mediante sombre-ado el dominio habitual en el que oscilan los tubos de PE (módulo de elasticidad Ea corto plazo entre 800 y 1.000 MPa; véase el apartado 2.6.2.3).

Puede apreciarse cómo, a medida que aumenta el módulo de elasticidad del mate-rial, manteniendo constantes las dimensiones del tubo, aumenta su rigidez. O tam-bién, para un mismo módulo de elasticidad del material, la rigidez aumenta alincrementar el espesor del tubo.


0

10

20

30

40

50

500 600 700 800 900 1.000 1.100 1.200 1.300 1.400 1.500 E (MPa)

SN (k

N/m

2 )

S 5 (SDR 11)

S 6,3 (SDR 13,6)

S 8 (SDR 17)

S 8,3 (SDR 17,6)

S 10 (SDR 21)

S 12,5 (SDR 26)

S 16 (SDR 33)

S 20 (SDR 41)

Figura 3.1. Relaciones entre la rigidez nominal SN, el módulo de elasticidad a corto plazo E y la serie S (o el parámetro SDR) de un tubo de PE

En la figura 3.2 se representan las relaciones entre rigidez nominal SN, serie S y módulo deelasticidad a corto plazo en el PE (en color morado, E de 800 a 1.100 MPa) frente a los mate-riales termoplásticos alternativos: PVC-U (color verde, E = 3.000 MPa) y PP (color crema, E de1.200 a 1.800 MPa).

Puede verse cómo, al ser el PVC-U y el PP materiales con un mayor módulo de elasticidad,para iguales geometrías resultan tubos más rígidos que los fabricados en PE. En cualquier

Comparativa


0

20

40

60

80

100

500 1.000 1.500 2.000 2.500 3.000 3.500

E (MPa)

SN (

kN/m

2 )

S 2,5 (SDR 6)

S 3,2 (SDR 7,5)

S 4 (SDR 9)

S 5 (SDR 11)

S 6,3 (SDR 13,6)

S 8 (SDR 17)

S 8,3 (SDR 17,6)

S 10 (SDR 21)

S 12,5 (SDR 26)

S 16 (SDR 33)

S 20 (SDR 41)

Figura 3.2. Relaciones entre la rigidez nominal SN, el módulo de elasticidad a corto plazo E y la serie S (o el parámetro SDR)

caso, la rigidez del tubo depende tanto de su geometría como de la composición (módulo deelasticidad) de su material constitutivo.

Los tubos de PE empleados en las redes de abastecimiento son aptos para uso ali-mentario y según la Norma UNE-EN 12201 pueden ser azules o negros con ban-das azules (en la actualidad resulta más habitual esto último, véase la figura 3.3).

Figura 3.3. Tubos de PE de color negro con bandas azules para abastecimiento


3.3. Tuberías de PE para saneamiento

La normativa de referencia de las tuberías de PE de pared compacta para ser emplea-das en redes de saneamiento y drenaje es diferente según que el funcionamientohidráulico de la red sea en régimen de lámina libre o bajo presión hidráulica interior.

Los parámetros de clasificación de los tubos de PE de pared compacta a emplearen las redes de saneamientos son también diferentes, en función de que la conduc-ción vaya o no a estar sometida a presión hidráulica interior.

3.3.1. Tubos para saneamiento bajo presión hidráulicainterior

Los tubos de PE para saneamientos bajo presión hidráulica interior deben cumplircon lo especificado en la Norma UNE-EN 13244 Sistemas de canalización en mate-riales plásticos, enterrados o aéreos, para suministro de agua en general, y saneamiento apresión. Polietileno (PE).

Los tubos de PE para saneamiento bajo presión hidráulica interior se clasifican porsu MRS, DN y PN (véase la figura 3.4). No obstante, al estar directamente rela-cionada la PN con la serie S y con la relación SDR, podría utilizarse alguno deestos dos parámetros alternativamente a la PN. En la tabla 3.5 se indican las dimen-siones normalizadas según UNE-EN 13244 (supuesto un C de 1,25).

Figura 3.4. Tubos de PE de color negro con bandas marrones para saneamiento con presión

En el caso de los tubos de PE empleados en saneamiento bajo presión hidráulicainterior, y al igual que en el caso de las conducciones de abastecimiento, los valoresde PN de la tabla 3.5 están asociados a las correspondientes series S supuesto uncoeficiente de seguridad C de valor 1,25, que es el mínimo recomendado en UNE-EN 13244. Si se quisiera aumentar dicho coeficiente, habría que reducir la presiónnominal para un mismo espesor o aumentar el espesor para iguales valores de PN,para lo que se puede utilizar también la tabla 3.5.


Tabla 3.5. Tubos de PE para saneamiento bajo presión. Gama de dimensiones normalizadas en UNE-EN 13244

Diámetro (mm)

DN

324050637590

110125140160180200225250280315355400450500560630710800900

1 0001 2001 4001 600

* PE 63 no se utiliza en España.

** Los valores reales calculados son 6,4 bar para PE100 y 6,3 bar para PE80.

Nota: en negrita están indicadas las presiones habituales.

Ovalación(mm)


PN(C = 1,25)

PE 63*

PE 80

PE 100

25162025

1620

1012,516

810

12,58

10

6 56**8

45

6**

3,245

2,53,24

S

SDR

2,56

3,27,4

49

511

6,313,6

817

8,317,6

1021

12,526

1633

2041

1,31,41,41,51,61,82,22,52,83,23,64,04,55,09,8

11,112,514,015,617,519,622,1

5,46,78,3

10,512,515,018,320,823,326,629,933,237,441,546,552,359,0

4,45,56,98,6

10,312,315,117,119,221,924,627,430,834,238,343,148,554,761,5

3,64,55,67,18,4

10,112,314,015,717,920,122,425,227,931,335,239,744,750,055,8

3,03,74,65,86,88,2

10,011,412,714,616,418,220,522,725,428,632,336,440,945,450,957,2

2,43,03,74,75,66,78,19,2

10,311,813,314,716,618,420,623,226,129,433,136,841,246,352,258,8

2,02,43,03,84,55,46,67,48,39,5

10,711,913,414,816,618,721,123,726,729,733,237,442,147,453,359,3

2,02,32,93,64,35,16,37,18,09,1

10,211,412,814,215,917,920,222,725,528,331,735,740,245,351,056,6

2,02,43,03,64,35,36,06,77,78,69,6

10,811,913,415,016,919,121,523,926,730,033,938,142,947,757,2

2,02,52,93,54,24,85,46,26,97,78,69,6

10,711,913,515,117,219,121,424,127,230,634,438,245,953,561,2

9,710,912,313,815,317,219,321,824,527,630,636,742,949,0

7,78,79,8

11,012,313,715,417,419,622,024,529,434,339,2

0,30,40,40,40,50,60,70,80,91,01,11,21,41,51,71,92,22,42,73,03,43,86,47,28,19,0

10,812,614,4

Tolerancia

Nota

La norma UNE-EN 13244 establece que estos tubos deben ser de color negro onegro con bandas preferiblemente marrones. Se fabrican desde diámetro DN 32 mmhasta 1.600 mm.

3.3.2. Tubos para saneamiento en lámina libre

La Norma UNE-EN 12666 Sistemas de canalización en materiales plásticos para eva-cuación y saneamiento enterrado sin presión. Polietileno (PE) especifica los requisitosde los tubos, accesorios y el sistema de tuberías de PE para esta aplicación.

En esta norma se distinguen dos áreas de aplicación:

• Saneamiento enterrado sin presión en el exterior de la estructura de edificios(código de área de aplicación “U”).

• Saneamiento enterrado sin presión instalado tanto en el interior de la estruc-tura de edificios (código del área de aplicación “D”) hasta 1 m como en elexterior de la estructura de edificios.

Esta diferenciación de áreas de aplicación se refleja marcada en el tubo como “U”,“D” o “UD” (véase la figura 3.5).

Los tubos de PE para saneamiento en lámina libre se clasifican por su DN y su SN.No obstante, al estar directamente relacionada la SN con la serie S, y también, portanto, con la relación SDR (véase el apartado 2.5.1), podrían utilizarse tambiénestos parámetros. En la tabla 3.6 pueden verse los valores normalizados en laNorma UNE-EN 12666 para DN, SN y SDR.


La gama de dimensiones normalizada para los tubos de PE en aplicaciones bajo presiónhidráulica interior para consumo no humano (UNE-EN 13244) es prácticamente idéntica a lade las conducciones de abastecimiento (UNE-EN 12201). Las únicas diferencias son que enUNE-EN 13244 no está normalizado el PE 40 para esta aplicación ni los DN más pequeños(16, 20 y 25 mm).

Por otro lado, en la tabla 3.5 está reproducida la gama de dimensiones normalizadas previstasen UNE-EN 13244. No obstante, en España tampoco se utiliza el PE 63 para esta aplicación, yde toda la serie de presiones nominales indicadas sólo son de uso habitual las PN 4, 6, 10 y 16(obtenidas a partir de un coeficiente de seguridad C de 1,25).


Figura 3.5. Áreas de aplicación de tuberías para saneamiento sin presión

1 m Área de aplicación U

Área de aplicación D

Área de aplicación UD

Tabla 3.6. Tubos de PE para saneamiento por gravedad. Gama de dimensiones normalizadas según la Norma UNE-EN 12666

Diámetro (mm)

DN

110

125

160

200

250

315

355

400

450

500

630

800

1.000

1.200

1.400

1.600


S

SDR

SN

10

21

8

12,5

26

4

16

33

2*

1,0

1,2

1,5

1,8

2,3

2,9

3,2

3,6

4,1

4,5

5,7

7,2

9,0

10,0

10,0

10,0

5,3

6,0

7,7

9,6

11,9

15,0

16,9

19,1

21,5

23,9

30,0

38,1

47,7

57,2

4,2

4,8

6,2

7,7

9,6

11,9

13,5

15,1

17,2

19,1

24,1

30,6

38,2

45,9

53,5

61,2

7,7

9,7

10,9

12,3

13,8

15,3

19,3

24,5

30,6

36,7

42,9

49,0

Tolerancia

* SN 2 sólo es aplicable para el área de aplicación “U”.

3.4. Tuberías de PE y PP estructuradas parasaneamiento sin presión

La normativa de referencia que clasifica y describe estos tipos de tubos es la NormaUNE-EN 13476 Sistemas de canalización en materiales termoplásticos para sanea-miento enterrado sin presión. Sistemas de canalización de pared estructurada de policlo-ruro de vinilo no plastificado (PVC-U), polipropileno (PP) y polietileno (PE).

Esta norma se aplica a los tubos estructurados en las dos posibles áreas de aplica-ción (si bien en la práctica siempre se fabrican para la clase de aplicación “U”):

U exterior de la estructura del edificio, a una distancia mínima de 1 m delmismo.

D interior del edificio o exterior, a una distancia máxima de 1 m del mismo.

Según la norma anteriormente indicada, los tubos de PE para ser empleados enredes de saneamiento sin presión deben ser de color negro (véase la figura 3.6).


Figura 3.6. Tubos de PE de color negro para saneamientos por gravedad (según la Norma UNE-EN 12666)


Dentro de la gama de tuberías estructuradas para saneamiento se fabrican tubos condiversos diseños de pared (sándwich, alveolar, helicoidal, corrugado o nervado) queles confieren características determinadas, principalmente en su resistencia circunferen-cial específica, o, a igualdad de SN, disminución de materia prima con la consiguientereducción económica. En concreto, en la Norma UNE-EN 13476 se distinguen lassiguientes tipologías de tubo:

a) Tipo A. Aquellos tubos cuyas superficies interna y externa son lisas:

• Tipo A1. Las superficies interna y externa están unidas bien por nerviosinternos longitudinales (tubos alveolares) o bien mediante algún mate-rial termoplástico, esponjoso o no (tubos multicapa).

• Tipo A2. Las superficies interna y externa están unidas por nervios inter-nos transversales (también tubos alveolares).

b) Tipo B. Aquellos cuya superficie interna es lisa, pero la superficie externa no.En esta tipología hay muchos posibles diseños diferentes según como sea elacabado de la superficie exterior del tubo (tubos corrugados, nervados, etc.)(véase la figura 3.7).

Figura 3.7. Ejemplos de tubos termoplásticos de pared estructurada

Tubos de tipo A1

Tubos de tipo A2 Tubos de tipo B


Generalmente, las tuberías estructuradas de PE son internamente de color blanco yexternamente de color negro. Las tuberías estructuradas de PP son generalmenteblancas en su interior y de color teja en el exterior.

La utilización del color blanco en el interior del tubo facilita la visualizacióndurante una inspección por el interior de la tubería con cámaras de inspección.

En los tubos de pared estructurada, el diámetro nominal puede referirse al exterior(DN/OD) o al interior (DN/ID), resumiéndose en las tablas adjuntas las dimensionesnormalizadas en la Norma UNE-EN 13476 según casos (véanse las tablas 3.7 y 3.8).

La gama de diámetros va de 100 mm a 1.200 mm.

En España se emplea este tipo de tubos estructurados desde la década de 1990. Enotros países de la Unión Europea se vienen utilizando desde hace más tiempo.

Los diseños de pared más comunes de tubos de PE y PP estructurados comerciali-zados en España son del tipo B de doble pared con la superficie interior lisa y laexterior corrugada (véanse las figuras 3.8 y 3.9).

Nota

El fundamento mecánico de estos tubos es aumentar la rigidez anular del tubo mediante elincremento del momento de inercia como consecuencia del diseño de su estructura de pared.En comparación con tubos tradicionales, es de destacar la importante reducción de peso, man-teniéndose la misma rigidez.

Figura 3.8. Tubo de PE estructurado para saneamiento sin presión

Figura 3.9. Tubo de PP estructurado para saneamiento sin presión

La rigidez circunferencial puede ser de 4, 8 o 16 kN/m2. Las clases 4 y 8 son las quese utilizan habitualmente. Las longitudes usuales de estos tubos suelen ser 6 o 12 m.


Tabla 3.7. Dimensiones de los tubos de pared estructurada (DN/OD)

Tabla 3.8. Dimensiones de los tubos de pared estructurada (DN/ID)

DN/OD(mm)

Tolerancia OD(mm)

ID mín(mm)

Espesor mínimopared interna e5 mín (mm)

Espesor mínimozona soldadura

e4 mín (mm)

Altura mínimacorrugacióneC mín (mm)

110125160200250315400500630800

1.0001.200

DN/ID(mm)

100125150200225250300400500600800

1.0001.200

ID mín(mm)

95120145195220245294392490588785985

1.185

Espesor mínimopared interna e5 mín (mm)

Espesor mínimozona soldadura

e4 mín (mm)

1,01,01,01,11,41,51,72,33,03,54,55,05,0

1,01,21,31,51,71,82,02,53,03,54,55,05,0

109,4 - 110,4124,3 - 125,4159,1 - 160,5198,8 - 200,6248,5 - 250,8313,2 - 316,0397,6 - 401,2497,0 - 501,5626,3 - 631,9795,2 - 802,4

994,0 - 1.003,01.192,8 - 1.203,6

90105134167209263335418527669837

1 005

1,01,01,01,11,41,62,02,83,34,15,05,0

1,01,01,11,21,41,71,92,32,83,34,15,0

4,24,86,27,79,6

12,115,319,124,130,638,245,9


3.5. Tuberías de PE para riego y microirrigación

3.5.1. Riego

Las tuberías de PE utilizadas normalmente en instalaciones de riego son las descri-tas en los apartados 1.2 y 1.3 y contempladas en las Normas UNE-EN 12201 oUNE-EN 13244.

3.5.2. Microirrigación

Los tubos de PE para microirrigación deben cumplir con lo especificado por laNorma UNE 53367 Plásticos. Tubos de polietileno PE 32 y PE 40 para microirrigación.Características y métodos de ensayo.

La gama de productos normalizados es la que se indica en la tabla 3.9. Estos tubosse clasifican por su MRS, DN y PN.

Las dimensiones de la tabla anterior están calculadas a partir de un coeficiente deseguridad C de 1,25. Los tubos de PE para microirrigación son de color negro. Porsu pequeño diámetro se suministran habitualmente en rollos, recomendándose queel diámetro interior de estos rollos no sea inferior a 25 veces el diámetro nominaldel tubo.

Tabla 3.9. Espesores nominales normalizados (mm) en UNE 53367

DN(mm)

12

16

20

25

32

PE 32

S 10

PN 2,5

S 6,3

PN 4

S 4

PN 6 PN 2,5 PN 4 PN 6

S 12,5 S 8 S 5

PE 40

1,0

1,2

1,3

1,4

1,6

1,1

1,4

1,5

1,9

2,4

1,4

1,8

2,3

2,8

3,6

1,0

1,2

1,2

1,5

1,1

1,2

1,5

1,5

1,9

1,1

1,5

1,9

2,3

2,9


3.6. Tuberías de PE para conducción de aguareciclada

Las tuberías de PE para conducción de agua reciclada son idénticas a las empleadasen saneamiento bajo presión hidráulica interior antes explicadas en el apartado 3.3.Estos tubos, conformes a las especificaciones de la Norma UNE-EN 13244, songeneralmente tubos negros con bandas marrones, si bien, en ocasiones, los tubostambién pueden ser negros con bandas moradas.

3.7. Tuberías de PE para conducción de gas

Los tubos de PE para suministro de gas deben cumplir con lo especificado por laNorma UNE-EN 1555 Sistemas de canalización en materiales plásticos para el sumi-nistro de combustibles gaseosos. Polietileno (PE).

Deben también observarse las prácticas recomendadas de instalación que se esta-blecen en la Norma UNE-EN 12007 Sistemas de suministro de gas. Canalizacionescon presión máxima de operación inferior o igual a 16 bar.

Al igual que los tubos para conducción de agua a presión, los tubos de PE paraconducción de gas se clasifican por su MRS, DN y SDR.

Figura 3.10. Reutilización de aguas residuales en parques y jardines


La gama de productos normalizados en UNE-EN 1555 es la que se indica en latabla 3.10, en la cual las PN asociadas a cada MRS y serie S están calculadas a par-tir de la siguiente expresión, supuesto un coeficiente de seguridad C de 2 que es elmínimo recomendado que establece la Norma UNE-EN 1555:

Como en los tubos para agua a presión, si se emplean coeficientes de seguridad C ma-yores, la relación entre la PN y el SDR variaría tal y como se muestra en la tabla 3.2.

SPN sσ=

CMRS

s =σ

Tabla 3.10. Gama de dimensiones normalizada en UNE-EN 1555

DiámetroDN


S 5

SDR 11

S 8,3

SDR 17,6

162025324050637590

110125140160180200225250280315355400450500560630

3,03,03,03,03,74,65,86,88,2

10,011,412,714,616,418,220,522,725,428,632,336,440,945,450,957,2

2,32,32,32,32,32,93,64,35,16,37,18,09,1

10,211,412,814,215,917,920,222,725,528,331,735,7

Nota


La Norma UNE-EN 1555 establece el empleo de los tubos de PE (PE 80 y PE 100)en conducciones de suministro de gas hasta una presión máxima de operación,MOP, de 10 bar inclusive. Estos tubos son de color amarillo, amarillo-anaranjado onegro con bandas amarillas-anaranjadas (véase la figura 3.11).

3.8. Tuberías de PE para la protección de cables

Los tubos de PE pueden también emplearse para la canalización de cables eléctri-cos pudiendo instalarse enterrados o bajo ríos o bajo el mar. La baja conductividadeléctrica del PE hace que estos tubos sean muy buenos aislantes lo que unido a lagran resistencia química a los distintos terrenos los hace ser unos productos idó-neos para esta aplicación.

Estas tuberías se fabrican de acuerdo a las exigencias recogidas en la Norma UNE-EN 50086 Sistemas de tubos para la conducción de cables.

Los tubos para esta aplicación están fabricados con PE de alta densidad y son tuboscorrugados de doble pared. El interior de los tubos es de color blanco y liso para

Como puede verse en la tabla anterior, la gama de dimensiones normalizada para los tubos dePE para el transporte de gas es una fracción de la de las conducciones de abastecimiento(UNE-EN 12201, véase la tabla 3.1), reduciendo el número de diámetros y presiones nomina-les normalizadas, así como contemplando solamente el PE 80 y PE 100 como posibles tipos dePE (no el PE 40 ni el PE 63). Igualmente, el coeficiente de diseño recomendado en UNE-EN1555 para las conducciones de gas es 2 frente al 1,25 normalizado en UNE-EN 12201 paralas tuberías de abastecimiento de agua.

Figura 3.11. Tubos de PE para suministro de gas


ofrecer menor resistencia al rozamiento durante la introducción de los cables. Elexterior del tubo es generalmente de color rojo aunque puede ser de color diferentesegún las especificaciones técnicas del cliente y corrugado con el objeto de resistirlas cargas del terreno y las cargas debidas al tráfico rodante.

La unión entre tubos se realiza mediante un manguito de acoplamiento.

Los tubos de PE corrugados para la protección de cables se fabrican desde diáme-tro 40 mm hasta 315 mm y se pueden suministrar en rollos (hasta diámetro 200mm) o en barras (véase la figura 3.12).

Otras aplicaciones de estos tubos son:

• Señalización en carreteras, autopistas, aeropuertos u otras infraestructuras.

• Cables para control remoto.

• Postes de SOS.

Figura 3.12. Tubos de PE para canalizaciones eléctricas


• Señalización urbana.

• Cables para la protección de tirantes en puentes, pasarelas y construcción engeneral.

La instalación de estos tubos es sencilla y rápida, incluso en zanjas estrechas y pro-fundas. Una práctica recomendable es incluir una cantidad suficiente de tubosvacíos en los que posteriormente se pueda instalar fácilmente cables sin necesidadde obras nuevas, cuando se amplíen las redes.

Estas instalaciones suelen completarse con unos separadores (fabricados habitual-mente en PP) diseñados para aportar rigidez y versatilidad a las instalaciones. Estoselementos garantizan una separación constante entre tubos, condición requeridapor las compañías eléctricas en sus instalaciones.

3.9. Tuberías de PE para telecomunicaciones

Los tubos de PE para telecomunicaciones se fabrican con PE de alta densidad. Estostubos son de pared compacta y pueden presentarse en forma de monotubo, bitubo,tritubo, cuatritubo, etc. (de uno, dos, tres o cuatro tubos, respectivamente, unidoslongitudinalmente). Estos tubos pueden tener una capa de silicona en el interior deltubo o bien la superficie interior estriada, con objeto de reducir el rozamientodurante la introducción de los cables, lo que permite instalar tramos más largos.

En cuanto a los colores de estos tubos, admiten muchas posibilidades (verde, rojo,amarillo, naranja, negro, etc.) normalizados por cada compañía concesionaria(véase la figura 3.13).

Figura 3.13. Tubos de PE para telecomunicaciones


Los tubos de PE para la conducción de cables de telecomunicaciones puedenfabricarse en cualquier longitud. Al ser habitualmente de diámetro pequeño sesuministran en rollos (en diámetros de hasta 110 mm), lo que permite tendergrandes longitudes de tuberías (de hasta varios miles de metros) sin realizar nin-guna unión, lo cual es una gran ventaja para estas aplicaciones.

Estos tubos se unen mediante unos manguitos mecánicos especiales a los que se lespuede acoplar un anillo elastomérico que impida la entrada de agua y de otrosagentes extraños en la tubería.

Para la instalación se tendrán en cuenta las indicaciones de la Norma UNE 133100Infraestructuras para redes de telecomunicaciones.

3.10. Tuberías de PE para otras aplicaciones

Además de los anteriores empleos de las conducciones de PE, otras posibles aplica-ciones de estas tuberías pueden ser las siguientes:

• Tuberías para el drenaje profundo.

• Tuberías para el transporte de sólidos.

• Tuberías para emisarios submarinos.

• Tuberías para rehabilitación de conducciones existentes.

• Tuberías para instalación sin apertura de zanja.

• Tuberías para otras aplicaciones.

En los apartados siguientes se presentan algunas de las características más represen-tativas de todas ellas.

3.10.1. Tuberías de PE para drenaje

Las tuberías de PE pueden también utilizarse para el drenaje profundo de platafor-mas de carreteras, autopistas, líneas de ferrocarril, vertederos u otras aplicacionessimilares. En estos casos, las paredes de los tubos deben tener practicadas una grancantidad de orificios para poder captar el agua infiltrada en el terreno alrededor dela conducción (véase la figura 3.14).


Deben cumplir con las especificaciones de la Norma UNE 53994 EX Plásticos.Tubos y accesorios de poli (cloruro de vinilo) no plastificado (PVC-U) y polietileno (PE)para drenaje enterrado en obras de edificación e ingeniería civil.

3.10.2. Tuberías para el transporte de sólidos

Gracias a su excelente resistencia a la abrasión, al desgaste y a la corrosión (véase elapartado 2.6.2.8), los tubos de PE pueden también ser empleados para el transportede sólidos en diversas aplicaciones, como por ejemplo el transporte hidráulico dearena extraída por dragado, en plantas productoras de minerales que necesiten trans-porte por suspensión, en instalaciones de bombeo de hormigón o en la industriaminera (véase la figura 3.15).

No hay normativa específica para este tipo de usos, debiendo cumplir los tubos dePE a emplear en estas aplicaciones las normas correspondientes a los empleos quemás se asemejen de las antes descritas.

Los tubos de PE utilizados para el transporte de sólidos suelen ser de color negro.

Figura 3.14. Tuberías de PE para drenaje


3.10.3. Tuberías para emisarios submarinos

El empleo de las tuberías de PE para la construcción de emisarios submarinos esuna aplicación cada vez más frecuente en la actualidad (véase la figura 3.16).

En el capítulo 13 de este manual se profundiza en la técnica de construcción de losemisarios submarinos. En cuanto a las tuberías a emplear, se recomienda que las mismas cumplan los requisitos mecánicos y dimensionales de la Norma UNE-EN 13244 o de la Norma UNE-EN 12201 (véase el apartado 3.2) debiendo serde PE 80 o 100 (nunca de PE 40 o 63). Respecto a la gama de dimensiones, en laactualidad se emplea hasta el diámetro máximo normalizado (1.600 mm) y en oca-siones diámetros superiores.

Por último, en el diseño de las uniones entre tubos, debe tenerse en cuenta que lasmismas han de resistir los esfuerzos de tracción a que la conducción estará some-tida durante la fase de instalación.

Figura 3.15. Tubería de PE para el transporte de sólidos


3.10.4. Tuberías para rehabilitación y renovación deconducciones existentes

Gracias a las características intrínsecas de las tuberías de PE, éstas se emplean tam-bién frecuentemente para la rehabilitación de tuberías existentes según diferentestecnologías (entubado simple, ceñido, encamisado...), conforme se explica en deta-lle en el capítulo 15 de este manual.

Figura 3.16. Transporte de un emisario submarino construido mediante tuberías de PE


Renovación

Entubado simple

Sustitución sin zanja

Rehabilitación de sistemas de canalización

Sustitución a cielo abierto

Mantenimiento y reparación

Sustitución utilizando torpedo rompedor

Sustitución utilizandomicrotuneladora

Otras técnicas de sustitución sin zanja

Entubado ajustado

Entubado continuo contubo curado en obra

Entubado con tubos discretos

Entubado con inserción de mangueras

Entubado con tubos conformados

helicoidalmente

Otras técnicas de renovación

Figura 3.17. Técnicas de rehabilitación de sistemas de canalización

Cubierto por el campo deaplicación de esta norma

Fuera del campo de aplicación o no incluido debido a la faltade información técnica

Leyenda:

En la Norma UNE-EN 13689 Guía para la clasificación y el diseño de sistemas decanalización en materiales plásticos utilizados en la renovación se indican las distintastécnicas de rehabilitación de los sistemas de canalización (véase la figura 3.17).

Nota: posiblemente en breve esta Norma UNE-EN 13689 sea sustituida por la norma, de con-tenido similar, ISO 11295 Técnicas de rehabilitación de sistemas de tuberías mediante el uso de tubos yconexiones plásticos


3.10.5. Tuberías para instalación sin apertura de zanja

Las tuberías de PE también se emplean cada vez más en instalaciones sin aper-tura de zanja mediante técnicas de perforación horizontal dirigida, bursting omediante hinca (véase el capítulo 15 de este manual para el detalle de las técnicasconstructivas).

Las tuberías de PE a emplear en estas tecnologías son idénticas a las convencio-nales descritas en apartados anteriores, según aplicaciones (agua potable, gas,saneamiento, etc.) (véase la figura 3.18).

Al igual que como ocurría en el caso de los emisarios submarinos, en el diseño delas uniones entre tubos, debe tenerse en cuenta que las mismas han de resistir losesfuerzos de tracción a que la conducción estará sometida durante la fase de insta-lación.

Figura 3.18. Tubo de PE para agua potable instalado mediante perforación horizontal dirigida


Figura 3.19. Tubería de PE para la refrigeración de líneas eléctricas

3.10.6. Otras aplicaciones

Además de las anteriores aplicaciones, los tubos de PE se emplean en menor medidaen otras aplicaciones más específicas, como las que se indican a continuación.

3.10.6.1. Tuberías de evacuación en el interior de los edificios

Los tubos de PE pueden emplearse también como conductos de desagüe (o deventilación) en viviendas, industrias, laboratorios, hospitales, colegios, o, en gene-ral, en el ámbito de la edificación, gracias a su resistencia química.

Además de los propios tubos (suministrados en módulos de 3 o 6 m de longitud),hay disponibles una gran variedad de accesorios para estas aplicaciones que permitenla unión mediante soldadura de manera sencilla, rápida y eficaz.

3.10.6.2. Tuberías para la refrigeración de líneas eléctricas

Cuando es necesario incrementar la capacidad de transporte de las líneas de altatensión a corrientes de 400 kV y más, y debido a las altas temperaturas que sealcanzan, es necesario refrigerar tales líneas. Gracias a esta refrigeración, se puedetransportar hasta el 100% más de corriente que en el caso de líneas no refrigeradas(véase la figura 3.19).

Las tuberías de PE se pueden emplear a temperaturas constantes de hasta 40 ºCcomo elemento protector de las líneas de alta tensión para lograr esa refrigeración.


3.10.6.3. Tuberías para la protección de conducciones de calefacción

Las tuberías de PE pueden emplearse también para proteger conductos de calefac-ción cuando éstos discurran aéreos. En este caso, el espacio anular comprendidoentre la tubería de calefacción (que suele ser metálica, de acero u otro material simi-lar) y el tubo de protección de PE se rellena de poliuretano expandido. Puedeemplearse el PE en estas aplicaciones con temperaturas de hasta 130 ºC (véase lafigura 3.20).

Figura 3.20. Tubería de PE para la protección de conducciones de calefacción

4.1. Introducción

Un accesorio (o pieza especial) es aquel componente que, intercalado entre lostubos, permite cambios de dirección o de diámetro, empalmes, obturaciones, etc.Hay muchos accesorios disponibles en PE para las diferentes aplicaciones a que sepueden destinar estas conducciones (agua potable, saneamiento, gas, etc.), lo cualfacilita de forma importante su utilización.

Y además de los anteriores accesorios, hay también disponibles otros elementoscomplementarios en PE para intercalar en las redes de tuberías y facilitar la explota-ción de la conducción, como, por ejemplo, válvulas o pozos de registro. En el pre-sente capítulo se analizan las principales características de todos ellos.

4.2. Accesorios en PE de pared lisa

Los accesorios de PE admiten ser clasificados de distintas maneras. Atendiendo asu funcionalidad, los accesorios pueden ser de los siguientes tipos:

• Codo: componente que permite un cambio de dirección en el trazado de laconducción.

• T o derivación: componente que permite bien la conexión de dos conduc-ciones incidentes en una única o bien la partición del caudal circulante poruna conducción en varias de sección más reducida.

• Cono o reductor: componente que permite variar la sección de la conducción.

• Manguito: componente para unir dos tubos entre sí.

Accesorios y otros elementos

complementarios4

• Tapón: componente que permite el cierre en los finales de la conducción.

• Toma en carga: componente que permite derivar una acometida directa-mente desde un tubo recto de PE.

• Portabridas: componente que permite conectar una unión mediante bridas aun tubo recto de PE.

Por otro lado, en función de cómo sea el sistema de unión de la conducción (véaseel capítulo 5 de este manual), los accesorios pueden ser de los siguientes tipos:

• Accesorios para uniones por soldadura a tope.

• Accesorios para uniones por electrofusión.

• Accesorios para uniones mecánicas.

• Accesorios para uniones mediante bridas.

En los siguientes apartados se detallan las características de todos ellos.

4.2.1. Accesorios para unión por soldadura a tope

Los accesorios para unión por soldadura a tope pueden ser de dos grandes tipos,atendiendo a su proceso de fabricación: accesorios fabricados por inyección y acce-sorios fabricados a partir de manipulación de segmentos de tubos. Solamente seutilizan para tubos de PE 80 y PE 100.

El proceso de unión con este tipo de accesorios se detalla en el capítulo 5.

4.2.1.1. Accesorios inyectados (polivalentes)

Los accesorios fabricados por inyección (polivalentes) se fabrican conforme a loexplicado en el apartado 2.3.2, y pueden unirse bien por soldadura a tope o conmanguito electrosoldable.

Existe una amplia gama de dimensiones y figuras (por ejemplo: T, conos reducto-res, codos, tapones, portabridas...).


Comparativa

De manera orientativa, el campo de aplicación de cada tipología de accesorio en función delsistema de unión es como se muestra en la tabla 4.1.

129Accesorios y otros elementos complementarios

Tabla 4.1. Campo de aplicación de cada tipología de accesorio en función del sistema de unión

DN(mm)

16

20

25

32

40

50

63

75

90

110

125

140

160

180

200

225

250

280

315

355

400

450

500

560

630

710

800

900

1.000

1.200

1.400

1.600

Accesorios para uniones

mecánicas

Accesorios parauniones por electrofusión

Accesorios para uniones

mediante bridas

Accesorios para uniones por soldadura a tope

Manipulados (fabricados por soldadura de

trozos de tubo)

Polivalentes

En la figura 4.1 se representan los accesorios habituales fabricados por inyecciónpara ser soldados a tope o por electrofusión. Las medidas exactas de cada uno deellos deben ser consultadas en los catálogos de los respectivos fabricantes (lasdimensiones están normalizadas en las Normas UNE-EN 12201, UNE-EN 13244y UNE-EN 1555).


Tapón Codo 30º Codo 45º Codo 90º

Reducción T con tres bocas iguales

Portabridas

T reducida

Válvula

T 45º

Figura 4.1. Accesorios polivalentes de PE


4.2.1.2. Accesorios manipulados

Los accesorios fabricados a partir de la manipulación (soldadura) de tubos rectosconstituyen la otra gran categoría de posibles accesorios para ser empleados en con-ducciones con uniones mediante soldadura a tope.

Estos accesorios se fabrican soldando en fábrica diversos segmentos de tubos rectos(véase el apartado 2.3.3), y se utilizan principalmente para tubos de PE de grandiámetro.

Pueden ser de los siguientes tipos: T, codos, portabridas...

Las T pueden ser a 45º o a 90º (véase la figura 4.2) y son necesarios tres segmen-tos de tubos para su conformación.

Los codos fabricados por soldadura a partir de segmentos de tubos pueden ser devarios ángulos y radios.

Figura 4.2. Ejemplos de accesorios manipulados

4.2.2. Accesorios para unión por electrofusión

Existen accesorios electrosoldables para la unión de tubos de PE (PE 80, PE 100),los cuales pueden ser de la siguiente tipología:

• Manguitos para uniones rectas.

• Tapones.

• Codos (a 90 o 45º).

• Tomas en carga.

• Tes.

• Conos reductores.

En cualquier caso, y sea cual sea la tipología de las anteriores, los accesorios electrosol-dables se componen de diferentes partes, tal y como se muestra en las figuras 4.3 y 4.4.

Deben fabricarse por inyección a partir de PE 80 o 100, no siendo nunca admisi-ble ni el PE 40 ni el PE 63. Se pueden utilizar en tubos de SDR 17,6 para diáme-tros mayores de 90 mm y en tubos de SDR 11 para todos los diámetros.


Figura 4.3. Partes de un accesorio electrosoldable

1. Espira calefactora.

2. Bornes para acoplar los conectores de lasmáquinas de soldadura.

3. Testigos de soldadura que indican que se hacompletado la fusión.

4. Tope interior central para facilitar la introduccióndel accesorio hasta la profundidad correcta. Estetope se puede eliminar fácilmente para permitirel desplazamiento del accesorio sobre el tubo,por ejemplo, para reparaciones.

23

14

Figura 4.4. Ejemplo de accesorio (codo 45º) para uniones por electrofusión

El aspecto exterior de estos accesorios es siempre negro y pueden emplearse tantoen conducciones de gas como de agua. Es característico también de su aspectoexterno la presencia de los bornes para la soldadura, algo que los diferencia delresto de accesorios.

En la figura 4.5 se representan los accesorios electrosoldables más habituales. Lasmedidas exactas de cada uno de ellos deben consultarse en los catálogos de los res-pectivos fabricantes.

El proceso de unión con este tipo de accesorios se detalla en el capítulo 5.


Manguito de enlace Tapón Codo a 45º Codo a 90º T

Reducción Reducción Collarín de toma Toma en carga Transición

Figura 4.5. Ejemplos de accesorios electrosoldables


Figura 4.6. Accesorios mecánicos para tubos de PE

1. Tubo2. Tuerca3. Cono de fijación

4. Anillo de empuje5. Junta6. Cuerpo

1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6

Figura 4.7. Esquema de un accesorio mecánico

4.2.3. Accesorios para uniones mecánicas

Los accesorios mecánicos se emplean para unir conducciones de diámetro pequeño(menor de 110 mm). Pueden ser metálicos o de materiales plásticos (de polietilenoo polipropileno) y deben cumplir con lo especificado por las Normas UNE-EN712, UNE-EN 713, UNE-EN 715 y UNE-EN 911 (véase la figura 4.6).


Son de aplicación en tubos de PE de cualquier material (PE 40, 80 o 100). Encualquier caso, se componen de un cuerpo que se une al tubo, de un aro de fijación,un anillo elastomérico y una pieza móvil roscada o atornillada al cuerpo. Debentener una longitud suficiente para el alojamiento de las tuberías entre el anillo elas-tomérico y el tope de penetración (véase la figura 4.7).

Hay una gran variedad de accesorios mecánicos disponibles en el mercado. En lafigura 4.8 se muestran los accesorios mecánicos plásticos más frecuentes.

Codo a 90º Enlace recto Enlace mixto brida Válvula

Codo rosca hembra

Codo grifo

Enlace mixto rosca macho

Codo mixto rosca macho

T rosca hembra

T tres bocas iguales

Tapón

Reducción macho-hembra

Figura 4.8. Ejemplos de accesorios mecánicos

4.2.4. Accesorios para uniones mediante bridas

Cuando las conducciones se unan mediante bridas, debe soldarse, a tope, a la con-ducción un accesorio denominado portabridas, el cual es el encargado de acoplarla plantilla de las bridas a cada uno de los extremos de la tubería a unir (véase lafigura 4.9).

Este método de unión en sólo válido para tubos de PE 80 y PE 100.

Estos portabridas están disponibles en toda la gama de diámetros, si bien lasdimensiones exactas de los mismos no están normalizadas, debiendo recurrir a loscatálogos de los fabricantes para ver las medidas exactas. En cualquier caso, aten-diendo a la longitud de los mismos, admiten ser fabricados en dos longitudes: losconocidos como portabridas cortos y largos.

En la figura anterior la brida loca se coloca por fuera del portabridas y haciendotope contra uno de sus extremos. Esto es lo que se denomina una unión con bridasmóviles, pues es posible girar la brida loca por su eje, lo que facilita el acople e ins-talación de la conducción. Otra posibilidad es que la brida loca vaya embutida en elinterior del extremo del portabridas, de manera que el aspecto externo de la con-ducción sea todo él de polietileno. Esta disposición se denomina unión mediantebridas fijas, pues no es posible mover las bridas respecto a su posición.

En cuanto a las bridas locas, sus dimensiones están normalizadas en normas inter-nacionales, en concreto, conforme se representa en la tabla 4.2.


Figura 4.9. Esquema de los accesorios para uniones mediante bridas (izquierda)y detalle de un portabridas (derecha)


Tabla 4.2. Dimensiones de bridas locas de acero y portabridas de PE

TuboDN

Brida loca PN 16 bar (UNE-EN ISO 15494) Tornillo

Paso nominal

d7 K D b Cant. Rosca d2

20 15 32 65 95 12 4 M12 1425 20 38 75 105 12 4 M12 1432 25 45 85 115 16 4 M12 1440 32 55 100 140 16 4 M16 1850 40 66 110 150 18 4 M16 1863 50 78 125 165 18 4 M16 1875 65 92 145 182 18 4 M16 1890 80 108 160 200 18 4 M16 18

110 100 128 180 220 18 8 M16 18125 100 135 180 220 18 8 M16 18140 125 158 210 250 24 8 M16 18160 150 178 240 285 24 8 M20 23180 150 188 240 285 30 8 M20 23200* 200 235 295 340 24 12 M20 23225* 200 238 295 340 24 12 M20 23250 250 288 350 395 26 12 M20 23280 250 294 350 395 26 12 M20 23315 300 338 400 445 26 12 M20 23355 350 376 460 505 26 16 M20 23400 400 430 515 565 32 16 M24 27450 500 517 620 670 38 20 M24 27500 500 533 620 670 38 20 M24 27560 600 618 725 780 38 20 M27 30630 600 645 725 780 50 24 M27 30710 700 740 840 895 50 24 M27 30800 800 843 950 1.015 56 24 M30 33900 900 947 1.050 1.115 62 28 M30 33

1.000 1.000 1.050 1.160 1.230 68 28 M33 361.200 1.200 1.260 1.380 1.455 80 32 M36 391.400 1.400 1.470 1.590 1.675 42 M39 421.600 1.600 1.640 1.820 1.915 100 40 M45 48

* Para PN 10 solamente se utilizan 8 tornillos.El paso nominal es un número teórico que coincide aproximadamente con el diámetro interior del tubo.

Para conectar con bridas tubos de PE a otros tubos, válvulas, accesorios, etc., hay que tener encuenta, además de la presión nominal, el diámetro entre agujeros (K) y el número de agujeros.

Portabridas de PE y brida loca de acero

4.3. Accesorios de PE y PP estructurados

Para conducciones de PE o PP estructuradas (véase el apartado 3.4) utilizadas ensistemas de saneamiento por gravedad, también hay una amplia gama de acceso-rios normalizados en la Norma UNE-EN 13476, como los mostrados a título deejemplo en la figura 4.10.

La unión de este tipo de accesorios se realiza siempre por junta elástica, garanti-zando siempre la máxima estanquidad.


Nota

Es posible utilizar las uniones mediante bridas en tuberías de prácticamente todos los materiales.Por ello, las dimensiones, emplazamiento y número de taladros están normalizados en normasinternacionales en función del diámetro y la presión a la que esté sometida la canalización, convalores iguales para todos los materiales, lo que hace posible el ensamblaje de todos los tiposde accesorios, bombas, válvulas y otros elementos con las mismas plantillas de taladrado.

Codo 30º Codo 90º Codo 45º Codo 90º

Acometida 45º Acometida 45º Codo 90º

Figura 4.10. Accesorios de PE y PP estructurados

4.4. Válvulas

Los materiales y elementos constituyentes utilizados en la fabricación de las válvu-las (incluyendo elastómeros, grasas y cualquier parte metálica que pueda utilizarse)deben ser resistentes al medio ambiente interior y exterior, así como los otros ele-mentos del sistema de canalización, y deben tener una esperanza de vida, en lascondiciones de uso, al menos igual a la de los tubos de PE.

Para conducciones de PE hay diversos tipos de válvulas para el corte del fluido. Lascaracterísticas que estos productos deben cumplir se recogen en diferentes normas.

Entre los diferentes tipos de válvulas más comunes podemos distinguir:

• Las válvulas de bola de PE, utilizan una bola con un agujero por el que pasa elflujo en posición abierta y, cuando esta bola se rota 90º, el flujo queda cortado.

Este tipo de válvulas tienen el cuerpo soldado y por lo tanto no se puede des-montar. Además de en redes de abastecimiento de agua se emplean tambiénpara conducciones de gas.

Se fabrican hasta diámetro 225 mm con presiones nominales de 10 bar paraagua y 5 bar para gas. Hasta el diámetro 160 mm se pueden encontrar paraun uso con presiones de 16 bar con agua y 10 bar para gas.

También se emplean en conducciones de PE, válvulas de bola de PP, aunquetambién pueden ser de otros materiales (PVC-U, ABS...), que están preparadaspara soldarse a la conducción de PE por electrofusión o por soldadura a tope, oque llevan acoplamientos para embridar accesorios para uniones mecánicas.

• Las válvulas mariposa se suelen emplear para diámetros mayores aunque surango de diámetros va de DN 50 a 200 mm. Estas válvulas incorporan unacompuerta de PP, PVC, ABS u otro tipo de material.

La válvula de mariposa dispone de un disco circular que pivota sobre su ejecentral y que permite el control del flujo de paso.

La unión con la conducción se realiza con bridas y manguitos portabridassoldados al tubo.

• Las válvulas de diafragma realizan el cierre de la conducción a través deun diafragma flexible (de EPDM, PTFE, FPM...) unido a un compresor.El cuerpo de este tipo de válvulas puede ser, como en los casos anteriores,de diferentes materiales (PP, PVC, ABS...). Estas válvulas se fabrican desdeDN 15 mm hasta 150 mm y su unión con la conducción se realiza con losmismos enlaces que las anteriores.


Estas válvulas se pueden automatizar por medio de solenoides (sistema elec-tro-magnético), aunque su rango de operación está limitado por el pasonominal y la máxima presión permitida.

Estos tipos de válvulas pueden ser manuales o automatizadas por medio de actua-dores neumáticos o eléctricos que abren o cierran cuando reciben una señal eléc-trica exterior.

Los actuadores neumáticos son un sistema robusto, de bajo coste y adecuado anumerosos requisitos, pero requieren aire comprimido que en instalaciones al exte-rior puede resultar un inconveniente.

Las válvulas eléctricas hacen posible seleccionar estados intermedios y definir posi-ciones finales de apertura y cierre.

Ambos tipos de válvulas se pueden utilizar conjuntamente con equipos de mediday control; además con la adaptación de otros mecanismos se puede regular la aper-tura según la intensidad o voltaje de la señal recibida (principalmente en válvulaseléctricas).

El medio que transporta la conducción será quien determine la selección del tipode válvula, junto con los criterios de presión y temperatura.


Figura 4.11. Ejempleos de válvulas para tubos de PE

4.5. Pozos de registro y arquetas de inspección

En las conducciones de saneamiento pueden instalarse pozos de registro de PE.

Pueden ser de una sola pieza, de sección interior continua, en cuyo caso se obtie-nen por corte de un tubo de PE colocado verticalmente al que se le suelda una tapaen la base y un módulo de ajuste para el cerco y la tapa de registro en su parte supe-rior (véanse figuras 4.12 y 4.13).


Figura 4.12. Pozo de registro de PE


También pueden ser modulares (compuestos por un módulo base, uno de reduccióna 600 mm de diámetro y diferentes módulos intermedios para el ajuste de altura queson los llamados empalmes. Su unión se realiza mediante junta de caucho).

No hay en la actualidad ninguna norma nacional o europea sobre pozos de registrode pared compacta, si bien sí hay alguna especificación norteamericana al respecto,como, por ejemplo, la Norma ASTM F 1759-97 Standard Practice forDesign ofHigh Density Polyethylene (HDPE)Manholes for Subsurface Applications. Los pozosde PE deben ser de diámetro 1.000 mm o, excepcionalmente, 800 mm. Las aco-metidas a estos pozos se unen a ellos también por soldadura.

Hay también disponibles arquetas de registro prefabricadas de materiales termo-plásticos de pared estructurada (PE, PP o PVC), admitiéndose diferentes diseños ydimensiones (véase la figura 4.14). También existen pozos de inspección prefabri-cados, de diferentes diseños (como los mostrados en la figura 4.15). Pueden ser deuna única pieza o estar compuestas por un módulo base y otro de recrecido (al cualajusta directamente el cerco y la tapa de registro) hasta alcanzar la altura necesaria.Incluso pueden disponer de un tercer módulo de ajuste telescópico que permitaadaptarse a la forma exacta del terreno que rodea la arqueta.

En ambos casos, los pozos y arquetas profundas o poco profundas, deben cumplircon los requisitos especificados en la Norma UNE-EN 13598 Sistemas de canaliza-ción en materiales plásticos para saneamiento y evacuación enterrados sin presión.Poli(cloruro de vinilo) no plastificado (PVC-U), polipropileno (PP) y polietileno (PE).

Figura 4.13. Pozo de registro de PE. Detalle de la soldadura de la conducciónincidente (izquierda) y pozo con varias acometidas (derecha)


Cuando se produzcan saltos en la rasante del colector, de más de un valor del ordende 0,60 o 1 m, se deberán construir pozos de resalto que esencialmente consisti-rán en un pozo con un conducto vertical de diámetro igual o superior a 250 mm(véanse ejemplos en las figuras 4.16 y 4.17).

Los pozos de PE pueden utilizarse también para alojar estaciones de bombeo enredes de saneamiento y drenaje de pequeño tamaño, como, por ejemplo, los casosmostrados en la figura 4.18.

Figura 4.14. Geometría de las arquetas de registro prefabricadas de materiales termoplásticos de pared estructurada (UNE-EN 13598-1)

Figura 4.15. Ejemplo de pozos de inspección de PE estructurado


Figura 4.16. Pozos de resalto de materiales termoplásticos

Figura 4.17. Pozos de materiales termoplásticos (compactos arriba y modulares abajo)


4.6. Conclusión

En definitiva, existe una amplia gama de accesorios y elementos complementariosque hacen que se pueda disponer de unas redes de conducción homogéneas, quegarantizan en todo momento la estanquidad del sistema.

Figura 4.18. Pozo de bombeo de PE

5.1. Introducción

Las tuberías de PE admiten una gran variedad de sistemas de unión, y los más fre-cuentes son los siguientes:

• Soldadura por electrofusión.

• Soldadura a tope.

• Unión mediante accesorios mecánicos.

• Unión mediante bridas.

• Unión por junta elástica (tubos estructurados).

En los siguientes apartados se especifican las características de cada uno de ellos.

De los anteriores sistemas de unión habituales, no obstante, el de soldadura tér-mica (por electrofusión o a tope) es el que más se emplea en la actualidad, gracias

Sistemas de unión5

Nota

Las tuberías de PE son una tecnología en permanente estado de evolución, de manera que seencuentran en desarrollo constantes innovaciones en los antes citados sistemas de unión. Tam-bién hay investigaciones muy avanzadas sobre nuevas tipologías de unión. Por ejemplo, en laactualidad hay en estudio otro posible nuevo sistema de unión para los tubos de PE, la solda-dura mediante rayos infrarrojos, habiéndose ya realizado experimentaciones al respecto enconducciones de gas por el Edison Welding Institute en Columbus (Ohio, Estados Unidos) y porotras compañías similares.

al cual se consigue que el material fundido de las zonas a unir se entremezcle entre-lazándose sus macrocoléculas. Es un sistema de unión económico y que garantizauniones estancas, fiables y resistentes a la tracción.

Hay que cerciorarse previamente de que los materiales a unir puedan soldarse entresí, lo cual sucede cuando sus índices de fluidez son del mismo grupo. Sólo se pue-den soldar tubos de PE 80 y PE 100. Los tubos de PE 40 se unen únicamente poraccesorios mecánicos.

En cualquier caso, la calidad de una unión depende de la cualificación del operario,de la calidad de la maquinaria empleada y de la adecuación a los procedimientos desoldadura normalizados.

A este último respecto, en España hay en la actualidad normativa técnica específicarelativa a estos sistemas de unión (Norma UNE 53394 IN relativa a condicionesde instalación de tubos de PE).

En relación con la cualificación del operario, es recomendable que las compañíasresponsables de la instalación exijan a los soldadores la acreditación de una forma-ción específica al respecto que garantice su cualificación profesional (por ejemplo,el carné profesional de especialista en instalación de sistemas de tuberías plás-ticas que emite AseTUB, véase el apartado 16.3).


Tabla 5.1. Campo de aplicación de los principales sistemas de unión en conducciones de PE

Uniones mediante accesorios mecánicos

Conducciones de agua y gas dediámetro pequeño y bajas presiones

Acometidas domiciliarias

Conducciones de agua y gas dediámetro medio ycualquier presión

Los tubos a unirpueden ser de PE 80o PE 100 y de distinto espesor

Reparaciones

Conducciones de agua y gas dediámetro medio ygrande y cualquierpresión

Los tubos a unirpueden ser de PE 80o PE 100, perosiempre del mismomaterial y espesor

Emisarios submarinos

Rehabilitación

Conducciones de agua y gas dediámetro medio y grande y cualquier presión

Uniones especiales(con válvulas, tuberías de otrosmateriales, etc.

Reparaciones

Usos habituales

Uniones por electrofusión

Uniones por soldadura a tope

Uniones mediante bridas

De manera orientativa, el campo de aplicación de los principales sistema de unión en conduc-ciones de PE antes especificados es tal y como se muestra en la tabla 5.1.

Comparativa

Ejemplo

149Sistemas de unión

5.2. Soldadura por electrofusión

5.2.1. Generalidades

La soldadura por electrofusión es una técnica que se emplea para unir unos acceso-rios específicos, conocidos como electrosoldables (véase el apartado 4.2.2) a con-ducciones de PE. Esta técnica se basa en hacer pasar una corriente de baja tensiónpor las espiras metálicas que tienen los accesorios, originando un calentamiento porefecto Joule que provoca la soldadura del accesorio con el tubo introducido.

La electrofusión permite unir entre sí tubos de diferente tipo de PE (PE 80 o PE100, pero nunca PE 40) y de distinto espesor.

En la figura 5.1 se representa esquemáticamente el hecho de que mediante la electrofusión sepueden unir conducciones de diferentes tipos de PE y espesores, mientras que con la soldaduraa tope no.

Correcto

Soldadura por electrofusión

Soldaduraa tope

Incorrecto

Figura 5.1. Representación de correcto-incorrecto de los tipos de soldadura

5.2.2. Equipo de soldadura por electrofusión

Para realizar una soldadura por electrofusión se requieren los siguientes equipos:

• Material de limpieza.

• Redondeador.

• Rascador.

• Alineador.

• Máquina de soldadura por electrofusión.

• Elementos a unir (accesorio electrosoldable y tubo).

• Fuente de energía eléctrica (red o grupo electrógeno).

De todos ellos el más característico es la máquina de soldar; ésta puede ser, básica-mente, de dos grandes tipos: monovalente o polivalente, debiendo cumplir en cual-quier caso con lo especificado por la Norma ISO 12176-2.

Las máquinas monovalentes sólo pueden funcionar con un tipo de accesorios paralos que la máquina ha sido diseñada, y los parámetros de la soldadura (básicamenteel tiempo) se pueden introducir bien manual o automáticamente.

Cuando se trabaje con este tipo de máquinas, y tras quitar los tapones que prote-gen los terminales del manguito, se conectan los cables a dichos terminales. A con-tinuación se introduce en la máquina de soldar el tiempo de soldadura necesario (elcual debe venir marcado en el accesorio, y es aplicable cuando se trabaja a tempera-turas entre –5 y +25 ºC) y se arranca el equipo, asegurándose de que se completael tiempo de fusión.

Las máquinas polivalentes, por su parte, pueden soldar accesorios de diferentesfabricantes y son generalmente automáticas, ofreciendo la posibilidad de operardirectamente a través de lectores de códigos de barras, tarjetas magnéticas o micro-procesadores (incluso disponen a veces de una conexión a PC para el almacena-miento de los datos), de manera que el tiempo de fusión lo establece automática-mente la máquina, modificándolo según la temperatura ambiente medida por elpropio equipo.

Si, por el contrario, se está trabajando con máquinas manuales, y debido a que latemperatura de los tubos y accesorios que se van a soldar influye en el tiempo desoldadura, es necesario cambiar el tiempo de fusión de acuerdo con las tablas facili-tadas por el fabricante.


Nota


Las máquinas de última generación están equipadas con sistemas de adquisiciónautomática de datos, bien sea por código de barras, tarjeta magnética o por identi-ficación por contacto con los terminales de los accesorios. La lectura de los códigosde barras de los accesorios puede efectuarse mediante lápiz óptico o lector debarrido (escáner), debiendo poder hacerse la lectura incluso en condiciones adver-sas de iluminación como las que puedan darse en trabajos nocturnos. Suelen dispo-ner también de elementos de control automático del ciclo de fusión, sin posibilidadde que el operario pueda alterar las fases del proceso. Suelen también disponer deuna pantalla que permita al operario comparar la información mostrada con lasreferencias del accesorio a instalar.

Para un aseguramiento integral de la calidad, es importante la trazabilidad.

Por ello, actualmente algunas máquinas disponen de un sistema de almacenamientoelectrónico de información (parámetros críticos de la soldadura) que permite la tra-zabilidad.

Como se ha indicado, las máquinas de soldar por electrofusión pueden ser de muy diversa natu-raleza, si bien las más avanzadas son capaces de proporcionar una potencia de salida gradual ycontinua a distintos niveles de tensión e intensidades reguladas, permitiendo, además, almacenardatos de fusión reales, así como su lectura para futuras utilizaciones (véase la figura 5.2).

Figura 5.2. Equipo para la soldadura por electrofusión

El registro incluye los siguientes datos:

• Parámetros de soldadura de la unión.

• Datos del accesorio utilizado.

• Datos de la tubería.

• Datos de la instalación.

Cada vez son más las compañías que conservan estos registros para la localizaciónde los diferentes componentes.

5.2.3. Proceso de soldadura por electrofusión

La electrosoldadura entre tuberías y accesorios es un sistema de unión seguro, eco-nómico y eficiente para la instalación de tuberías de PE. Gracias a la calidad estándarde los productos, utillajes y recursos, la unión es una práctica sencilla.

Sin embargo, no se debe pasar por alto una preparación cuidadosa de las superfi-cies de soldadura como requisito previo indispensable.

Las zonas de soldadura deben protegerse contra la humedad con tiempo desfavora-ble (lluvia, nieve, etc.), instalándose si fuera necesario una caseta o paravientos amodo de protección.

Los accesorios electrosoldables se suministran a obra en su embalaje original y nose deben manipular ni limpiar con líquido limpiador de PE, excepto en el caso deque se hayan tocado las zonas de soldadura; la tubería debe ser limpiada, raspada yvuelta a limpiar con líquido limpiador.

La ovalación de los tubos a unir deberá estar dentro de los límites indicados en lascorrespondientes normas de aplicación. En caso contrario, es recomendable la utili-zación de un redondeador, siempre que el diámetro y las condiciones lo permitan.

La soldadura por electrofusión comporta las siguientes fases:

1. Corte de los tubos.

2. Limpieza de los extremos.

3. Raspado de los extremos.

4. Colocación del accesorio.

5. Soldadura.

En cualquier caso, el procedimiento a seguir es el mostrado en la figura 5.3.



1. Cortar perpendicularmente los extremos de los tubos que se van a unir.

2. Limpiar la suciedad de los extremos de los tubos, aproximadamente 50 cm,utilizando un trapo limpio.

3. Utilizar el accesorio, sin sacarlo de la bolsa, para marcar la longitud mínimade tubo que debe ser rascada en cada uno de los extremos (mitad de la longitud del manguito más unos 25 mm).

4. Utilizar un raspador para eliminar la capa superficial marcada alrededor delos extremos de los tubos a unir. NNoo uuttiilliizzaarr lliijjaa oo tteellaa eessmmeerriill para limpiar oraspar.

5. Asegurarse de que se ha raspado toda la zona superficial marcada.

6. No tocar con las manos las zonas raspadas.

7. Utilizar un espejo, si es necesario, para comprobar que se ha raspado todala superficie de la parte inferior del tubo.

8. Sacar el manguito de la bolsa y leer la etiqueta para asegurarse de que seha elegido la medida correcta.

9. Volver a marcar sobre los dos tubos la profundidad de penetración. Colocarel manguito hasta dichas marcas.

10. Apretar ligeramente el alineador.

11. Asegurarse de que el manguito está centrado en el alineador y que los tubosse han introducido hasta la marca de profundidad de penetración. Apretartotalmente el alineador.

12. Girar el manguito con suavidad para comprobar que los tubos no estén desalineados.

13. AAtteenncciióónn:: si la corriente eléctrica procede de un grupo electrógeno, asegurarse de que la tensión de salida está estabilizada a 220 ± 1% V y la frecuencia sea de 50 Hz, ya que en caso contrario se averiará la máquina. Es necesario calibrar los grupos periódicamente. También hay quecomprobar que haya suficiente combustible en el generador para asegurarel periodo de fusión.

14. Quitar los tapones que protegen los terminales del manguito.

15. Conectar los cables a los terminales del manguito.

16. Ver el tiempo de fusión indicado en el accesorio e introducirlo en la máquina de electrosoldadura.

17. Pulsar el botón de puesta en marcha y asegurarse de que se completa elciclo de fusión.

18. Sin mover el manguito, dejar enfriarlo en el alineador el tiempo indicado enla etiqueta.

19. Quitar los cables y desmontar el alineador.

20. Inspeccionar visualmente la unión y comprobar que han salido los testigosde fusión.

Figura 5.3. Procedimiento para la soldadura por electrofusión


La unión resultante no debe moverse hasta que haya transcurrido el tiempo deenfriamiento establecido.

Durante el proceso de soldadura hay que situarse como mínimo a un metro de dis-tancia de la unión, ya que si el sistema no funciona correctamente puede salpicarpolietileno fundido.

5.2.4. Precauciones en la electrofusión

Las principales causas de fallos en la soldadura por electrofusión son las siguientes,debiendo, en consecuencia, extremar la precaución en tales aspectos:

• Insuficiente o deficiente preparación.

• No realizar el raspado del tubo correctamente (por exceso o por defecto).

• Corte no perpendicular de los extremos de los tubos.

• Desalineación de tubos y accesorio.

• Descentrado del accesorio.

Figura 5.4. Soldando un tubo por electrofusión


• No haber introducido el accesorio hasta el tope o marca.

• Tubo excesivamente ovalado.

• Excesivo espacio entre el tubo y el accesorio.

• Apriete excesivo del alineador.

• Incorrecta introducción del tiempo de fusión en la máquina.

• Tensión de entrada del grupo electrógeno incorrecta.

• Interrupción del ciclo de fusión y/o enfriamiento.

• Movimiento del tubo o del manguito durante la fusión.

5.2.5. Ventajas de la electrofusión

La soldadura por electrofusión presenta importantes ventajas como sistema deunión entre tubos y accesorios de PE, como por ejemplo las siguientes:

• Las uniones resultantes son estancas, fiables, duraderas y resistentes a losesfuerzos de tracción (evitando tener que hacer anclajes en codos).

• No hay cordón de soldadura en el interior de los tubos soldados, mantenién-dose constante la capacidad de transporte de agua que la del tubo original.

• El método de soldadura es el mismo para todos los diámetros.

• Es un procedimiento ideal para soldaduras en lugares difíciles.

• Es también un método muy adecuado para realizar reparaciones.

• No se requiere mover los tubos durante el proceso de soldadura.

• El procedimiento es muy rápido y fácil de realizar.

• Las máquinas automáticas de electrofusión minimizan los fallos y erroresque se puedan producir, además de garantizar la trazabilidad total de la con-ducción.

• Comparada con la soldadura a tope, la maquinaria a utilizar es más ligera,económica y de fácil manejo.

• Es posible unir tubos de diferente tipo de PE y con distinto espesor.

Todo lo anterior hace que la electrofusión sea una técnica utilizada habitualmenteen la unión de tubos y accesorios de PE en agua y gas.

5.3. Soldadura a tope

5.3.1. Generalidades

La soldadura a tope es una técnica que se emplea para unir tubos y accesorios dePE 80 o PE 100. Se emplea en tubos de espesor de pared superior a 3 mm y paradiámetros superiores a 75 mm.

De manera resumida, consiste en calentar los extremos de los tubos a unir con unaplaca calefactora que está a una temperatura de 210 ± 10 ºC, y aplicar, a continua-ción, una determinada presión cuyo valor está normalizado.

Los accesorios a utilizar cuando se emplee este sistema de unión podrán ser inyec-tados o manipulados (véase el apartado 4.2.1).

5.3.2. Equipos de soldadura a tope

Hay muchos equipos de soldadura a tope disponibles en el mercado, si bien, encualquier caso, deben disponer al menos de los siguientes componentes (ademásdel necesario material de limpieza), debiendo cumplir, en cualquier caso, con loespecificado al respecto en la Norma ISO 12176:

• Mordazas adecuadas al diámetro a soldar.

• Refrentador.

• Placa calefactora eléctrica.

• Fuente de energía (red o grupo electrógeno).

La placa calefactora debe ir revestida con PTFE (politetrafluoroetileno) con aero-sol como revestimiento antiadherente.


Nota

En la soldadura por electrofusión no se pueden unir dos tubos rectos directamente el uno alotro, siendo necesario emplear un manguito de unión (que contiene la espira calefactora); enla soldadura a tope sí se unen los tubos unos a otros directamente (véase la figura 5.1).

Cuando los tubos de PE se unan mediante soldadura a tope en obra, existen dosposibilidades: que la conducción esté fija en su emplazamiento definitivo y se vayadesplazando el equipo de soldadura, o la contraria, esto es, que sea el equipo desoldadura el que se mantenga en una misma ubicación y la conducción se vaya tras-ladando a su colocación definitiva posteriormente (una vez soldada). En esteúltimo caso deben extremarse las precauciones para no dañar el tubo durante eltraslado, evitando especialmente las posibles rayaduras. Los equipos para la solda-dura a tope (aun disponiendo de los componentes básicos antes enunciados) sondiferentes en un caso o en otro, según deban o no tener capacidad de movimiento(véanse las figuras 5.5, 5.6 y 5.7).


Nota

Al igual que ocurría en la soldadura por electrofusión, hay una gran variedad de categoríasde máquinas para realizar soldaduras a tope. Las más evolucionadas incorporan en sudiseño avances tecnológicos que facilitan enormemente la operación, como, por ejemplo,los siguientes:

• Disponen de un lector de banda magnética para captar a través de una tarjeta especí-fica la información que establece los parámetros de fusión.

• Posibilidad de detectar y registrar como error en la soldadura que los tubos hayan sidoliberados de las mordazas de fijación antes de finalizar por completo el ciclo de solda-dura, o si ha existido una suspensión eléctrica durante el proceso de fusión.

• Van equipadas con una memoria capaz de almacenar los datos de un gran número deuniones (del orden de 250 y más) para posteriormente poder volcar en un PC la infor-mación básica de la soldadura (trazabilidad).

Figura 5.5. Equipo fijo para la soldadura a tope de tuberías de PE


Figura 5.6. Equipos móviles para soldar a tope en el campo

Figura 5.7. Máquinas de soldar a tope en el taller

5.3.3. Proceso de soldadura a tope

El proceso de soldadura a tope de dos tubos de PE entre sí (o de un tubo a un acce-sorio) puede resumirse en las siguientes etapas, conforme puede verse esquemáti-camente representado en la figura 5.8.

Con anterioridad, no obstante, hay que hacer una serie de operaciones previas,como las siguientes:

• Emplazamiento de la maquinaria necesaria.

• Colocación y alineado de los tubos en la máquina.

• Refrentado.

• Colocación de la placa de soldar.

El alcance de todo ello es el que se indica en la figura 5.9 y en textos posteriores.

La zona de soldadura debe protegerse en el caso de condiciones atmosféricas adversas(lluvia, nieve) colocando, por ejemplo, una caseta o paravientos a modo de protección.


Figura 5.8. Proceso de soldadura a tope

1. Calentamiento.2. Calentamiento interno.3. Retirada de la placa.

4. Aplicación de la presión de unión.5. Soldadura (o unión o fusión).6. Enfriamiento.


Figura 5.9. Soldadura a tope

P1 es la presión del sistema hidráulico (manómetro en bar). (Véase la tabla de la máquina de soldar)

Pk es la presión de soldadura prefijada: 1,5 bar

P2 es la presión en el tiempo de calentamiento: P2 = 10% P1

*T1 es el tiempo para la formación del cordón inicial de altura h

T2 es el tiempo de calentamiento en segundos

T3 es el tiempo de retirar placa en segundos

T4 es el tiempo para alcanzar la presión de soldadura en segundos

T5 es el tiempo de enfriamiento en minutos, T5 = 1,2 s × espesor (PE 100), T5 = 1,5 s × espesor (PE 80)


Figura 5.10. Paso 1

Proceso de soldadura a tope paso a paso:

1. Preparar la máquina. En caso necesario, porlluvia, frío o viento se deberá montar unacaseta o similar (véase la figura 5.10).

2. Colocar y alinear en la má-quina los tubos (o accesoriospolivalentes) de PE. Refren-tar las superficies a soldar,hasta que se limpie totalmen-te la superficie transversal delos tubos. Retirar la viruta sintocar las superficies a unir(véase la figura 5.11).

5. Limpiar las caras de la placa calefactora ycomprobar con un termómetro de contactoque la temperatura de la placa esté a 210 ºC± 10º C (véase la figura 5.13).

3. Controlar el paralelismo, confrontando los extre-mos de los tubos a soldar. La desalineaciónmáxima no debe superar el 10% del espesor deltubo (véase la figura 5.12).

4. Comprobar la presión de arrastre y anotarla enla ficha de soldadura. Calcular la presión para laformación del labio inicial, P1 (presión de sol-dadura tabulada más presión de arrastre), yanotarla en la ficha.

Figura 5.11. Paso 2

Figura 5.12. Pasos 3 y 4

Figura 5.13. Paso 5


7. Retirar la placa y unir los extremos de lostubos en un tiempo máximo T3. Aumentarprogresivamente la presión (rampa de pre-sión) desde cero a la presión requerida P1, enun tiempo T4 y mantenerla durante untiempo T5 (véase la figura 5.15).

Figura 5.15. Paso 7

8. Dejar enfriar la soldadura en esta posición.Pasado el tiempo de enfriamiento, aflojar lasabrazaderas y retirar la máquina (véase lafigura 5.16).

(Véanse las figuras 5.17, 5.18 y la tabla 5.2.)

Figura 5.16. Paso 8

Figura 5.14. Paso 6

6. Poner la placa calefactora entre los tubos asoldar y presionar los extremos de los tubos ala placa, a la presión calculada P1, hasta for-mar un labio inicial uniforme y de altura h. Reducir la presión a P2 = 10% P1, para elcalentamiento, y pasado el tiempo de calenta-miento T2 (tabulado en cada máquina), sepa-rar los tubos de la placa (véase la figura 5.14).


Extrayendo el refrentador de su funda

Insertando el refrentador entre los dos tubos a unir

Refrentador trabajandoColocación del refrentador

Figura 5.17. Secuencia de refrentado en una soldadura de PE


Soldadura recién terminadaPreparando la placa calefactora

Colocando la placa calefactora

Figura 5.18. Secuencia de una soldadura a tope

Una vez realizada la soldadura, debe verificarse visualmente que la misma estácorrectamente realizada, comprobando el cordón resultante (véase la tabla 5.3).


Tabla 5.2. Parámetros en el proceso de soldadura a tope (Norma UNE 53394 IN)

Altura inicial del cordón

h (mm)

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

Hasta 4,5

4,5 a 7

7 a 12

12 a 19

19 a 26

26 a 37

37 a 50

50 a 70

Espesordel tubo

(mm)

45

45 a 70

70 a 120

120 a 190

190 a 260

260 a 370

370 a 500

500 a 700

5

5 a 6

6 a 8

8 a 10

10 a 12

12 a 16

16 a 20

20 a 25

5

5 a 6

6 a 8

8 a 11

11 a 14

14 a 19

19 a 25

25 a 35

5

6 a 10

10 a 16

16 a 24

24 a 32

32 a 45

45 a 60

60 a 80

TiempoT2 (s)

TiempoT3 (s)

TiempoT4 (s)

TiempoT5 (min)

Tabla 5.3. Control visual de las soldaduras a tope

Aspecto Comentario

Cordón redondeado Soldadura correcta

El cordón es demasiado estrecho y largo

Exceso de presión

El cordón es muy pequeño Presión insuficiente

Hendidura profunda en el centro del cordón

Temperatura insuficiente o tiempo de transición demasiado largo

DesalineamientoLa desviación máxima permitida

es del 10% del espesor de la pared

Diferente tamaño de cordónMateriales con diferentes temperaturas de fusión

Es recomendable que el cordón de soldadura final tenga un espesor bt (véase lafigura 5.19) del orden de lo establecido en la tabla 5.4 en función del espesor delos tubos a soldar.

En cuanto a las tolerancias admisibles, es deseable que la anchura total del cordón btoscile entre unos valores extremos bt,máx y bt,mín calculados conforme a las fórmulasseguidamente indicadas. Los espesores parciales del cordón (b1 y b2; véase la figu-ra 5.19) deben cumplir con la expresión indicada en las tablas 5.4 y 5.5.


Figura 5.19. Aspecto de una soldadura a tope bien realizada (izquierda) yesquema de cordón de soldadura (derecha)

Tabla 5.4. Anchura del cordón de soldadura en función del espesor del tubo(valores aproximados)

Anchura del cordón

bt (mm)

4 a 6

4 a 7

5 a 8

6 a 9

7 a 10

8 a 11

9 a 12

10 a 14

11 a 15

12 a 16

12 a 18

(continúa)

3

4

5

6

8

9

11

13

16

18

19

Espesordel tuboe (mm)


Para el seguimiento y control de las soldaduras a tope realizadas en una conducciónes deseable que se rellenen unas fichas tipo en las que se puedan ir introduciendolos parámetros de cada una de las soldaduras realizadas (véase la figura 5.20).

Tabla 5.4. Anchura del cordón de soldadura en función del espesor del tubo(valores aproximados) (continuación)

m,tmin,t b9,0b ⋅≥

m,tmax,t b1,1b ⋅≤

2bb

b min,tmax,tm,t

+=

Altura del cordón

bt (mm)

13 a 18

14 a 19

15 a 20

16 a 21

17 a 22

18 a 23

20 a 25

22 a 27

24 a 30

26 a 32

28 a 36

22

24

27

30

34

40

45

50

55

60

65

Espesordel tuboe (mm)

Tabla 5.5. Valor de κ en función de los componentes a soldar

κ (mm)

0,1

0,2

0,2

Componentes a soldar

tubo – tubo

tubo – accesorio

accesorio – accesorio

5.3.4. Rendimientos

En la tabla 5.6 se indican unos rendimientos medios razonables en el proceso desoldadura a tope como técnica para unir tubos de PE.

Tales rendimientos corresponden a instalaciones sencillas; en instalaciones de difi-cultad media o grande, los rendimientos disminuirán.

Por otro lado, cuando el tipo de instalación así lo requiera, se pueden efectuar mássoldaduras en el mismo tiempo si se disponen dos equipos, puesto que durante eltiempo de enfriamiento T5 se puede efectuar una soldadura con el segundo equipo.


Figura 5.20. Ejemplo de ficha para el control de las soldaduras


Tabla 5.6. Rendimientos orientativos en uniones mediante soldadura a tope(tubos de PE 100)

2016

DNtubo (mm)

PNtubo (bar)

N.º soldadurasdía/8 h

1101016

1915

1251016

1311

1401016

1413

1601016

1312

1801016

1110

2001016

1099898877665

56

225

250

280

315

355

400

500

1016101610261016101610166

10

45

5606

10

45

6306

10

34

7106

10

34

8006

10

34

9006

10

33

1.0006

332

1.2001.4001.600

666

10

5.4. Unión mediante accesorios mecánicos

Este sistema de unión consiste en emplear unos accesorios mecánicos (habitual-mente roscados) que permiten la conexión entre dos tubos o entre un tubo y unaccesorio. Es de aplicación únicamente en tubos de diámetro pequeño (menores de110 mm habitualmente).

Los accesorios mecánicos pueden ser metálicos o plásticos (véase la figura 5.21 yel apartado 4.2.3). Los accesorios metálicos sólo deben emplearse si el agua trans-portada y el terreno atravesado no son agresivos. Los accesorios plásticos, por elcontrario, tienen la ventaja de su gran resistencia a los ataques químicos.

Este sistema de unión presenta, básicamente, las tres grandes ventajas siguientes:

a) Se pueden unir tubos de PE con otros de materiales diferentes.

b) Son muy adecuados para conexiones en sitios de difícil acceso.

c) Permiten el desmontaje de la unión durante el servicio de la tubería.

En la mayoría de los casos, la secuencia de acciones para la unión de una conduc-ción mediante accesorios mecánicos es la siguiente:

1. Cortar el tubo perpendicularmente y hacer un chaflán con un ángulo deaproximadamente 15º respetando 1/3 del espesor.


1. Tubo2. Tuerca3. Cono de fijación

4. Anillo de empuje5. Junta6. Cuerpo

1 2 3 4 5 6

1 2 3 4 5 6

Figura 5.21. Esquema de un accesorio mecánico

En algunos casos particulares, sobre todo con accesorios de diámetro superior a 75 mm, para facilitar el montaje debe procederse de un modo algo distinto al ante-rior, en concreto, de la manera siguiente:


Figura 5.22. Paso 2

2. Aflojar la tuerca sin separarla del cuerpo. Con-trolar que la junta y el cono de fijación estánen la posición adecuada (véase la figura 5.22).

Figura 5.25. Paso 1

1. Desmontar el accesorio y deslizar por el tubotodos los componentes internos (tuerca, conode fijación, casquillo de prensa y junta tórica)(véase la figura 5.25).

Figura 5.23. Paso 3

3. Insertar el extremo del tubo sin roscar latuerca. Empujar el accesorio hasta que el tubosobrepase la junta y llegue al tope (véase lafigura 5.23).

Figura 5.24. Paso 4

4. Roscar manualmente la tuerca con la mano yposteriormente apretar con una llave adecuada(véase la figura 5.24).

5.5. Uniones por junta elástica (tubos estructurados)

Los tubos de PE y PP de pared estructurada se unen por junta elástica. En algunoscasos los tubos vienen conformados con una copa en el extremo del tubo y en otrosse utiliza un manguito de unión. El sistema de unión por junta elástica permiteuniones seguras en todos los diámetros.

El proceso a seguir en este tipo de uniones es el siguiente:

1. Insertar la junta de unión entre la primera y segunda corruga de la tubería(véase la figura 5.29).

Cerciorarse de que la pestaña de la junta esté orientada hacia el exterior deltramo para recibir el manguito de unión (véase la figura 5.30).

Medir la profundidad de la parte hembra y marcar sobre la parte macho(véase la figura 5.31).


Figura 5.26. Paso 2

2. Presionar el tubo hacia el interior del acceso-rio hasta que alcance el tope. Colocar la juntatórica y el casquillo de prensa en su asientoespecífico (véase la figura 5.26).

Figura 5.27. Paso 3

3. Desplazar el cono de fijación por el tubo hastahacer tope con el accesorio (véase la figura5.27).

Figura 5.28. Paso 4

4. Apretar la tuerca primero con la mano y des-pués con una herramienta adecuada (véase lafigura 5.28).

2. Lubricar interiormente el manguito o la copa del tubo para facilitar el desli-zamiento sobre la junta durante las labores de montaje (véase la figura 5.32).


Figura 5.30. Orientación de la pestaña

Figura 5.31. Medición y marcaciónFigura 5.29. Paso 1

Figura 5.32. Paso 2

3. Alinear los dos tubos e insertarlos hasta la marca indicada. Hasta el diámetro160 mm la inserción puede ser manual. Para diámetros superiores se usarátráctel o desplazador (véase la figura 5.33).

5.6. Uniones mediante bridas

Las uniones mediante bridas en los tubos de PE se emplean sobre todo cuando launión se esté realizando con una conducción de otro material o en instalacionesespeciales (cámaras de válvulas, estaciones de bombeo, etc.).

Se emplean en toda la gama de diámetros, desde valores pequeños hasta grandesconducciones de 1.600 mm.

Como se indicó en el apartado 4.2.4, cuando las conducciones se unan mediantebridas, debe soldarse a tope a la conducción un accesorio denominado portabridas,


Figura 5.33. Paso 3

Ejemplo

el cual es el encargado de acoplar la plantilla de las bridas a cada uno de los extre-mos de la tubería a unir.

Las dimensiones de las plantillas de las bridas están normalizadas en normas inter-nacionales, de manera que sean compatibles con cualquier material (véase el apar-tado 4.2.4).


Como se ha indicado, la unión mediante bridas es especialmente frecuente para el caso deuniones de tubos de PE con otros materiales, sobre todo con el acero. En la figura 5.34 semuestran algunos ejemplos prácticos de estos tipos de uniones.

Manguitoelectrosoldable

Polietileno Acero

Brida

Portabridas de PE

BridaJunta

Figura 5.33. Unión mediante brida

6.1. Introducción

El diseño hidráulico de una tubería tiene por objeto principal la determinación deldiámetro de la misma. En el presente capítulo se especifican unos criterios básicosque deben seguirse en el diseño hidráulico de una conducción según se trate deredes de abastecimiento de agua urbanas (a presión) o de saneamiento (en láminalibre), pues son los empleos más frecuentes de las conducciones de PE.

6.2. Conducciones de abastecimiento

Los condicionantes básicos del diseño hidráulico de una red abastecimiento (cuyofuncionamiento es, en cualquier caso, bajo presión hidráulica interior) son el cau-dal requerido y la presión exigida en los terminales de la red.

Una variable que tiene una gran incidencia en el diseño de la red es su estructura,de manera que, atendiendo a este criterio, las redes para el abastecimiento de aguapotable pueden ser ramificadas o malladas, si bien existen también redes mixtas enlas que puede haber tramos ramificados y tramos de red mallada.

6.2.1. Tipos de redes de abastecimiento

a) Redes ramificadas o abiertas: son aquellas en las que, a partir de un origendel agua (un depósito o un embalse), las conducciones van bifurcándose endos o más tuberías, las cuales vuelven a hacer lo mismo después, y así sucesi-vamente. En ellas sólo hay un camino posible para el abastecimiento de agua

Diseño hidráulico6

desde el origen hasta el punto de suministro, de manera que, para una situa-ción definida de consumos en los nudos, pueden calcularse los caudales cir-culantes por las tuberías sin más que aplicar la ecuación de continuidad; esdecir, el caudal circulante por una conducción es igual a la suma de los con-sumos en los nudos situados aguas debajo de la misma. Lo típico de estasredes es que tienen un gran número de puntos terminales y en cada uno delos cuales hay, o puede haber, una toma o acometida de agua.

b) Redes malladas: tienen todas sus tuberías interconectadas entre sí, de maneraque el agua puede llegar a un punto siguiendo varios caminos, al contrario queen las anteriores redes ramificadas, en las que el agua sólo llega a cada puntosiguiendo un camino único. En consecuencia, en las redes malladas los cau-dales circulantes por las conducciones no quedan definidos aplicando lasecuaciones de continuidad, sino que es necesario para definirlos, además,aplicar las ecuaciones de equilibrio de la malla.

c) Redes mixtas: corresponderían a diseños que contienen tramos de redmallada y tramos de red ramificada. Por ejemplo, es frecuente en redes rami-ficadas disponer algún anillo de refuerzo para mejorar o equilibrar las presio-nes o aumentar la dotación de alguna zona concreta, si bien esto suele sercasi siempre una práctica realizada sobre redes existentes en las que, por elmotivo que sea, hay alguna insuficiencia en el suministro de agua.

La mayor parte de las redes para abastecimiento de agua potable se proyectan nor-malmente con disposición ramificada. Sólo en las redes de distribución en entor-nos urbanos, en donde se exige al sistema una gran seguridad en el suministro yotras cualidades complementarias como el mantenimiento del agua en circulaciónpermanente en todos los anillos de la red, aunque existan tramos sin consumos, escuando se recurre masivamente a los diseños mallados.


Nota

La elección de la tipología de red (ramificadas o malladas) en cada caso particular depende demuchos factores, entre otros los siguientes:

Las redes ramificadas tienen un diseño hidráulico, en principio, más sencillo que las malladas,aunque sólo sea por el hecho de que los caudales de cada tramo quedan fijados de maneraunívoca. Además, resultan más económicas que las malladas, pues la longitud total de con-ducciones a instalar es menor.

Las redes malladas, por su parte, presentan una mayor seguridad o garantía en el suministro,pues aun en el caso de rotura de una tubería, se puede seguir dando servicio a la casi totali-dad de los usuarios gracias a la interconexión existente entre todas las conducciones, siempre

6.2.2. Cálculo de caudales

La determinación de los caudales en los puntos de consumo se hace a través de laconsideración de unas dotaciones de cálculo, entendiendo por éstas el volumenmedio diario de agua a suministrar por cada habitante. Se expresa habitualmente enlitros por habitante y día, variando fundamentalmente en función del número dehabitantes y del nivel socioeconómico. No obstante, otros factores de los que depen-den las dotaciones de agua para abastecimientos urbanos pueden ser los siguientes:

• La forma de urbanización y el tamaño de la ciudad.

• La importancia de las actividades industriales y comerciales en el núcleourbano.

• Las condiciones climáticas.

• La calidad del agua (si es muy buena, los consumos serán mayores).

• El régimen tarifario empleado.

• El estado de la red de abastecimiento y saneamiento.

Unos valores habituales de las dotaciones brutas en España para diversos tama-ños de poblaciones y niveles socioeconómicos pueden ser los que se indican en latabla 6.1 (MOPTMA, 1992).

179Diseño hidráulico

que existan suficientes válvulas de corte que permitan aislar un sector relativamente pocoimportante. En una red ramificada, por el contrario, la rotura de una conducción deja sin servi-cio a todos los tramos que estén aguas abajo.

En las redes malladas, además, las pérdidas de carga que se producen son menores y no sesuceden estancamientos del agua, lo que redunda en una mejor calidad de suministro.

Tabla 6.1. Dotaciones recomendadas (l/hab/día) para los usos domésticos

Actividad industrialcomercial alta

Menos de 10 000

De 10 000 a 50 000

De 50 000 a 250 000

Más de 250 000

270

300

350

410

240

270

310

370

210

240

280

330

Población abastecida

por el sistema

Actividad industrialcomercial media

Actividad industrialcomercial baja

El caudal punta Qp de diseño de la red de abastecimiento suele calcularse a travésde la siguiente expresión, en función del caudal medio Qm:

mp Q4,2Q ⋅=40086

365P(hab)a)D(l/hab/dí(l/s)Q m

⋅⋅=


Nota

En España las dotaciones brutas urbanas oscilan habitualmente entre 150 y 500 l/hab/día, com-prendiendo en tales cifras, en cualquier caso, una gran variedad de conceptos (consumos domésti-cos, necesidades comunes o de servicios públicos, dotaciones industriales, pérdidas, etc.), inclu-yendo la eficiencia en la distribución del sistema. En otros países, como en Estados Unidos, lasdotaciones son mucho mayores (200 a 1 500 l/hab/día), debido al diferente estilo de vida, basadoen la baja densidad urbana de sus poblaciones o la mayor superficie de zonas ajardinadas.

Nota

El caudal punta tiene por finalidad considerar la variabilidad de los consumos a lo largo de lashoras del día, de los días del mes y de los meses del año.

Así, es frecuente considerar que el día punta del año consume 1,5 veces lo del día medio y enese día, en la hora máxima, se consume 1,5 veces lo que la hora media. Ello quiere decir quela punta máxima del año es de 1,5 x 1,5 = 2,25 veces el consumo medio anual. Un criteriosimilar al anterior y muy utilizado en España en el diseño de una gran cantidad de abasteci-mientos a poblaciones es el propuesto por la antigua reglamentación del Ministerio de ObrasPúblicas para el proyecto de abastecimientos menores de 12 000 habitantes, según el cual lapunta de cálculo se obtenía repartiendo el consumo medio diario en 10 h, lo que equivale afijar un coeficiente de punta de 2,4 (que es el criterio antes propuesto).

Si los cálculos se hicieran con mayor detalle debería considerarse también el hecho de que, amedida que la población atendida aumenta, el coeficiente de punta disminuye. Es, por ejem-plo, el criterio seguido por el Canal de Isabel II en Madrid, organismo que calcula el caudalpunta Qp en función del caudal medio Qm (ambos en l/s) mediante la siguiente expresión, conun valor máximo de 3 para el coeficiente de punta.

Qp = 1,8 [Qm +(Qm )0,5] ≤ 3 Qm

En cualquier caso, sea cual sea el criterio seguido, el caudal máximo real de diseño de lasredes de abastecimiento es el caudal medio mayorado por el coeficiente de punta que, habi-tualmente, oscila entre 2 y 3.

6.2.3. Presiones en la red

Como se indicó en el apartado 6.1, junto al caudal de cálculo, el segundo condicio-nante básico en el diseño de las redes de abastecimiento es la presión hidráulicainterior solicitante en la conducción.

La presión disponible en cada punto de la red es variable ya que depende del niveldel agua en los depósitos reguladores y del consumo instantáneo en cada caso (elcual hace variar las pérdidas de carga). En cualquier caso, debe oscilar entre unosvalores máximos y mínimos.

La presión máxima en las redes de distribución urbana se suele fijar en 60 m.c.a.frente a los edificios. En cuanto a la presión mínima que debe garantizarse, unosvalores frecuentes pueden ser los que se indican en la tabla 6.2 en función delnúmero de pisos de un edificio (equivalentes, aproximadamente, a añadir 15 m a laaltura sobre la calle del techo de la planta más elevada).


Tabla 6.2. Presiones mínimas en las redes de distribución (Liria, 1995)

Presión mínima(m.c.a.)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

19

22

26

29

32

36

39

42

45

49

52

55

Número de plantas

Nota

La diferencia entre la presión máxima en la red (60 m.c.a.) y la mínima (véase la tabla 6.2) esla pérdida de carga máxima disponible en el cálculo de la red. Esto implica que habitualmenteno es posible abastecer con la sola presión de la red edificios de más de 8 o 9 plantas, ya que

A partir de los valores antes establecidos para las presiones máximas y mínimas sediseña la red para las dos hipótesis siguientes:

a) Consumo mínimo: la presión en todos los puntos debe ser inferior a lamáxima (60 m.c.a.).

b) Consumo máximo: la presión en todos los puntos debe ser superior a la mínima (véase la tabla 6.2).

Además de las anteriores hipótesis de funcionamiento normal, debe tambiéngarantizarse el diseño de la conducción en situaciones excepcionales como lassiguientes:

a) Incendios: ante la eventualidad de un incendio, funcionando un ciertonúmero de hidrantes (complementariamente a los caudales máximos), esadmisible que el agua en la red tenga menos presión que los valores mínimos.

Un criterio usualmente empleado para verificar esta hipótesis es que, enpoblaciones pequeñas (menores de 5 000 habitantes con menos del 10% deedificios de más de tres plantas), la red deba ser capaz de alimentar simultánea-mente a dos hidrantes como mínimo, separados 200 m, de forma que cadauno de ellos suministre 500 l/minuto con una presión mínima de 10 m.c.a.Para poblaciones mayores, los dos hidrantes serán de 1 000 l/minuto y el restode condiciones iguales.

b) Averías: una de las ventajas de las redes malladas es que ante la eventualrotura de alguna de las tuberías de alguna de las mallas, aislando el tramoafectado mediante el cierre de válvulas, puede darse servicio al resto depoblación, ya que se reajustan los caudales circulantes, aumentando los delos restantes tramos. Esto produce mayores pérdidas de carga, disminu-yendo las presiones disponibles, que, no obstante, deben seguir siendorazonablemente suficientes para seguir dando provisionalmente el serviciohasta que la avería se repare. Las antiguas normas de abastecimiento delMinisterio de Obras Públicas recomendaban que, en caso de avería, siem-pre, pudiera suministrarse agua a las plantas bajas de los edificios. Estoobliga a recalcular varias veces las redes, para las distintas hipótesis derotura de diferentes tramos.


la pérdida de carga admisible máxima sería de 18 o 15 m (60 m menos 42 o 45), valor clara-mente escaso. Ello implica que los edificios más altos necesitan sus propios grupos de bombeoque suplementen la presión necesaria y cuyo cálculo es ajeno a la red domiciliaria.

6.2.4. Cálculo de las pérdidas de carga

6.2.4.1. Planteamiento general

La pérdida de carga total (∆H) en una conducción será la suma de las pérdidas decarga continuas (∆Hc) y las localizadas (∆Hl), las cuales se deben calcular conformese explica en los siguientes apartados.

6.2.4.2. Pérdidas de carga continuas

Las pérdidas de carga continuas (por unidad de longitud), J, deben calcularse, engeneral, mediante la fórmula universal de Darcy-Weisbach:


lc HHH ∆+∆=∆

g2v

IDf

LHJ

2c ×=∆=

A su vez, independientemente de cuál sea la rugosidad hidráulica de la tubería, elcálculo del coeficiente de pérdida de carga por unidad de longitud, f, es, en princi-pio, recomendable calcularlo mediante la expresión de Colebrook-White (1939):

fRe 2,51

ID 3,71k log

25,0 = f 2

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛+

J pérdida de carga continua, por unidad de longitud, en m/min

∆Hc pérdida de carga continua, en m

L longitud del tramo, en m

ID diámetro interior del tubo, en m

v velocidad del agua, en m/s

g aceleración de la gravedad, en m/s2

f coeficiente de pérdida de carga por unidad de longitud (o coeficiente defricción); adimensional

k rugosidad de la tubería, en m

Re número de Reynolds (adimensional)

c viscosidad cinemática, en m2/s (1,01 x 10–6, para el agua a 20 ºC)

Los valores que se adopten para la rugosidad son determinantes en los resultadosobtenidos en el cálculo. Dependen fundamentalmente del material de la conduc-ción, si bien otros factores que también habría que considerar para la fijación de larugosidad serían los siguientes, entre otros:

• El número de uniones de la canalización.

• El número y tipología de piezas especiales.

• La antigüedad de la conducción y el estado de conservación.

• La temperatura del agua transportada.

• La presencia de irregularidades en el trazado.

• La ovalación de la tubería.


c

ID v =Re ν

Nota

Las expresiones anteriores son las conocidas como “fórmulas racionales” (derivadas de laaplicación de la teoría de la hidráulica), si bien, no obstante, además de ellas, existen nume-rosas “fórmulas empíricas” para el cálculo de las pérdidas de carga. Son, por ejemplo, las de Ganguillet y Kutter (1869), Manning (1890), Bazin (1897), Hazen-Williams (1920),Scimemi (1925) o Scobey (1931), entre otras, si bien hay referencias hasta incluso del siglo XVIII

(Chézy, 1765).

De todas ellas, las de Manning y Hazen-Williams son, quizá, las que más empleo tienen en lapráctica, aunque pueden presentar errores respecto a las racionales, de manera que su empleodebe hacerse con precaución y sólo para cálculos aproximados.

En concreto, la expresión de Manning (adimensional) es la siguiente:

La expresión de Hazen-Williams, por su parte, es la siguiente:

n coeficiente de rugosidad de Manning

C coeficiente de rugosidad de Hazen-Williams

J, v, ID igual significado que para las expresiones anteriores

)(IDn v 6,35

= J 4/3

22

0,540,36 JIDC0,36v ×××=

Pueden aceptarse para el PE los siguientes valores, en función de la fórmula utili-zada (véase el apartado 2.6.7):

k = 0,003 mm (rugosidad absoluta; fórmula de Colebrook)

n = 0,008 (fórmula de Manning)

C = 150 (fórmula de Hazen Williams)

En las tablas 6.3 y 6.4 se representan las pérdidas de carga por rozamiento (en m/min)en tuberías de polietileno para el transporte de agua a presión para diferentes cauda-les, velocidades y diámetros calculadas conforme a la expresión de Darcy-Weisbach yColebrook (para una rugosidad k = 0,003 mm).


Ejemplo

Calcular el diámetro interior de una conducción de PE de 2 km de longitud que haya detransportar un caudal de 100 l/s a 20 ºC con una pérdida de carga admisible de 1 bar.

La pérdida de carga unitaria valdrá:

Entrando en la tabla 6.3, con J = 0,005 m/m y Q = 100 l/s se obtiene que el diámetro interiorde la conducción deberá ser 300 mm.

Por otro lado, también puede verse que para ID = 300 mm y Q = 100 l/s, la velocidad de cir-culación del agua será de 1,25 m/s.

m/m0,005000210

LH

J c ==∆=

Ejemplo

Calcular la capacidad de transporte de agua a 20 ºC de una conducción de PE de DN 630mm y SDR 11, de 1 km de longitud, en la que la pérdida de carga admisible sea de 0,5 bar.

Según la figura 3.1 el espesor de un tubo de DN 630 mm y SDR 11 es de 57,2 mm, de maneraque su diámetro interior ID es de 515,6 mm (630 – 2 x 57,2).

La pérdida de carga unitaria valdrá:

m/m0,00500015

LH

J c ==∆=


Entrando en la tabla 6.3 con J = 0,005 m/min e ID = 515 mm se obtiene que la capacidadde transporte de la conducción es de 460 l/s.

Por otro lado, también puede verse que para ID = 515 mm y Q = 460 l/s la velocidad de cir-culación del agua será de 2,30 m/s.

Ejemplo

Calcular la pérdida de carga (a 20 ºC) en una conducción de PE de DN 630 mm y SDR 11,de 1 km de longitud, en la que la velocidad de circulación del agua sea de 1 m/s.

Según la tabla 3.1, el espesor de un tubo de DN 630 mm y SDR 11 es de 57,2 mm, de maneraque su diámetro interior ID es de 515,6 mm (630 – 2 x 57,2).

En la tabla 6.3 puede verse que para ID = 515 mm y v = 1 m/s la capacidad de transporte esde 200 l/s.

Entrando en la misma tabla podemos observar que con Q = 200 l/s e ID = 515 mm se obtieneque la pérdida de carga unitaria es de 0,0004 m/min, con lo que la pérdida de carga unitariavaldrá:

Comparativa

La menor rugosidad de las tuberías de PE frente a materiales alternativos (véase compara-tiva del apartado 2.6.7) hace que su capacidad hidráulica sea mayor en igualdad de con-diciones.

Esto es lo que se muestra en la figura 6.1, en la cual se representa el aumento de capacidadde transporte de una conducción de PE frente a materiales alternativos de diferentes rugosida-des supuesto el diámetro constante y que la pérdida de carga (calculada de manera simplifi-cada mediante la expresión de Manning) sea la misma.

Por ejemplo, una conducción de PE capaz de transportar 800 l/s, si fuera de otros materiales,su capacidad de transporte (a igualdad de diámetro y pérdidas de carga) se reduciría a 480,520 o 600 l/s (para los casos de acero, fundición u hormigón, respectivamente).

bar0,04m0,400010,0004LJHc ==×=×=∆


Tabla 6.3. Pérdidas de carga por rozamiento en los tubos de polietileno (k = 0,003 mm)

ID 200 mm ID 300 mm ID 400 mm ID 500 mm ID 600 mmQ (L/s)

J (m/m) v (m/s) J (m/m) v (m/s) J (m/m) v (m/s) J (m/m) v (m/s) J (m/m) v (m/s)

25 0,002 0,796 0,001 0,354 0,000 0,199 0,000 0,127 0,000 0,088 50 0,006 1,592 0,002 0,707 0,000 0,398 0,000 0,255 0,000 0,177 75 0,014 2,387 0,003 1,061 0,000 0,597 0,000 0,382 0,000 0,265

100 0,026 3,183 0,005 1,415 0,001 0,796 0,000 0,509 0,000 0,354 125 0,040 3,979 0,007 1,768 0,001 0,995 0,000 0,637 0,000 0,442 150 0,058 4,775 0,010 2,122 0,002 1,194 0,001 0,764 0,000 0,531 175 0,078 5,571 0,013 2,476 0,002 1,393 0,001 0,891 0,000 0,619 200 0,102 6,366 0,016 2,830 0,003 1,592 0,001 1,019 0,000 0,707 225 0,129 7,162 0,020 3,183 0,004 1,791 0,001 1,146 0,000 0,796 250 0,160 7,958 0,024 3,537 0,004 1,989 0,001 1,273 0,001 0,884 275 0,193 8,754 0,028 3,891 0,005 2,188 0,002 1,401 0,001 0,973 300 0,230 9,550 0,033 4,244 0,006 2,387 0,002 1,528 0,001 1,061 325 0,270 10,345 0,038 4,598 0,008 2,586 0,002 1,655 0,001 1,149 350 0,313 11,141 0,044 4,952 0,009 2,785 0,003 1,783 0,001 1,238 375 0,359 11,937 0,050 5,305 0,010 2,984 0,003 1,910 0,001 1,326 400 0,409 12,733 0,057 5,659 0,011 3,183 0,004 2,037 0,001 1,415 425 0,462 13,529 0,064 6,013 0,013 3,382 0,004 2,165 0,002 1,503 450 0,518 14,324 0,071 6,366 0,014 3,581 0,005 2,292 0,002 1,592 475 0,577 15,120 0,079 6,720 0,016 3,780 0,005 2,419 0,002 1,680 500 0,639 15,916 0,087 7,074 0,018 3,979 0,006 2,547 0,002 1,768 525 0,705 16,712 0,095 7,427 0,020 4,178 0,006 2,674 0,002 1,857 550 0,773 17,508 0,104 7,781 0,022 4,377 0,007 2,801 0,003 1,945 575 0,845 18,303 0,113 8,135 0,024 4,576 0,007 2,929 0,003 2,034 600 0,920 19,099 0,123 8,489 0,026 4,775 0,008 3,056 0,003 2,122 625 0,999 19,895 0,133 8,842 0,028 4,974 0,009 3,183 0,003 2,211 650 1,080 20,691 0,143 9,196 0,030 5,173 0,009 3,311 0,004 2,299 675 1,165 21,487 0,154 9,550 0,032 5,372 0,010 3,438 0,004 2,387 700 1,253 22,282 0,165 9,903 0,035 5,571 0,011 3,565 0,004 2,476 725 1,344 23,078 0,177 10,257 0,037 5,770 0,012 3,693 0,005 2,564 750 1,438 23,874 0,189 10,611 0,040 5,968 0,013 3,820 0,005 2,653 775 1,535 24,670 0,201 10,964 0,043 6,167 0,013 3,947 0,005 2,741 800 1,636 25,466 0,214 11,318 0,046 6,366 0,014 4,074 0,006 2,830 825 1,740 26,261 0,227 11,672 0,048 6,565 0,015 4,202 0,006 2,918 850 1,847 27,057 0,241 12,025 0,051 6,764 0,016 4,329 0,006 3,006 875 1,957 27,853 0,255 12,379 0,054 6,963 0,017 4,456 0,007 3,095 900 2,071 28,649 0,269 12,733 0,058 7,162 0,018 4,584 0,007 3,183 925 2,187 29,445 0,284 13,086 0,061 7,361 0,019 4,711 0,008 3,272 950 2,307 30,240 0,299 13,440 0,064 7,560 0,020 4,838 0,008 3,360 975 2,430 31,036 0,314 13,794 0,068 7,759 0,021 4,966 0,008 3,448

1.000 2,556 31,832 0,330 14,148 0,071 7,958 0,022 5,093 0,009 3,537 1.025 2,686 32,628 0,346 14,501 0,075 8,157 0,024 5,220 0,009 3,625 1.050 2,818 33,424 0,363 14,855 0,078 8,356 0,025 5,348 0,010 3,714 1.075 2,954 34,219 0,380 15,209 0,082 8,555 0,026 5,475 0,010 3,802 1.100 3,093 35,015 0,398 15,562 0,086 8,754 0,027 5,602 0,011 3,891 1.125 3,235 35,811 0,416 15,916 0,090 8,953 0,028 5,730 0,011 3,979 1.150 3,381 36,607 0,434 16,270 0,094 9,152 0,030 5,857 0,012 4,067 1.175 3,529 37,403 0,452 16,623 0,098 9,351 0,031 5,984 0,012 4,156 1.200 3,681 38,198 0,472 16,977 0,102 9,550 0,032 6,112 0,013 4,244 1.225 3,836 38,994 0,491 17,331 0,107 9,749 0,034 6,239 0,013 4,333 1.250 3,994 39,790 0,511 17,684 0,111 9,947 0,035 6,366 0,014 4,421 1.275 4,156 40,586 0,531 18,038 0,116 10,146 0,037 6,494 0,014 4,510 1.300 4,320 41,382 0,552 18,392 0,120 10,345 0,038 6,621 0,015 4,598 1.325 4,488 42,177 0,573 18,745 0,125 10,544 0,039 6,748 0,015 4,686 1.350 4,659 42,973 0,594 19,099 0,130 10,743 0,041 6,876 0,016 4,775 1.375 4,833 43,769 0,616 19,453 0,134 10,942 0,042 7,003 0,017 4,863 1.400 5,010 44,565 0,638 19,807 0,139 11,141 0,044 7,130 0,017 4,952 1.425 5,191 45,360 0,661 20,160 0,144 11,340 0,046 7,258 0,018 5,040 1.450 5,375 46,156 0,684 20,514 0,150 11,539 0,047 7,385 0,018 5,128 1.475 5,562 46,952 0,707 20,868 0,155 11,738 0,049 7,512 0,019 5,217 1.500 5,752 47,748 0,731 21,221 0,160 11,937 0,051 7,640 0,020 5,305


Tabla 6.4. Pérdidas de carga por rozamiento en los tubos de polietileno (k = 0,003 mm)

ID 700 mm ID 800 mm ID 900 mm ID 1000 mm ID 1200 mm ID 1500 mmQ (L/s) J

(m/m) v

(m/s) J

(m/m) v

(m/s) J

(m/m) v

(m/s) J

(m/m) v

(m/s) J

(m/m) v

(m/s) J

(m/m) v

(m/s)

500 0,001 1,299 0,000 0,995 0,000 0,786 0,000 0,637 0,000 0,442 0,000 0,283 525 0,001 1,364 0,001 1,044 0,000 0,825 0,000 0,668 0,000 0,464 0,000 0,297 550 0,001 1,429 0,001 1,094 0,000 0,865 0,000 0,700 0,000 0,486 0,000 0,311 575 0,001 1,494 0,001 1,144 0,000 0,904 0,000 0,732 0,000 0,508 0,000 0,325 600 0,001 1,559 0,001 1,194 0,000 0,943 0,000 0,764 0,000 0,531 0,000 0,340 625 0,002 1,624 0,001 1,243 0,000 0,982 0,000 0,796 0,000 0,553 0,000 0,354 650 0,002 1,689 0,001 1,293 0,000 1,022 0,000 0,828 0,000 0,575 0,000 0,368 675 0,002 1,754 0,001 1,343 0,000 1,061 0,000 0,859 0,000 0,597 0,000 0,382 700 0,002 1,819 0,001 1,393 0,001 1,100 0,000 0,891 0,000 0,619 0,000 0,396 725 0,002 1,884 0,001 1,442 0,001 1,140 0,000 0,923 0,000 0,641 0,000 0,410 750 0,002 1,949 0,001 1,492 0,001 1,179 0,000 0,955 0,000 0,663 0,000 0,424 775 0,002 2,014 0,001 1,542 0,001 1,218 0,000 0,987 0,000 0,685 0,000 0,439 800 0,003 2,079 0,001 1,592 0,001 1,258 0,000 1,019 0,000 0,707 0,000 0,453 825 0,003 2,144 0,001 1,641 0,001 1,297 0,000 1,050 0,000 0,729 0,000 0,467 850 0,003 2,209 0,001 1,691 0,001 1,336 0,000 1,082 0,000 0,752 0,000 0,481 875 0,003 2,274 0,002 1,741 0,001 1,375 0,000 1,114 0,000 0,774 0,000 0,495 900 0,003 2,339 0,002 1,791 0,001 1,415 0,001 1,146 0,000 0,796 0,000 0,509 925 0,003 2,404 0,002 1,840 0,001 1,454 0,001 1,178 0,000 0,818 0,000 0,523 950 0,004 2,469 0,002 1,890 0,001 1,493 0,001 1,210 0,000 0,840 0,000 0,538 975 0,004 2,534 0,002 1,940 0,001 1,533 0,001 1,241 0,000 0,862 0,000 0,552

1.000 0,004 2,599 0,002 1,989 0,001 1,572 0,001 1,273 0,000 0,884 0,000 0,566 1.025 0,004 2,663 0,002 2,039 0,001 1,611 0,001 1,305 0,000 0,906 0,000 0,580 1.050 0,004 2,728 0,002 2,089 0,001 1,651 0,001 1,337 0,000 0,928 0,000 0,594 1.075 0,005 2,793 0,002 2,139 0,001 1,690 0,001 1,369 0,000 0,951 0,000 0,608 1.110 0,005 2,858 0,002 2,188 0,001 1,729 0,001 1,401 0,000 0,973 0,000 0,622 1.125 0,005 2,923 0,003 2,238 0,001 1,768 0,001 1,432 0,000 0,995 0,000 0,637 1.150 0,005 2,988 0,003 2,288 0,001 1,808 0,001 1,464 0,000 1,017 0,000 0,651 1.175 0,005 3,053 0,003 2,338 0,001 1,847 0,001 1,496 0,000 1,039 0,000 0,665 1.200 0,006 3,118 0,003 2,387 0,002 1,886 0,001 1,528 0,000 1,061 0,000 0,679 1.225 0,006 3,183 0,003 2,437 0,002 1,926 0,001 1,560 0,000 1,083 0,000 0,693 1.250 0,006 3,248 0,003 2,487 0,002 1,965 0,001 1,592 0,000 1,105 0,000 0,707 1.275 0,006 3,313 0,003 2,537 0,002 2,004 0,001 1,623 0,000 1,127 0,000 0,722 1.300 0,007 3,378 0,003 2,586 0,002 2,044 0,001 1,655 0,000 1,149 0,000 0,736 1.325 0,007 3,443 0,003 2,636 0,002 2,083 0,001 1,687 0,000 1,172 0,000 0,750 1.350 0,007 3,508 0,004 2,686 0,002 2,122 0,001 1,719 0,000 1,194 0,000 0,764 1.375 0,007 3,573 0,004 2,736 0,002 2,161 0,001 1,751 0,000 1,216 0,000 0,778 1.400 0,008 3,638 0,004 2,785 0,002 2,201 0,001 1,783 0,000 1,238 0,000 0,792 1.425 0,008 3,703 0,004 2,835 0,002 2,240 0,001 1,814 0,001 1,260 0,000 0,806 1.450 0,008 3,768 0,004 2,885 0,002 2,279 0,001 1,846 0,001 1,282 0,000 0,821 1.475 0,009 3,833 0,004 2,935 0,002 2,319 0,001 1,878 0,001 1,304 0,000 0,835 1.500 0,009 3,898 0,004 2,984 0,002 2,358 0,001 1,910 0,001 1,326 0,000 0,849 1.525 0,009 3,963 0,005 3,034 0,003 2,397 0,001 1,942 0,001 1,348 0,000 0,863 1.550 0,010 4,028 0,005 3,084 0,003 2,437 0,002 1,974 0,001 1,371 0,000 0,877 1.575 0,010 4,093 0,005 3,133 0,003 2,476 0,002 2,005 0,001 1,393 0,000 0,891 1.500 0,010 4,158 0,005 3,183 0,003 2,515 0,002 2,037 0,001 1,415 0,000 0,905 1.625 0,010 4,223 0,005 3,233 0,003 2,554 0,002 2,069 0,001 1,437 0,000 0,920 1.650 0,011 4,288 0,005 3,283 0,003 2,594 0,002 2,101 0,001 1,459 0,000 0,934 1.675 0,011 4,353 0,006 3,332 0,003 2,633 0,002 2,133 0,001 1,481 0,000 0,948 1.700 0,011 4,417 0,006 3,382 0,003 2,672 0,002 2,165 0,001 1,503 0,000 0,962 1.725 0,012 4,482 0,006 3,432 0,003 2,712 0,002 2,196 0,001 1,525 0,000 0,976 1.750 0,012 4,547 0,006 3,482 0,003 2,751 0,002 2,228 0,001 1,547 0,000 0,990 1.775 0,012 4,612 0,006 3,531 0,003 2,790 0,002 2,260 0,001 1,569 0,000 1,004 1.800 0,013 4,677 0,006 3,581 0,004 2,830 0,002 2,292 0,001 1,592 0,000 1,019 1.825 0,013 4,742 0,007 3,631 0,004 2,869 0,002 2,324 0,001 1,614 0,000 1,033 1.850 0,014 4,807 0,007 3,681 0,004 2,908 0,002 2,356 0,001 1,636 0,000 1,047 1.875 0,014 4,872 0,007 3,730 0,004 2,947 0,002 2,387 0,001 1,658 0,000 1,061 1.900 0,014 4,937 0,007 3,780 0,004 2,987 0,002 2,419 0,001 1,680 0,000 1,075 1.925 0,015 5,002 0,007 3,830 0,004 3,026 0,002 2,451 0,001 1,702 0,000 1,089 1.950 0,015 5,067 0,008 3,880 0,004 3,065 0,002 2,483 0,001 1,724 0,000 1,104 1.975 0,015 5,132 0,008 3,929 0,004 3,105 0,002 2,515 0,001 1,746 0,000 1,118 2.000 0,016 5,197 0,008 3,979 0,004 3,144 0,003 2,547 0,001 1,768 0,001 1,132


Alternativamente a las expresiones anteriores, las pérdidas de carga en los tubos dePE pueden calcularse también mediante las siguientes expresiones, conforme a loestablecido en la Norma UNE 53959:2001 IN Plásticos. Tubos de material termo-plástico para el transporte de líquidos a presión. Cálculo de pérdida de carga, basada enla norma internacional ISO TR 10501:

J = 5,37 x 10–4 (ID–1,24 v1,76) si 4 x 103 < Re < 1,5 x 105

J = 5,79 x 10–4 (ID–1,20 v1,80) si 1,5 x 105 < Re < 106

J pérdida de carga continua, en m/m

Re número de Reynolds

ID diámetro interior, en m

v velocidad media del agua, en m/s

0,0060 0,0080 0,0100 0,0120 0,0140 0,0160 0,0180

Hormigón

Fundición

Acero

PVC

PE

PRFV

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

0 200 400 600 800 1000

caudal en material alternativo (L/s)

caud

al e

n co

nduc

ción

de

PE (L

/s)

n = 0,008 (PE)

n = 0,011 (acero)

n = 0,012 (fundición)

n = 0,013 (hormigón)

Figura 6.1. Aumento de capacidad de transporte de una conducción de PEfrente a materiales alternativos

En cualquier caso, las pérdidas de carga calculadas con las expresiones anteriorescorresponden al caso de transportar agua a la temperatura de 20 ºC. Si la tempera-tura del agua fuera diferente a dicho valor, las pérdidas de carga se calcularíanmediante la siguiente expresión:

Jt = Fc · J20 ºC

Jt pérdida de carga continua a la temperatura t (en m/m)

Fc factor de corrección (véase la figura 6.2)

J20 ºC pérdida de carga continua a la temperatura de 20 ºC (en m/m)

6.2.4.3. Pérdidas de carga localizadas

Por último, además de las anteriores pérdidas de carga continuas, J, deben calcu-larse también las pérdidas de carga localizadas en los accesorios y en las válvulas, lascuales se determinan mediante la siguiente expresión:

Hl pérdida de carga localizada en cada accesorio (en m)

K coeficiente que depende del tipo de accesorio o válvula (véase la tabla 6.5)

v máxima velocidad de paso del agua a través del accesorio o válvula (en m/s)

g2KH

2

lv⋅=∆


0,85

0,90

0,95

1,00

1,05

1,10

1,15

0 10 20 30 40 50

Temperatura (ºC)

Fact

or F

c

Re < 0,000015R e >0,000015

Figura 6.2. Factor de corrección Fc en función de la temperatura del agua

Para otros casos no incluidos en la anterior tabla, como T a 90 º con el flujo enlínea o en un ramal, pueden adoptarse los valores de K de 0,35 o 1,20, respecti-vamente.


Tabla 6.5. Coeficiente K para el cálculo de las pérdidas de carga localizadas

Tipo deaccesorio

Ensanchamiento gradual α

K

Coeficiente K

5º 10º 20º 30º 40º 90º

0,16 0,40 0,85 1,15 1,15 1,00

Codos circulares α

K

90º 45º

0,10 0,05

Codos segmentados α

K

90º

1,00

45º

0,40

22,5º

0,20

Disminución de sección

Otras

S2/S1

Entrada a depósito

Salida de depósito

K

0,1

0,5

Disminución de sección x/D

K

Disminución de sección x/D

K

1/4

0º

24,00

0,30

20º

1,5

30º

3,5

40º

10

50º

30

60º

100

70º

500

1/2

6,00

3/4

1,00

1/1

0,12

0,2

0,43

0,4

0,32

K=1,0

K=0,5

0,6

0,25

0,8

0,14

6.2.5. Sobrepresiones debidas al golpe de ariete

El golpe de ariete es la variación de presión que se genera dentro de una tuberíadebido a los fenómenos transitorios derivados de cambios de régimen de circula-ción, tales como cierre o apertura de válvulas, paradas o arranque de bombas, etc.

El cálculo del golpe de ariete es fundamental para el correcto diseño de una con-ducción cuyo funcionamiento hidráulico sea bajo presión hidráulica interior(sobrepresiones y depresiones).

Para estudiar el fenómeno del golpe de ariete, podemos distinguir dos casos dife-rentes, según se disponga o no de una chimenea de equilibrio (caso llamado deoscilación en masa) o de un calderín (caso llamado de oscilación dinámica). Laforma de calcular las sobrepresiones instantáneas en un caso y en otro es diferente.

a) Caso 1º: oscilación en masa. Este caso se presenta en tuberías de grandesabastecimientos de poblaciones, con elevados caudales y conducciones degran diámetro, disponiendo en al menos uno de los extremos de la tuberíaunos depósitos que almacenan agua y que absorben las sobrepresiones cau-sadas por el golpe de ariete (chimeneas de equilibrio). Su cálculo es complejoy se hace obligando a que se cumplan las ecuaciones de conservación de lamasa y de la cantidad de movimiento en cada sección de la tubería y paracada instante del fenómeno. Ello puede hacerse con suficiente precisión enun ordenador personal mediante alguno de los programas de cálculo que, alrespecto, existen en el mercado.

b) Caso 2º: oscilación dinámica. Este caso se presenta cuando no existe undepósito capaz de almacenar o ceder agua (como una chimenea de equilibrioo un calderín de aire a presión parcialmente lleno de líquido), de manera quesi se disminuye bruscamente el caudal circulante en la tubería (por el cierrebrusco de una válvula, por ejemplo), el agua circulante hasta el punto decorte no dispone de una cámara cerrada (amortiguador de sobrepresión) oespacio abierto (chimenea de equilibrio o depósito sobre elevado) para alma-cenarse hasta anular su velocidad, por lo que aumenta su presión aplicándoseésta sobre presión sobre la pared interior de la tubería, ejerciendo unesfuerzo superior al de régimen de servicio, pudiendo llegar a la rotura enconducciones rígidas y a un incremento del diámetro de la tubería en con-ducciones flexibles, como en el caso del PE, recuperando su diámetro origi-nal cuando el fenómeno transitorio desaparece, formándose un almacena-miento de agua principalmente por la dilatación de la tubería, y en menorcuantía, por la compresión del agua.

Como el material de la tubería siempre tiene una cierta elasticidad, intentarecuperar su forma original cediendo el agua almacenada en la dilatación, e



incluso más, por efecto de la inercia, con lo que se forma un movimientoalternativo del agua en una y otra dirección, al mismo tiempo que hay unasondas de sobrepresión y de depresión que también se trasladan alternativa yperiódicamente en ambas direcciones.

De esa manera se obtienen unas presiones máximas y otras mínimas en cadapunto de la tubería, creando un movimiento de “oscilación elástica". El fenó-meno puede aparecer no por disminución del caudal circulante, sino poraumento (debido, por ejemplo, a la apertura de una válvula), obteniéndoseun fenómeno equivalente, en el que también se alternan las ondas de depre-sión y altas presiones, pero en orden opuesto.

La oscilación dinámica es el fenómeno que se produce con más frecuencia ysu cálculo es más sencillo, de acuerdo a como se indica a continuación.

En el caso de una válvula de corte, si la variación de la velocidad del agua enla maniobra de cierre o apertura sigue una ley lineal con respecto al tiempo(conducciones cortas), puede suponerse, simplificadamente, que la variaciónde sobrepresiones debidas al fenómeno del golpe de ariete siga una ley lineala lo largo de la tubería, siendo máxima (positiva o negativa) junto a la vál-vula (o, en general, junto al elemento de cierre) y nula en el otro extremo dela tubería. En ese caso, puede, por ejemplo, utilizarse la fórmula de Michaud(1878) para el cálculo de las sobrepresiones:

∆P sobrepresión debida al golpe de ariete, en m

L longitud de la tubería, en m

v velocidad de circulación del agua, en m/s

T tiempo efectivo de cierre, en s

g aceleración de la gravedad (g = 9,81 m/s2)

a celeridad (velocidad de propagación de las ondas), en m/s

Dm diámetro medio de la tubería, en mm

e espesor de la tubería, en mm

gTLv2P ±=∆

eDK3,48

9009a

mc+

=

aL2T >si


Kc parámetro adimensional, calculado mediante la expresión:

E módulo de elasticidad del material de la tubería, en kg/m2

En caso de que la conducción tenga una longitud muy grande (conduccioneslargas), el valor del golpe de ariete de oscilación elástica alcanza su valormáximo no en el extremo de cierre como en el caso anterior, sino en unpunto genérico del interior de la tubería. En este caso, el valor máximo delas sobrepresiones debidas al golpe de ariete puede calcularse mediante la fór-mula de Allievi (1903; misma simbología que en el caso anterior):

Valor de la celeridad para diversos materiales: En la tabla 6.6 se muestra el valor dela celeridad, a, para una tubería de un mismo diámetro realizada en diversos mate-riales. Como se puede observar, el material que presenta un valor más bajo de cele-ridad es el PE y en consecuencia los efectos del golpe de ariete son mucho menoresque en el resto.

E10K

10

c =

gavP ±=∆

aL2T <si

Tabla 6.6. Valor de la celeridad

Material E(kg/m2)

KcDm

(mm)e

(mm)a

(m/s)

Fundición

Acero

Hormigón

PVC-U

PE

PRFV

17 x 109 0,59

0,48

3,33

33,33

100,00

5,00

500

500

500

500

500

500

9

5

40

24

24

7

1.100

1.011

1.044

363

214

492

21 x 109

3 x 109

3 x 108

108

2 x 109

Ejemplo


6.2.6. Velocidades de diseño

La velocidad de diseño del agua en una canalización es otro parámetro fundamen-tal en el dimensionamiento hidráulico de las conducciones. En el caso de las tube-rías para la conducción de agua potable, cuyo funcionamiento hidráulico es bajopresión hidráulica interior, y por la ecuación de continuidad (Q = V x S), la veloci-dad del agua está directamente relacionada con el caudal circulante y con el diáme-tro de la conducción.

A priori, no está normalizado cuál debe ser el valor de la velocidad de circulacióndel agua, de manera que debería ser el resultado de un ejercicio de optimizacióneconómica de la red que minimice los costes totales de la tubería, teniendo encuenta tanto los costes de la propia instalación como los asociados a las pérdidas de carga.

Otro factor limitativo para la fijación de la velocidad máxima de circulación delagua sería que el valor de las sobrepresiones derivadas de los posibles golpes deariete causados ante las variaciones del flujo pueda ser soportado por la conduc-ción. O, por ejemplo, también podría ser limitativo para la determinación de lavelocidad máxima el garantizar que, a causa de ella, no exista riesgo de ataque físicoa la tubería.

En consecuencia, el problema de determinar la velocidad máxima de diseño en unaconducción es complejo. Para un primer tanteo, pueden utilizarse los valores que seindican en la tabla 6.7, propuestos por algunos especialistas (Clement-Galand,1979, o Granados, 1986), los cuales oscilan entre 2 y 3 m/s. Como criterio gene-ral, cuanto mayores sean los diámetros, mayores serán las velocidades admisibles.

Para ilustrar el hecho de cómo la velocidad de circulación del agua debiera ser el resultado deun ejercicio de optimización económica de la red que minimizara los costes totales de la tube-ría, puede citarse, por ejemplo, el caso de una impulsión, en la que para bombear un caudaldado, al aumentar la velocidad admisible disminuye el diámetro (menores costes de instala-ción) pero se incrementan las pérdidas de carga (elevándose, en consecuencia, los costesenergéticos), existiendo, por tanto, una velocidad que hace mínima la suma de ambos costes.

Algo parecido ocurre en una red mallada por gravedad, en la que las pérdidas de cargaadmisibles estén fijadas previamente. En este caso, existen numerosas combinaciones de diá-metros en cada tramo (y en consecuencia diferentes velocidades del agua) para lograr dichoobjetivo, de manera que sólo una será la que corresponderá al coste mínimo de la red (véasela figura 6.3).


v (m/s)

Cost

es

Coste debido a las pérdidas de carga

Coste total

Coste de la conducción

Figura 6.3. Ejemplo de cálculo del coste mínimo de la red

Tabla 6.7. Velocidades máximas orientativas del agua en el diseño de conducciones

v (m/s)(Clement-Galand, 1979)

v (m/s)(Granados, 1986)

ID(mm)

100

125

150

200

250

300

350

400

450

500

600

700

800

900

1.000

>1.000

1,80

1,85

1,95

2,05

2,15

2,25

2,30

2,50

2,85

2,85

3,10

3,10

3,10

3,10

3,10

2,00

2,00

2,00

2,00

2,00

2,10

2,20

2,30

2,40

2,50

2,60

2,70

2,80

2,90

3,00

2 + ID (en m)

6.2.7. Diámetros mínimos

Independientemente de los valores obtenidos en el cálculo hidráulico para los diá-metros de las conducciones, teniendo en cuenta los condicionantes de diseño des-critos en apartados anteriores (caudales, velocidades, presiones, pérdidas de carga,etc.), éstos deben ser superiores a unos valores mínimos. En concreto, es frecuenteexigir que las redes de distribución tengan un diámetro mínimo de 80 mm (Nota:El valor de 80 no está recogido en la norma. Los valores próximos son 75 o 90.Para el diámetro 100 mm, los valores de norma más aproximados son 90 o 110)siempre referidos a diámetros nominales, que corresponden a los diámetros exte-riores, o 100 mm según que la población abastecida sea menor o mayor de, respec-tivamente, 5.000 habitantes.

Puede también emplearse también la expresión de Mougnie, que relaciona la veloci-dad óptima teórica de diseño v (m/s) con el diámetro interior, ID (m), si bien losresultados que se obtienen con ella son bastante conservadores (véase la figura 6.4):

( )05,0ID5,1v +=


0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

4,0

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 1,20 1,40 1,60

ID (m)

Cau

dal,

línea

gru

esa

(m3 /s

)

0,0

0,3

0,5

0,8

1,0

1,3

1,5

1,8

2,0

Velo

cida

d, lí

nea

fina

(m/s

)

Figura 6.4. Velocidad de diseño y capacidad de una conducción en función del diámetro

6.2.8. Métodos para el diseño de las redes deabastecimiento

Los métodos para el diseño de una red de abastecimiento son diferentes según lared sea ramificada o mallada (véase la figura 6.5). En el presente apartado se indi-can unos criterios básicos para el diseño hidráulico de las redes de abastecimiento,si bien debe hacerse patente que el presente manual no tiene por objeto presentaren detalle las metodologías de cálculo, pues ello requeriría muchas páginas y des-viaría la atención principal del fin último del presente texto. Si se requiere profun-dizar más en las metodologías de cálculo para el diseño hidráulico, debe recurrirsea libros especializados en la materia.


Nota

Hay varios motivos que justifiquen el hecho de que los diámetros tengan que tener unos valo-res mínimos. En primer lugar estaría la circunstancia, por ejemplo, de que solamente para con-ducir los caudales necesarios en caso de incendios se necesitarían diámetros mínimos de 75 o110 mm, según el tamaño de la población abastecida.

Por otro lado, cuanto menor sea el diámetro, mayores son las pérdidas de carga (disminuyendolas presiones disponibles en los terminales de la red), ocurriendo que, en diámetros pequeños,al disminuir el diámetro, el coste decrece menos de lo que aumenta la pérdida de carga. Estehecho aconseja también no utilizar diámetros excesivamente pequeños en las redes.

Figura 6.5. Esquema de red ramificada (izquierda) o mallada (derecha)

En cualquier caso, los principios básicos de las metodologías usualmente emplea-das en el diseño de una red de abastecimiento en función de que la misma sea rami-ficada o mallada son los siguientes:

a) Redes ramificadas: en una red ramificada se conoce tanto el caudal circulantepor cada tramo como la pérdida de carga admisible en el mismo.

Los caudales en cada tramo siempre son conocidos, pues las demandas deagua en los extremos de una red ramificada son un dato fijo, de manera queyendo en sentido contrario del agua se puede obtener fácilmente el caudaldemandado en cada tramo. De las pérdidas de carga admisibles cabe decir lomismo, pues son un dato fijo tanto la cota piezométrica disponible en cabe-cera como las cotas piezométricas mínimas exigibles en los terminales.

Fijada la cota piezométrica disponible en cabecera, las cotas piezométricasmínimas exigibles en los terminales y el caudal de servicio de cada ramal, eldiámetro del tramo queda indeterminado, pues existen infinitas solucionespara atender tales requerimientos hidráulicos, de manera que para fijar el diá-metro de la conducción deba realizarse una optimización de la red medianteprogramación lineal y dinámica, que permiten obtener la curva real de costesde la red teniendo en cuenta la evolución del timbraje de los tubos en cadauno de sus tramos

b) Redes malladas: el cálculo de una red mallada es más complejo que el de unared ramificada, pues a las dificultades de optimización de diámetros de éstas,se une el hecho de que no se conoce el caudal realmente circulante por cadatramo. Un primer avance en el diseño de redes malladas fue la introduccióndel método de Hardy Cross, el cual se basaba en el cumplimiento de las doscondiciones hidráulicas siguientes:

• En cada nudo (punto de confluencia de varios tramos) la suma algebraicade caudales debe ser cero (con un signo los que entran y con otro los quesalen).

• En cada una de las mallas o circuitos cerrados, la suma de las pérdidas decarga de todos los tramos es cero, independientemente del sentido delrecorrido de la malla, y teniendo en cuenta que el sentido del caudalpuede ser o no coincidente, lo cual afecta al signo de la pérdida de carga.

La solución al problema se hace por aproximaciones sucesivas, suponiendouna distribución aproximada inicial de caudales que se va corrigiendo siste-máticamente hasta lograr la solución final. Lo deseable (para reducir elnúmero de iteraciones y evitar posibles faltas de convergencia del proceso) esque la solución inicial sea lo más aproximada a la final. Un criterio práctico


que puede seguirse para definir la solución inicial es, partiendo del nudo porel que la red se alimenta, descomponer el caudal entre los diversos tubossalientes, de forma proporcional al cuadrado de sus diámetros, lo cual equi-vale a suponer una velocidad constante. A los caudales así obtenidos se lesrestan los consumos y el total de los que llegan a un nudo se descomponeentre los tubos salientes con el mismo criterio anterior.

El método de Hardy Cross aproxima una a una todas las ecuaciones de lamalla (que en redes muy tupidas pueden llegar a ser muchas), de manera quehoy en día se han desarrollado métodos matemáticos que, partiendo de lasmismas bases de cálculo, aproximan todas las ecuaciones a la vez en su con-junto, resolviendo un sistema de ecuaciones lineales para cada aproximación,de manera que la convergencia es mucho más rápida. Dentro de esta familiade métodos más avanzados pueden citarse, por ejemplo, el método de New-ton Raphson o el de Aguinaga.

En cualquier caso, la resolución práctica de todos estos métodos iterativospara el cálculo de redes malladas se hace en la práctica hoy en día con laayuda de herramientas informáticas.

Aunque hay una gran cantidad de programas de ordenador disponibles en elmercado para el diseño de redes malladas, puede destacarse, por ejemplo, elconocido como EPANET. Dicho programa ha sido desarrollado por la Divi-sión de Recursos Hídricos y Suministros de Agua (anteriormente Divisiónde Investigación del Agua Potable) del Laboratorio Nacional de Investiga-ción para la Prevención de Riesgos (NRMRL) de la Agencia para la Protec-ción del Medio Ambiente de EE.UU. (USEPA), cuya versión española hasido traducida en la Universidad Politécnica de Valencia. Es un software dedominio público, que puede bajarse y distribuirse libremente desde el sitioweb www.epa.gov/ORD/NRMRL/wswrd/epanet.html.


Nota

Efectivamente, en una red mallada fijado el caudal y pérdida de carga admisible de cadatramo, a criterio del proyectista, se pueden diseñar múltiples combinaciones. Por ejemplo, dis-poner tubos de gran diámetro en cabecera y pequeños en los terminales, o viceversa, cum-pliendo siempre los condicionantes del problema: suministrar el caudal solicitado manteniendouna presión mínima en los terminales.

Ante la gran variedad de soluciones posibles para este problema, hace años se desarrollaronunas metodologías (conocidas como métodos aproximados) que pretendían introducir criterioshomogéneos en el cálculo de las redes. Unos estaban basados en el establecimiento de crite-


Nota

Antiguamente (cuando los métodos de cálculo no estaban tan desarrollados como en la actua-lidad), el cálculo de las redes malladas se hacía convirtiéndolas en ramificadas haciendo unos“cortes virtuales” en las conducciones, de manera que la red se podría calcular conforme loscriterios descritos anteriormente para las redes abiertas.

El procedimiento anterior, pese a lo rudimentario del mismo, era el propuesto en las antiguasinstrucciones del Ministerio de Obras Públicas para el cálculo de redes de abastecimiento (años1960), en las cuales una forma de obtener una primera solución de los cortes virtuales era ele-girlos de manera que la longitud de la conducción entre cada punto de corte y el origen fueraaproximadamente igual por los dos caminos posibles, calculando a continuación la red.

Para cada punto de corte se obtendrían dos presiones distintas, según el camino recorrido. Paraque los resultados del cálculo puedan ser considerados como definitivos solía exigirse que ladiferencia de dichas presiones en cada punto de corte fuera inferior al 20% de la pérdida decarga entre dicho punto de corte y el origen de la red. Si esto no se cumplía, el resultado se

rios de velocidad recomendable, otros en la forma de ordenamiento del cálculo por arteriasindependientes o por sectores, y finalmente otros en el reparto uniforme a lo largo de cadaarteria de la pérdida de carga disponible en la misma.

Estos métodos aproximados fueron muy utilizados en España en la década de los años 1960 y1970, si bien fueron pronto abandonados por los expertos para dar paso a otros cuyo objetivoera la búsqueda del diseño más económico. La condición de coste mínimo de la red era con-cluyente, ya que si bien existen infinitas soluciones que resuelven el problema hidráulico, y quepor tanto dan un servicio correcto al usuario, cada una con su costo, la que interesa es aquellaque sea económicamente más favorable.

Para ello se siguieron distintas vías apoyadas en los conocimientos matemáticos de la época,siendo destacable el método de Labye (1975) por sus contribuciones a los conocimientos sobretécnicas de optimización de redes de tuberías. El método discontinuo de Labye era un algo-ritmo de optimización de redes ingenioso y rápido que, aunque no podía tener en cuenta en elproceso de cálculo la variación del timbraje de las tuberías, supuso un importante avance en eldimensionamiento de las redes. No obstante, las limitaciones de cálculo de la época hacíanque este método supusiera una simplificación excesiva que hacía que la solución que aportabano fuera la óptima.

Ello hizo que a partir de la década de 1980 dejara de utilizarse este método, pasándose a utili-zar desde entonces métodos de cálculo basados en la programación lineal y dinámica, quepermiten obtener la curva real de costes de la red teniendo en cuenta la evolución del timbrajede los tubos en cada uno de sus tramos (el método Granados de 1985, por ejemplo).

6.3. Conducciones de saneamiento

Las crecientes preocupaciones medioambientales de la sociedad actual requierenredes de saneamiento de las aguas residuales totalmente estancas, que nos evitenpor un lado las fugas y por tanto la contaminación del subsuelo y los acuíferos, y,por otro lado, las infiltraciones con el consiguiente aumento de caudal a tratar enlas Estaciones de Depuración de Aguas Residuales (EDAR) y por tanto de coste.

La estanquidad es el parámetro fundamental de las redes de saneamiento.

6.3.1. Tipos de redes de saneamiento

Las redes de saneamiento se clasifican en los dos grandes grupos siguientes: redesunitarias y redes separativas (véase la figura 6.6).

a) Redes unitarias: son aquellas en las que las aguas pluviales y fecales circulanpor la misma conducción. Se dimensionan de manera que tengan capacidadsuficiente para absorber en un mismo conducto la totalidad de las aguas resi-duales y las pluviales generadas en la cuenca o zona objeto de proyecto.


consideraba como un predimensionado, teniendo que afinar el cálculo variando los puntos decorte virtual y los diámetros.

Obviamente, hoy en día las redes malladas no se calculan con las metodologías anteriores, sinoque se emplean procedimientos mucho más exactos, como los descritos en párrafos anteriores.

Figura 6.6. Esquema de redes unitarias (izquierda) o separativas (derecha)


b) Redes separativas: constan de dos canalizaciones independientes: una deellas transporta las aguas residuales hasta la estación depuradora, y la otraconduce las aguas pluviales hasta el medio receptor (véase la tabla 6.8).

En cuanto al funcionamiento hidráulico de la red, pueden distinguirse, en princi-pio, las dos siguientes posibilidades: por gravedad (lo más habitual) o bajo presiónhidráulica interior (impulsiones).

En la actualidad se está desarrollando una tercera tipología de redes de saneamientoatendiendo al funcionamiento hidráulico, que serían las redes por vacío (véase la figura 6.7), las cuales presentan ventajas importantes respecto a los sistemas

Tabla 6.7. Ventajas e inconvenientes de las redes separativas

Ventajas de las redes separativas Inconvenientes de las redes separativas

Simplificación en los costes y en la explotación del sistema de depuración (el caudal conducido a las depuradorases menor, y, además, la depuradora trabaja con unas variaciones de cargacontaminante mínimas).

Disminución de la carga contaminantevertida al medio receptor.

Mayor necesidad del control de los vertidos.

Instalación y explotación más complejaque la red unitaria.

Mayores costes de instalación.

Nota

Hoy en día hay una tendencia generalizada a que las nuevas redes de saneamiento sean detipo separativo.

Por otro lado, está comprobado que las primeras aguas de lluvia presentan una importantecarga contaminante por lo que, en las redes unitarias, si no se dispone de algún tratamientopara estas aguas pluviales, se pueden generan importantes contaminaciones en el medioreceptor. Estudios de la US Environmental Protection Agency, en 1983, sobre 2 300 aguacerosen 81 estaciones de 22 ciudades distintas estimaban valores medios de 100 mg/l de sólidos ensuspensión, 10 mg/l de DBO5 y 65 mg/l de DQO como indicadores de la contaminación delas primeras aguas de lluvia.

Debe, por último, tenerse en cuenta también que la conversión de una red unitaria existente enla actualidad en separativa es una tarea prácticamente inabordable con resultados eficientespor lo dificultoso de la misma.


convencionales, como el uso de tuberías de menor diámetro (gracias a una veloci-dad de circulación del agua mayor), una mejor adaptación al terreno (excavacionesmenores, baja influencia del freático, etc.), la no existencia de problemas de olor oel hecho de que no se requieren pozos de registro.

6.3.2. Cálculo de los caudales de aguas residuales

Las conducciones que forman parte de una red de saneamiento deben diseñarse demanera que se consideren en su cálculo la totalidad de las aguas residuales genera-das en las zonas atendidas por las mismas y las aguas de lluvia asociadas a un deter-minado periodo de retorno.

En el presente apartado se establecen unas pautas para el cálculo de los caudales deaguas residuales, y lo mismo se hace en el siguiente apartado para las aguas pluviales.

Para el cálculo de las aguas residuales domésticas se deben considerar previamenteunos valores razonables de la dotación (como por ejemplo los de la tabla 6.1), demanera que los caudales medios y mínimos se calcularían con las expresionessiguientes:

Para el cálculo del caudal punta de las aguas residuales domésticas, pueden emple-arse diversas fórmulas, como por ejemplo las siguientes, propuestas por diferentesadministraciones:

Figura 6.7. Esquema de red de saneamiento por vacío

40,86

PCDQD rd

m

××= mmin QD25,0QD ×=


• Canal de Isabel II: QDp = 1,6 (QD1/2m + QDm) ≤ 3 x QDm

• Confederación del Norte: QDp = QDm + 2,6 x (QDm)0,7 si QDm > 2 l/s

QDp = 5,5 x (QDm)0,2 si QDm < 2 l/s

D dotación de aguas domésticas (l/hab/día)

P población atendida (hab)

Cr coeficiente de retorno, de valor 0,8 usualmente

QDm caudal medio de aguas residuales domésticas (l/s)

QDp caudal punta de aguas residuales domésticas (l/s)

QDmín caudal mínimo de aguas residuales domésticas (l/s)

Para el cálculo de las aguas residuales de otros orígenes (industrial, sector terciario,equipamientos dotacionales, etc.) se deben seguir criterios similares adaptados acada caso particular.

Ejemplo

Calcular los caudales de aguas residuales necesarios para el diseño de la red de sanea-miento de una población de 12 000 habitantes que tenga una actividad industrial comer-cial media.

Conforme a las dotaciones de abastecimiento normalizadas en la tabla 6.1, los valores de loscaudales medio y mínimo de diseño serán los siguientes:

Siguiendo, por ejemplo, los criterios de la Confederación Hidrográfica del Norte, el caudalpunta sería el siguiente:

l/s3040086

2700,8000012QDm =××=

l/s7,5300,25QDmin =×=

l/s58,11302,630QD 0,7p =×+=

Nota


6.3.3. Cálculo del caudal de aguas pluviales

6.3.3.1. Periodo de retorno de diseño

Además de evacuar los caudales de aguas residuales calculados en el apartado ante-rior, las redes de saneamiento y drenaje, en el sistema unitario, se deben diseñarpara que tengan capacidad para desagüar las aguas de lluvia asociadas a un periodode retorno de, al menos, 10 años, sin entrar en carga.

Lógicamente, en el sistema separativo este cálculo se realizará exclusivamente parala red pluvial.

Alternativamente a lo anterior, para la fijación del periodo de retorno para la lluviapueden adoptarse los valores que se recogen en la tabla 6.9 (UNE-EN 752-4),según la cual el periodo de retorno de diseño depende del tipo de zona de que setrata, debiendo además hacerse dos comprobaciones diferentes (sin sobrecargar lared o poniéndola en carga, pero sin producir inundaciones).

Tabla 6.9. Periodo de retorno asociado a la lluvia de diseño(UNE-EN 752-4)

Tipo de zona

Áreas rurales

Pasos inferiores

Áreas residenciales

Áreas urbanas, comerciales o industriales

• Con control de inundación

• Sin control de inundación

Periodo de retorno

Sin sobrecargar la red

Poniendo la red encarga sin inundar

1 10

2 10

10 50

25

30—

La fijación del periodo de retorno para el que diseñar las redes de drenaje es una cuestióncompleja. Cuanto más elevado sea, mayores serán los costes de la red, pero menores losdaños causados por potenciales inundaciones. Y, en sentido contrario, pequeños periodos deretorno implican costes bajos de inversión, pero importantes afecciones durante el servicio acausa de las recurrentes inundaciones que se producirán. En consecuencia, y en la más pura


El método racional para el cálculo del caudal de aguas pluviales

El caudal de aguas pluviales QP de las conducciones se suele calcular aplicando la for-mulación del método racional, la cual, en su expresión más general, es la siguiente:

QP caudal de aguas pluviales, en m3/s

Ce coeficiente medio de escorrentía de la cuenca o de la superficie drenada

teoría, el periodo de diseño de las redes de drenaje debería ser el que hiciera mínima la sumade ambos costes (los de inversión y los asociados a las inundaciones producidas durante elservicio de la red). Este razonamiento es similar al establecido para la optimización de las velo-cidades de diseño en las conducciones a presión (véase el apartado 6.2.6).

Lo que ocurre es que el principio básico antes enunciado es difícil de cuantificar monetaria-mente en la realidad, de manera que, en la práctica, se suelen exigir periodos de retorno dediseño del orden de 10 años, valores que, se supone, producen el mínimo de costes antesexplicado (véase la figura 6.8).

Figura 6.8. Optimización del periodo de retorno del diseño

Coste de la conducción

Coste total

Coste debido a las inundaciones

T (años)

Cos

tes

6,3AIC

KQP te ×××=


It intensidad media de precipitación asociada al periodo de retorno conside-rado y a un intervalo de tiempo de t horas, en mm/h

A área de la cuenca o de la superficie drenada, en km2

K coeficiente representativo del grado de uniformidad con que se reparte laescorrentía (suele tomarse 1,2)

En relación con los valores a adoptar para la intensidad media de precipitación, It,y para el coeficiente de escorrentía, Ce, los criterios a seguir son los relacionados acontinuación.

6.3.3.2. Intensidad media de precipitación, It

La intensidad media de precipitación, It, de la anterior fórmula, será la asociada auna duración igual al tiempo de concentración considerado Tc, el cual se suele cal-cular mediante la siguiente expresión:

76,0

25,0e

c JL3,0T ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

Tc tiempo de concentración, en horas

L longitud del cauce principal, en kilómetros

Je pendiente media del cauce principal, en m/m

El cálculo de la intensidad media de precipitación It asociada a una duración Tc, sesuele hacer a partir del valor de lluvia diaria areal (Pd), según la siguiente ley inten-sidad-duración:

It intensidad media asociada al intervalo de duración t deseado, en mm/h

Id intensidad media de precipitación correspondiente al periodo de retornoconsiderado y a un intervalo de tiempo de t horas, en mm/h

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ −−

d

11 28

T 28

d

t

II =

II 1,0

c1,01,0

Pd precipitación total diaria asociada a dicho periodo de retorno, en mm

I1/ Id cociente entre la intensidad horaria y la diaria (véase la figura 6.9)

24P

I dd =


La precipitación total diaria Pd se puede calcular de una forma sencilla y aproxi-mada a través del mapa de Máximas lluvias diarias en la España peninsular del Minis-terio de Fomento (1999), según el cual la precipitación máxima en 24 horas aso-ciada a un periodo de retorno T se calcula según la siguiente expresión:

PYP Td ×=

Pd precipitación total diaria asociada a un periodo de retorno T, en mm

YT cuantil regional; depende del coeficiente de variación CV y de T

P valor medio de las precipitaciones máximas, en mm

Las variables P y CV se obtienen de las figuras 6.10 y 6.11.

Figura 6.9. Mapa para la obtención del factor regional I1/ Id

Baleares: entre 11 y 12

Canarias: 8 en la vertiente norte y en islas de marcado relieve9 en la vertiente sur y en islas de topografía suave

Ceuta y Melilla: entre 10 y 11


Figura 6.10. Coeficiente de variación, Cv

Figura 6.11. Valor medio de las precipitaciones máximas, P


El cuantil Yt se calcula mediante la tabla 6.10, en función del periodo de retornoen años, T, y del coeficiente de variación, Cv.

6.3.3.3. Coeficiente de escorrentía

El coeficiente de escorrentía, en teoría, en la metodología general expuesta, se debecalcular según la siguiente expresión:

C coeficiente de escorrentía

Pd precipitación total diaria correspondiente a un periodo de retorno T, en mm

Tabla 6.10. Valores del cuantil Yt

2

Periodo de retorno en años, T

5 10 25 50 100 200 500

0,935 1,194 1,377 1,625 1,823 2,022 2,251 2,5410,932 1,198 1,385 1,640 1,854 2,068 2,296 2,6020,929 1,202 1,400 1,671 1,884 2,098 2,342 2,6630,927 1,209 1,415 1,686 1,915 2,144 2,388 2,7240,924 1,213 1,423 1,717 1,930 2,174 2,434 2,7850,921 1,217 1,438 1,732 1,961 2,220 2,480 2,8310,919 1,225 1,446 1,747 1,991 2,251 2,525 2,8920,917 1,232 1,461 1,778 2,022 2,281 2,571 2,9530,914 1,240 1,469 1,793 2,052 2,327 2,617 3,0140,912 1,243 1,484 1,808 2,083 2,357 2,663 3,0670,909 1,247 1,492 1,839 2,113 2,403 2,708 3,1280,906 1,255 1,507 1,854 2,144 2,434 2,754 3,1890,904 1,259 1,514 1,884 2,174 2,480 2,800 3,2500,901 1,263 1,534 1,900 2,205 2,510 2,846 3,3110,898 1,270 1,541 1,915 2,220 2,556 2,892 3,3720,896 1,274 1,549 1,945 2,251 2,586 2,937 3,4330,894 1,278 1,564 1,961 2,281 2,632 2,983 3,4940,892 1,286 1,579 1,991 2,312 2,663 3,044 3,5550,890 1,289 1,595 2,007 2,342 2,708 3,098 3,6160,887 1,293 1,603 2,022 2,373 2,739 3,128 3,6770,885 1,297 1,610 2,052 2.403 2.785 3,189 3,7380,883 1,301 1,625 2,068 2,434 2,815 3,220 3,7990,881 1,308 1,640 2,098 2,464 2,861 3,281 3,860

Cv

300310320330340350360370380390400410420430440450460470480490500510520

2od

odod

]11 + )P / (P[]23 + )P / (P[]1 )P / (P[

=C ⋅−


Po umbral de escorrentía: valor de la precipitación acumulada por debajo del cualse producen escorrentías, en mm. Si no se dispone de datos más precisos, sepuede adoptar un valor conservador de 20 mm, salvo que se trate de terrenoscon capas arcillosas o rocosas muy someras, en cuyo caso se reduce a 10 mm

A falta de información más detallada, se pueden adoptar los valores indicados en latabla 6.11 para el coeficiente de escorrentía C.

Tabla 6.11. Valores del coeficiente de escorrentía C (CH Norte, 1989)

CoeficienteC

Tipo de zona

Zona verde

Rural

Urbana. Edificación abierta

Industrial

Mixta. Urbano - Industrial

Urbana. Edificación cerrada

0,30

0,50

0,70

0,70

0,80

0,90

Ejemplo

Calcular conforme a la metodología del método racional el caudal de aguas pluvialesgenerado en una cuenca de tipo rural en las cercanías de Zaragoza, de 0,25 km2 desuperficie, en la que el mayor cauce tenga una longitud de 800 m y un desnivel de 46 m.

En primer lugar, el tiempo de concentración Tc valdrá:

Al estar en las cercanías de Zaragoza, el parámetro I1 / Id valdrá 10 (véase la fig. 6.9) y la rela-ción It / Id:

12,05128

0,432810

II

0,1

0,10,1

d

t =−

−×=

h0,43

80046

0,800,3T

0,76

0,25c =

⎥⎥⎥⎥⎥

⎦

⎤

⎢⎢⎢⎢⎢

⎣

⎡

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

×=


De las figuras 6.10 y 6.11 se obtiene que Cv es 405 y P = 45 mm, respectivamente, de maneraque el cuantil YT será 1,4995 (adoptando un periodo de retorno de 10 años). En consecuencia,la precipitación total diaria Pd asociada a dicho periodo de retorno valdrá:

Al tratarse de una zona rural puede adoptarse un coeficiente de escorrentía medio C de 0,50,de manera que el caudal de cálculo valdría:

6.3.4. Caudales de diseño de las conducciones

Una vez calculados conforme a lo descrito en los apartados anteriores los caudalesde aguas residuales y pluviales, se deben calcular los caudales máximo y mínimo dediseño de los colectores que integran las redes de saneamiento, lo cual se hace con-forme a los criterios resumidos de la tabla 6.12.

mm67,45451,4995Pd =×=

mm/h33,8612,052,81It =×=

mm/h2,8124

67,45Id ==

/sm1,413,6

0,2533,860,501,2QP 3=⋅⋅×=

Tabla 6.12. Caudales de cálculo en las redes de saneamiento

Qmáx

Redes unitarias Redes separativas

Qmín

QDp caudal punta de aguas residuales domésticas (l/s)

QDmín caudal de aguas residuales domésticas mínimo (l/s)

QP caudal de aguas pluviales (l/s)

Qmín caudal mínimo de diseño de las conducciones de la red de alcantarillado (l/s)

Qmáx caudal máximo de diseño de las conducciones de la red de alcantarillado (l/s)

Qmáx = QDp + QP

Qmín = QDmín

Conducciones deaguas residuales

Qmáx = QDp

Conducciones deaguas pluviales

Qmáx = QP


6.3.5. Diseño hidráulico

El diseño de la red debe hacerse teniendo en cuenta las dos limitaciones siguientesde velocidad y llenado de la conducción:

a) Velocidad: se debe verificar la velocidad de circulación del agua en las seccio-nes que se consideren representativas de las conducciones en, al menos, lassiguientes hipótesis:

• En la hipótesis de circulación del caudal máximo de diseño (Qmáx), sedebe comprobar que la velocidad de circulación del agua no exceda unvalor máximo tal que garantice la integridad de la conducción. Es fre-cuente limitar la velocidad máxima a 3 m/s, si el efluente no contienearena, admitiéndose esporádicamente valores de hasta 6 m/s. Si el efluentecontiene arenas, la velocidad de diseño se debe reducir a 2 m/s para evitarproblemas de erosión.

• En la hipótesis de circulación del caudal mínimo de diseño (Qmín), sedebe comprobar que la velocidad de circulación del agua supera un valormínimo que evite la sedimentación de las partículas presentes en el aguaresidual. Un valor frecuente para esta velocidad mínima es 0,30 m/s, si elefluente no contiene arena o, en caso contrario (presencia de arena en elefluente), 0,60 m/s.

b) Llenado de la conducción: para evitar problemas de septicidad y garantizaruna adecuada circulación de oxígeno en la tubería, se debe limitar el llenadode las conducciones de aguas residuales a un valor máximo. Es frecuente,por ejemplo, limitar el llenado en las conducciones cuyo funcionamiento seaen lámina libre, y en la hipótesis de circulación del caudal máximo de pro-yecto (Qmáx), al 75 u 85% de la sección en los casos de conducciones de

Ejemplo

Calcular los caudales de diseño de una red de saneamiento y drenaje unitaria que hubierade recoger los caudales generados en la aglomeración urbana y de la escorrentía ruralcalculadas en los ejemplos de los anteriores apartados 6.3.2 y 6.3.3.

Conforme a los criterios resumidos en la tabla 6.12, los caudales de diseño de la red de sane-amiento y drenaje serían los siguientes:

Qmáx = 1 410 + 58 = 1 468 l/s Qmín = 7,5 l/s


aguas residuales o de aguas pluviales, respectivamente. En las redes unita-rias, el llenado se suele limitar al 75% (véase la tabla 6.13).

En las redes de saneamiento, las comprobaciones anteriores, teniendo en cuenta lapendiente de la conducción J, suelen hacerse a través de la expresión de Manning:

Tabla 6.13. Resumen de los criterios de velocidad y llenado

Qmáx

Velocidad Llenado

Qmín

Vmáx

Vmín

3 m/s si el efluente no contiene arena

6 m/s en situaciones esporádicas

2 o 3 m/s si el efluentecontiene arenas

0,60 m/s si el efluente no contiene arena

0,30 m/s si el efluentecontiene arenas

Redes separativas

75% el colector deaguas residuales

Conducciones deaguas pluviales

85% la conducciónde aguas pluviales

75%

34H

22c

R

nvLHJ =∆=

J pendiente de la conducción

Hc pérdida de carga continua, en m

L longitud del tramo, en m

v velocidad del agua, en m/s

RH radio hidráulico de la conducción, en m

Am área mojada de la conducción, en m2

Pm perímetro mojado, en m

n coeficiente de rugosidad de Manning (adimensional). En las canalizacionesde PE puede adoptarse el valor de 0,008

m

mH P

AR =


Fijados los caudales máximos y mínimos de diseño de las redes de saneamiento (yteniendo en cuenta las condiciones de velocidad y llenado antes indicadas), con laexpresión anterior, se obtendría para una pendiente determinada el diámetro nece-sario. Estos cálculos no son sencillos de hacer a mano, por lo que, usualmente, seemplean herramientas informáticas para ello.

También pueden emplearse ábacos, como el representado en la figura 6.12, en elcual se representa la relación entre la velocidad y el caudal a sección llena y parcial-mente llena, relaciones que son independientes de la pendiente, rugosidad o diá-metro de la conducción.

0

0,1

0,2

0,3

0,4

0,5

0,6

0,7

0,8

0,9

1

0,0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1,0 1,1 1,2

Figura 6.12. Ábaco para el diseño hidráulico de las conducciones de saneamiento

Vp / V

Qp / Q

Vp / V y Qp / Q

h/ID

h Calado

ID Diámetro interior

Q Caudal a sección llena

Qp Caudal a sección parcialmente llena

V Velocidad del agua a sección llena

Vp Velocidad del agua a sección parcialmente llena


Ejemplo

En el presente ejemplo, por último, se pide dimensionar la conducción de PE necesariapara transportar los caudales Qmáx = 1 460 l/s y Qmín = 7,5 l/s, sabiendo que la pendienteque debe tener es del 0,9%.

Hagamos, en primer lugar, un tanteo para verificar si una conducción de diámetro interior 800mm sería suficiente. Su capacidad hidráulica a sección llena (Q) y la velocidad resultante (v)serían las siguientes, calculadas según la expresión de Manning (n = 0,008 para el PE):

Q = 1,56 m3/s

v = 3,11 m/s

Comprobación a caudal máximo

La relación entre el caudal de cálculo y el caudal a sección llena es la siguiente:

Entrando en la figura 6.12 con el valor anterior se obtiene que la relación h/ID es aproximada-mente 0,75, valor razonable para el llenado de la conducción ante el caudal máximo.

Para verificar que la velocidad es correcta, entrando en la figura 6.12 con el valor obtenido dellenado (0,75) se obtiene que la relación entre la velocidad para el caudal de cálculo y la velo-cidad a sección llena es 1,13, de manera que la velocidad para el caudal máximo será:

vp = 1,13 · v = 1,13 x 3,11 = 3,48 m/s

Es un valor inferior a 6 m/s que es el admisible para situaciones esporádicas (véase la tabla 6.13;el caudal de avenida para periodo de retorno de 10 años puede considerarse una situaciónexcepcional).

Comprobación a caudal mínimo

En este caso:

Entrando en la figura 6.12 con el valor anterior se obtiene que la relación h/ID es aproximada-mente 0,05; a su vez, para ese valor, en la misma figura se obtiene que la relación entre la

3422

22

3422

22

34

H

22

40,8

40,8

0,008Q

4D

4D

nQ

R

nv0,012i

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛

⋅=

⎟⎠⎞⎜

⎝⎛

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛===

ππ

ππ4

0,8vSv1,56Q

2

⋅=⋅==

0,931,561,46

Q

Qp ==

0,00481,56

0,0075Q

Qp ==


6.3.6. Diámetros mínimos

Independientemente de los valores obtenidos en el cálculo hidráulico para los diá-metros de las conducciones, teniendo en cuenta los condicionantes de diseño des-critos en apartados anteriores (caudales, velocidades, pérdidas de carga, etc.), éstosdeben ser superiores a unos valores mínimos. En concreto, es frecuente exigir quelas redes de saneamiento tengan un diámetro de, como mínimo, 300 mm. En lasacometidas domiciliarias o en los albañales que conectan los sumideros que recogenlas aguas pluviales puede admitirse un diámetro menor, de 160 mm, por ejemplo.

velocidad para el caudal de cálculo y la velocidad a sección llena es 0,32, de manera que lavelocidad para el caudal mínimo será:

vp = 0,32 · v = 0,32 x 3,11 = 0,99 m/s

Es un valor superior a 0,3 o 0,6 m/s, que son los valores mínimos admisibles normalizados enla tabla 6.13.

En consecuencia, si los caudales de diseño son Qmáx = 1 460 l/s y Qmín = 7,5 l/s y la pendientees del 0,9%, la conducción de PE deberá tener un diámetro interior de 800 mm.

Nota

Al igual que en las redes de abastecimiento, en las de saneamiento también suelen fijarse unosvalores mínimos a los diámetros de las conducciones que las componen, si bien, en este caso,los criterios para normalizar dichos valores mínimos son diferentes.

En concreto, el principio básico seguido para la determinación de los diámetros mínimos delas conducciones que forman parte de las redes de saneamiento es que deben tener una sec-ción tal que se evite la formación de atascos. Habitualmente, las conducciones de saneamientoy drenaje, junto a las aguas residuales o pluviales, transportan todo tipo de objetos (elementossólidos, trapos, ramas de árboles, hojas, etc.), de manera que si la conducción es muy pequeñapodría atascarse.

7.1. Tubos rígidos y flexibles

Tradicionalmente, los tubos se han dividido en rígidos y flexibles según fuera sucomportamiento mecánico ante las solicitaciones a las que estén expuestos, si bientales categorías no son conceptos cerrados, pues hay muchos criterios para definirla condición de rigidez o flexibilidad de una canalización, conforme se describe enel presente apartado.

Los tubos de PE son un claro ejemplo de tubos flexibles, cuyo diseño mecánicoviene limitado por razones de seguridad por la deformación máxima admisible.

7.1.1. Los criterios tradicionales de rigidez

Una de las formas más tradicionales de dividir a las conducciones en rígidas o flexi-bles era la utilizada en Estados Unidos por las normas AWWA, las cuales estable-cen que un tubo es rígido si no puede soportar sin daños deformaciones de su diá-metro de más del 1 por mil; flexible si es capaz de soportar deformaciones de másdel 3% y semirrígido si se encuentra en una situación intermedia.

Más adelante, algunos especialistas, Howard en concreto (véase Jiménez Salas,1980), introdujeron hace años un criterio de clasificación de las conducciones enrígidas y flexibles según fuera la rigidez circunferencial del tubo Sc.

Diseño mecánico7

3

mc D

e12ES ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

E módulo de elasticidad del material de la tubería

e espesor del tubo

Dm diámetro medio de la tubería

Así los tubos se clasificarían de la siguiente forma:

Sc < 10 T/m2 tubos flexibles

10 < Sc < 20 T/m2 tubos semirrígidos

Sc > 20 T/m2 tubos rígidos

Con los criterios anteriores, el comportamiento de un tubo puede variar con el diá-metro y el espesor (un comportamiento flexible para diámetros grandes y espesoresreducidos puede tornarse en rígido para diámetros pequeños y elevados espesores),si bien, en la mayoría de los casos, resultaban como tubos rígidos los de hormigón,como semirrígidos los de fundición y como flexibles los de acero y los plásticos.

Lo anterior puede verse claramente en la figura 7.1 (Water Authorities Association,1988), en la cual se representa dónde se ubicaría cada material de los usualmenteempleados en conducciones (incluso el extinto fibrocemento) en función de su rigi-dez (en línea continua se marcan las utilizaciones más frecuentes de cada material yen discontinua las menos).

En la figura puede apreciarse el efecto antes comentado de que un tubo de unmismo material puede resultar con rigideces muy variables en función de la geo-metría (los valores menores del rango de rigideces cubierto por cada materialcorresponden a los diámetros grandes y viceversa). Los tubos de PE resultan flexi-bles para cualquier geometría.

7.1.2. Nuevos criterios para caracterizar la rigidez

En los últimos años se han publicado algunas normas europeas que recogen diver-sos criterios para la clasificación de los tubos en rígidos o flexibles. La NormaUNE-EN 805, por ejemplo, clasifica los tubos de la siguiente manera:

• Tubo rígido: “tubo cuya capacidad de carga está limitada bien por la roturasin deformación significativa de la sección (comportamiento rígido)”.

• Tubo flexible: “tubo cuya capacidad de carga está limitada por la deformación(ovalización y/o deformación circunferenical) bajo carga de estado límiteúltima sin romperse o sin tensión excesiva (comportamiento flexible)”.

• Tubo semirrígido: “tubo cuya capacidad de carga está limitada bien por ladeformación y/o una tensión excesiva (comportamiento flexible), bien por


la rotura (comportamiento rígido) en función de su rigidez anular y de lascondiciones de instalación”.

A este respecto es también destacable la Norma UNE-EN 1295-3, la cual intro-duce un criterio de clasificación a partir del parámetro que denomina rigidez rela-tiva, Sr:

Sr rigidez relativa

Es módulo de elasticidad o de reacción del relleno de la zanja

υs módulo de Poisson del suelo, para el que generalmente se utiliza el valor 0,3

S rigidez circunferencial de la tubería

221Diseño mecánico

Figura 7.1. Clasificación de las canalizaciones en función de su rigidez

PRFV

ACERO

PE

PVC-U

FUNDICIÓN DÚCTIL

FIBROCEMENTO

HORMIGÓN

104 106 107105103Rigidez (N/m2)

FLEXIBLE SEMIRÍGIDO RÍGIDO

)1(S8ES 2

s

sr υ−

=

Se considera que la tubería se comporta como rígida cuando Sr ≤ 9 y como flexiblecuando Sr > 9. Sin embargo, aquellos casos en los que la rigidez relativa está com-prendida entre 9 y 24 se suelen denominar tuberías semirrígidas o tuberías semifle-xibles caracterizadas porque su deformación mantiene una forma elíptica.

Con todo lo anterior, la forma más completa hoy en día de entender el alcance deestos conceptos es quizá la que se recoge en la Guía Técnica sobre tuberías para eltransporte de agua a presión (CEDEX, 2003), según la cual los tubos flexibles sonaquellos que admiten ciertas deformaciones por la acción de las cargas verticales,produciéndose un efecto de que, al aumentar el diámetro horizontal, hace queentren en juego los empujes pasivos del terreno, aumentado de forma considerablesu resistencia.

Estos tubos quedarían fuera de servicio (las tensiones en la pared superarían lasadmisibles) si se alcanzasen deformaciones circunferenciales muy elevadas, superio-res al 20% del diámetro. Sin embargo, en la práctica, se dimensionan para que lacitada deformación causada por la acción exclusiva de las cargas externas, no supereun valor del orden del 3% o el 6% del diámetro, no alcanzándose para entonces elagotamiento de su capacidad resistente.

En el extremo opuesto estarían los tubos rígidos, en los que la deformación por laacción de las cargas ovalizantes es tan pequeña que no se benefician del posibleempuje pasivo del terreno, sino que absorbe todas las solicitaciones el propio tubo.En este caso, el tubo queda fuera de servicio cuando el estado tensional en la paredexcede el valor admisible.

Los estudios al respecto de los últimos años concluyen que, efectivamente, la divi-sión entre tubos flexibles y rígidos sería excesivamente simple, ya que habría unestadio intermedio, que serían los tubos semirrígidos o semiflexibles, los cualesadmiten cierta deformación ante las cargas externas, la cual es suficiente para poderhacer variar el empuje de las tierras (comportamiento flexible).

En ellos puede ocurrir tanto que la deformación alcanzada para el estado tensio-nal último sea muy pequeña (menor, por ejemplo, del 2 o del 3%: comporta-miento rígido) como que sea muy grande (más de, por ejemplo, el 10%, de modoque se dimensionen limitando la deformación radial admisible a un valor delorden del 3 o el 5% del diámetro: comportamiento flexible). Por tanto, en eldimensionamiento de estos tubos hay que comprobar que en cada instalación nilas deformaciones ni las tensiones superan los valores admisibles (en los tubos fle-xibles puros bastaba con comprobar únicamente lo primero, y en los absoluta-mente rígidos, lo segundo).


7.2. Metodología de cálculo

El dimensionamiento mecánico de los tubos de PE enterrados se recomienda reali-zarlo conforme a lo especificado por la Norma UNE 53331 IN (basada en lanorma alemana ATV 127), de manera que la hipótesis pésima de carga y la solici-tación condicionante suelen corresponder a alguna de las combinaciones de accio-nes indicadas en la tabla 7.1.

7.2.1. Hipótesis I. Presión interna positiva (estado tensional)

En la hipótesis de actuación única de la presión interna, debe comprobarse que laDP no excede el valor de la PN del tubo (la cual, a su vez, coincide con la Presión deFuncionamiento Admisible PFA, véase el apartado 2.5.2), de acuerdo con la serie de valores normalizados en el apartado 3.2. En la figura 7.2 se representan las PNnormalizadas en función del DN del tubo y del tipo de PE. Dichos valores están calculados sobre la base de un coeficiente de seguridad C 1,25 (véase el apartado 3.2).

Debe también comprobarse que la máxima presión, incluyendo las sobrepresionesdebidas al golpe de ariete (Presión Máxima de Diseño, MDP), es inferior a la PresiónMáxima Admisible (PMA), la cual toma los valores que se indican en la tabla 7.2(véase el apartado 3.2).

DP < PN (=PFA) MDP < PMA


Combinación de acciones

Hipótesis I

Hipótesis II

Hipótesis III

Hipótesis IV

Solicitación determinante

Presión interna positiva

Acciones externas y presión interna positiva

Acciones externas

Acciones externas y presión interna negativa

Estado tensional

Estado tensional y deformaciones

Estado tensional y deformaciones

Pandeo o colapsado

Tabla 7.1. Hipótesis pésima de carga y solicitaciones condicionantes en los tubos de PE enterrados

PMA

C1,25

1,60

1,30 x PFA

1,65 x PFA

Tabla 7.2. PMA en función de la PN y del coeficiente de seguridad C


Figura 7.2. Presiones nominales normalizadas en los tubos de PE

PE 100

0

5

10

15

20

25

30

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600

DN

PN

(bar)

PN 4 (SDR 41)

PN 5 (SDR 33)

PN 6 (SDR 26

PN 8 (SDR 21)

PN 10 (SDR 17)

PN 12,5 (SDR 13,6)

PN 16 (SDR 11)

PN 20 (SDR 9)

PN 25 (SDR 7,4)

PE 80

0

5

10

15

20

25

30

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600DN

PN

(bar)

PN 3,2 (SDR 41)

PN 4 (SDR 33)

PN 5 (SDR 26)

PN 6 (SDR 21)

PN 8 (SDR 17)

PN 10 (SDR 13,6)

PN 12,5 (SDR 11)

PN 16 (SDR 9)

PN 20 (SDR 7,4)

PE 63

0

5

10

15

20

25

30

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600DN

PN

(bar)

PN 2,5 (SDR 41)

PN 3,2 (SDR 33)

PN 4 (SDR 26)

PN 5 (SDR 17,6)

PN 6 (SDR 17,6)

PN 8 (SDR 13,6)

PN 10 (SDR 11)

PN 12,5 (SDR 9)

PN 16 (SDR 7,4)

PE 40

0

5

10

15

20

25

30

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600DN

PN

(bar)

PN 1,6 (SDR 41)

PN 2,5 (SDR 26)

PN 3,2 (SDR 21)

PN 4 (SDR 17,6)

PN 5 (SDR 13,6)

PN 6 (SDR 11)

PN 8 (SDR 9)

PN 10 (SDR 7,4)

7.2.2. Hipótesis II. Acciones externas y presión internapositiva (estado tensional y deformaciones)

Debe comprobarse que, actuando conjuntamente ambas acciones, el coeficiente deseguridad C a largo plazo para los esfuerzos tangenciales a flexotracción en clave,riñones y base sea superior al valor admisible, conforme los valores indicados en latabla 7.3, y que la deformación producida sea inferior al 5% del diámetro del tubo(UNE 53331 IN).

La clase de seguridad A corresponde al denominado en la Norma UNE 53331como “caso general” (amenaza de capa freática; reducción de servicio o fallos conconsecuencias económicas notables), mientras que la clase B es para los “casosespeciales” (sin amenaza de capa freática; débil reducción de servicio o fallos conconsecuencias económicas poco importantes).

La determinación de estos esfuerzos tangenciales suele realizarse en Españamediante el método de la Norma ATV 127, el cual se encuentra desarrollado en la


Ejemplo

Una tubería de PE de DN 400 mm que vaya a estar sometida a una DP de 1,5 N/mm2 y a unaMDP de 2,00 N/mm2 no podrá ser de PE40, sino que habrá de seleccionarse de PE 63, 80 o100. En cualquier caso, deberá ser de PN 16, equivalente a una serie de espesores S5, S4 o S3,2 según se trate, respectivamente, de PE 100, 80 o 63 (supuesto un coeficiente de seguri-dad C de 1,25). A su vez, la MDP (2,00 N/mm2) es inferior a 1,50 veces la PFA (o la PN), demanera que la conducción resiste las sobrepresiones asociadas al golpe de ariete.

Esfuerzo tangencial dediseño a flexotracción

(N/mm2)

Corto plazo 30,0

Largo plazo 14,4

Tabla 7.3. Esfuerzo tangencial a flexotracción admisible y coeficiente C en tubos de PE (UNE 53331 IN)

Coeficiente de seguridad

C

Clase de seguridad A 2,50

Clase de seguridad B 2,00

Norma UNE 53331 IN y que resumidamente se expone a continuación (para verel detalle de la metodología al completo debe consultarse la citada norma):

σ esfuerzo tangencial, en N/mm2

N suma de fuerzas axiles por unidad de longitud (kN/m)

N = Nqvt + Nqh + Nqht + Nt + Na + NPa

Nqvt, Nqh, Nqht, Nt, Na, NPa axiles debidos a la acción del terreno (cargavertical, qvt; carga horizontal, qh, y reacciónhorizontal, qht), a las acciones gravitatorias(peso propio del tubo, qt, y peso del aguacontenida en su interior, qa) y a la presióninterior, qPa

M suma de momentos por unidad de longitud (kNm/m)

M = Mqvt + Mqh + Mqht + Mt + Ma + MPa

Mqvt, Mqh, Mqht, Mt, Ma, MPa momentos debidos a la acción del terreno(carga vertical, qvt; carga horizontal, qh, yreacción horizontal, qht), a las acciones gra-vitatorias (peso propio del tubo, qt, y pesodel agua contenida en su interior, qa) y a lapresión interior, qPa

S área de la sección longitudinal de la pared del tubo por unidad de longitud(cm2/m)

S = 100 e (donde e es el espesor de la pared del tubo, en mm)

W momento resistente de la sección (cm3/m)

W = 100 e2 / 6

k factor de corrección por curvatura, que tiene en cuenta las fibras periféricasinteriores y exteriores

Al igual que la comprobación del estado tensional, el estado deformacional de lostubos de PE suele realizarse en España según la formulación desarrollada en lanorma UNE 53331 IN (método ATV 127):


⎥⎦⎤

⎢⎣⎡ ±= KW

M100SN10 ασ

δ deformación vertical a largo plazo, en %

Cv coeficiente de deformación

qvt presión vertical total sobre el tubo, en kN/m2

qh presión lateral de tierras, en kN/m2

St rigidez a largo plazo del tubo, en N/mm2


100S

qqC

t

hvtV

−=δ

Et módulo de elasticidad a largo plazo del tubo, en N/mm2

e espesor de la pared del tubo, en mm

rm radio medio del tubo, en mm

3

m

tt r

e12ES ⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛=

DN diámetro nominal del tubo, en mm

La aplicación de la formulación anterior debe realizarse con la ayuda de algún pro-grama informático, pues a mano es muy compleja. En cualquier caso, en esta hipó-tesis de pésima de carga (actuación conjunta de la presión interna y de las cargasexternas), en los tubos de PE, en muchas ocasiones, el estado deformacional es limi-tante antes que el estado tensional, por lo que su comprobación es fundamental.

2eDNrm

−=

Ejemplo

En la figura 7.3 se han representado (conforme a UNE 53331 IN y extractadas de la Guía téc-nica sobre tuberías para el transporte de agua a presión; CEDEX, 2003) las alturas de enterra-miento que hacen que queden fuera de servicio los tubos de PE en la hipótesis de actuaciónconjunta de la presión interior y de las cargas externas.

Corresponden a tuberías de PE80, supuesto un valor de la tensión admisible a largo plazo de14,4 N/mm2 y suponiendo que las condiciones de cálculo correspondan a los siguientes pará-metros:

Hipótesis consideradas de compactación en las zanjasCompactación

altaCompactación

baja

Compactación proctor normal (%)

Ángulo de rozamiento interno del relleno (ρ )

Valor de cálculo del ángulo de rozamiento interno del relleno (ρ ‘)

Módulo de compresión del relleno en la parte superior del tubo (E1)

Módulo de compresión del relleno alrededor del tubo (E2)

Módulo de compresión del terreno en la zona lateral del tubo (E3)

Módulo de compresión del terreno en la zona inferior del tubo (E4)

97%

25º

25º

8,0 N/mm2

8,0 N/mm2

10,0 N/mm2

10,0 N/mm2

85%

25º

8,33º

1,2 N/mm2

1,2 N/mm2

1,2 N/mm2

10,0 N/mm2

Tabla 7.4. Hipótesis de compactación del relleno


• Densidad del relleno: 20 kN/m3

• Coeficiente de empuje lateral de las tierras: K1 = 0,5 y K2 = 0,2

• Sin tráfico

• Zanja estrecha ataluzada con ángulo de 75º

• Apoyo en cama granular con ángulo de 60º o 90º

• Dos hipótesis de compactación del relleno (véase la tabla 7.4)

• Presión interior actuante igual a la PN del tubo

• Coeficiente de seguridad 2,00 (clase de seguridad B)

Las presiones hidráulicas que se han supuesto en el cálculo que soliciten a la tubería son lassiguientes:

• Tubos de la serie S 20: 0,20 N/mm2

• Tubos de la serie S 12,5: 0,32 N/mm2

• Tubos de la serie S 8: 0,5 N/mm2

Se ha representado con línea fina las situaciones en las que la solicitación condicionante es ladeformación y en línea gruesa cuando el estado tensional producido sea el que deja fuera deservicio a la tubería.

De esta forma, por ejemplo, si un tubo de DN 600 mm va a instalarse enterrado con un ángulode apoyo de 60º y sometido a una DP de 0,32 N/mm2 y no hay garantías de la compactacióndel relleno, no deberían de excederse profundidades de unos 0,75 m (véase la figura 7.3). Sitiene que ser instalado con un cubrimiento de tierras de 2 m, deberá ser de la serie S8.


Figura 7.3. Ejemplo de cálculo mecánico de tubos de PE enterrados

0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

S 20

S 12,5

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)

0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

S 20

S 12,5

S 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)

Ángulo de apoyo 90º. Relleno bien compactado Ángulo de apoyo 90º. Relleno mal compactado

0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)

0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

S 20

S 12,5

S 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)


S 20

S 12,5

S 8


7.2.3. Hipótesis III. Acciones externas (estado tensionaly deformaciones)

Debe comprobarse que, actuando únicamente las acciones externas (terreno, sobre-cargas móviles o fijas, y otras si existen), el coeficiente de seguridad C a largo plazopara los esfuerzos tangenciales a flexotracción en clave, riñones y base sea superioral admisible, conforme los valores indicados en la tabla 7.3 y que la deformaciónproducida sea inferior al 6% del DN.

Esta comprobación se recomienda realizarla según la formulación desarrollada enUNE 53331 IN (método ATV 127), que es la misma que la descrita en el apar-tado anterior.

En esta hipótesis pésima de carga (actuación única de las cargas externas), en lostubos de PE, prácticamente siempre el estado deformacional es limitante antes queel estado tensional. No obstante, suele ser más condicionante la hipótesis anterior(actuación conjunta de presión interna y acciones externas) que ésta (sólo accionesexternas).

Ejemplo

En la figura 7.4 se han representado (conforme a UNE 53331 IN y extractadas de la Guía téc-nica sobre tuberías para el transporte de agua a presión; CEDEX, 2003) las alturas de enterra-miento que hacen que queden fuera de servicio los tubos de PE en la hipótesis de actuaciónexclusiva de las cargas externas.

Corresponden al caso del PE80, supuesto un valor de la tensión admisible a largo plazo de14,4 N/mm2 y suponiendo que las condiciones de instalación sean idénticas a las del ejemploanterior.

Se ha representado con línea fina las situaciones en las que la solicitación condicionante es ladeformación y en línea gruesa cuando el estado tensional producido sea el que deja fuera deservicio a la tubería.

De esta forma, por ejemplo, si un tubo de DN 600 mm va a instalarse enterrado con un ángulode apoyo de 60º y sometido a una DP de 0,32 N/mm2 y no hay garantías de la compactacióndel relleno, no deberían de excederse profundidades de unos 0,75 m (véase gráfico de rellenomal compactado en la figura 7.4). Si tiene que ser instalado con un cubrimiento de tierras de 2 m, deberá ser de la serie S8.


Figura 7.4. Representación de las alturas máximas de enterramiento

0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

S 20

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)

0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

S 20

S 12,5

S 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)


0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)

0

DN

100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000

S 20

S 12,5

S 8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

Altu

ra d

e tie

rras

(m)


S 20

S 12,5


7.2.4. Hipótesis IV. Acciones externas y presión internanegativa (pandeo o colapsado)

Ante la actuación conjunta de las cargas externas y de las posibles presiones inter-nas negativas, debe comprobarse que el coeficiente de seguridad C frente al pandeoalcance al menos los valores indicados en la tabla 7.3, lo cual puede comprobarsemediante la siguiente expresión:

Pcrít carga crítica de pandeo, en N/mm2. Puede calcularse mediante la expresión(UNE 53331 IN):

qvt presión vertical total sobre el tubo, en kN/m2

C coeficiente de seguridad (iguales valores que los de la tabla 7.3)

St rigidez circunferencial específica a largo plazo, en N/mm2

Ssh rigidez horizontal del relleno hasta la clave del tubo (véase UNE 53331 IN,apartado 4.1.2), en N/mm2

Al igual que las comprobaciones de apartados anteriores, la aplicación de esta for-mulación debe realizarse con ayuda de algún programa informático, pues a manoes muy compleja.

7.3. Programa de cálculo

Dado el laborioso proceso de cálculo para la comprobación de las solicitaciones deltubo en una instalación, AseTUB dispone de un programa informático, preparadopor la ingeniería alemana IngSoft y basado en la norma ATV 127 (UNE 53331)que facilita este cálculo. Mediante la introducción de los parámetros de la instala-ción, se procede fácilmente al cálculo estático de las tuberías de PE enterradas. Sise quisiera realizar el cálculo de forma manual, se deberá seguir el proceso según elInforme Técnico UNE 53331 (o a la norma ATV 127).

CqP

vt

crit ≥

shtcrit SS2P ×=

El cálculo se estructura de la siguiente forma:

• Una vez seleccionado el tubo adecuado, así como el tipo y apoyo de la zanja,se determinan las acciones que actúan sobre el tubo debidas a cargas externase internas, analizándose si la deformación del tubo es admisible de acuerdocon el límite establecido del 5% (a los 50 años).

• En caso positivo se continúa determinando las tensiones máximas a las queestá sometido el material, que deberá superar los criterios de seguridad esta-blecidos, así como los relativos a la presión crítica del colapso a la presión delagua y a la acción simultánea de ambas.

• Si la deformación fuese superior al 5% habrá que realizar otro supuestomodificando las características de la instalación o el tipo de tubo.

• Normalmente la deformación máxima del tubo se produce a largo plazo ylos valores del módulo de elasticidad en flexión transversal se toman en fun-ción del material.

La información necesaria para el cálculo estático de tuberías y la comprobación desu resistencia a las cargas externas a largo plazo es la siguiente:

Datos del tubo

Material del tubo PE

Diámetro nominal, DN mm

Espesor de la pared del tubo, e mm

Módulo de elasticidad del tubo a flexión transversal, E:

A largo plazo N/mm2

Esfuerzo tangencial de diseño del tubo a flexotracción, t

A largo plazo N/mm2

Presión interior del agua, Pi: bar

Presión exterior del agua, Pe: bar

Condiciones de la zanja

Tipo

Altura del recubrimiento por encima de la generatriz superior del tubo H: m


Anchura de la zanja, B: m

Ángulo de inclinación de las paredes de la zanja, β: grados

Tipo de apoyo 2α =MMM

Tipo de suelo. Grupo.

Tipo de relleno

Ángulo de rozamiento interno ρ =MMM

Grado de compactación % Proctor Normal

Peso específico de las tierras de relleno, γ: kN/m3

Sobrecargas concentradas

Cargas de tráfico:MMMCamión de MMMt Nº de ejes:MM

Sobrecargas repartidas

Cargas

Tipo de pavimento

Módulos de compresión de los materiales de pavimentación:

Primera capa:

Módulo de compresión Ef1 N/mm2

Altura, h1 m

Segunda capa:

Módulo de compresión Ef2 N/mm2

Altura, h2 m

Como resultado del cálculo se conoce si la instalación es válida o si por el contrariohay que cambiar alguna de sus condiciones. El programa de cálculo informáticoemite, además, un informe completo con los resultados que puede ser impreso oguardado en los documentos personales.

Ésta es una herramienta de gran utilidad para los profesionales del sector. AseTUBfacilita a través de su página web (www.asetub.es) el libre acceso al programa.


8.1. Introducción

En el presente capítulo2 se desarrollan algunas recomendaciones para las instalacio-nes enterradas de las tuberías de PE (desde el transporte de la tubería, su montaje ytendido, hasta la ejecución del movimiento de tierras necesario para situarla en lazanja), las cuales son la disposición más frecuente de las conducciones.

8.2. Transporte, manipulado y acopio

8.2.1. Transporte

Las operaciones de transporte de los tubos deben hacerse, en su caso, conforme alas vigentes normas de tráfico, siendo en ocasiones un condicionante para las longi-tudes de fabricación, dado que es posible fabricar tubos de más de 12 m.

Los tubos se suministran en rollos normalmente hasta el diámetro 110 mm y, paradiámetros superiores, en barras (o tubos rectos) de 6 o 12 m de longitud (véase lafigura 8.1).

Instalaciones enterradas8

2 Este capítulo ha sido redactado por D. Fernando Espejo Almodóvar, ingeniero técnico deobras públicas, profesor titular de escuela universitaria en la Universidad de Salamanca y secreta-rio académico de la Escuela Politécnica Superior de Ávila.

Como norma general el proceso de carga, transporte y posterior descarga deberárealizarse cuidando que los tubos y accesorios no sufran deterioro alguno duranteel trayecto, para lo que se deberán adoptar las siguientes precauciones:

• Los tubos tendrán que descansar por completo en la superficie de apoyo,para lo que los vehículos de transporte tendrán el suelo plano y exento decualquier elemento suelto, protuberancia o borde rígido que pudieradañarlos.

• En aquellos casos en que la plataforma del vehículo no sea completamenteplana, se colocará algún elemento que compense los salientes, bien listonesde madera a una separación de 0,40 m, o bien una capa de arena o viruta.

• Para asegurar la carga se usarán bandas o cintas evitando siempre el uso decadenas o alambres en contacto con los tubos y un apriete excesivo quepueda deformarlos. Es conveniente la sujección con eslingas de cinta ancha.

• En el caso de transporte de rollos, se procurará que éstos estén colocados deforma horizontal, pudiendo apilar varios de ellos hasta una altura máxima de1,50 m. El de la parte inferior debe descansar sobre superficie plana, exentade salientes que puedan dañar el tubo (véase la figura 8.2).

• Aquellos rollos de gran diámetro que, por sus dimensiones, la plataformadel vehículo no admita en posición horizontal, se colocarán verticalmente,teniendo la precaución de que permanezcan el menor tiempo posible enesta posición, y evitando la colocación de cualquier carga adicional sobrelos mismos.


Figura 8.1. Tubos de PE en rollos o en barras

• Si el transporte incluye tubos de distinto diámetro, es preciso colocarlos ensentido decreciente de los diámetros a partir del fondo.

• Los tubos de pequeño diámetro se transportarán paletizados.

• Se evitará que los tubos sobresalgan de la caja del camión quedando tramosen voladizo (véanse las figuras 8.3 y 8.4).

237Instalaciones enterradas

Figura 8.2. Los tubos en rollos deben transportarse colocados de manera horizontal

Figura 8.3. Los tubos no deben sobresalir en voladizo de la caja del camión

Figura 8.4. Transporte de tubos de gran diámetro

8.2.2. Manipulado

Las operaciones de carga y descarga deben realizarse de tal manera que los distin-tos elementos no se golpeen entre sí o contra el suelo. La descarga debe hacerse, aser posible, cerca del lugar donde deban ser colocados, evitando que el tubo quedeapoyado sobre puntos aislados.

La descarga de los tubos y accesorios debe realizarse ordenadamente, y podráhacerse fácilmente con la mano o con equipos. Se evitará arrojarlos desde el camiónal suelo, o golpearlos violentamente; asimismo se evitarán arrastres por el suelo ocontactos con objetos de filo cortante (véase la figura 8.5).

La manipulación debe llevarse a cabo con la mano, tenazas de suspensión o eslin-gas de nailon de 50 mm de ancho. Al usar eslingas, se recomiendan dos puntos deapoyo.

Si debido al manejo o almacenaje defectuosos, un tubo resultara dañado o condobleces, la porción afectada debe ser suprimida completamente. Se admitiránrayaduras que no superen el 10% del espesor.

Las bajas temperaturas no determinarán precauciones especiales en el manejo delos tubos.

8.2.3. Acopio

A la llegada de los tubos a obra y previa a la recepción se comprobará que la cargano haya sufrido ningún tipo de deterioro por afloje de amarres, pérdida de protec-ciones, etc., retirándose cualquier material que plantee dudas sobre su posible uso,controlando su ubicación para evitar confusiones posteriores.


Figura 8.5. La descarga de los tubos debe hacerse de forma ordenada

El acopio de los tubos se realizará preferentemente en locales cubiertos y sobresuperficies planas y limpias, debiendo adoptarse las siguientes precauciones en fun-ción de la composición del tubo:

• En tubos de PE de color negro, la adición de negro de carbono permitiráalmacenarlos tanto al descubierto como bajo techo, debido a la protecciónque les brinda su composición.

• En los restantes tubos (naranja, amarillo y azul) se procurará no mantenerlosmás de seis meses a la intemperie, o bajo la exposición de rayos ultravioletasin protección alguna.

Al igual que en el proceso de transporte, en el acopio puede distinguirse la presen-tación en rollos y en barras o tubos, adoptando como norma general la manipula-ción cuidadosa que evite caídas del material:

• Los rollos se podrán almacenar en posición horizontal hasta una alturamáxima de 1,50 m o bien en posición vertical, en no más de una altura.

• Si no se va a utilizar todo el rollo y es necesario desatarlo para cortar untrozo de tubo, se atará nuevamente cuidando de no apretar excesivamentelas ataduras con objeto de no segarlo. Éste se cortará con alguna herra-mienta que evite su aplastamiento, evitando en todo momento el uso detijeras.

• El desenrollado se realizará de forma tangencial, rodando sobre sí mismo, ynunca en espiral (véase la figura 8.7).

• La presentación en barras permitirá el acopio en fardos o en estantes hori-zontales. En el primer caso los fardos se flejarán con zunchos de madera, per-mitiéndose el apilamiento, y en el segundo se preverán los apoyos necesariospara evitar cualquier deformación.


Figura 8.6. Cuidados a tener presente durante el acopio

• En caso de necesitar mover los tubos en el proceso de almacenaje, se podránrotar sobre sí mismos, evitando cualquier tipo de tropiezo con objetos pun-zantes.

En cualquier caso, se evitará el contacto con combustibles, disolventes, adhesivos,pinturas agresivas o con conducciones de vapor o agua caliente, asegurándose deque la temperatura externa no alcance los 50 ºC, procurando una correcta aireaciónen previsión de la deformación producida por el calor.


Comparativa

Figura 8.8. Acopio de tubos de gran diámetro

Cuando la manipulación sea manual, la altura máxima del apilado no debe poner en peligrola seguridad del personal. La altura de apilado no debe exceder el valor que se indica en latabla 8.1 (según materiales), no debiendo, en ningún caso, excederse alturas de 3 m (mejor1,5 m) (véanse las figuras 8.9, 8.10 y 8.11).

Figura 8.7. Cuidados a tener presentes durante el desenrollado de los tubos


Figura 8.9. Apilado de tubos de diámetro intermedio

DN

110

9

8 7 6 6

6

5 3

2

2

1

4 4 4

3 3

3 3

3

2

1

3

2

1

4

3

2

1

12 10 10

150

200

300

315

400

500

600 - 700

800 - 1.200

1.400 - 2.400

PRFV PVC-U PE PP

Tabla 8.1. Valores de altura de apilado

8.3. Trazado

En cuanto al trazado de las conducciones, son de aplicación general todas las reco-mendaciones recogidas en el apartado 5.3, sobre los criterios de proyecto de laszanjas para alojamiento de tuberías, de la Guía técnica sobre tuberías para el trans-porte de agua a presión (CEDEX, 2003).


Figura 8.10. Apilado de tubos de pequeño diámetro en barras

Figura 8.11. Apilado de tubos en rollos

No obstante, el proyecto de cualquier instalación de tubos de PE tendrá en cuenta lascaracterísticas propias del material para evitar situaciones imprevistas. Esto conllevael tendido de la tubería de forma sinuosa, con objeto de absorber, en parte, las tensio-nes producidas por las dilataciones térmicas longitudinales (véase la figura 8.12).

En cualquier caso la traza se diseñará minimizando los trayectos, tendiéndose eltubo desde el extremo aguas abajo de cada tramo y colocando la embocadura haciaarriba. En el caso de pendientes acusadas se preverán puntos de anclaje y siempreque la traza obligue a cambios de rasante se preverán los accesorios adecuados parapermitir la eliminación del aire atrapado y el desagüe de los puntos bajos. Siempreque se interrumpa la colocación se aconseja taponar los extremos de la instalaciónpara impedir la entrada de cuerpos extraños.

8.4. Tipos de zanjas

El diseño de una instalación enterrada se basa principalmente en la interacciónsuelo-estructura, de forma que será determinante para asegurar un correcto funcio-namiento de la tubería. El papel que cada uno desempeña en el control de dichofuncionamiento depende de su relación de rigideces.

La elevada flexibilidad del PE le infiere, por el contrario, unas deformacionesnotables bajo la acción de cargas gravitatorias. El proyectista las deberá tener enconsideración en la fase de diseño con objeto de definir unas características del


Figura 8.12. Trazado serpenteante de conducciones de PE

suelo circundante que permita mantener la deformación en unos niveles acepta-bles. Todo ello dependerá de la cobertura sobre la clave de tubo, de la superficieen coronación de zanja y de la rigidez transversal de la tubería.

Bajo esta premisa las características geométricas de la zanja son determinantes paraasegurar un correcto comportamiento estructural, además de incidir notablementeen el coste global de la instalación, por ello, y con carácter general, siempre que lanaturaleza del terreno y los medios de excavación lo permitan, las paredes de lazanja serán verticales por razones de economía, reparto del peso de las tierras y delas sobrecargas.

De entre los distintos sistemas de instalación de tubos que se pueden encontrar, noscentraremos en este capítulo en la zanja convencional, de la que podremos distin-guir tres tipos (véase la figura 8.13):

1. Zanja estrecha, ancha y bajo terraplén.

2. Zanja terraplenada.

3. Zanja de dos conducciones.


Figura 8.13. Diferentes disposiciones de las zanjas

Zanja Terraplén

Dos conducciones al mismo nivel Dos conducciones a diferente nivel

Zanja terraplenada

B1H1

β

H1

H1

H1H2

B1

B1

B2

B1

Hterr

Hterr

H2

H1

β

β β

B ≥ 4 · Dn

La anchura de la zanja (B) dependerá de los siguientes factores, entre otros:

• Medios mecánicos de apertura.

• Profundidad de la misma.

• Tipo de suelo.

• Diámetro de la tubería.

• Seguridad de los operarios.

En función de estos dos últimos conceptos y siempre que se realice el montaje en elfondo de la zanja, la anchura recomendada de la zanja (B) será la que se indica enla tabla 8.2 (UNE-EN 1610).

Si no se pudiera conseguir una zanja de paredes verticales por condicionantesde tipo geotécnico, es recomendable la sección de la figura 8.14, teniendo encuenta que la generatriz superior del tubo esté dentro de la sección de paredesverticales.

La profundidad mínima de las zanjas, entendida como la distancia en vertical desdela coronación de ésta a la clave del tubo, está en función de las sobrecargas, de laprotección de las tuberías frente a las temperaturas ambientales y de las condicio-nes particulares de la obra.


DN (mm)

Anchura mínima de zanja (OD + x), metros

Zanja entibadaZanja sin entibar

β > 60º β ≤ 60º

≤ 225 OD + 0,40

OD + 0,50

OD + 0,70

OD + 0,85

OD + 1,0

OD + 0,40

OD + 0,50 OD + 0,40

OD + 0,40

OD + 0,40

OD + 0,40

OD + 0,70

OD + 0,85

OD + 1,0

> 225 a ≤ 350

> 350 a ≤ 700

> 700 a ≤ 1 200

> 1 200

OD diámetro exterior de la tubería en metros

β ángulo de la pared de la zanja sin entibar medido desde la horizontal

Tabla 8.2. Anchuras mínimas de zanja recomendadas

Si la profundidad de la zanja es mayor de 4-5 m, es recomendable que se dispon-gan en los taludes bermas de aproximadamente 1 m de ancho que dividan el desni-vel existente entre el fondo de la zanja y el terreno natural en partes aproximada-mente iguales.

Si se instalan dos tubos en la misma zanja, la distancia horizontal mínima entreambos debe ser de unos 70 cm (o el espacio requerido para poder proceder a lacompactación del material de relleno).

Cuando la traza de la tubería describa una curva, se excavará una zanja de mayoranchura de forma que permita el montaje inicial de cada tubo de forma recta paradar posteriormente la deflexión permitida por el fabricante.

En la tabla 8.3 se indican unos valores mínimos recomendados para las profundida-des mínimas en función de las condiciones de instalación. En caso de existir cargasmóviles y siempre que no se incluya alguna precaución en el proyecto, se deben teneren cuenta las especificaciones que recoge la Norma UNE 53331 IN.


Figura 8.14. Zanja ataluzada en su parte superior

DN

h≥

DN

InstalaciónBajo calzada o con circulación rodada

Bajo acera o sin circulación rodada

1,00

0,80

Tabla 8.3. Profundidades mínimas recomendadas de las zanjas

Profundidad sobregeneratriz superior

(m)

8.5. Excavaciones

Aunque las zanjas pueden abrirse a mano o mecánicamente, lo más usual es estoúltimo, debiendo quedar alineadas en planta y con la rasante uniforme, de acuerdocon lo indicado en el proyecto. Es aconsejable que la apertura de zanja, la coloca-ción de las tuberías y el relleno, vayan lo más adecuadamente acompasados, y queno esté demasiado tiempo abierta, para evitar el peligro de desprendimientos,inundaciones o meteorización del terreno, ni daños a las tuberías ya colocadas ade-más de evitar posibles accidentes.

En general, debe excavarse hasta un espesor por debajo de la línea de la rasanteigual al de la cama de apoyo, si existe, siempre que el terreno sea uniforme y nometeorizable. Cuando el fondo de la zanja quede irregular, por presencia de pie-dras, restos de cimentaciones, etc., será necesario realizar una sobre-excavaciónpor debajo de la rasante de unos 15 a 30 cm, para su posterior relleno, compacta-ción y regularización. El relleno de estas sobre-excavaciones, así como el de lasposibles grietas y hendiduras que hayan aparecido en el fondo de la zanja, se debeefectuar, preferentemente, con el mismo material que constituya la cama o apoyode la tubería.

En el caso de terrenos meteorizables o erosionables por las lluvias en los que laszanjas vayan a estar abiertas durante un plazo en el que su rasante pueda deterio-rarse, deben dejarse sin excavar unos 20 cm sobre dicha rasante, ejecutándoseéstos poco antes del montaje de la tubería. Especial atención hay que prestar a laestabilidad de la zanja al comienzo de periodos lluviosos tras una temporada detiempo seco.

Si la naturaleza del terreno no asegura la suficiente estabilidad de la tubería, debeprocederse a su mejora bien por compactación, por sustitución por otro adecuado,por consolidación por procedimientos especiales o cimentaciones singulares, talescomo apoyo discontinuo en bloques, pilotaje, etc.

Los productos de la excavación aprovechables para el relleno posterior de la zanjadeben depositarse en caballeros situados a un solo lado de la zanja, dejando unabanqueta del ancho necesario para evitar su caída, con un mínimo de 60 cm o 1 m.Los que no sean utilizables en el relleno se deben transportar y depositar en los ver-tederos o escombreras previstos. En particular, la tierra vegetal que se encuentre enlas excavaciones deberá removerse, recomendándose su acopio y posterior reposi-ción en la traza de la tubería, al objeto de paliar el impacto ambiental que la mismahaya podido producir.



Nota

La maquinaria empleada en la excavación de las zanjas es muy variada, destacándose la quese indica a continuación, si bien, además de ella, en las tareas de ejecución de las zanjas esnecesario emplear maquinaria adicional, como por ejemplo para el transporte de los produc-tos de la excavación a vertedero (camiones volquete o dumpers, por ejemplo).

Pala cargadora sobre orugas

Máquina diseñada para la excavación y transporte (poca distancia, hasta unos 20 m), dispuestasobre un tren de rodaje que consiste en dos carros de orugas. La capacidad usual de la cucharaoscila de 1 a 5 m3, lo que permite alcanzar producciones de hasta 200 o 300 m3/hora. Sonempleadas en grandes movimientos de tierras pero sólo para los primeros estratos (no permiteexcavar más de uno o dos metros por debajo del suelo).

Pala cargadora sobre neumáticos

Análoga a la anterior, pero su dispositivo de transporte consiste en cuatro ruedas neumáticasde gran diámetro, lo que permite mayores distancias de transporte (del orden de 50 m).

La capacidad usual de la cuchara oscila de 1 a 8 m3, lo que permite alcanzar producciones dehasta 400 o 500 m3/h.

Frente a la anterior puede destacarse que la carga que la máquina transmite al terreno esmenor, no destroza los pavimentos o que tiene una mayor agilidad y una menor complejidadmecánica (y un menor coste por tanto).

Retrocargadora

Es la máquina para excavar zanjas por excelencia. En la parte frontal tiene una pequeña palacargadora (de 0,5 a 1,5 m3) y en la parte posterior una retro. La retro puede, a su vez, ser sus-tituida por otros accesorios, como un martillo rompedor.

Excavan por debajo del nivel del suelo alcanzando profundidades de hasta 6 m y anchuras depala del orden de 1 m.

Lo habitual es que vaya montada sobre neumáticos (de mayor diámetro los del eje trasero), loque le permite bastante movilidad y transporte a distancias apreciables.

Zanjadora

Especialmente diseñadas para la apertura rápida de zanjas continuas en campo abierto, sonunas máquinas que excavan por debajo del nivel del suelo dejando una zanja del ancho dese-ado perfectamente acabada, con el fondo plano, lista para instalar en ella la tubería. Losmodelos normales trabajan a profundidades de 1,5 a 2,5 m, abriendo zanjas de 30 a 75 cmde ancho. Las de mayor potencia alcanzan 5 o 6 m de profundidad por 1,5 m de anchura.

8.6. Montaje

Los tubos, a su llegada al lugar de instalación, se repartirán a lo largo de la conduc-ción y en el caso de que la zanja no está abierta en el momento de la descarga secolocarán, siempre que sea posible, en el lado opuesto a aquel en que se piensendepositar los productos de la excavación, y de tal forma que queden protegidos deltránsito de vehículos, explosivos, etc. (véase la figura 8.15).

Antes de colocar la tubería en zanja, ésta debe estar limpia de objetos extrañoscomo piedras, pedazos de madera, etc., que pudieran perjudicar a la tubería.Durante el tendido en zanja, la tubería debe tener los puntos de apoyo suficientes(rodillos), con el fin de que sirvan de guías para no rozarla contra las paredes; des-pués, estos elementos deben ser retirados.

La tubería deberá reposar libremente en el fondo de la zanja, sobre el correspon-diente lecho de arena (véanse las figuras 8.16 y 8.17).

La alta flexibilidad del PE le confiere características importantes en el proceso demontaje y tendido, ya que podrán unirse fuera de la zanja los tubos e instalarse conradios de curvatura pequeños sin necesidad de accesorios. Se recomiendan los valoresindicados en la tabla 8.4 para temperaturas de 20 ºC.

Para otras temperaturas, será necesario controlar la temperatura ambiente dado quea 0 ºC estos radios se incrementarán 2,5 veces. Entre 0 y 20 ºC el radio se extrapo-lará linealmente.


Figura 8.15. Tubos acopiados previo a su instalación


Figura 8.16. Bajado de los tubos al fondo de la zanja

Figura 8.17. Bajado al fondo de la zanja de una conducción soldada previamente en superficie en superficie

8.7. Apoyos de la conducción

El material del lecho vendrá definido en proyecto, en base a garantizar suficienteresistencia y rigidez al conjunto y uniformidad del contacto, que le confieran sufi-ciente estabilidad como para minimizar la deformación debida a las cargas delterreno.

La procedencia, siempre que se cumplan estos requisitos, podrá ser bien de los pro-pios materiales de la excavación, bien de préstamos.

La carga de tierras actúa de manera desigual a lo largo del contorno de la tubería,provocando una variabilidad de estados tensionales entre la clave y rasante del tuboy los riñones. La tubería tiende a ovalarse, provocando que las paredes actúen sobreel terreno circundante incrementando las tensiones horizontales del suelo y movili-zando un empuje pasivo que nuevamente modificará el estado tensional de la tube-ría, y que inducirá deformaciones adicionales. Este hecho obliga a garantizar la cali-dad de la ejecución del apoyo y posterior relleno, para que la tubería quedeperfectamente embebida en el interior del material granular. Se tendrá especial cui-dado en conseguir una densidad mínima aceptable en la fase de compactación, yaque ella será la que controle las futuras deformaciones de la tubería.

Por tanto, para conseguir una distribución uniforme de tensiones sobre toda lasuperficie de apoyo de los tubos es indispensable tener una base con rasante uni-forme.

En este sentido, se deben prever huecos para juntas que permitan que haya un espa-cio suficiente para el ensamblaje apropiado de las juntas y para impedir a la tuberíaque se apoye sobre la embocadura (caso de haberla). Conviene que el hueco no sea


PN

4,0

6,0

10,0

16,0

20,0

25,0

20 x DN 30 x DN 50 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN 30 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

20 x DN

PE 40 PE 80 PE 100

Tabla 8.4. Radios de curvatura admisibles en tubos de PE

más grande de lo necesario para permitir el ensamblaje correcto de la junta. Estoshuecos se rellenarán al hacer el tapado con material de igual densidad y mismogrado de compactación que el resto del relleno alrededor del tubo. Debe tenerse laprecaución de proceder a rellenar primero el hueco debajo de la junta antes deechar el material sobre el tubo. Con ello desaparece la posibilidad de una desvia-ción adicional de la junta por el efecto del peso del material sobre ella (véanse lasfiguras 8.18 y 8.19).


Figura 8.18. Huecos para juntas

Figura 8.19. Interacción tubo-terreno

Pueden considerarse dos tipos de apoyo (véase la figura 8.20):

a) Apoyo tipo A: cama continua de material granular compactado de manerauniforme en toda su longitud y sobre la que descansaría el tubo. Lo envol-verá según el ángulo 2α previsto, y que se recomienda sea de 120º.

b) Apoyo tipo B: el tubo descansa directamente sobre el fondo de zanja, o elsuelo natural, en caso de terraplén. Sólo se usará en suelos arenosos, sinterrones o piedras. Se añadirá suelo seleccionado hasta 30 cm por encima dela clave del tubo, compactándose a ambos lados de la tubería para garantizarel ángulo 2α de 120º.

En ningún caso se plantearán soluciones de base hormigonada.

Con carácter general se recomienda que el material granular a emplear en las camasde apoyo sea no plástico, exento de materias orgánicas y con un tamaño máximode árido de 25 mm, pudiendo utilizarse arenas gruesas o gravas preferentementerodadas, con granulometrías tales que, en cualquier caso, el material empleado seaautoestable (condición de filtro y de dren).

Las camas granulares hay que realizarlas en dos etapas. En la primera se ejecuta laparte inferior de la cama, con superficie plana, sobre la que se colocan los tubos,acoplados y acuñados. En una segunda etapa se realiza el resto de la cama relle-nando a ambos lados del tubo hasta alcanzar el ángulo de apoyo indicado en elproyecto.


Figura 8.20. Apoyos en las conducciones

Apoyo tipo A Apoyo tipo B

relleno normal

material granularcompactado

mín0,1(1+DN) m

mín0,3 mrelleno

selecc.

2α

relleno normal

material granularcompactado

Pj · DN

mín0,3 m

rellenoselecc.

2α

En ambas etapas los rellenos se efectúan por capas compactadas mecánicamente.Unos espesores razonables para cada capa pueden ser del orden de 7 o 10 cm y losgrados de compactación es recomendable que sean tales que la densidad resultecomo mínimo el 95% de la máxima del ensayo próctor normal, o bien el 70% dela densidad relativa si se tratara de material granular libremente drenante, deacuerdo con la Norma UNE 53394 IN.

Si la naturaleza del terreno no asegurara la estabilidad de los tubos o piezas espe-ciales, se debe mejorar la cimentación mediante compactación o consolidación, y sino fuera suficiente, se podría estudiar una nueva cimentación, o incluso la mejoradel terreno de soporte.

En relación con dicha naturaleza se tendrán en cuenta las indicaciones siguientescon carácter general:

a) Terrenos de gran resistencia y rocas. Se deben disponer camas, en general,granulares con un espesor mínimo de unos 15 a 20 cm.

b) Suelos de tipo granular. En este tipo de suelos, el tubo podría apoyarse direc-tamente sobre el fondo previamente modelado en forma de cuna, o simple-mente perfilado y compactado.

c) Suelos normales (areno-arcillosos estables). En general, deben disponersecamas granulares.

d) Suelos malos (fangos, rellenos, etc.). Debe profundizarse la excavación susti-tuyendo el terreno de mala calidad por material de aportación adecuadodebidamente compactado (próctor normal > 95%), siendo el espesor de lacapa del relleno compactado, como mínimo, la mitad del diámetro del tuboy los criterios para la elección de la cama de apoyo a disponer pueden ser losmismos del anterior apartado b.

e) Suelos excepcionalmente malos (deslizantes, arcillas expansivas, terrenosmovedizos, etc.). Habrá de tratarse el fondo de la zanja según figure en elproyecto.

Al suelo base de la cimentación de la zanja no se le exigirán, en principio, propieda-des especiales, salvo que se utilice como material de relleno. Este suelo podrá experi-mentar deformaciones producidas por la transmisión de cargas del conjunto tubería-relleno, que deberán analizarse por si provocaran solicitaciones adicionales en latubería. Suele observarse en el caso de drenajes deficientes o malos acondicionamien-tos del lecho. Una solución que lo atenuaría sería el aumento del ancho de la zanja.

En cualquier caso, el apoyo de la tubería, que debe ser continuo, tanto longitudinalcomo transversalmente, es recomendable que se disponga con ángulos comprendi-dos entre 60º y 120º.


8.8. Rellenos

Una vez concluido el montaje de la tubería y realizadas las pruebas pertinentes, seprocederá al relleno de la zanja y a su posterior compactación.

Deben distinguirse dos zonas de relleno, el principal de la zona alta, y el envolventealrededor del tubo, en la zona baja de la zanja.

Como se ha venido comentando a lo largo de este capítulo estas conducciones sonsusceptibles de deformarse permanentemente en razón de la carga y de su tiempode aplicación de la citada carga.

Es necesario limitar esta deformación de acuerdo con las normas establecidas,mediante los cálculos necesarios para el enterrado de este tipo de tuberías (UNE53331 IN).

8.8.1. Criterios de selección de materiales

Los requisitos exigidos a los materiales de relleno, no se centrarán exclusivamenteen criterios mecánicos de resistencia a las cargas, sino también en su estabilidad enlas condiciones de uso, la facilidad de puesta en obra y posterior compactación, sucoste y su disponibilidad.

En la tabla 8.5 se muestran los valores medios del módulo de Young para distin-tos suelos según la clasificación de la ASTM D-2487, Standard Unified SoilClassification System (USCS), en función del grado de compactación en supuesta en obra.

• Clase I y Clase II: los suelos granulares de estas clases son los que mejor res-puesta mecánica tienen; para ello, basta observar los valores del módulo deYoung de dicha tabla. Los de la Clase I proceden generalmente de macha-queo y los de la Clase II, de gravera. Pueden mezclarse para prevenir posi-bles problemas de sifonamiento, dada la continuidad de su granulometría.Podemos afirmar, en suma, que los suelos de estas dos clases pueden darlugar a multitud de soluciones de “mezcla” con una puesta en obra y poste-rior compactación cuya respuesta supera la de cualquier otro material, ten-diendo a minimizar la deflexión de la tubería durante la instalación. Por otrolado, la elevada permeabilidad de las mezclas abiertas de las dos clases ayudaen el drenaje de las zanjas haciendo de estos materiales los idóneos en situa-ciones con el nivel freático alto. Esta favorable combinación de característi-cas conduce a su selección frente a otras alternativas, siempre que económi-camente sea viable.



Clase Descripción del suelo Símbolo

Valor medio módulo de Young (N/cm2)

Relleno puesto en zanja

Sin compactar

Sólovertido 85% 90% 95%

Grado de compactación (referido al próctor normal)

IA — 350 700 1.400 2.100Piedra o roca triturada angular, densao de tamaño uniforme sin finos (6-13 mm)

IB

Piedra o roca triturada angular, densao de tamaño uniforme mezclada conarena o grava para evitar arrastres de finos

II

Materiales limpios de tamaño grueso,tales como grava, arenas gruesas ymezclas de grava/arena (< del 5%pasan #200) (clasificaciones A1 y A3 de AASHTO)

—

GW, GP,SW, SP

II

Materiales limpios de tamaño grueso,tales como grava, arenas gruesas ymezclas de grava/arena (con 5%-12%pasan #200)

GW-GC,SP-SM

III

Materiales de tamaño grueso con finos,incluidas gravas o arenas limosas oarcillosas. La grava o arena debe comprender más del 50% de los materiales de la Clase III (40 mm detamaño máximo) (clasificaciones AASHTO A-2-4 y A-2-5)

GM, GC,SM, SC

140 700 1.400 2.100

700 1.400 2.100

700 3.500 2.100

140 700 1.400

140

140

70

IVA

Materiales de tamaño fino, tales comoarena y suelos finos que contienen un50% o más de arcilla o limo. Sueloscon plasticidad media-baja y no serecomiendan para asiento

ML,CL 35 140 280 700

VLimos y arcillas orgánicas, turba y otrosmateriales orgánicos. No se recomien-dan como materiales de asiento

OL, OH,PT

140

IVB

Limos inorgánicos con mica o arenafina de diatomeas o suelos limosos.Arcillas inorgánicas muy plásticas.Materiales con una elevada plasticidad.No recomendados para materiales de asiento

MH, CH Sin datos disponbiles

Tabla 8.5. Valores medios del módulo de Young para distintos suelos

En el caso de utilizar estos materiales (Clase I y II) en las cercanías de la tu-bería, riñones, lecho y relleno inicial, se procurará cumplir con los siguientesrequisitos de tamaño máximo de árido (véase la tabla 8.6).

Cuanto más pequeño es su tamaño, más fácil es colocarlo en los riñones. Noexistirían restricciones para el tamaño máximo en el apoyo salvo que se pre-tenda proteger de posibles sifonamientos.

La migración de las partículas finas de cualquier suelo a través de los huecosde las partículas gruesas es uno de los problemas principales de inestabilidadinterna que debe considerarse. El tipo de instalación que se contempla,donde en ocasiones la tubería debe quedar por debajo del freático, genera laaparición de un gradiente hidráulico de presiones que provoca la fuga de losfinos. Esto se observará en suelos erosionables, tales como arenas finas, ylimos y arcillas dispersivas. Esta situación puede verse incrementada en aque-llos casos donde la propia zanja haga de dren, es decir, que el gradiente depresiones tienda hacia el interior de la zanja.

Para minimizar sus efectos, es recomendable usar materiales de las clases I y II,especificando que sean angulares y bien graduados, ya que las partículasredondeadas tienen tendencia a canalizar el flujo interno de corriente. A con-tinuación, a modo indicativo se muestran los criterios de diseño del rellenopara minimizar estos problemas de inestabilidad interna, que han sido pro-puestos por el cuerpo de ingenieros del ejército estadounidense:

DR15 < 5 · DS

15 DR50< 25 · DS

85

siendo D15, D50 y D85 los tamaños de partícula definidos en un ensayo gra-nulométrico para porcentajes de finos del 15, 50 y 85%, respectivamente, yDR, el tamaño para el relleno, y DS, el del suelo adyacente.


Tamañonominal

(mm)

Tamañomáximo árido

(mm)

50-90

110-200

225-355

≥ 400

13

20

25

40

Tabla 8.6. Tamaños máximos del árido recomendados

Otra solución para prevenir los problemas de migración de partículas es lautilización de geotextiles.

• Clase III y Clase IVA: en este caso los materiales procedentes de estas dosclases ofrecen menor resistencia y rigidez que los comentados hasta ahora,para idénticas condiciones de densidad y compactación. Esto es debido alsensible incremento de su contenido de arcilla.

En estas circunstancias deberemos aumentar la energía de compactación ycontrolar exhaustivamente el contenido de humedad para que se acerque alóptimo, donde la densidad sea máxima.

La puesta en obra y la compactación de los materiales de la clase IVA sonespecialmente sensibles al contenido de humedad. Si se encuentra saturado,el equipo de compactación se hundirá, pero si el suelo está demasiado seco yla compactación aparentemente es normal, la posterior saturación puede cau-sar el colapso de la estructura y una pérdida evidente de soporte.

En suma, podremos aplicar suelos de esta clase IVA en casos de tubería enpresión con pequeña cobertura de tierras.

• Clase IVB y Clase V: los materiales pertenecientes a estas clases no ofrecenapenas soporte para las tuberías enterradas y, por el contrario, dificultan suinstalación y compactado. Este tipo de materiales no se recomiendan, portanto, como rellenos salvo que la tubería tenga un bajo SDR o alta rigidez“lateral” y trabaje en condiciones de baja carga sobre clave del tubo y sincarga de tráfico.

8.8.2. Criterios de compactación

Si en cualquier movimiento de tierras la compactación es primordial para garanti-zar unas condiciones óptimas de densidad, en el caso de la instalación enterradade tuberías flexibles es de notable importancia su correcto planteamiento, parapoder controlar la deflexión. La compactación supone, por tanto, reducir los hue-cos entre los distintos granos e incrementar su densidad, mejorando notablementesu comportamiento frente a las cargas, mientras reducimos la deflexión y los posi-bles problemas por infiltración de agua. La compactación del relleno aumentará larigidez del suelo in situ, proporcionando una especie de pretensado al conjuntorelleno-suelo.

El grado de compactación requerido en una instalación estará en función de:

• Características del suelo.


• Cobertura de tierras.

• Vida útil de la instalación.

• Nivel freático.

Generalmente, los requisitos “moderados” de compactación enumerados anterior-mente son absolutamente satisfactorios. Cuando se compacte con este nivel “mode-rado” se recomienda que los valores mínimos que se adopten sean los definidospara un 90% del próctor normal.

8.8.2.1. Técnicas de compactación

Se debe prestar especial cuidado durante la compactación de los rellenos, de modoque no se produzcan ni movimientos ni daños en la tubería, a cuyo efecto habrá dereducirse en lo necesario el espesor de las tongadas y la potencia de la maquinariade compactación.

La pala mecánica de ruedas es adecuada para arcillas cohesivas o sedimentos, y nolo es para suelos granulares. Los rodillos de llantas de goma, que proporcionanpeso estático y acción de amasado, son efectivos para muchos suelos. Los rodillosvibratorios son efectivos para materiales granulares.

Para instalaciones en zanja, cuando el espacio está limitado, las apisonadoras neu-máticas o de impacto mecánico son los medios de compactación más efectivos. Lasapisonadoras de impacto, que actúan por peso estático y acción de amasado, seusan principalmente en suelos arcillosos, mientras que los suelos granulares se con-solidan con mayor eficacia por vibración. Cuando se usen apisonadoras deimpacto, se deben tomar precauciones en la compactación e introducción de lascapas del relleno lateral del tubo para conseguir la mayor uniformidad. El materialno se debe verter directamente a la zanja lanzándolo bruscamente sobre el tubo.

El sistema de compactación por inundación con agua y de aplicación de chorro apresión es utilizable sólo para casos excepcionales, para compactar suelos suficien-temente permeables para distribuir el exceso de agua y no serán usados con sueloscohesivos. El relleno, después de alcanzar la saturación, descenderá de 15 a 45 cm.Después de la saturación inicial y del asentamiento, se impulsa el agua al relleno, ala profundidad del tubo, en intervalos que varían de 8 a 16 cm. Este proceso serepite hasta que la totalidad del material de relleno queda compactada.

En cualquier caso unas indicaciones prácticas sobre el rendimiento esperado de losdistintos equipos utilizados en la compactación de los rellenos de las zanjas puedenser las indicadas en la tabla 8.7.


El relleno de la zanja se realizará una vez colocada y probada la tubería. Debe reali-zarse por capas sucesivas de unos 10 cm hasta una altura de 30 cm sobre la genera-triz superior de los tubos, consiguiendo un 95% del Proctor Normal en la compac-tación. El proceso de compactación debe realizarse de forma equilibrada a amboslados del tubo para igualar la presión sobre el mismo.

260 Tuberías de polietileno. Manual técnicoTi

pos

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)

+ 2-4

2-4

3-4

3-5

3-5

4-6

2-4

2-4

3-4

3-4

3-5

3-5

4-6

2-4 2-4

2-4

3-5

3-4

3-5

4-6

4-6

5-6

2-4 2-4

2-4

3-5

3-5

2-4

3-4

3-4

3-5

3-5

5-6

15 15 10

10-30

20-30

10-30

20-30

20-30

30-40

20-40 15-30

15-25

15

15-25

15-25

15-30

20-40

25-35

30-50

20-40

30-50

20-40

20-30

20-30

20-30

20-40

40-50

20-40

30-50

30-50

40-70

20-50

20

+

0

+

+

+

+

+

0

0

+

+

+

+ +

+ +

+ +

0 –

–

–

+

+

+

+

–

–

–

0

0

+

+

+

+

0

0

+

Tabla 8.7. Rendimientos de los equipos de compactación

Clases de compactación

C1*

Cal

idad

Espe

sor

de to

ngad

a (c

m)

N.º

de

pasa

das

C2* C3*

Cal

idad

Espe

sor

de to

ngad

a (c

m)

N.º

de

pasa

das

Cal

idad

Espe

sor

de to

ngad

a (c

m)

N.º

de

pasa

das

Vibro-compactadores ligeros (25)

Vibro-compactadores medianos (25 - 60)

Pisones vibrantes ligeros (100)

Bandejas vibrantes ligeras (100)

Bandejas vibrantes medianas (100 - 300)

Rodillos vibrantes ligeros (600)

Vibro-compactadores medianos (25 - 60)

Vibro-compactadores pesados (60 - 200)

Pisones vibrantes medianos (100 - 500)

Pisones vibrantes pesados (500)

Bandejas vibrantes medianas (300 - 750)

Bandejas vibrantes pesadas (750)

Rodillos vibrantes (600 - 8 000)

+ = ideal 0 = apropiado – = no conforme

* C1 = terrenos sin cohesión de débil cohesión (arena o grava)

* C2 = terrenos coherentes compuestos de una mezcla granular (grava y arena con contenido de arcilla)

* C3 = terrenos coherentes de granos finos (arcilla y limo)

El relleno inicial que va directamente sobre el tubo se debe compactar por procedi-mientos manuales donde sea necesario. La compactación mecánica del relleno prin-cipal directamente sobre el tubo no debe comenzar hasta que la profundidad delrelleno sea de, al menos, 30 cm sobre la generatriz superior del tubo.

En los casos en que resulte peligrosa la utilización de compactadores de tamañosmedios y grandes, por estar los rellenos muy próximos a otras conducciones, sedeben ejecutar los rellenos por capas de espesor pequeño (10 o 15 cm) compactán-dose con máquinas ligeras, como rodillos arrastrados a mano, bandejas vibrantes,pisones, etc.

Una vez colocado y compactado el material de relleno lateral alrededor del tubo, sedebe colocar y compactar el resto del relleno para prevenir asientos de la superficie.No se recomienda usar equipos de vibración para operar directamente sobre eltubo hasta que haya sido colocada una altura mínima de 1 m de relleno.

En cualquier caso, complementariamente a lo anterior, pueden seguirse las reco-mendaciones en materia de compactación (según sea la altura de enterramiento) dela tabla 8.8.

La compactación del material de relleno efectuado con material seleccionado se rea-liza con un pisón de cabeza plana o aparato similar, con el fin de evitar que las tube-rías resulten influenciadas por esfuerzos dinámicos.


Tabla 8.8. Compactación recomendada en función de la altura de enterramiento

Compactación recomendada

Zonas a compactar

0

H (m)

0 < H ≤ 0,5

0,5 < H ≤ 1,0

1,0 < H ≤ 2,0

H > 2,0

Tipo de carga Tipo de compactador Peso rodillo

Sólo lateral

Preferiblemente lateral

Lateral y superior

Lateral y superior

Lateral y superior

Cualquiera

Cualquiera

Estática

Estática

Dinámica

Pisones o bandejas ligeras

Pisones o bandejas ligeras

Rodillo liso

Neumáticos

Rodillo liso

Rodillo liso

Neumáticos

Estática

Dinámica

Rodillo liso

Rodillo liso

Neumáticos

0,1 t

0,1 t

5 t

10 t

2 t

30 t

8 t

8.9. Entibaciones

Si existe una característica que define el proyecto de cualquier obra lineal es lavariabilidad de terrenos que cualquier traza atraviesa en su desarrollo. Este hechoexige al proyectista analizar cómo esta heterogeneidad puede influir en la estabili-dad de la obra. En el caso del tendido de tuberías, sean del tipo que sean, la zanjano se ve exenta de esta peculiaridad, por lo que será necesario que cualquier diseñoprevea aquellos sistemas que garanticen tanto la estabilidad de los taludes como laseguridad de los operarios.

El principal sistema que se utiliza para estabilizar excavaciones lineales es la entiba-ción, nombre que engloba a todos los mecanismos y dispositivos usados para reves-tir y apuntalar las paredes de la excavación.

Este sistema se emplea en excavaciones que permiten acodalar o apuntalar el reves-timiento de una pared contra la opuesta, transmitiéndose los empujes de las tierrasde una a otra a través de los puntales y resultando compensados entre sí.

La variabilidad de alturas a la que se exigirá por parte de la dirección de obra, o dela administración competente, la entibación, dependerá principalmente de la natu-raleza del terreno. Sin ánimo de ser exhaustivo se recomiendan los valores de pro-fundidad crítica indicados en la tabla adjunta, a partir de los cuales será necesariogarantizar la estabilidad con este sistema (véase la tabla 8.9).


Figura 8.21. Zanja entibada con la conducción instalada

Estos valores podrán verse alterados por la conjunción de varios factores, entre losque destacan la climatología y las sobrecargas, y que finalmente determinarán laelección del sistema de entibación.

En cualquier caso, las protecciones se instalarán en el momento que se observealgún síntoma de inestabilidad.

Entre los factores que determinarán la estabilidad de los terrenos podemos consi-derar:

• Ángulo de rozamiento.

• Granulometría.

• Consistencia.

• Humedad.

• Permeabilidad.

• Estratigrafía, buzamiento y fallas.

• Factores climatológicos (aguas, lluvias, hielos, sequía).

• Vibraciones.

El primero de estos factores será el que determine el límite de estabilidad de unterreno. Este ángulo es el máximo que podría mantener indefinidamente de formanatural con respecto a la horizontal en condiciones de ausencia de cohesión, sin queel material tienda a deslizarse o desmoronarse.

A modo orientativo, la tabla 8.10 muestra los límites de dichas pendientes.


Terreno

Arena cohesiva

Arcillosos

Muy compactos, sin rocas y con martillos rompedores

Muy compactos, sin roca. Con picos

Compactos, con maquinaria y sin obreros

1,25

1,50

1,80

2,00

3,00

Tabla 8.9. Profundidades críticas a partir de las que se recomienda entibar

Profundidad crítica (m)

Como síntesis se enumeran los principales factores que determinarán la eleccióndel sistema de entibación:

• La profundidad y anchura de la excavación.

• Las características del suelo.

• La presencia o existencia de nivel freático.

• La proximidad de edificios y otras estructuras.

• La proximidad del tráfico y cualquier otra fuente de vibraciones.

• El lugar donde se deposita el material excavado y otras sobrecargas.

• Las posibles condiciones o imposiciones locales de diseño o cálculo.

Atendiendo a su tipología, los sistemas de entibación se clasifican de la siguientemanera:

• Entibación con paneles de madera.

• Entibación mediante blindajes ligeros.


80º 5/1 5/180º

55º

30º 3/5 1/3 6/10 1/320º 30º 20º

45º 45º40º 40º1/1 4/5 4/51/1

35º 7/10 3/530º 30º35º 7/10 3/5

45º 35º1/1 7/1030º 30º3/5 3/5

7/5 7/555º

— — — —

— — — —

Tabla 8.10. Ángulos de inclinación y pendiente de los taludes límites

Terrenos

Secos

Ángulocon la

horizontal

Pendiente(V:H)

Ángulocon la

horizontal

Pendiente(V:H)

Ángulocon la

horizontal

Pendiente(V:H)

Ángulocon la

horizontal

Pendiente(V:H)

Inmersos Secos Inmersos

Roca dura

Roca blanda o fisurada

Restos rocosos, pedregosos, derribos

Mezcla de arena y arcilla,mezclada con piedra

y tierra vegetal

Grava, arena gruesa no arcillosa

Arena fina no arcillosa

• Entibación mediante cajones de blindaje.

• Entibación por paneles deslizantes con guías.

La entibación con paneles de madera hoy en día sólo se emplea como soluciónpuntual y para profundidades pequeñas, no superiores a 2 m. En zonas urbanas conmuchos servicios transversales a la zanja presenta la ventaja, por ejemplo, de sumayor accesibilidad, pero en la actualidad es raro proyectar un sistema de entiba-ción en su totalidad mediante paneles de madera.

La entibación mediante blindajes ligeros consiste en unos paneles, habitualmentede aluminio, de fácil manejabilidad que se unen longitudinalmente mediante senci-llas sujeciones. Son de aplicación en terrenos de cierta consistencia y en profundi-dades de hasta 3 m.

La entibación mediante cajones de blindaje consiste en el montaje fuera de la zanjade distintas planchas con sus extremos reforzados que configuren un cajón quepueda introducirse en la zanja de una sola vez o a medida que aumente la profundi-dad con la ayuda de la maquinaria de la excavación. Se emplea en profundidades dehasta 3 o 4 m.

La entibación por paneles deslizantes con guías, por último, es uno de los sistemasmás utilizados en la actualidad. Se trata de unas planchas deslizantes que se intro-ducen en el terreno a través de unos perfiles-guía que se han colocado previamente,los cuales, a su vez, pueden ser simples o dobles. Con este sistema es fácil alcanzarprofundidades de hasta 7 u 8 m.

Atendiendo a su estructura, los sistemas de entibación se clasifican de la siguientemanera (véanse las figuras 8.22 y 8.23):

• Entibación sujeta por el centro (CS).

• Entibación sujeta por los bordes (ES).

• Entibación de corredera (R). Puede ser simple (RS), doble (RD) o triple(RT).

• Cajón para arrastre (DB).

A su vez, los travesaños que sujetan los paneles de la entibación pueden ser de algu-nos de los siguientes tipos:

• Con ajuste de longitud regulable (SV).

• Con ajuste de longitud a intervalos fijos (SI).

• No ajustables (SN).



Figura 8.22. Ejemplos de sistemas de entibación

Entibación por paneles de madera Entibación por paneles deslizantes con guías

Entibación mediante cajones de blindaje Entibación mediante blindajes ligeros


Entibación sujeta por el centro (CS) Entibación sujeta por los bordes (ES)

Entibación de corredera doble (RD) Cajón para arrastre (DB)

Travesaños con ajuste de longitud regulable (SV)

Travesaños no ajustables (SN)Travesaños con ajuste de longitud

a intervalos fijos (SI)

Figura 8.23. Distintos sistemas de entibación

El sistema de entibación empleado debe ser tal que permita su puesta en obra sinnecesidad de que el personal entre en la zanja hasta que ésta esté lo suficientementesoportada. En cualquier caso, debe ser conforme con las Normas UNE-EN 13331-1y UNE-EN 13331-2.

Cada día, al comenzar la jornada de trabajo, deben revisarse las entibaciones y laestabilidad de las zanjas (véase la figura 8.24).

El diseño, dimensionamiento y cálculo de la entibación serán de la exclusiva res-ponsabilidad del contratista de las obras, quién deberá presentar a la dirección deobra, si así lo requiere, los planos y cálculos justificativos de la misma. En cualquiercaso, los paneles que componen el sistema de entibación seleccionado deberántener al menos una resistencia de 30 kN/m2.

8.10. Agotamientos y rebajes del nivel freático

La presencia de agua en la excavación, como en cualquier tipología de obra, plan-tea problemas en las distintas fases de ejecución, obligando a adoptar las medidasnecesarias para realizar un correcto drenaje, definiendo incluso en soluciones a


Figura 8.24. Tubería de PE instalada en entorno urbano empleando entibaciones

media ladera una cuneta de recogida de pluviales. Esto permitirá, debido a las espe-ciales características de los tubos de PE, por su flotabilidad, un correcto tendido delos tubos y un aseguramiento de la entibación.

Es importante distinguir entre “agotamiento” (referido al caso en que el nivel freá-tico está por encima del fondo de la zanja, y existe por tanto entrada de agua en lamisma) y “rebajamiento” (en aquellos casos en los que gracias a un descenso artifi-cial del nivel freático, la excavación se realiza en seco).

Como norma general, se procurará excavar las zanjas en sentido ascendente de lapendiente con objeto de permitir el drenaje de las aguas en el punto bajo, procu-rando evitar la inundación de las zanjas por aguas superficiales y en todo caso pre-viendo los medios necesarios para el agotamiento y evacuación de éstas.

En aquellos casos donde sea preciso trabajar bajo el nivel freático (por ejemplo,zanjas en playas o en terrenos pantanosos), se sumergirá la tubería empujándolauniformemente mediante elementos de cantos suaves, antes de cubrirla, o podrárecurrirse a técnicas de rebajamiento, tipo well-point (véase la figura 8.25).


Dicha técnica consiste en un rebajamiento del nivel freático mediante el hincado delanzas de drenaje bajo dicho nivel, con su último tramo en forma de filtro y en unnúmero considerable de tubos de 50 mm de diámetro con una separación de uno ados metros entre ellos. Dichas lanzas se conectan a un colector que se une a unabomba de vacío.

Figura 8.25. Esquema de well-point

La alteración de los niveles freáticos de las zonas colindantes por su rebajamientoen la zona de instalación requerirá un estudio de las repercusiones, en previsión delos posibles daños que se pudieran ocasionar. Por esta razón las normas de buenapráctica señalan la importancia de disminuir los gradientes hidráulicos, aumen-tando el tiempo de achique, aprovechando los periodos de interrupción de los tra-bajos. Dado que podrían producirse fenómenos de sifonamiento en el fondo dezanja por arrastres de finos.

No se descarta la posibilidad de diseñar en ciertos casos un drenaje longitudinal dela tubería, situándolo a un lado o a los dos de la zanja, previendo su unión cadacierto tiempo. Los métodos para el drenaje no deberán afectar al relleno envolventey a las tuberías. Al completar el drenaje deben sellarse adecuadamente los drenajestemporales (véase la figura 8.26).


Figura 8.26. Conducción de PE instalada mediante well-points y entibaciones

9.1. Introducción

Toda conducción de abastecimiento, tras haberse instalado, debe someterse a unaprueba de presión para garantizar la integridad de los tubos, uniones, accesorios yotros componentes tales como macizos de anclaje. Asimismo, las instalaciones desaneamiento deben ser probadas antes de su puesta en funcionamiento para com-probar su estanquidad. Se asegura así una instalación correcta.

En el presente capítulo se describe la metodología que debe seguirse para la pruebade las tuberías de PE una vez instaladas y previo a la recepción, para los dosempleos más habituales de estas conducciones en el sector del agua: abastecimientoy saneamiento.

En España, en la actualidad, la reglamentación básica de la Administración Generaldel Estado a seguir para la realización de las pruebas de la tubería instalada está regu-lada por lo indicado en los Pliegos de Prescripciones Técnicas Generales para tuberíasde abastecimiento de agua (1974) o de saneamiento de poblaciones (1986). En cual-quier caso, en los años 2003 y 2007, respectivamente, el CEDEX ha publicado la Guíatécnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión y la Guía técnica sobre redes desaneamiento y drenaje urbano que actualizan el contenido de los anteriores pliegos.

9.2. Metodología en conducciones deabastecimiento

La prueba de la tubería instalada prevista en el pliego de prescripciones técni-cas generales para tuberías de abastecimiento de agua del Ministerio de Medio

Las pruebas de la tubería instalada9

Ambiente (1974) consiste en la realización de las dos pruebas siguientes: pruebade presión interior y prueba de estanquidad.

El contratista proporcionará todos los elementos precisos para efectuar estas prue-bas, así como el personal necesario; la Administración podrá suministrar los manó-metros o equipos medidores si lo estima conveniente o comprobar los suministra-dos por el contratista.

9.2.1. Prueba de presión interior

A medida que avance el montaje de la tubería se procederá a pruebas parciales depresión interna por tramos de longitud fijadas por la Administración.

Se recomienda que estos tramos tengan una longitud aproximada de 500 m, peroen el tramo elegido la diferencia de presión entre el punto de rasante más bajo y elpunto de rasante más alto no excederá del 10% de la presión de prueba.

Antes de empezar la prueba deben estar colocados en su posición definitiva todoslos accesorios de la conducción. La zanja debe estar parcialmente rellena, dejandolas uniones descubiertas.

Se empezará por llenar lentamente de agua el tramo objeto de la prueba, dejandoabiertos todos los elementos que puedan dar salida al aire, los cuales se iráncerrando después y sucesivamente de abajo arriba una vez se haya comprobado queno existe aire en la conducción.

A ser posible se dará entrada al agua por la parte baja, con lo cual se facilita la expul-sión del aire por la parte alta. Si esto no fuera posible, el llenado se hará aún más len-tamente para evitar que quede aire en la tubería. En el punto más alto se colocaráun grifo de purga para expulsión del aire y para comprobar que todo el interior deltramo objeto de la prueba se encuentra comunicado en la forma debida.

La bomba para la presión hidráulica podrá ser manual o mecánica, pero en esteúltimo caso deberá estar provista de llaves de descarga o elementos apropiados parapoder regular el aumento de presión. Se colocará en el punto más bajo de la tuberíaque se va a ensayar y estará provista de dos manómetros, de los cuales uno de ellosserá proporcionado por la Administración o previamente comprobado por la misma.

Los puntos extremos del tramo que se quiere probar se cerrarán convenientemente conpiezas especiales que se apuntalarán para evitar deslizamientos de las mismas o fugas deagua, y que deben ser fácilmente desmontables para poder continuar el montaje de latubería. Se comprobará cuidadosamente que las válvulas intermedias en el tramo enprueba, de existir, se encuentren bien abiertas. Los cambios de dirección, piezas especia-les, etc., deberán estar anclados y las obras de fábrica con la resistencia debida.


La presión interior de la prueba en zanja de la tubería será tal que se alcance en elpunto más bajo del tramo en prueba 1,4 veces la presión máxima de trabajo en elpunto de más presión. La presión se hará subir lentamente, de forma que el incre-mento de la misma no supere un kilogramo por centímetro cuadrado y minuto.

Una vez obtenida la presión, se parará durante treinta minutos, y se considerarásatisfactoria cuando durante este tiempo el manómetro no acuse un descenso supe-rior a , siendo p la presión de prueba en zanja en kilogramos por centímetrocuadrado. Cuando el descenso del manómetro sea superior, se corregirán los defec-tos observados repasando las uniones que pierdan agua; y, se cambiará si es precisoalgún tubo, de forma que al final se consiga que el descenso de presión no sobre-pase la magnitud indicada.

En casos muy especiales en los que la escasez de agua u otras causas hagan difícil elllenado de la tubería durante el montaje, el contratista podrá proponer, razonada-mente, la utilización de otro sistema especial que permita probar las uniones conidéntica seguridad. La Administración podrá rechazar el sistema de prueba pro-puesto si considera que no ofrece suficiente garantía.

9.2.2. Prueba de estanquidad

Después de haberse completado satisfactoriamente la prueba de presión interior,deberá realizarse la de estanquidad.

La presión de prueba de estanquidad será la máxima estática que exista en el tramode la tubería objeto de la prueba.

La pérdida se define como la cantidad de agua que debe suministrarse al tramo detubería en prueba mediante un bombín tarado, de forma que se mantenga la pre-sión de prueba de estanquidad después de haber llenado la tubería de agua y trasexpulsar el aire.

La duración de la prueba de estanquidad será de dos horas, y la pérdida en estetiempo será inferior al valor dado por la fórmula:

V = K · L · D

en la cual:

V = pérdida total en la prueba, en litros

L = longitud del tramo objeto de la prueba, en metros

D = diámetro interior, en metros

K = coeficiente dependiente del material

5p

273Las pruebas de la tubería instalada

Según la siguiente tabla:

Hormigón en masa .......................................... K = 1,000

Hormigón armado con o sin camisa ................. K = 0,400

Hormigón pretensado ...................................... K = 0,250

Fibrocemento ................................................... K = 0,350

Fundición ........................................................ K = 0,300

Acero ............................................................... K = 0,350

Plástico ............................................................ K = 0,350

De todas formas, cualesquiera que sean las pérdidas fijadas, si éstas son sobrepasa-das, el contratista, a sus expensas, repasará todas las juntas y tubos defectuosos; asi-mismo está obligado a reparar cualquier pérdida de agua apreciable aun cuando eltotal sea inferior al admisible.

9.2.3. La prueba según la Norma UNE-EN 805

Alternativamente a la anterior prueba prevista en el pliego de tuberías de 1974, puederealizarse la recogida en la norma UNE-EN 805, donde se establece un método deprueba para las redes de abastecimiento de agua potable, la cual prevé una metodolo-gía específica para conducciones de PE (en su anexo informativo A, apartado A.27),que se fundamenta en el comportamiento viscoelástico del material, de manera que lafluencia, que con la metodología general no quedaría considerada más que parcial-mente, pueda ser tenida en cuenta de forma completa.

A medida que avance el montaje de la tubería, ésta debe ser probada por tramos,con la longitud fijada en el proyecto o por la dirección de obra, los cuales deben serde iguales características (materiales, diámetros, espesores, etc.). Los extremos deltramo en prueba deben cerrarse convenientemente con piezas adecuadas que hande apuntalarse para evitar deslizamientos de las mismas o fugas de agua, y quedeben ser, cuando así se requiera, fácilmente desmontables para poder continuar lacolocación de la tubería.

Las longitudes de los tramos en prueba deben seleccionarse de modo que:

• La presión de prueba pueda aplicarse al punto más bajo de cada tramo enprueba.

• Pueda aplicarse una presión de al menos igual a MDP (véase la definición enel apartado 2.5.2) en el punto más alto de cada uno de ellos.


• Pueda suministrarse y evacuarse sin dificultad la cantidad de agua necesariapara la prueba.

• La diferencia de presión entre el punto de rasante más baja y más alta noexceda del 10% de STP (véase el apartado 2.5.2).

• En la medida de lo posible, sus extremos coincidirán con válvulas de paso dela tubería.

Con todo ello, unas longitudes razonables para los tramos oscilan entre 500 y1.000 o incluso 2.000 m.

Antes de empezar la prueba deben estar colocados en su posición definitiva todoslos tubos, los accesorios, las válvulas y demás elementos de la tubería, debiendocomprobarse que las válvulas existentes en el tramo a ensayar se encuentran abier-tas y que las piezas especiales están ancladas.

Cuando la tubería se disponga enterrada, la zanja debe estar parcialmente rellena,dejando las uniones descubiertas. Asimismo debe comprobarse que el interior de laconducción está libre de escombros, raíces o cualquier otra materia extraña.

La bomba para introducir la presión hidráulica puede ser manual o mecánica,pero en este último caso debe estar provista de llaves de descarga o elementosapropiados para poder regular el aumento de presión. Irá colocada en el puntomás bajo de la tubería que se vaya a ensayar y debe estar provista, al menos, deun manómetro, el cual debe tener una precisión mínima de 0,02 N/mm2. Lamedición del volumen de agua, por su parte, debe realizarse con una precisiónno menor de 1 l.

En cualquier caso, pero especialmente en los de altas presiones, durante la realiza-ción de la prueba de la tubería instalada, deben tomarse las medidas de seguridadnecesarias para que en caso de fallo de la tubería no se produzcan daños a las per-sonas y que los materiales sean los mínimos posibles. A estos efectos debe ponerseen conocimiento del personal que pudiera ser afectado que se está realizando unaprueba, no debiendo permitirse el acceso al tramo que se esté ensayando, ni traba-jar en tajos cercanos. En este sentido, los manómetros deben ser colocados deforma tal que sean legibles desde el exterior de la zanja.

De acuerdo con todo lo anterior, la prueba consta, en general, de las tres etapassiguientes, conforme puede apreciarse en la figura 9.1:

• Etapa preliminar o de relajación.

• Etapa de caída de presión.

• Etapa principal.


9.2.3.1. Etapa preliminar o de relajación

Se comienza por llenar lentamente de agua el tramo objeto de la prueba, dejandoabiertos todos los elementos que puedan dar salida al aire, los cuales se iráncerrando después y sucesivamente de abajo arriba. Debe procurarse dar entrada alagua por la parte baja del tramo en prueba, para así facilitar la salida del aire por laparte alta. Si esto no fuera posible, el llenado se debería hacer aún más lentamente,para evitar que quede aire en la tubería. En el punto más alto es conveniente colo-car un grifo de purga para expulsión del aire y para comprobar que todo el interiordel tramo objeto de la prueba se encuentra comunicado de la forma debida.

El tramo en prueba, una vez lleno de agua, esto es, con presión atmosférica en supunto más alto, se mantendrá en esta situación al menos una hora.

Transcurrido este tiempo, la presión se aumentará de forma rápida y regular, enun plazo no mayor de diez minutos, hasta alcanzar la presión de prueba (STP),la cual se mantendrá constante durante media hora, bombeando agua cuandosea necesario.

Posteriormente se dejará transcurrir una hora sin bombear y se medirá la presiónremanente al final de este periodo.


Figura 9.1. Etapas de la prueba de la tubería instalada en conducciones de PE

Presiones

Etapa preliminar Etapa principal

Mantener bombeando

Etapa caída de presión

Tiempos60 min10 min

30 min 60 min 60 min(caso de duda)

30 min

Pz

Patm

∆PP – ∆P

Pz

∆P = 0,1 a 0,15 Pz

P ≥ 0,7 Pz∆P’ < 25 KPa

La presión de prueba (STP) se calcula a partir de MDP, de forma que, dependiendode que el golpe de ariete se haya calculado en detalle, o únicamente se haya esti-mado, el valor de STP será (todos los valores en N/mm2):

a) Golpe de ariete calculado en detalle:

STP = MDP + 0,1

b) Golpe de ariete estimado; el menor valor de:

STP = MDP + 0,5

STP = 1,5 MDP

En los casos de impulsiones y grandes conducciones, debe siempre haberse calcu-lado en detalle el valor del golpe de ariete (hipótesis a). Sólo el caso de los ramalesde las redes de distribución, en los que, debido a la abundancia de mecanismos decierre, acometidas, etc., es difícil calcular con detalle el golpe de ariete en la hipóte-sis pésima de funcionamiento, es una de las situaciones en las que su valor puedeser “estimado” (hipótesis b). No obstante, en general, el golpe de ariete debe sercalculado en detalle (véase la figura 9.2).

Se considerará superada esta etapa preliminar de la prueba si la presión remanentemedida es como mínimo el 70% de la presión de prueba (STP). En caso contrario,


Figura 9.2. STP en función de MDP

0

1

2

3

4

0 1 2 3

MDP (N/mm2)

STP (N

/mm

2)

Hipótesis a

Hipótesis b

deberá procederse a la revisión de la tubería, previa reducción de la presión en lamisma hasta la presión atmosférica, y una vez transcurrido al menos una hora seprocederá a repetir esta etapa preliminar de la prueba.

9.2.3.2. Etapa de caída de presión

Una vez superada satisfactoriamente la etapa preliminar se procederá a la realiza-ción de la etapa de caída de presión. Para ello se extraerá rápidamente un volumende agua ∆V tal que provoque en la tubería una caída de presión ∆P entre un 10 yun 15% de la presión de prueba STP.

En estas condiciones se considerará satisfactoria la etapa de caída de presión si elvolumen de agua extraído es inferior al valor admisible ∆Vmáx calculado mediantela siguiente expresión:

∆Vmáx pérdida admisible, en litros

V volumen del tramo de tubería en prueba, en litros

∆P caída admisible de presión provocada en la tubería al extraer el volumen∆V, en N/mm2

⎥⎦

⎤⎢⎣

⎡×

+×∆××=∆Ee

IDE1pV2,1Vw

máx


Nota

El objeto de esta etapa preliminar es que la tubería se estabilice, alcanzando un estado similaral de servicio, a fin de que durante la posterior etapa principal los fenómenos de adaptaciónde la tubería, propios de una primera puesta en carga, no sean significativos en los resultadosde la prueba. Como fenómenos de adaptación más característicos de una primera puesta encarga, pueden destacarse los siguientes:

• Movimientos de recolocación en uniones, accesorios, anclajes, válvulas y demás ele-mentos.

• Expulsión del aire de los alojamientos en las uniones y en general en toda la tubería.

• Saturación de la tubería, en los casos de materiales absorbentes (hormigón).

• Deformación de los tubos.

Ew módulo de compresibilidad del agua, en N/mm2

E módulo de elasticidad del material del tubo, en N/mm2

ID diámetro interior del tubo, en mm

e espesor nominal del tubo, en mm

1,2 factor de corrección que, entre otros aspectos, tiene en cuenta el efectodel aire residual existente en la tubería

Cuando esta etapa no resulte satisfactoria, se procederá a desairear de nuevo latubería, previa puesta de la misma a la presión atmosférica, y se repetirá por com-pleto toda la prueba de la tubería instalada, comenzando desde la etapa preliminar.

9.2.3.3. Etapa principal

Una vez superadas satisfactoriamente las dos etapas anteriores, se procederá a larealización de la etapa principal.

Para ello, durante media hora, se observará, se anotará y se representará gráfica-mente la variación de presión, de forma que si la misma presenta una clara ten-dencia creciente esta etapa principal y última de la prueba podrá considerarse satis-factoria.

En caso de duda sobre el crecimiento de la presión en este periodo de media hora,la prueba se prolongará una hora más, de forma que si durante este periodo adicio-nal la caída de presión resulta inferior a 0,025 N/mm2, la prueba podrá conside-rarse satisfactoria.


Nota

En España, las pruebas de la tubería instalada en las conducciones a presión (especialmenteen los casos de abastecimientos a poblaciones), han venido realizándose tradicionalmente con-forme a lo especificado al respecto por el pliego de prescripciones técnicas generales de tube-rías de abastecimiento de agua del MOPU de 1974.

Resumidamente, en dicho pliego se exige la realización de las dos pruebas siguientes:

a) Prueba de presión interior

Presión de prueba, STP: 1,4 x MDP

Descenso de presión admisible: ; STP, en kg/cm25STP

9.3. Metodología en conducciones desaneamiento

Las conducciones de PE instaladas en redes de saneamiento se recomienda pro-barlas una vez instaladas conforme a la metodología incluida en la Norma UNE-EN 1610 (similar a la recogida en el pliego de tuberías de saneamiento de pobla-ciones del Ministerio de Medio Ambiente de 1986). Salvo que la dirección deobra estime oportuno lo contrario, se deberán probar la totalidad de las conduc-ciones instaladas.

La prueba se realizará una vez se hayan colocado los tubos, los pozos y previo alrelleno total de la zanja (dejando las uniones al descubierto), para lo cual seobtura la entrada de la tubería en el pozo aguas abajo del tramo en prueba, asícomo cualquier otro punto por el que pudiera salirse el agua, llenándose comple-tamente de agua la tubería y el pozo situado aguas arriba del tramo a probar(véase la figura 9.3).

Cuando el apoyo de los tubos sea tal que el mismo abrace gran parte del cuerpode la conducción, las pruebas de la tubería instalada se deberán realizar antes deejecutar el relleno lateral de apoyo, ya que, si la prueba presentase pérdidas, resul-taría muy difícil localizarlas para proceder a su reparación. Para la aceptación final,la canalización deberá ser ensayada después del relleno y de la retirada de la enti-bación.


Duración de la prueba: 30 minutos

Observaciones: los tubos de hormigón y de fibrocemento estarán llenos de agua pre-viamente, durante al menos 24 horas

b) Prueba de estanquidad

Presión de prueba, STP: La presión máxima estática del tramo

Pérdida de agua admisible (en l): K1 x L x IDK1 coeficiente (0,25 en el PE)L longitud del tramo en prueba (en m)ID diámetro interior del tubo (en m)

Duración de la prueba: Dos horas

Después de que las tuberías y/o registros estén llenos y la presión de prueba reque-rida aplicada, puede ser necesario un acondicionamiento. Generalmente será sufi-ciente con una hora. A continuación se llenará completamente de agua la tubería yel pozo de aguas arriba del tramo a probar, cuidando que la presión de prueba estécomprendida entre 0,10 y 0,50 kg/cm2.

Transcurridos 30 minutos del llenado de los tubos se inspeccionarán los tubos, lasjuntas y los pozos, comprobándose que no haya pérdidas de agua significativas. Enconcreto, serán admisibles las siguientes pérdidas:

0,15 l/m2 para las tuberías

0,20 l/m2 para tuberías incluyendo los pozos de registro

0,40 l/m2 para los pozos de registro

Si se aprecian fugas durante la prueba, el contratista procederá a su reparación y acontinuación se realizará una nueva prueba.

Todo el personal, elementos y materiales necesarios para la realización de la pruebaserán de cuenta del contratista.

Excepcionalmente (y si así lo acepta la dirección de obra) podrá emplearse este sis-tema de prueba por otro suficientemente contrastado que permita la detección defugas (por ejemplo mediante aire). En este caso la Norma UNE-EN 1610 prevé larealización de cuatro posibles pruebas (LA, LB, LC y LD) basadas todas ellas enque a medida que aumenta la presión de prueba, disminuye la duración del ensayo.Preferentemente se emplearán los métodos LA o LB.


Figura 9.3. Probando una conducción de saneamiento de pozo a pozo de registro


En cualquier caso, los valores de la presión de prueba (STP), la duración del ensayo(t) y el descenso de presión admisible (∆P) son los establecidos en la tabla 9.1 paralos tubos de PE, según cuál sea el diámetro nominal de la tubería y el método deensayo (LA, LB, LC, LD) seguido (véanse las figuras 9.4 y 9.5).

9.3.1. Prueba según la Norma UNE-EN 1610

Se deberá probar al menos el 10% de la longitud total de la red, salvo que el pliegode prescripciones técnicas particulares fije otra distinta. El director de la obra deter-minará los tramos que deberán probarse.

Una vez colocada la tubería de cada tramo se realizará la prueba de la tubería ins-talada. La prueba se realizará obturando la tubería en el pozo de aguas abajo ycualquier otro punto final del tramo a ensayar.

Debido al incremento, tanto en la ejecución de nuevas redes de aguas residuales,como en la renovación de las antiguas, las preocupaciones medioambientales exi-gen un grado de exigencia cada vez más elevado en lo que concierne a los materia-les utilizados y en la calidad de las instalaciones.

A causa de los elevados costos de tratamiento y depuración de las aguas contami-nadas, y de su real incremento en el caso de la existencia de infiltraciones en lasredes de saneamiento, las entidades gestoras exigen hoy día pruebas claras de labuena ejecución de la red que se va a gestionar.

Actualmente existen equipos y sistemas para realizar pruebas de estanquidad, segúnla Norma UNE-EN 1610, tanto con agua como con aire, asegurando de estaforma una instalación correcta.

Según esta norma, las pruebas a realizar en redes sin presión, es decir, por grave-dad, pueden ser realizadas con agua (método “W”), o con aire (método “L”),siguiendo lo indicado en las figuras 9.4 y 9.5.

El método “L” - aire, siendo el más riguroso, es el recomendado por la norma. Encaso de no conseguir un ensayo con aire aceptable, entonces se debe proceder a rea-lizar un ensayo con agua, y su resultado será decisivo. La prueba inicial puede serrealizada antes de la colocación del relleno lateral. Para la aceptación final, la canali-zación deberá ser ensayada después del relleno y de la retirada de la entibación si lahubiera.

9.3.1.1. Prueba con aire (método “L”)

El tiempo de duración del ensayo con aire es el indicado en la tabla 9.1, según eldiámetro de la tubería y el método considerado por el responsable de la instalación(LA, LB, LC o LD). Recomendamos utilizar el método LD por ser el que tienemayor garantía.

Este ensayo se realiza colocando tapones en los pozos de registro y en el ramal deacometida, asegurando así una comprobación completa del tramo a ensayar.

Se debe iniciar el proceso con una presión inicial (p0) del 10% superior a la requeridapor el ensayo, y debe ser mantenida durante 5 min aproximadamente. A continua-ción, la presión deberá ajustarse a la de la prueba, tal como se indica en la tabla 9.1,


Aplicar laprueba de aire

Encontrar razo-nes y

corregir

Aceptar

Inicio

Decidirel método de prueba apropiado

¿Está la pérdida de

presión dentro de unos límites

aceptables?

¿Es el fallomarginal?

Cambio a la prueba

de agua

Proceder con laprueba de agua

aguaaire

no no

no sí sí

sí

Figura 9.4. Diagrama del método “L” - aire


de acuerdo con el método de prueba elegido. Si la caída de presión, medida des-pués del tiempo de prueba, es menor que el ∆p dado en la tabla 9.1, el ensayo esaceptable. En la figura 9.7 se presenta, a modo de ejemplo, una ficha de registro derealización de la prueba de estanquidad según este método.

9.3.1.2. Prueba con agua (método “W”)

La presión de prueba de este método es la presión equivalente o resultante de llenarla tubería hasta el nivel del pozo de registro aguas arriba o aguas abajo, según seaapropiado, con una presión máxima de 50 kPa (500 mbar) y una mínima de 10 kPa(100 mbar) medida en la parte superior de la tubería.

Después de que las tuberías y/o registros estén llenos y la presión de prueba reque-rida aplicada, es necesario un periodo de acondicionamiento de 1 h, generalmentesuficiente.

El tiempo de prueba debe ser como mínimo de 30 ± 1 min. Durante este tiempo,la presión de prueba debe ser mantenida, introduciendo agua, para que no existanvariaciones superiores a 1 kPa (10 mbar). La cantidad total de agua añadida durantela prueba no deberá ser superior a los siguientes valores:

• 0,15 l/m2 durante 30 min para tuberías.

• 0,20 l/m2 durante 30 min para tuberías incluyendo registros.

• 0,40 l/m2 durante 30 min para registros (arquetas de inspección y pozos deregistro).

El área indicada es la correspondiente a la superficie interna mojada.

Método de prueba

p0 ∆p

mbar DN 100

Tiempo de prueba (minutos)

DN 200 DN 300 DN 400 DN 600 DN 800 DN 1.000

LA 10 2,5 5

4

3

1,5

3

1,5

4

2

5 8 11 14

2,5 4 5 7

4 6 7 11 15 19

5 7 10 14 19 24

LB 50 10

LC 100 15

LD 200 15

Tabla 9.1. Presiones y tiempos de la prueba con aire

La prueba con agua es mucho más compleja que la realizada con aire. No obstante,en aquellas situaciones donde el ensayo con aire no se cumpla, se debe recurrir aesta prueba, y si da positiva, el tramo ensayado será aprobado.

Los pasos a seguir para realizar esta prueba son los siguientes:

a) Colocar los tapones neumáticos en los pozos de registro y en las arquetas deinspección e introducir una presión interior en los mismos entre 5 y 7 bar.

b) Desde el punto más bajo de la tubería, para que salga el aire, y a través delpozo de registro, llenar la tubería de agua.

c) Controlar que las dos columnas de agua, una en cada tapón, tienen una pre-sión máxima de 500 mbar (5 m.c.a.) en el pozo inferior de aguas abajo y unapresión mínima de 100 mbar en el pozo superior o el de aguas arriba.

d) Introducir agua siempre que el nivel de cada una de estas columnas de aguadescienda a 10 mbar (0,1 m.c.a.).

e) Verificar si la cantidad de agua introducida durante los 30 min de la pruebaestá dentro de los límites definidos en la norma e indicados anteriormente.


Aplicar laprueba de agua

Encontrarrazones y corregir

Aceptar

Inicio

¿Está la pérdida de

presión dentro de unos límites

aceptables?

no

sí

Figura 9.5. Diagrama del método “W” - agua


Identificación del tramo a probar

Método “L” - aire

Designación del tramo:

Tubería

DN (mm) D int (mm) Material Marca

Pozo

Ladrillo PF Hormigón PF PlásticoD int (mm)

Acometidas

N.o D int (mm) Material Longitud (m)

Condiciones aplicadas:

P0 (mbar) Tiempo (min) ∆padm (mbar) ∆preal (mbar)

Longitud (m)

Método “W” - agua

Presión aplicada (m.c.a.)

Cálculo de la superficie interna mojada (SIM)

Colector:

Pérdidas admisibles durante 30 minutos:

0,15 l/m2 para tuberías

0,20 l/m2 para tuberías y registros

0,40 l/m2 para registros

Acometidas:

SIMC (m2) = p x Dint x longitud

SIMA (m2) = p x Dint x longitud x n.o acometidas

Superficie interna mojada total:

SIMC (m2) =

SIMA (m2) =

SIMC + SIMA (m2) =

Pérdida registrada:

Tiempo prueba (>30 min)

Tiempo acondicionamiento (>1 hora)

Dint tubería (m) (Consultar catálogo fabricante)

Resultado de la prueba del tramo:

Si resultado NOK, qué acción correctora se ha tomado:

OK NOK

Método de prueba

p0 ∆padm

mbar DN 100

Tiempo de prueba (min)

DN 200 DN 300 DN 400 DN 600 DN 800 DN 1 000

LA 10 2,5 5

4

3

1,5

3

1,5

4

2

5 8 11 14

2,5 4 5 7

4 6 7 11 15 19

5 7 10 14 19 24

LB 50 10

LC 100 15

LD 200 15

Resultado de la prueba del tramo:

Si resultado NOK, qué acción correctora se ha tomado:

OK NOK

Método aconsejado: LD

Figura 9.7. Registro de realización de prueba de estanquidad en sistemas de saneamiento sin presión según la Norma UNE-EN 1610

10.1. Introducción

En el presente capítulo se incluyen algunos criterios de proyecto que se recomiendaseguir en el caso de instalar tuberías de PE sin enterrar bajo tierra.

Como se indicó en el apartado 2.6.5.2, en principio, los tubos de polietileno pue-den deteriorarse si permanecen a la intemperie, de forma que, especialmente en ins-talaciones aéreas, para evitar tal inconveniente, la composición de los tubos con-tiene negro de carbono. De esta manera, el color de los tubos es siempre negro, onegro con bandas de algún color identificativo del servicio al que esté destinado(véase el apartado 2.6.3.3).

10.2. Determinación de la dilatación longitudinal

La principal precaución que debe observarse en el diseño de una conducción de PEaérea es la asociada a la posible dilatación longitudinal a causa de las variacionestérmicas sufridas.

La variación en la longitud de una conducción sometida a una diferencia de tempe-ratura de T viene dada por la expresión:

∆L incremento de longitud, en mm

α coeficiente de variación térmica lineal, en mm/moC (0,20 de media en el PE)

∆T variación de la temperatura, en oC (respecto a 20 oC)

L longitud inicial de la tubería, en m

Instalaciones aéreas10

LTL ⋅∆⋅=∆ α

Cuando la variación de temperatura sea positiva, la tubería se alargará, mientrasque si la variación de temperatura es negativa, la conducción se acortará.

En la figura 10.1 se representa el incremento de longitud que sufre una tubería dePE en función de la longitud y diferencia de temperatura a que se vea sometida.

Si el anterior incremento de longitud se impide, se generará una tensión en el tubode valor:

σ tensión, en MPa

E módulo de elasticidad del material (1.000 MPa de media en el PE)


∆T variación de la temperatura, en oC


Figura 10.1. Alargamiento de una conducción de PE en función de su longitud y de la variación de la temperatura

0

20

40

60

80

100

120

140

160

180

200

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100

Diferencia temperatura (ºC)

Ala

rgam

iento

(m

m)

L = 1 mL = 2 mL = 3 mL = 4 mL = 5 mL = 6 mL = 7 mL = 8 mL = 9 mL = 10 m

TE10 3 ∆⋅⋅⋅= − ασ

Comparativa

Aunque el coeficiente de dilatación térmico lineal del PE es muy superior al de materiales alter-nativos, al ser su módulo de elasticidad considerablemente inferior, las tensiones producidasen la conducción, si se evitan los alargamientos térmicos, resultan inferiores.

Lo anterior puede verse reflejado en la sencilla tabla 10.1.

10.3. Sistemas de compensación de la dilatación

Para compensar las dilataciones producidas en los tubos de PE por efecto de lasvariaciones de temperatura, pueden emplearse distintos métodos. Si el trazado dela conducción es completamente recto, será necesario insertar elementos capaces deabsorber tales dilataciones, como, por ejemplo, liras, prensaestopas o compensado-res de dilatación (véase la figura 10.2).

289Instalaciones aéreas

E a corto plazo(MPa)

αα(mm/m/oC)

E · αα(MPa/oC)

Material

PE

PVC

PP

Hormigón

Fundición

Acero

1.100

3.000

1.800

2 x 104 / 4 x 104

1.100

1.100

0,20

0,07

0,18

0,012

0,012

0,011

0,20

0,21

0,21

0,24 / 0,48

2,04

2,31

Tabla 10.1. Comparativa

Figura 10.2. Ejemplos de compensadores de dilatación

Supuesta conocida la ubicación de uno de los puntos fijos, la localización del otropunto fijo y del punto móvil Lb1 y Lb2 (en mm) debe calcularse conforme a lassiguientes expresiones:

Sin embargo, la dilatación térmica puede ser absorbida en los cambios de dirección,sin necesidad de recurrir a los anteriores componentes. En concreto, son tres lasposibles disposiciones más frecuentes para compensar la dilatación gracias a losquiebros del trazado: en “L”, en “Z” o en “U”. Todos ellos se basan en disponeruna serie de anclajes fijos y móviles de manera que permitan que la conducción sedilate por efecto de la temperatura lo suficiente para evitar que parezcan tensionesexcesivas. Las dimensiones que se deben respetar en cada caso son las que se indi-can en los apartados siguientes.

10.3.1. Sistema de compensación en “L”

Consiste en disponer en la tubería un quiebro de 90º. La tubería debe quedar com-pletamente anclada a dos puntos fijos y unida por una tercera abrazadera que per-mita los desplazamientos axiales (punto móvil), de manera que por efecto de lasdiferencias de temperatura pueda moverse libremente como esquemáticamente serepresenta en la figura 10.3.


S

5011b 15,0

ELDN3L

σ⋅⋅∆⋅⋅

=S

501b2b 15,0

ELDN3L

σ⋅⋅∆⋅⋅

=

Figura 10.3. Disposición en “L” para absorber dilataciones térmicas

L1

Lb2

Lb1

Punto fijo

Punto móvil


DN diámetro nominal del tubo, en mm

∆L1 incremento de longitud del tramo L1, en mm

∆Lb1 incremento de longitud del tramo Lb1, en mm


∆T variación de la temperatura, en oC

E50 módulo de elasticidad a largo plazo a 20 oC (130 a 160 N/mm2, véase elapartado 2.6.2.3)

σS tensión de diseño del PE, en N/mm2

11 LTL ⋅∆⋅=∆ α 1b1b LT001,0L ⋅∆⋅⋅=∆ α

MRS tensión mínima requerida (4, 8 o 10 MPa para PE 40, 80 o 100)

C coeficiente de diseño (habitualmente 1,25 en agua y 2 en gas)

En la figura 10.4 se representan los valores de las longitudes Lb1 o Lb2 (en relacióncon L1 o de Lb1, respectivamente) en función del DN, la variación de temperaturaa que se vea sometida la conducción y el tipo de PE de la tubería.

CMRS

S =σ


Figura 10.4. Valores de Lb1 y Lb2 en sistemas de compensación en “L”

PE 40

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

0 100 200 300 400 500

DN (mm)

T = 10 ºC

T = 20 ºC

T = 30 ºC

T = 40 ºC

T = 50 ºC

PE 63

PE 80 PE 100

L b1 x

L1–0

,5 o

Lb2

x L

b1–0

,5

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

0 100 200 300 400 500

DN (mm)

T = 10 ºC

T = 20 ºC

T = 30 ºC

T = 40 ºC

T = 50 ºC

L b1 x

L1–0

,5 o

Lb2

x L

b1–0

,5

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

0 100 200 300 400 500

DN (mm)

T = 10 ºC

T = 20 ºC

T = 30 ºC

T = 40 ºC

T = 50 ºC

L b1 x

L1–0

,5 o

Lb2

x L

b1–0

,5

0

200

400

600

800

1.000

1.200

1.400

1.600

1.800

2.000

0 100 200 300 400 500

DN (mm)

T = 10 ºC

T = 20 ºC

T = 30 ºC

T = 40 ºC

T = 50 ºC

L b1 x

L1–0

,5 o

Lb2

x L

b1–0

,5


Ejemplo

En el presente ejemplo se van a acotar las dimensiones de la disposición en L que tendría quetener una tubería de PE para absorber las dilataciones térmicas producidas por la variación detemperatura para el siguiente caso:

Material del tubo: PE 100 (C = 1,25; σS = 8 N/mm2)

DN: 500 mm

E50: 150 N/mm2

α: 0,20 mm/mºC

∆T: 30 ºC

L1: 4 m

Las dimensiones del resto de posibles disposiciones descritas en este apartado para absorberlas dilataciones producidas en un tubo de PE por efecto de la temperatura (en Z o en U) se cal-cularían de manera similar.

Aplicando la formulación desarrollada en el presente apartado, se obtendrían los siguientesresultados:

A iguales conclusiones se podría haber llegado, utilizando los gráficos de la figura 10.4:

mm244300,20L1 =⋅⋅=∆

m2,12180,15

1502450030,001Lb1 =

⋅⋅⋅⋅⋅=

mm12,722121300,200,001Lb1 =⋅⋅⋅=∆

1050LL 0,51b1 =⋅ −

m2,1Lb1 =

m4L1 =

0501LL 0,5b1b2 =⋅ −

m1,5Lb2 =

m2,1Lb1 =

m1,5480,15

15012,7250030,001Lb2 =

⋅⋅⋅⋅⋅=

10.3.2. Sistema de compensación en “Z”

La segunda posible solución para absorber las dilataciones térmicas ocurridas en untubo de PE sería disponer la conducción en forma de “Z”, mediante dos quiebrosde 90º. En este caso, la tubería debe quedar completamente anclada a dos puntosfijos y unida por otras dos abrazaderas que permitan los desplazamientos axiales(puntos móviles), de manera que por efecto de las diferencias de temperatura puedamoverse libremente como esquemáticamente se representa en la figura 10.5.


Supuesta conocida la ubicación de uno de los puntos fijos, la localización del otropunto fijo y de los puntos móviles debe calcularse conforme las mismas expresio-nes que en el caso anterior (véase el esquema adjunto):

Pueden utilizarse las figuras del apartado anterior para determinar las longitudesLb1 o Lb2 (en relación con L1 o de Lb1, respectivamente) en función del DN, lavariación de temperatura a que se vea sometida la conducción y el tipo de PE de la tubería.

Figura 10.5. Disposición en “Z” para absorber dilataciones térmicas

L1

Lb2

Lb1

Punto fijoPunto móvil

Lb2

S

5011b 15,0

ELDN3L

σ⋅⋅∆⋅⋅

=S

501b2b 15,0

ELDN3L

σ⋅⋅∆⋅⋅

=

10.3.3. Sistema de compensación en “U”

La última posible solución para absorber las dilataciones térmicas ocurridas en untubo de PE sería disponer la conducción en forma de “U”, mediante cuatro quiebrosde 90º. En este caso, la tubería debe quedar completamente anclada a tres puntosfijos y unida por otras dos abrazaderas que permitan los desplazamientos axiales(puntos móviles), de manera que por efecto de las diferencias de temperatura puedamoverse libremente como esquemáticamente se representa en la figura 10.6.


Supuesta conocida la ubicación de uno de los puntos fijos, la localización del otropunto fijo y de los puntos móviles deben calcularse conforme las mismas expresio-nes que en el caso anterior (véase el esquema adjunto):

La longitud Lom puede suponerse igual a la del tramo Lb1. Pueden utilizarse lasfiguras del apartado 10.3.2 (figura 10.4) para determinar las longitudes Lb1 o Lb2(en relación con L1 o de Lb1, respectivamente) en función del DN, la variación detemperatura a que se vea sometida la conducción y el tipo de PE de la tubería.

Figura 10.6. Disposición en “U” para absorber dilataciones térmicas

L1 L1

Lb2 Lb2

Lb1

Punto fijoPunto móvilLom

S

011b 15,0

ELDN3Lσ⋅

⋅∆⋅⋅=S

01b2b 15,0

ELDN3L

σ⋅⋅∆⋅⋅

=

10.4. Distancia entre apoyos en tramos rectos

Las tuberías se suministran en rollos o barras. Cuando se usan rollos, la curvaturade los tubos se puede modificar fijando los tubos a las abrazaderas correspondien-tes. Estas tuberías no deben ponerse en forma rectilínea haciendo uso de la tensiónlongitudinal.

La sujeción de las tuberías no enterradas se realiza mediante pinzas o abrazaderasde material plástico o metálico. Las abrazaderas se alinean correctamente y susuperficie de contacto con la tubería debe ser suave y lisa. Los soportes con cantosafilados deben evitarse. Las válvulas en particular y toda clase de controles manua-les, deben ser firmemente anclados con el fin de evitar cualquier movimiento cau-sado por su manejo. Los soportes son los indicados en la figura 10.7.

Cuando las tuberías de PE se instalen a la intemperie en tramos rectos y entre apo-yos, las distancias recomendadas entre ellos son las que se indican en la tabla 10.2.


Figura 10.7. Soportes

Axial en ambas direcciones Axial en una dirección


DNtubo

PN 4(bar)

PE 40 PE 80 PE 100

PN 6(bar)

PN 10(bar)

PN 4(bar)

PN 6(bar)

PN 16(bar)

PN 4(bar)

PN 6(bar)

PN 16(bar)

20 — — 0,3 — 0,3 0,4 — — 0,3

25 — 0,4 0,4 0,4 0,4 0,5 — 0,4 0,4

32 — 0,5 0,5 0,5 0,5 0,6 — 0,5 0,5

40 0,6 0,6 0,6 0,6 0,6 0,7 0.6 0.6 0.6

50 0,7 0,7 0,7 0.7 0,7 0,7 0,7 0,7 0,7

63 0,8 0,9 0,9 0,9 0,9 0,9 0,8 0,9 0,9

75 0,9 1,0 1,0 1,0 1,0 1,0 0,9 1,0 1,0

90 1,1 1,2 1,2 1,2 1,2 — 1,1 1,2 1,2

110 1,3 1,4 1,5 1,4 1,5 — 1,3 1,4 1,5

125 — — — 1,6 1,6 — 1,4 1,6 1,6

140 — — — 1,7 1,8 — 1,5 1,7 1,8

160 — — — 1,9 2,0 — 1,7 1,9 2,0

180 — — — 2,1 2,2 — 1,8 2,1 2,2

200 — — — 2,2 2,4 — 2,0 2,2 2,4

225 — — — 2,4 2,6 — 2,1 2,4 2,6

250 — — — 2,6 2,8 — 2,3 2,6 2,8

280 — — — 2,8 3,1 — 2,4 2,8 3,1

315 — — — 3,0 3,4 — 2,6 3,0 3,4

355 — — — 3,3 3,6 — 2,8 3,3 3,6

400 — — — 3,5 3,9 — 3,0 3,5 3,9

450 — — — 3,8 4,2 — 3,3 3,8 4,2

500 — — — 4,1 4,5 — 3,5 4,1 4,5

560 — — — 4,3 — — 3,7 4,3 —

630 — — — 4,6 — — 3,9 4,6 —

710 — — — 4,9 — — 4,3 4,9 —

800 — — — 5,3 — — 4,6 5,3 —

Tabla 10.2. Distancias (en metros) entre apoyos en tuberías horizontales

• Estas distancias corresponden a temperaturas máximas de 20 ºC. En caso detemperaturas superiores hasta 45 ºC, se deberán multiplicar los valores indi-cados por los siguientes coeficientes de reducción:

– Entre 20 oC y 35 oC, coeficiente 0,9.

– Entre 35 oC y 40 oC, coeficiente 0,85.

• En tuberías en posición vertical, la distancia entre apoyos será la indicada enla tabla, multiplicada por 1,3.

• En la instalación de las tuberías de PE se evitará la proximidad con otrastuberías o superficies que estén a temperaturas superiores a 60 oC.

En muchas instalaciones, los cambios de dirección de la conducción proporcionan unmedio adecuado para compensar la dilatación, tal y como se indica en la figura 10.8.

En recorridos rectos y continuos de tuberías en que se prevean dilataciones o contrac-ciones, es necesario insertar liras, compensadores o prensaestopas, para absorberlas.


Figura 10.8. Situación de puntos fijos y soportes

Correcto Incorrecto

F F F F

F F

B B

F

B

B

F = punto fijo B = soporte


Lo evidente es que hacer una instalación aérea de cierta longitud con tubería de PEy que quede completamente recta, es imposible, ya que por sus características, latubería acabará serpenteando. Una forma de solucionar la parte estética es colo-cando la tubería en una bandeja suficientemente ancha para que la misma serpen-tee en su interior (véanse las figuras 10.9 y 10.10).

Figura 10.9. Tubería de PE instalada a la intemperie

Figura 10.10. Apoyos en tubería aérea de PE

11.1. Macizos de anclaje

En principio los tubos de PE soldados a tope o unidos mediante accesorios electro-soldables no requieren la construcción de macizos de anclaje en los quiebros enplanta o en alzado.

Sin embargo, para otros sistemas de unión o cuando no haya seguridad en la resis-tencia a la tracción de los accesorios empleados, sí será necesario disponer de macizosde anclaje convencionales en los quiebros o singularidades de la conducción. En con-creto las siguientes situaciones son susceptibles de necesitar macizos de anclaje:

• Quiebros en el trazado en planta o en alzado (codos).

• Derivaciones en “T”.

• Conducciones instaladas en pendiente.

• Cambios de sección en la conducción (conos).

• Tapones.

Cuando se dispongan macizos de anclaje se colocará entre el hormigón y el tubouna membrana resistente, también de PE, de 3 mm de espesor como mínimo.Dicha membrana deberá sobresalir del macizo de anclaje para evitar posibles dañosdurante el fraguado o la compactación del hormigón, así como para minimizar lastensiones locales.

También es recomendable que las uniones que queden recubiertas de hormigón acausa de la construcción de un macizo de anclaje se hagan mediante bridas paragarantizar una mejor transmisión de los esfuerzos desde la conducción al macizo.

En cuanto a la geometría del macizo, se recomienda que, independientemente delvolumen de hormigón necesario conforme a los criterios de cálculo expuestos en el

Detalles constructivos especiales11

presente apartado, el área de la superficie de apoyo del macizo sea como mínimo lacalculada mediante la siguiente expresión:

Amín área mínima recomendada de contacto entre el macizo y el terreno,en m2

ID y OD diámetro interior y exterior, respectivamente, de la conducción, en m

H altura de enterramiento, en m

MDP presión máxima de diseño, en kN/m2

cg y cp coeficientes de valor, indicados en las tablas adjuntas

Los diseños de los macizos pueden ser de geometría muy diversa (rectangulares,cuadrados, cónicos, etc.), si bien en cualquier caso prevalece como criterio últimopara su dimensionamiento el que tengan un peso que iguale el empuje máximo quese vaya a producir.

Con este criterio, los macizos deben tener un volumen V (m3), supuesta una densi-dad del hormigón (t/m3), de al menos:

siendo F la fuerza de empuje que solicita al macizo de anclaje (en N), la cual se cal-cula conforme a las expresiones siguientes en función del tipo de singularidad.


⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ +⋅

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅⋅⋅=

2ODHc

4IDMDPc

5,1Ap

2

g

mín

π

γF10V 4 ⋅= −

cg

Singularidad

Curva a 90o

Curva a 45o

Derivación en T

1,414

0,766

1,000

Tabla 11.1. Valores recomendados para los coeficientes cg y cp

cp

(kN/m3)

Tipo deterreno

Arcillas

Arenas

Terreno de mediacompactación

30

60

50

11.1.1. Codos

En los codos (véase la figura 11.1), la fuerza de empuje F que solicita al macizo deanclaje se calcula mediante la siguiente expresión:

F fuerza de empuje en el macizo, en N

MDP presión máxima de diseño, en bar

AU área de la tubería, en cm2

CF coeficiente, calculado según la expresión:

α ángulo del codo

Las dos componentes de la fuerza de empuje F se calculan mediante las siguientesexpresiones:

303Detalles constructivos especiales

FU CAMDPF ⋅⋅=

)2/(sen20CF α⋅=

FxUX CAMDPF ⋅⋅=

)cos1(10CFx α−⋅=

FyUY CAMDPF ⋅⋅=

αsen10CFy ⋅=

Figura 11.1. Codo en una conducción de polietileno

El ángulo β del codo se calcula mediante la expresión:

β = arctan (CFy / CFx)

En la tabla 11.2 se indican los valores de CF, CFx, CFy y β en función del ángulo α.


α

0o

CF CFx CFy β

15o

30o

45o

60o

90o

120o

135o

150o

180o

0,00

2,61

5,18

7,65

10,00

14,14

17,32

18,48

19,32

20,00

0,00

0,34

1,34

2,93

5,00

10,00

15,00

17,07

18,66

20,00

0,00

2,59

5,00

7,07

8,66

10,00

8,66

7,07

5,00

0,00

—

82,5o

75o

67,5o

60o

45o

30o

22,5o

15o

0o

Tabla 11.2. Valores de CF, CFx, CFy y ββ

Ejemplo

Determinar el volumen de hormigón que debe tener un macizo de anclaje que se coloque enun codo de 45º en una conducción de PE 100 de DN 450 y PN 10 que esté solicitada a unapresión MDP de 6 bar.

Según la tabla 3.1, un tubo de PE 100, PN 10 y DN 450 tiene un espesor de 26,7 mm y enconsecuencia un ID de 396,6 mm y un Au de 1 235 cm2. Por otro lado, para un codo de 45º,el coeficiente CF (véase la tabla 11.2) vale 7,65, de manera que el empuje que se produciráen el codo valdrá:

F = 6 · 1 235 · 7,65 = 56 701 N = 56,7 kN

Y el volumen de hormigón necesario (supuesta una densidad de 2,4 t/m3)será:

3m3,24,2

70156410V =⋅−=

11.1.2. Derivaciones

En las derivaciones o T (véase la figura 11.2), la fuerza de empuje F que solicita almacizo de anclaje se calcula mediante la siguiente expresión:



AU2 área de la tubería de la derivación de la T, en cm2


Por otro lado, si la conducción está enterrada a una profundidad de 4 m en un terreno arenoso,la superficie mínima recomendada que deberá tener el macizo vendrá dada por la expresión:

El cálculo del volumen de un macizo de anclaje en otras disposiciones (T, bridas, etc.) se haríade manera similar a lo expuesto en este ejemplo, conforme a las pautas desarrolladas en esteapartado para cada caso en particular.

m3,3

20,450

460

40,396

6100,766

1,5A

23

mín =⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ +⋅

⎟⎟⎠

⎞⎜⎜⎝

⎛ ⋅⋅⋅⋅⋅=

π

2UAMDP10F ⋅⋅=

Figura 11.2. Derivación en una conducción de polietileno

)AA(MDP10F 2U1U −⋅⋅=

UAMDP10F ⋅⋅=

Figura 11.3. Cono reductor en una conducción de polietileno

Figura 11.4. Tapón en extremo en una conducción de polietileno

11.1.3. Conos reductores

En los conos reductores (véase la figura 11.3), la fuerza de empuje F que solicita almacizo de anclaje se calcula mediante la siguiente expresión:



AU1 y AU2 áreas de la tuberías que confluyen en el cono, en cm2

11.1.4. Tapones

En los tapones (véase la figura 11.4), la fuerza de empuje F que solicita al macizode anclaje se calcula mediante la siguiente expresión:



AU área de la tubería, en cm2


L)PV(CF ⋅+⋅= α

α

30o

0,2

Coeficiente de rozamiento µ

0,4 0,6

35o

40o

45o

50o

55o

60o

65o

70o

75o

80o

85o

90o

3,21 1,51

2,41

3,30

4,16

4,99

5,78

6,53

7,23

7,88

8,46

8,98

9,43

9,81 9,81

0,19

0,81

1,80

2,77

3,73

4,66

5,55

6,40

7,20

7,95

8,64

9,26

4,02

4,80

5,55

6,25

6,91

7,51

8,06

8,55

8,97

9,32

9,60

9,81

Tabla 11.3. Valores del coeficiente Cαα

11.1.5. Conducciones instaladas en pendiente

En las conducciones instaladas en pendiente, la fuerza de empuje F que solicita alos necesarios macizos de anclaje se calcula mediante la siguiente expresión:


α ángulo de la tubería

µ coeficiente de rozamiento entre el tubo y el terreno (de 0,2 a 0,6)

Cα coeficiente en función de α y de µ (véanse la tabla 11.3 y la figura 11.5)

V volumen de la tubería, en L/m

P peso de la tubería, en kg/m

L distancia entre apoyos, en m


)cossen(81,9C αµαα ⋅−⋅=

11.2. Tuberías instaladas en pendiente

En instalaciones en pendiente, la longitud máxima que puede instalarse sin anclarde una tubería de PE viene dada por la siguiente expresión:

Lmáx longitud máxima a instalar, en m

σamn resistencia del polietileno durante la instalación (véase la figura 11.6), en MPa

ρ densidad del polietileno, en kg/m3

µ coeficiente de rozamiento entre el tubo y el terreno

α pendiente de la rasante

El coeficiente de rozamiento entre el tubo y el terreno puede suponerse por defectoentre 0,2 y 0,6. En instalaciones especiales de rehabilitación de tuberías sin aper-tura de zanja, debe tomarse un coeficiente de rozamiento de 0,8.


Figura 11.5. Conducción en pendiente

( )ααµρσ

sencos10L amn5

máx +⋅⋅⋅=

En la figura 11.6 se representan unos valores habituales para la resistencia del polie-tileno durante la instalación (σamn) en función de la temperatura (izquierda), asícomo las longitudes máximas de tuberías de PE a instalar en pendiente (Lmáx) en función de la σamn y de la pendiente de la rasante (α), supuesto un coeficientede rozamiento (µ) de 0,4 (derecha), calculadas conforme a lo antes expuesto.

En consecuencia, la tensión real σ a la que se ve sometido un tubo de PE de longi-tud L instalado en pendiente, vendrá dado por la expresión:

Y la fuerza necesaria para anclar dicho tramo, se calculará según la siguiente expresión:

Ft fuerza necesaria para anclar el tramo, en N

Ar sección resistente del tubo, en cm2

(Véase la figura 11.7.)


20

25

30

35

40

1 2 3 4 5 6

Tem

pera

tura

(ºC

)

100

200

300

400

500

0 1 2 3 4 5

L max (m

)

- 20º

- 15º

- 10º

0º

10º

15º

20º

25º

35º

45º

Figura 11.6. Ábacos para el cálculo de la longitud máxima a instalar en un tubo de PE en pendiente

)sencos(L105 ααµρσ +⋅⋅⋅⋅=

Resistencia del PE durante la instalación (MPa) Resistencia del PE durante la instalación (MPa)

rt A100F ⋅⋅= σ

11.3. Cruce de estructuras

Cuando una tubería de PE tenga que cruzar la pared de una estructura rígida dehormigón, se deberán extremar las precauciones en, al menos, los siguientes aspectos:

• La estanquidad de la unión en la superficie de contacto entre la estructura yla tubería.

• La extensión sobre la cual la estructura requiere resistir los esfuerzos trans-mitidos por la conducción.

• La superficie del tubo susceptible de sufrir esfuerzos de flexión y cortante,especialmente allá donde puedan ocurrir asentamientos diferenciales.

Cuando la unión de la tubería a la estructura se haga mediante bridas, deberá dis-ponerse de un apoyo (del estilo al representado en la figura 11.8) para prevenirlos potenciales desplazamientos que puedan ocurrir en la brida. Este apoyo deberáextenderse hasta una distancia de valor una vez el diámetro (con un mínimo de300 mm) desde la brida de unión.

Si se desea que la conducción no trasmita ningún esfuerzo a la estructura que estéatravesando, el tubo se deberá proteger con una membrana de polietileno de lamisma manera que como se especificaba en el apartado 11.1.


Figura 11.7. Esquema de tubo de PE instalado en pendiente

11.4. Conexión con tuberías de otros materiales

Frecuentemente las tuberías de PE han de unirse a otras de materiales diferentes.En estos casos, debe tenerse presente que, mientras que el concepto de DN en lostubos de PE se refiere al exterior, en los de fundición, en los de hormigón o en losantiguos de fibrocemento (y también en las válvulas de materiales metálicas), serefiere al interior.

En consecuencia, cuando se conecta una tubería de PE a una conducción dealguno de los anteriores materiales, deben observarse las equivalencias indicadasen la tabla 11.4.


Figura 11.8. Cruce de una tubería de PE de una estructura rígida

Abrazadera

Pieza de apoyo


Tabla 11.4. Equivalencia entre el diámetro nominal de los tubos de PE y su paso nominal

DN(mm)

Paso nominal(mm)

20 15

25 20

32 25

40 32

50 40

63 50

75 65

90 80

110 100

125 100

140 125

160 150

180 150

200 200

225 200

250 250

280 250

315 300

355 350

400 400

450 450

500 500

560 550

630 600

710 700

800 800

900 900

1.000 1.000

1.200 1.200

1.400 1.400

1.600 1.600

12.1. Introducción

En el presente capítulo se especifican unas condiciones técnicas recomendadas quedeben garantizarse en el diseño de las acometidas de agua, tanto de abastecimientocomo de saneamiento, ámbito en el que las tuberías de PE, gracias a su flexibilidad,son las más utilizadas.

12.2. Acometidas de abastecimiento

Las acometidas en las redes de abastecimiento urbano de agua son aquellos elemen-tos que unen la red de distribución con la instalación interior de cada abonado(véase la figura 12.1). Constan, en general, de los siguientes componentes:

• Injerto en la tubería general.

• Tubería de suministro.

• Llave de corte.

• Contador.

Algunas características recomendables que los anteriores componentes deben cum-plir son las siguientes:

a) Injerto en la tubería general: en conducciones de diámetro pequeño (menoresde 90 o 110 mm de diámetro) se suele hacer mediante collarines de toma encarga, mientras que en diámetros mayores suelen emplearse T o derivaciones.

Tuberías de PE en acometidas12

Estos accesorios pueden fabricarse en PE, y existen tomas en carga y T tantopara ser unidas a la conducción bien mediante soldadura a tope o bien porelectrofusión.

b) Tubería de acometida: es la encargada de conectar el anterior injerto con elcontador y suele ser de diámetro comprendido entre 20 y 250 mm.

El PE es un material cada vez más utilizado en la actualidad por los operado-res del ciclo urbano del agua para las tuberías de las acometidas, pues su fle-xibilidad y su facilidad de instalación hacen que se adapte perfectamente a lassingulares características de colocación de las acometidas.

Si la tubería de acometida tiene que atravesar un muro, la unión de ésta conel orificio se debe realizar mediante un manguito pasamuros donde irá alo-jada la acometida con un junta elástica que permita la libre dilatación de latubería, si bien deberá quedar sellado de modo que se asegure la imposibili-dad de penetración de agua o humedades exteriores al interior del edificio.

c) Llave de corte: debe colocarse fuera de la propiedad, dentro de una arqueta enla acera, y lo más cerca posible de la tubería general, para que, en caso de ave-ría, pueda repararse el mayor tramo posible de acometida sin necesidad de cor-tar el suministro del polígono en el que esté injertada (véase la figura 12.2).

d) Contador: la medición del consumo de agua de una instalación con variosusuarios se puede realizar mediante un contador general que mida el con-sumo total de la instalación o mediante contadores divisionarios que midan


Figura 12.1. Ejemplo de acometida

el consumo de cada usuario. A veces es frecuente que aunque se instalen con-tadores independientes para cada usuario se instale además un contadorgeneral antes de los contadores divisionarios.

Los contadores deben ir equipados con los siguientes elementos complementarios:

• Una válvula de corte.

• El contador o aparato de medida en sí mismo.

• Una válvula de retención.

• Una pieza en T con tapón roscado capaz de admitir un grifo de comproba-ción o un medidor de presión.

• Una segunda llave de paso que pueda ser manipulada con facilidad por elusuario para poder dejar sin suministro a la finca y realizar los trabajos deconservación de la instalación particular.

12.3. Acometidas de saneamiento

Las acometidas en las redes de saneamiento son aquellos elementos que unen la redde alcantarillado con la instalación interior de cada abonado (véase la figura 12.3).Constan, en general, de los siguientes componentes:

• Arqueta de arranque.

315Tuberías de PE en acometidas

Figura 12.2. Algunos tipos de acometidas con llave de corte en acera

• Albañal.

• Entronque.

Algunas características recomendables que los anteriores componentes deben cum-plir son las siguientes:

a) Arqueta de arranque: puede situarse en el interior de la propiedad o en la víapública. En cualquier caso, estas arquetas pueden ser prefabricadas o cons-truidas in situ, y sifónicas o no sifónicas. En cualquier caso, sus funcionesbásicas son las siguientes:

• Limpieza.

• Localización del arranque de la acometida.

• Ubicación de la valvulería necesaria para cerrar el paso a la red de alcanta-rillado.


Figura 12.3. Ejemplo de una acometida de saneamiento con tubos de PE estructurados

• Colocación de elementos de aforo o tomamuestras, etc.

• Conexión entre la conducción de salida de las aguas residuales de la pro-piedad y el albañal de la acometida.

b) Albañal: es el tramo de tubería encargado de conectar la anterior arqueta dearranque con la red de alcantarillado. Su diámetro suele oscilar entre 250 y500 mm, y su longitud máxima recomendada, de unos 10 m.

Al igual que en el caso de las acometidas de abastecimiento, el PE (por suflexibilidad y su facilidad de instalación) es un material también cada vez másutilizado en la actualidad por los operadores del ciclo urbano del agua paralas tuberías de las acometidas de saneamiento.

c) Entronque: el entronque del albañal a la conducción principal de la red desaneamiento (sobre todo en redes nuevas) se debe realizar siempre a travésde una arqueta o pozo de registro de la propia red, existente en la red oconstruido ex profeso. Los entronques directos en principio no son reco-mendables.

317Tuberías de PE en acometidas

13.1. Introducción

Aunque en este capítulo 3 se hablará de emisarios submarinos (terminología que,en sentido literal, designa al vertido de efluentes al mar), casi todas las afirmacionesque se hacen pueden extenderse a otras instalaciones similares, como son las con-ducciones submarinas de transporte de agua, tomas de agua, etc., tanto en el marcomo en otros medios acuáticos.

Los tubos de PE se han impuesto frente a otros materiales para su uso en emisariossubmarinos dado que tienen enormes ventajas (véase la figura 13.1).

A la hora de comparar los costes de la tubería, deben tenerse en cuenta los costesde instalación de la tubería en el fondo del mar, dado que representan una parteimportante del total. Es por ello que la tubería de PE casi siempre es la más com-petitiva, dado que su instalación es mucho más sencilla que con otros materiales.

Sin embargo, la instalación de un emisario submarino no es una tarea fácil, por loque se han producido, con demasiada frecuencia, fallos en la misma. Es fundamen-tal hacer un estudio profundo de las condiciones de fondeo, teniendo en cuentatodos los parámetros que influyen en el mismo. Sólo consultores expertos, queconozcan la obra tan bien como el proyecto, pueden asesorar en estos temas. Si nose hace así se corren dos riesgos:

• Se producen fallos y roturas durante el fondeo.

• Se sobredimensionan los elementos que constituyen la instalación (lastres,bridas, tuberías, embarcaciones, etc.) para obtener un coeficiente de seguri-dad suficiente frente al desconocimiento existente.

Tuberías de PE en emisarios submarinos13

3 El presente capítulo ha sido redactado por D. Eloy Pita Olalla, ingeniero de caminos, canales ypuertos y director general de la empresa INCREA.

13.2. Ventajas de las tuberías de PE

El PE es el material que presenta más ventajas para su uso en emisarios submari-nos, pudiendo destacarse las siguientes, entre otras:

• Su gran resistencia a la corrosión provocada por el agua de mar.

• Su flexibilidad, lo cual le permite reducir los costes de instalación, ya que sepuede fondear por métodos muy económicos, como el fondeo controladopor inundación progresiva. Además, permite que se generen curvaturas deradio muy pequeño, lo cual facilita su control durante el remolque en lasuperficie.

• Su capacidad para montar largos tramos, lo cual simplifica su transporte yreduce la necesidad de ejecutar uniones en el mar. Estas uniones, tanto en lasuperficie como en el fondo del mar, representan un coste muy elevado,sobre todo a grandes profundidades.

• Rugosidad baja, lo cual mejora el comportamiento hidráulico, lográndosemayores capacidades hidráulicas con la misma sección de otros materiales.


Figura 13.1. Tendido de emisario submarino

• Reducida adherencia de seres vivos en su superficie, lo cual mejora el com-portamiento hidráulico a largo plazo y reduce otros problemas asociados a laproliferación de seres vivos en su superficie.

• Excelente comportamiento frente a las acciones del mar, por su gran flexibi-lidad, que le permite adaptarse para resistir sus embates, mediante su adap-tación sin sufrir deterioro.

La principal desventaja es su densidad, inferior a uno, lo cual obliga al empleo delastres que hagan que la tubería sea estable en el fondo del mar, tras su fondeo. Sinembargo, un inteligente diseño de los lastres permite que a éstos se les confieraotras funciones adicionales.

Otro aspecto con el que se debe tener especial cuidado es la falta de robustez delPE frente a acciones accidentales de efecto “cortador”, como pueden ser los cablesy aparejos de pesca. Por ello, se recomienda cubrir la tubería con algún elementode protección, en cualquier caso.

13.3. Particularidades de los emisarios

En relación con las conducciones terrestres, los emisarios submarinos tienen lassiguientes particularidades:

• Normalmente, la altura de tierras sobre la clave es más reducida, por lo quelos esfuerzos ovalizantes son más pequeños.

• En el caso de vertidos, la diferencia entre presión interna y externa es muybaja, ya que el vertido se hace a poca distancia y, por tanto, las pérdidas decarga son reducidas. Por ello, por condiciones de servicio, el timbraje puedeser muy pequeño. Sin embargo, las condiciones de fondeo exigirán timbrajesmuy superiores a los de servicio. Cuando el vertido se hace a través de válvu-las antirretorno y el mar presenta marea, pueden producirse sobrepresionesexternas que den lugar a problemas de abolladura.

• En el caso de tomas de agua, la presión exterior es mayor que la interior,por lo que se deberá tener en cuenta el comportamiento frente a la abolla-dura.

• Es necesario un lastrado, el cual también se puede dimensionar para que fun-cione como rigidizador, lo cual incrementa la resistencia de la tubería frentea la abolladura. Además, el lastrado sirve como base de apoyo de la tuberíaen el fondo de la zanja (véase la figura 13.2).

321Tuberías de PE en emisarios submarinos

Podemos resumir las particularidades citadas, de forma breve, diciendo que “laclave es la instalación”.


Figura 13.2. Tipos de lastres

13.4. Cálculo hidráulico

El cálculo hidráulico de un emisario de vertido de aguas residuales debe tener encuenta los siguientes condicionantes:

• Debe asegurarse una velocidad de flujo suficientemente alta como para evi-tar deposiciones de material en el fondo del tubo. Por ello, en los periodosde máximo flujo debe alcanzarse una velocidad de 0,6 a 0,9 m/s para asegu-rarse de que los sedimentos depositados en los periodos de flujo mínimosean arrastrados.

• Todos los difusores deben expulsar efluente sin que aparezca ningún estadodurante el trabajo en que el agua marina se introduzca en el emisario.

13.5. Estabilidad y resistencia mecánica de la tubería

13.5.1. En instalación

Un emisario submarino debe ser diseñado teniendo en cuenta el proceso de cons-trucción del mismo ya que durante éste se producen esfuerzos que condicionan elmaterial, el tipo de solución, etc.

Las tensiones generadas en el tubo deben ser inferiores a la máxima admisible,prestando especial atención a la posible abolladura por sobrepresiones exteriores.

13.5.2. En servicio

El emisario debe ser estable frente al oleaje y corrientes, a cualquier profundidad.

Cuando un tubo está en el fondo marino, en libre contacto con el movimientomarino, experimenta unas fuerzas que pueden originar su desplazamiento. El posi-ble desplazamiento transversal se analiza mediante la formulación de Morrison.

Por ello, el peso sumergido del emisario (conjunto tubería más lastres) debe sersuficientemente grande teniendo en cuenta el periodo en el que va a estar desprote-gido y las posibles acciones incidentes. Sin embargo, la flexibilidad del PE y la natu-raleza cíclica de las acciones del oleaje permiten que la tubería “culebree” sin sufrirningún daño cuando un temporal actúa contra la tubería apoyada en el fondo delmar (véase la figura 13.3).


Normalmente lo más aconsejable en el caso de emisarios colocados sobre el lechomarino es la disposición del mismo en zanja hasta la zona en que la ola no rompepor fondo (es decir, fuera de la surfing zone), protegiéndolo con escollera. En zan-jas en roca, la tubería podría ir recubierta con una capa de hormigón.

En la zona donde el emisario no va en zanja, es necesario colocar alguna protec-ción sobre él. Esta protección podría ser:

• Escollera.

• Elementos prefabricados, algunos a modo de lastres secundarios.

• Mantas de hormigón.

• Mantas bituminosas.

La escollera crearía un dique sumergido que protege al mismo con una o variascapas (cuando se hacen necesarios filtros intermedios entre la escollera exterior y lagrava que pueda rodear el tubo). En tubos de PE es aconsejable que el árido encontacto con el tubo sea de pequeño tamaño, para que el contacto sea más homo-géneo.

Además de la defensa frente a la acción del mar, la protección es necesaria para evi-tar posibles acciones accidentales sobre el tubo:

• Caída de objetos.


Figura 13.3. Hundimiento de la tubería

• Impacto de anclas.

• Impacto o arrastre de aparejos de pesca.

En fase de servicio debe estudiarse la resistencia frente a la sobrepresión interior,que en casi ningún caso va a ser crítica. Mayor interés merece el análisis de losesfuerzos debidos a sobrepresión exterior (por el paso del oleaje o la marea) y lacapacidad de la tubería para soportar la abolladura circunferencial.

13.6. Elementos auxiliares

En el proyecto deberán estudiarse los elementos complementarios de la tubería,tales como bridas ciegas, bridas locas, zuncho de tiro, tornillería, etc.

Los materiales escogidos deben garantizar una durabilidad igual o mayor a la quese le exige a la tubería.

Un aspecto a cuidar especialmente son las piezas especiales, tales como bocas dehombre y T que constituyen el tramo difusor. Para soportar el fondeo, la tuberíacorriente, en estas zonas, debe ser reforzada para garantizar su integridad estructu-ral (véase la figura 13.4).


Figura 13.4. Salidas difusoras

13.7. Cálculos estructurales durante el fondeocontrolado por inundación progresiva

En el presente capítulo se analiza la resistencia estructural de las tuberías durante suconstrucción por el método de fondeo controlado por inundación progresiva, quees el más empleado habitualmente.

Se evalúan los esfuerzos sufridos por la tubería y los métodos para reducir esosefectos. Se incluye un estudio de las condiciones de fondeo del emisario, así comodel comportamiento estructural de la tubería a lo largo de cada una de las fases deeste proceso.

13.7.1. Construcción por flotación y fondeo

En este apartado se describen los esfuerzos que se generan durante la construccióndel emisario submarino, debidos a dos causas distintas:

• Esfuerzos durante el fondeo, por las deformaciones impuestas a la tuberíapara colocarla en el fondo.

• Esfuerzos durante el transporte, por el empuje de la corriente.

Los esfuerzos dependerán de los medios disponibles en la obra y del métodoempleado por el constructor. Por ello, en todo proyecto constructivo se deberánevaluar detalladamente estos esfuerzos.

El sistema constructivo consiste en la fabricación de tramos de tubería en tierra(en una zona que puede estar alejada de la ubicación definitiva del tubo), sutraslado flotando hasta destino y su hundimiento controlado, mediante llenadocon agua.

Para emplear este método es necesario que el tubo sea de gran flexibilidad, como esnuestro caso.

Durante el transporte lo más adecuado es no forzar la alineación en planta de latubería en flotación, con objeto de no producir excesivas tensiones.

Sin embargo, durante el posicionamiento de la tubería sobre la zanja será necesariauna colocación que normalmente es perpendicular a las corrientes, con lo que eltubo se ve sometido a un empuje horizontal, cuyas consecuencias deben ser evalua-das (véase la figura 13.5).



Figura 13.5. Tendido de los tramos

Para evitar tensiones excesivas en el tubo durante el fondeo es necesario controlarla curvatura producida en el tubo. En casos de gran calado, resulta necesario aplicaruna tensión horizontal al tubo para reducir las tensiones que aparecen en el mismo.Otro medio de reducir las tensiones en el tubo es el uso de un “stinger”. Éste con-siste en un trampolín o rampa por el que desciende el tubo hacia el fondo marino,con lo que se controla el radio de curvatura del trazado del tubo.

El cálculo de las tensiones debe realizarse siendo fieles al proceso que realmente seva a seguir en obra, de forma que se tengan en cuenta los medios con los quecuente el constructor.

Este método precisa condiciones de mar en calma más exigentes que en el caso deconstrucción por otros métodos, como es el de arrastre por fondo.

13.7.1.1. Unión de tramos en el fondo

El tramo que está en el fondo (en este caso, el hincado) permanece fijo en su situa-ción final.

El nuevo tramo a unir se transporta flotando, lleno de aire, hasta la zona de unión.

Se introduce progresivamente agua por un extremo, con lo que empieza su hundi-miento por dicho extremo (en el extremo contrario, la válvula de aire permaneceligeramente abierta para permitir su salida). En un momento dado, el tubo toca elfondo y su extremo va inclinándose hasta que descansa en cierta longitud sobre ellecho marino, mientras que el otro extremo flotará sobre la superficie.

En este instante se procede a la unión de ambos tramos, abriéndose las bridas cie-gas, acercándose ambos extremos y ejecutando la brida de unión de los mismos.Lógicamente, la válvula de salida del aire debe estar cerrada para mantener fijada laposición del nuevo tramo. Una vez que ya se han llevado los dos extremos a la posi-ción buscada, se prosigue la inundación del emisario, con lo que éste va hundién-dose y apoyando en el fondo.

13.7.1.2. Unión de tramos en la superficie

Consiste en ejecutar la unión sobre una plataforma de trabajo.

Lógicamente, realizar la unión al aire facilita la operación. Sin embargo, se necesitauna altura de ola más baja que uniendo en el fondo.


Los estados tensionales que sufre el tubo son similares a los del caso de unión delos tramos en el fondo.

En primer lugar, el tubo está sobre el fondo. Al introducirle aire, su extremoasciende hasta que aparece en la superficie y forma la característica “S”. En estemomento, se iza el tubo a una plataforma de trabajo, donde se unirá al siguientetramo, que permanecía flotando en la superficie.

Si la plataforma está suficientemente baja y la longitud del tubo en la superficie delmar es suficientemente grande antes de izarlo a la plataforma, los esfuerzos en estafase son similares a los de la fase en que se forma la “S”. Tras realizarse la unión, elconjunto formado por los dos tramos se deja sobre la superficie del mar, con lo quela forma de la curva vuelve a ser la correspondiente a la “S”.

Para evitar tensiones locales y esfuerzos excesivos durante los izados, es siempreimprescindible el empleo de un balancín con eslingas adecuadas. A medida que elagua inunda el tubo, la “S” se desplaza hacia el extremo vacío. Llega un momentoen que el extremo vacío desaparece de la superficie, hundiéndose hasta que seapoya en el fondo.

13.7.2. Descripción de los esfuerzos en las distintasfases de fondeo

A continuación se van a describir los momentos flectores que se generan en el tubodurante su hundimiento, teniendo sólo en cuenta su peso, empujes hidrostáticos yreacción vertical en el fondeo. El cortante podría obtenerse por derivación de la leyde momentos flectores. Sin embargo, las tensiones cortantes son muy inferiores alas axiales.

13.7.2.1. Unión de tramos en el fondo

En el proceso de fondeo, el tubo pasa por las fases que se muestran en las figuras13.6 y 13.7, las cuales dan lugar a unos momentos flectores, que pueden tomarvalores excesivos, generados por las cargas verticales de flotación y de peso propiasdel tubo. Las fases son las siguientes:

• Fase 1. Tubo flotando en la superficie: el tubo está vacío y permanece recto,sin ningún esfuerzo, sobre la superficie marina, salvo los debidos a los empu-jes horizontales.


• Fase 2. Se introduce agua en el interior del tubo, por lo que su extremocomienza a hundirse. El tubo se comporta como una ménsula en la que suextremo está cargado hacia abajo y el resto cargado hacia arriba. El instantedesfavorable sucede justo antes de tocar el fondo. Puede darse el caso deque, debido a la profundidad, sea necesario aplicar un tiro horizontal enesta fase.

• Fase 3. Cuando la cantidad de agua en el interior del tubo es suficiente, elextremo del mismo toca el fondo, inclinándose a medida que la longitudinundada aumenta. Gracias a la reacción vertical, los momentos flectores sereducen respecto del instante anterior al contacto.

• Fase 4. Llega un momento en que el tubo se apoya longitudinalmentesobre el fondo. Según va incrementándose la longitud inundada, aumenta


Figura 13.6. Fases de fondeo por inundación progresiva

Fase 1

Fase 2

Fase 3

Fase 4

Fase 5

Fase 6

la longitud apoyada en el fondo, con lo que la “S” que se forma entre éste y lasuperficie del mar va desplazándose. La forma de esta “S” y la altura hastala que llega el agua del tubo se mantienen constantes, sufriendo solamenteun desplazamiento horizontal. Lo mismo sucede con las cargas y la ley demomentos flectores.

Es este momento el instante en el que se procede a unir los tramos nuevos alexistente en el fondo del mar, si se realiza la unión en el fondo.

• Fase 5. Tubo por debajo de la superficie del mar: según va ingresando aguaen el tubo, la longitud vista en la superficie disminuye hasta que el tuboabandona la misma. Dado que hay una parte todavía llena de aire, el tubopresenta una longitud por encima del fondo marino. Si el tubo fuese muyrígido, el extremo podría incluso asomar por encima de la superficie.

El tubo se comporta como una ménsula con su parte extrema cargada haciaarriba y la parte cercana al fondo cargada hacia abajo.

• Fase 6. Tubo sobre el fondo: cuando no queda aire dentro del tubo, éste des-cansa completamente apoyado sobre el fondo, con lo que no aparecenesfuerzos, salvo los debidos a posibles curvaturas del fondo.


Figura 13.7. Momentos generados durante el fondeo por inundación progresiva

Fase 1

Fase 2

Fase 3

Fase 4

Fase 5

Fase 6

Punto deinflexión

Punto deinflexión

Punto deinflexión

Punto deinflexión

13.7.2.2. La abolladura

El fenómeno de la posible abolladura sucede cuando se generan, por compresión,deformaciones grandes en el tubo. Cuando la presión exterior al tubo es mayor quela interior se producen estas compresiones con dirección circunferencial. Tambiénsuceden durante la flexión de la tubería en el fondeo, con dirección longitudinal.Debido a los fenómenos de segundo orden, la resistencia del tubo a la compresiónes mucho menor que la resistencia a la tracción, salvo que la tubería esté convenien-temente rigidizada.

En el caso del comportamiento circunferencial, frente a las sobrepresiones, bastaseñalar que un tubo de PE 80 PN4, con tensión de diseño de 6,3 MPa, que resisti-ría una presión interior de 4 bar (a tiempo infinito) sólo sería capaz de resistir unasobrepresión exterior de menos de 0,5 bar (en un tiempo de 2 h). Por ello, se debecontrolar en todo momento la presión existente en el interior del tubo.

La gran flexibilidad de los tubos de PE, que favorece la ejecución del fondeo, tienesin embargo un efecto negativo sobre la abolladura. Además, dado que el módulode elasticidad del PE se reduce con el paso del tiempo, cualquier parada durante elproceso de fondeo agrava la situación del tubo.

13.7.3. Métodos para reducir los esfuerzos en fondeo

Los esfuerzos producidos durante la instalación del emisario pueden poner en peli-gro la integridad del mismo, sobre todo en el caso de grandes profundidades.

Tal y como se ha indicado, las tensiones originadas en el proceso de instalación sonmucho mayores que en su ubicación definitiva, durante su funcionamiento.

13.7.3.1. Tensiones longitudinales

A continuación se van a describir distintas alternativas para reducir las tensionesdebidas a los esfuerzos longitudinales cuando se instala el emisario en el fondo porel método de flotación y fondeo progresivo mediante inundación:

• Tiro horizontal. La aplicación de un tiro horizontal reduce la curvatura delemisario. De esta forma, por ejemplo, la “S” generada entre el fondo y lasuperficie aumenta su longitud y queda suavizada.

• Empleo de stinger. El stinger es una rampa o tobogán por el que se hace des-cender al emisario hacia el fondo. De esta forma, se suaviza la “S” y se redu-cen los esfuerzos. Este método exige que todo el tubo vaya pasando por


encima de la pontona de trabajo. Por ello, resulta especialmente adecuado enel caso de que los tubos se unan, no en tierra, sino sobre una pontona. Elstinger, además, tiene un efecto muy favorable sobre la abolladura, tal ycomo veremos más adelante.

• Variación del peso sumergido del emisario: puede optimizarse el mismomediante el empleo de flotadores. Disminuir el peso sumergido resulta muypositivo para reducir las tensiones de abolladura circunferencial, cuando serealizan uniones en la superficie. De todos modos, el peso escogido debe sersuficiente para eliminar el deslizamiento de la tubería por el empuje de lacorriente generada por el oleaje.

13.7.3.2. Abolladura

La abolladura circunferencial se debe a una presión exterior mayor que la interior,originada porque el nivel del agua en el interior de la tubería nunca coincide con elnivel del mar. Por ello, es necesario garantizar que el aire está a suficiente presión.

La posible aplicación de un tiro horizontal no disminuye la sobrepresión exterior,prácticamente, pero sí incrementa la capacidad de la tubería frente a la abolladura.

Frente a todo tipo de abolladura, reducir la distancia entre lastres (asegurándonos enel diseño de que funcionen como rigidizadores) tiene consecuencias muy positivas.

13.7.4. Esfuerzos horizontales en transporte (flotación)

Cuando el tubo es sujetado por ambos extremos y llevado a una alineación deter-minada, el empuje de la corriente tiende a curvarlo, originando unos esfuerzoshorizontales que pueden poner en riesgo su seguridad estructural.

Sin embargo, gracias a la gran flexibilidad de la tubería, las flechas necesarias paraponer en peligro su resistencia son muy altas.

De todas formas, siempre será posible y muy eficaz tirar en sentido longitudinal,del tubo, desde los extremos para reducir la flecha existente. Se recomienda unestudio de detalle de la relación flecha-radio de curvatura mínimo-tiro longitudi-nal, antes de realizar cualquier operación, para garantizar siempre condicionesseguras.

Si esta medida no diera lugar a la reducción de la flecha buscada, lo lógico sería sol-tar uno de los extremos y permitir que la tubería quedara “a banda”, sin esfuerzos,solamente sujeta por un extremo.


13.7.5. Capacidad mecánica de la tubería

La capacidad mecánica de la tubería de PE, para resistir las acciones creadasdurante el fondeo, está en función de numerosos parámetros:

• Espesor.

• Rigidez circunferencial.

• Distancia entre lastres.

• Presión interior y exterior.

• Tiro.

• Rigidez longitudinal (con el inconveniente de que, a mayor rigidez longitu-dinal, mayores son los esfuerzos que se generan durante su fondeo).

13.8. Conclusiones

El fondeo de tuberías de PE por el método de fondeo controlado por inundaciónprogresiva tiene innumerables ventajas, dado que se reducen enormemente las ope-raciones submarinas, que siempre son caras, difíciles y largas.

Para poder beneficiarse de las importantes ventajas de este método es preciso, pre-viamente, tener un conocimiento claro del comportamiento estructural de la tube-ría puesto que, de lo contrario, pueden producirse problemas por la flexión longi-tudinal de la misma.

En cada caso particular, será necesario realizar cálculos precisos que modelen todaslas situaciones por las que pasa la tubería.


Figura 13.8. Preparación de un emisario submarino con tuberías de PE

14.1. Introducción

Con el paso del tiempo, las redes de tuberías (abastecimiento, saneamiento) vandeteriorándose paulatinamente, lo que hace necesario establecer una estrategia parael mantenimiento y rehabilitación de las mismas que contrarreste dicho deterioro.

El mantenimiento de las tuberías hace referencia a aquellas operaciones habitua-les, y por tanto periódicas, que se realizan con vistas a retardar o corregir el dete-rioro de las redes, mientras que la rehabilitación de la tubería se refiere a aquellastécnicas de reacondicionamiento que, aprovechando en lo posible la infraestructuraexistente, mejoran sus características mecánicas e hidráulicas retornando, en lamedida de lo posible, la condición de la tubería a su estado inicial, o cuando menosmejorando su nivel de servicio.

Las operaciones de mantenimiento más habituales son, básicamente, la inspección,la limpieza y las reparaciones puntuales de averías. Estas operaciones se describenen el presente capítulo. Las posibilidades de rehabilitación de conducciones exis-tentes mediante tuberías de PE se analizan en detalle en el capítulo 15.

14.2. Inspección de canalizaciones

La inspección de las canalizaciones se refiere a aquellas técnicas que tienen por fina-lidad la medición de los caudales circulantes, así como la comprobación del estadoen que se encuentran las tuberías para poder identificar roturas, hundimientos,fugas o infiltraciones. Es conveniente que la inspección de las redes vaya precedidade una limpieza minuciosa. Las metodologías para la inspección de las canalizacio-nes pueden clasificarse en técnicas visuales y geofísicas.

Mantenimiento y reparaciones14

14.2.1. Técnicas visuales

La inspección visual es el más tradicional de los sistemas de inspección de conduc-ciones en servicio. Puede ser directamente personal en grandes diámetros (mayoresde 1.400 mm), o mediante una cámara robotizada de TV dirigida a distancia y quegraba y acota lo visualizado en tuberías de cualquier diámetro (CCTV).

Esta inspección mediante cámara de televisión (véase la figura 14.1) es el sistemaideal si se trata de redes de alcantarillado, que se visualizan sin más desde unaarqueta de registro. En tuberías de presión hace falta interrumpir el servicio, lo quesiempre es un problema. Unos rendimientos razonables que se pueden alcanzar sonlos que se indican en la tabla 14.1.

Hay dos sistemas para la introducción de la cámara de televisión, bien con un cableguía propulsor o bien con un robot (cámara autopropulsada). Las cámaras concable guía se utilizan en conducciones de pequeño diámetro donde no existe laposibilidad de introducir un robot o no es económicamente viable. La cámara esempujada con un cable semirrígido que al mismo tiempo le suministra electricidady transmite la señal. Son apropiadas para tuberías a partir de 50 mm de diámetro.Los robots de inspección consisten en una cámara montada sobre un dispositivotractor capaz de desplazarse a lo largo de la tubería. Están adaptados para conduc-ciones de 160 mm de diámetro en adelante.

En ambos casos, las cámaras pueden realizar movimientos combinados de oscila-ción y giro, de manera que con ellas se pueden observar con detalle los distintoselementos de la red (pozos, arquetas, colectores, acometidas, etc.), definiendo sulocalización precisa, así como verificando su estado y defectos que puedan presen-tar, tales como acumulación de sedimentos, presencia de arenas que produzcanatascos totales o parciales, existencia de raíces de árboles cercanos, acometidasdefectuosas, etc., para así facilitar las actuaciones que se precisen realizar.


Rendimiento(m/jornada)

DN (mm)<125

mín. máx.

>125

150

200

300

500

Tabla 14.1. Rendimientos medios en la inspección de canalizaciones mediante cámaras de televisión

Entre los posibles inconvenientes de la inspección visual frente a las técnicas geofí-sicas descritas en el apartado siguiente puede destacarse el hecho de que la infor-mación que se proporciona es algo imprecisa, así como que el coste del sistema eshabitualmente mayor que los demás procedimientos (habida cuenta de querequiere más mano de obra). Además, requiere que la tubería se encuentre vacía,mientras que el resto de sistemas realizan la inspección con la red en servicio.

14.2.2. Técnicas geofísicas

Las posibles técnicas geofísicas para la inspección de una tubería con la finalidad dedetectar fugas son, básicamente, las siguientes:

a) Inspección acústica: las técnicas acústicas para la inspección de tuberías convistas a la detección de fugas se basan en la detección del sonido causado porel agua al escaparse por una oquedad bajo el efecto de la presión hidráulicainterior. En estas condiciones, el agua emite una señal en la frecuencia 500-800 Hz que se transmite a lo largo de la pared de la tubería y que puede seridentificada por una gran variedad de equipos (detectores acústicos o geófo-nos, que pueden consistir en sensores mecánicos o eléctricos, amplificadores

337Mantenimiento y reparaciones

Figura 14.1. Inspección mediante cámara de televisión

de señales, etc.) que se disponen, habitualmente, en las válvulas, hidrantes,uniones, etc.

Tradicionalmente, este sistema se había empleado únicamente en tuberíasmetálicas (acero y fundición), aunque en la actualidad se han desarrolladotécnicas específicas para poder utilizarlo también en las de materiales plásti-cos, pese a que la transmisión de las señales acústicas en ambos tipos de tube-rías son sustancialmente diferentes.

b) Registro de las características hidráulicas de la red: las redes de tuberías pue-den también inspeccionarse con vistas a la detección de fugas mediante elregistro de las principales características hidráulicas de las mismas (caudal ypresión). Descensos de estas variables indicarían la existencia de fugas en lared. El inconveniente de este proceder es que la información aportada es algoimprecisa en cuanto a la localización de los puntos de pérdidas.

c) Trazadores de gas: consiste en la introducción de determinados gases no tóxi-cos, insolubles en el agua y más ligeros que el aire (helio e hidrógeno habitual-mente) en el interior de la tubería, los cuales se escaparían por las posiblesfugas que tenga la red y se filtrarían por el terreno hasta la superficie. Mediantegasófonos puede detectarse la presencia de esos gases en el terreno y, en conse-cuencia, la existencia de una fuga en la tubería en las inmediaciones.

d) Técnicas de rayos infrarrojos (termográficas): una fuga en una tubería ente-rrada ocasiona una variación de las condiciones térmicas en el suelo adya-cente a la misma, aumentando o disminuyendo su temperatura, según setrate del verano o del invierno. En cualquier caso, dichas alteraciones puedenser detectadas por equipos infrarrojos indicando, en consecuencia, la existen-cia de fugas en la red.

e) Técnicas de ultrasonidos (sonar): se basan en la medida del tiempo que tardaen llegar una onda de sonido desde un punto hasta otro. Conocida la veloci-dad de transmisión en un medio determinado (aire, agua, un suelo, etc.) laexistencia de una fuga implicaría la variación de dicha velocidad, lo que pudedeterminarse por técnicas de ultrasonidos. Estos sistemas se habían utilizadotradicionalmente en las redes de saneamiento, pero en la actualidad son tam-bién de aplicación en las de abastecimiento. Pueden detectar no sólo la exis-tencia de fugas, sino en general el estado de la tubería en un momento deter-minado (deformación, posible existencia de raíces en su interior, etc.).

f) Técnicas electromagnéticas (georradar): detectan las fugas al identificar unavariación de la conductividad de los materiales mediante la emisión deondas electromagnéticas o al constatar el vacío creado en el terreno por unapérdida continua de agua. Con estas técnicas puede también evaluarse el


espesor de la pared de una tubería instalada o en general el deterioro deltubo con el paso del tiempo.

g) Técnicas radiactivas: mediante la emisión de rayos gamma podría tambiénidentificarse la presencia de fugas en una red de tuberías a través, por ejem-plo, de las variaciones en las propiedades de los rellenos de los tubos. Es, encualquier caso, aún una técnica experimental.

14.3. Limpieza

Las operaciones principales de mantenimiento periódico de las redes de tuberíashacen referencia sobre todo a la limpieza de las mismas, tarea que puede realizarseen el ámbito de las conducciones de PE básicamente por alguna de las siguientestécnicas, las cuales varían en función del conducto y del tipo de suciedad:

• Limpieza con agua.

• Limpieza con equipos accionados mediante cable.

• Limpieza con equipos autopropulsados.

• Limpieza química.

Se recomienda seguir las especificaciones incluidas en la Norma UNE-EN 14654-1,así como en la Norma UNE-EN 752-7.

14.3.1. Limpieza con agua

La limpieza mediante agua es la forma más sencilla, usual y frecuente de procederen la mayoría de los casos. No obstante, habitualmente es una actividad preliminaren cualquier proceso de mantenimiento de una red, la cual debe complementarsecon técnicas más eficaces como las descritas en el resto del presente apartado. Sólocuando la red no tenga excesivas acumulaciones, la limpieza con agua será sufi-ciente por sí misma.

Esta técnica consiste en hacer circular una onda de agua a lo largo del tramo de con-ducción a limpiar (originada desde una cámara de descarga o un pozo de registro), lacual arrastra la suciedad. La velocidad a la que debe circular el agua para garantizar unalimpieza efectiva es variable en función del diámetro de la conducción y de la natura-leza de las partículas a arrastrar. En particular, suponiendo que las partículas que hayaque poner en suspensión sean de 0,2 mm de tamaño, las velocidades necesarias seránlas que se indican en la tabla 14.2, en función de la densidad de las mismas.


14.3.2. Limpieza con equipos accionados mediante cable

La limpieza de conducciones con equipos accionados mediante cable puede reali-zarse, básicamente, por dos procedimientos diferentes: por rascadores mecánicos opor agua a presión (véase la figura 14.2). En ambos casos, la longitud de tubería alimpiar queda limitada por el alcance del cable que acciona el equipo de limpieza.

Cuando se emplean rascadores mecánicos (que no son sino unos cepillos o raspa-dores), los mismos se hacen pasar a través de la tubería a limpiar empujándolos a


Figura 14.2. Equipos para la limpieza de conducciones accionados mediante cable

Tobera de agua a presión Rascador

Densidad3.000 kg/m3

Densidad1.500 kg/m3

DN (mm)

63

90

110

160

2.000

1,3

1,6

1,8

2,3

2,6

0,7

0,8

0,9

1,1

1,3

Tabla 14.2. Velocidad necesaria del agua en tareas de limpieza

través de un cable o armazón, de manera que se eliminan las incrustaciones y losresiduos. A continuación unos discos arrastran los residuos hasta un extremo de latubería, donde son recogidos.

Hay una gran variedad de equipos de este estilo, que pueden ser sólo metálicos oincluyendo acabados con elastómeros, etc. Pueden ser adecuados para la limpiezade tuberías en el rango de 75 a 1.000 mm de diámetro. Se adaptan a curvas en eltrazado de hasta 45º y con ellos pueden retirarse depósitos sólidos de cierta dureza.

El otro gran sistema para la limpieza de conducciones con accionamientomediante cable es el empleo de toberas que limpian la tubería con agua a presión(jet cleaning). La presión a la que expulsan el agua es variable en función del diáme-tro de la tobera y del caudal emitido. La máxima presión de limpieza es de 120 baraunque un valor muy común y suficiente para obturaciones normales es de 60 bar(véase la tabla 14.3).

La técnica del jet cleaning supone solicitar a las conducciones a limpiar a unas pre-siones muy importantes, de manera que deben extremarse las precauciones parano sobrepasar la resistencia del material constitutivo de la tubería. En este sentido,es importante seguir los criterios especificados en el informe técnico europeoCEN/TR 14920 Jetting resistance of drain and sewer pipes. Moving jet test method.


Diámetro boquilla

12 mm (1/2’’)

80 180 310 500

20 mm (3/4’’) 25 mm (1’’) 32 mm (1¼’’)

Caudal

(l/min)

Máximo caudal recomendado (l/min)

25

50

80

100

120

140

150

180

200

250

300

350

400

450

0,5

2,8

7,0

0,1

0,7

1,1

1,6

2,2

2,5

4,4

0,8

1,2

1,5

2,3

3,4

0,7

1,0

1,3

1,8

2,3

Tabla 14.3. Pérdida de carga (bar) por 10 m de manguera

14.3.3. Limpieza con equipos autopropulsados

Hay muchos equipos autopropulsados posibles para la limpieza de las conduccio-nes. Uno de ellos son los conocidos como raspadores de espuma foam pits. Estemétodo consiste en la introducción en la tubería de una cápsula porosa de espumade poliuretano (con una densidad que oscila entre 80 y 130 kg/m3) de diámetroalgo superior a la conducción a limpiar, que es impulsada por agua a presión. Alpasar esta cápsula a lo largo de la tubería la va limpiando por rozamiento.

Las cápsulas son flexibles, blandas, y existen diseños disponibles en una gran varie-dad de formas, rigideces y diámetros (véase la figura 14.3). En particular, para lalimpieza de tuberías de PE deben ser de dureza baja. Las dimensiones recomenda-das de la cápsula son las indicadas en la tabla 14.4.


Tabla 14.4. Dimensiones recomendadas de la cápsula de limpieza

Diámetrode la cápsula

DN de la conducción a limpiar

DN < 315

DN > 315

1,25 x DN

DN + 75 mm

Diámetrode la cápsula

DN de la conducción a limpiar

DN < 110

DN > 110

2,00 x DN

1,50 x DN

Figura 14.3. Distintos tipos de rascadores de espuma


La flexibilidad de las cápsulas (que les permiten comprimirse hasta un 35% de susección, aproximadamente) hace posible que se puedan limpiar tramos de tuberíascuyo trazado incluya curvas de diámetro amplio.

Los puntos de entrada y salida más usuales para las cápsulas son los hidrantes. Lalimpieza suele hacerse mediante varias pasadas de las cápsulas. Incluso en tuberíasque tienen mucha suciedad acumulada, las sucesivas pasadas deben hacerse concápsulas de diámetro cada vez mayor, hasta que se consiga limpiar la sección com-pleta. En cualquier caso, es recomendable que la primera pasada no se haga a lolargo de más de 400 m para probar cómo resbala por el interior de la conducción.La velocidad recomendada de la cápsula (y la del agua que la impulsa) es del ordende 1 m/s.

Los rascadores metálicos (o complementados con rodillos de materiales plásticos)pueden funcionar también como equipos autopropulsados por agua a presión parala limpieza de las tuberías (es deseable que la velocidad que impulsa el limpiadorsea del orden de 0,5 a 3 m/s, en función del diámetro de la conducción y del estadode conservación). Hay una gran variedad de diseños comerciales en el mercado deeste tipo de componentes.

14.3.4. Limpieza por procedimientos químicos

Consiste en la introducción en el interior de las tuberías de un líquido que despegalas incrustaciones de la pared del tubo. La composición química exacta del líquidoes variable en función de la naturaleza de las incrustaciones adheridas a la tubería.

La introducción del líquido se hace a través de las acometidas, cerrando las válvulasnecesarias para llenar la conducción que se vaya a limpiar. El líquido debe tenerseen el interior de la red unas cinco horas. Tras la limpieza química, la red (si es deabastecimiento) debe lavarse previamente a su puesta en servicio de nuevo.

14.4. Reparaciones puntuales de averías

Estas operaciones hacen referencia a aquellas tareas dentro del mantenimiento de latubería encaminadas a reparar las pequeñas fugas o averías que vayan apareciendodurante la vida útil de la misma.

El tipo de reparación a realizar sobre la tubería de polietileno dependerá del dañoque se haya producido sobre la misma. En caso de pequeñas roturas o agujeros queno requieran la sustitución de la tubería, se pueden realizar reparaciones rápidas yduraderas utilizando manguitos autoblocantes partidos y acoplamientos flexibles

autoblocantes de acero inoxidable. No obstante pueden utilizarse también abraza-deras de reparación o acoplamientos flexibles de acero inoxidable para polietilenoen caso de que no se prevea problemas de desenchufado por contracciones deltubo, si bien estas piezas se recomiendan para reparaciones de carácter provisional.

En caso de que sea necesario sustituir el tramo de tubería dañado se recomiendareparar utilizando manguitos electrosoldables, lo que evitaría las uniones mecáni-cas. Esta solución sólo es posible cuando en el punto de soldadura de los mangui-tos electrosoldables no hay presencia de agua. Por ello otra opción será la repara-ción utilizando acoplamientos autoblocantes o acoplamientos flexibles de aceroinoxidable autoblocantes que en este caso no es necesario que sean partidos ya queal cortar la tubería puede ser introducidos en el cilindro o tubería. Aunque lo reco-mendable es reparar utilizando tubería del mismo calibre, existen en el mercadoacoplamientos autoblocantes de gran tolerancia que permiten realizar la reparaciónutilizando un tubo de polietileno de calibre distinto al existente.

A continuación se detallan los sistemas de reparación en tuberías de polietileno, deacuerdo a lo definido anteriormente, clasificados según se corte o no la tubería.

14.4.1. Sistemas de reparación sin corte de tubería

En el caso de que el daño ocasionado en la tubería sea pequeño (un picotazo de uncompresor o máquina, un agujero o una pequeña fisura), se puede reparar con unapieza de reparación mecánica apropiada para la dimensión de la avería y la presiónnominal de la tubería instalada. Dado que no se realiza el corte del tubo, la piezadebe estar partida o debe permitir su desmontaje con el fin de que pueda ser aco-plada a la tubería. En estos casos hay que comprobar que la fisura o agujero no vaa extenderse longitudinalmente a lo largo del tubo. Si se observase que puede ocu-rrir lo anterior, se deberá cortar el tubo eliminando la parte afectada, utilizando eneste caso uno de los sistemas de reparación con corte de tubería.

Dependiendo del tipo de pieza, dimensiones de la misma y tipo de avería, se puedenutilizar para reparar tramos de hasta 30 cm de longitud de tubo (véase la figura 14.4).Estos sistemas de reparación son relativamente rápidos ya que tras descubrir latubería se puede instalar la pieza de reparación cerrando el servicio un pequeño ins-tante e incluso en ocasiones sin tener que realizar un corte total del suministro. Conello se evita el corte y vaciado de la tubería consiguiendo tiempos de restableci-miento del servicio muy reducidos.

Estas piezas están provistas de una junta interior (elastómero) que garantiza unaestanquidad total al realizar el apriete de los tornillos. Los elastómeros deberán reu-nir las características de dureza y durabilidad necesarias. El cuerpo de la pieza está


fabricado generalmente en acero inoxidable o fundición con recubrimientos de pro-tección para evitar problemas de corrosión.

Las piezas con manguito autoblocante partido (antitracción) o con acoplamientoflexible de acero inoxidable autoblocante son las más recomendables para este tipode reparación, al llevar elementos autoblocantes que impiden el desplazamiento dela pieza. Las abrazaderas de reparación con acoplamiento flexible de acero inoxi-dable pueden utilizarse como reparación de carácter provisional, ya que no sonautoblocantes.


Figura 14.4. Accesorios para la reparación sin corte de la tubería

Manguito autoblocante partido(antitracción)

Acoplamiento flexible de acero inoxidable autoblocante

Abrazadera de reparación Abrazadera o acoplamiento flexible de acero inoxidable

14.4.2. Sistemas de reparación con corte de tubería

Si la avería producida es de una dimensión importante, la reparación de ésta se rea-lizará mediante la sustitución del tramo de tubería afectado. Se seccionará el trozode canalización dañado y se sustituirá por un trozo nuevo de tubo. En función dela longitud afectada y según las posibilidades de maniobrabilidad, se procederá a launión del nuevo tramo de tubería con la canalización existente utilizando diversastécnicas.

Tal y como se ha comentado antes, en caso de que sea necesario sustituir el tramode tubería dañado se recomienda utilizar sistemas que eliminen las uniones mecá-nicas. El más recomendable para este tipo de reparaciones es utilizar manguitoselectrosoldables. El problema que presenta este sistema es que no es posible utili-zarlo si hay presencia de agua en el punto de soldadura. Además se requiere de lamaquinaria específica para que se produzca la soldadura.

El sistema de soldadura a tope, utilizado habitualmente para el montaje de tuberíanueva, también evita las uniones mecánicas pero no suele ser utilizado en repara-ciones ya que los tramos de reparación son normalmente de pequeña longitud, loque imposibilita utilizar este sistema. No se va a desarrollar por tanto este métodocomo sistema de reparación, aunque en ocasiones, cuando se sustituyan tramos degran longitud, se podría utilizar esta metodología.

En caso de que el agua llegue al punto de avería o no se disponga de maquinaria desoldadura de tubos de polietileno, no se podrá utilizar ninguno de los sistemas desoldadura. El sistema de reparación con dos acoplamientos autoblocantes o dosacoplamientos flexibles de acero inoxidable autoblocantes suele ser el más rápido yfiable ya que las piezas quedan perfectamente ancladas al tubo sin posibilidad dedesplazamiento por la fijación que realizan dos anillos o garras autoblocantes quemuerden el exterior del tubo de polietileno. Al tener que cortar el tubo no es nece-sario que las piezas de reparación sean partidas, pero si no se dispone de dichas pie-zas pueden también utilizarse las piezas de reparación definidas en el apartado ante-rior (dos manguitos autoblocantes partidos).

En caso de corte de tubería de PE, no se recomienda el uso de piezas de reparaciónno autoblocantes (abrazadera de reparación o abrazadera o acoplamiento flexible deacero inoxidable) ya que las características de contracción-dilatación de la tubería de polietileno podrían producir en algunos casos el desenchufado del tubo.

Existen acoplamientos autoblocantes de gran tolerancia que permiten utilizar cilin-dros de distinto diámetro y material al del tubo averiado (por un extremo seenchufa al tubo averiado y por el otro extremo al cilindro de material y/o diámetrodiferente). Hay que comprobar en este caso que los diámetros exteriores de los


tubos están incluidos en el rango permitido de la pieza, que la misma está garanti-zada por el fabricante para ambos materiales y que sea de PN igual o superior a lade la instalación.

Pueden hacerse reparaciones utilizando piezas con bridas. Este sistema facilita lautilización de cilindros con materiales diferentes al del tubo averiado si bien preci-san del uso de cuatro piezas con brida, teniendo en cuenta que las que se acoplen ala tubería de polietileno deben ser electrosoldables o en caso de que exista presen-cia de agua serán con junta mecánica autoblocantes.

En tuberías de polietileno de pequeño diámetro (hasta 90 mm) pueden realizarsereparaciones utilizando accesorios mecánicos de compresión (manguitos de repara-ción de latón autoblocantes).

En todos los casos, el proceso a seguir es como el que se detalla continuación:

1) Cortar la sección dañada de la tubería y asegurarse de que el corte es perpen-dicular al eje de la misma.

2) Medir la distancia entre los extremos de la tubería y cortar un tramo de latubería a insertar de longitud igual a la distancia medida menos 10 mm.

3) Limpiar los extremos de la tubería en una longitud ligeramente mayor a lalongitud del manguito.

4) Medir la profundidad del manguito y marcar el valor medio en cadaextremo. Colocar los manguitos de reparación en ambos lados del tramo detubería a insertar y deslizarlos uno hacia otro para permitir insertar dichotramo entre los dos extremos libres.

5) Insertar la nueva tubería y alinear.

6) Deslizar los manguitos en sentido opuesto uno de otro hasta las marcas rea-lizadas, asegurándose de que la unión de los dos extremos quede centrada enlos mismos.

7) Realizar la unión siguiendo el procedimiento habitual para cada manguito.En caso de utilizarse manguitos de electrofusión, entre los pasos 3 y 4 habríaque realizar el raspado de las tuberías y preparado del manguito (véase pro-cedimiento en capítulo 5).

En las reparaciones con corte de tubo debe tenerse en cuenta la dilatación y posiblecontracción del tubo, siendo por ello recomendable el empleo de manguitos elec-trosoldables o el uso de piezas de reparación con elementos resistentes a la tracción(autoblocantes) (véase la figura 14.5).


Reparación con portabridas y brida loca

DN 90 a DN 1.600

Reparación con manguitos

electrosoldablesDN 20 a DN 630

Algunas indicaciones específicas en función del tipo de elemento de reparaciónpueden ser las siguientes (véase la figura 14.6):

a) Sistema de reparación con manguitos electrosoldables: este tipo de unión esel más recomendable para realizar una reparación de tuberías de polietilenocon corte de tubería si bien exige que no llegue nada de agua al punto deunión, lo que puede ser complicado en muchas ocasiones. Es un método quesólo se puede utilizar en tuberías de PE80 y PE100. No se puede realizar enlos otros tipos de polietileno. El procedimiento de soldadura con manguitoselectrosoldables o por electrofusión se detalla en el correspondiente capítulode este manual.

b) Sistema de reparación con acoplamientos autoblocantes o acoplamientos fle-xibles de acero inoxidable autoblocantes: en caso de que exista presencia deagua y/o no se disponga de manguitos electrosoldables, la reparación se rea-lizará utilizando estas piezas mecánicas.

c) Sistema de reparación con manguito autoblocante partido (antitracción): altener que cortar el tubo no es necesario que la piezas de reparación sean par-tidas, pero si se dispone de dichas piezas pueden también utilizarse piezas de


Figura 14.5. Reparación de una tubería de PE con corte de la conducción


Figura 14.6. Sistemas de reparación con corte de la tubería

Manguito electrosoldable Acoplamiento autoblocanteAcoplamiento flexible de acero

inoxidable autoblocante

Manguito autoblocante partido (antitracción) Manguito autoblocante (enlace mecánico)

Reparación mediante bridas

reparación definidas en el apartado de reparación sin corte de tubería (dosmanguitos autoblocantes partidos). El sistema de reparación es similar alcaso anterior. La diferencia radica en que no es necesario introducir los man-guitos en la tubería una vez cortada. Al ser piezas partidas se pueden montaruna vez colocado el cilindro entre los extremos de la tubería cortada.

d) Sistema de reparación por unión mediante bridas: es un sistema similar a losanteriores pero con salida en brida. Esto obliga a instalar en cada corte otrabrida en el otro extremo del cilindro, lo que duplica el número de piezas y enconsecuencia su coste. Se necesitan por tanto cuatro bridas universales,siendo necesario que los dos cabos extremos de unión con la tubería depolietileno sean electrosoldables o en caso de que exista presencia de aguaserán con junta mecánica autoblocantes. La unión de ambas partes se realizamediante el apriete con tornillos de las dos partes embridadas. Este sistemafacilita que el cilindro instalado pueda ser de otro material diferente ya queel condicionante es que la otra pieza brida sea adecuada para dicho material.

• Portabrida y brida loca: es el tipo más generalizado. El portabrida se uneal tubo mediante soldadura a tope o electrosoldadura. Tiene el inconve-niente de que no se puede hacer con presencia de agua.

• Cabo extremo universal autoblocante: es similar al acoplamiento autoblo-cante (antitracción) pero con salida en brida.

e) Sistema de reparación mediante manguito de reparación autoblocante (enla-ces mecánicos): este tipo de uniones están principalmente indicados paratuberías de hasta calibre DN 90 mm, y pueden ser accesorios plásticos ometálicos.

14.4.3. Sistemas de reparación de tuberías estructuradas

La reparación de tuberías de pared corrugada se realiza como en el apartado ante-rior, procediendo al corte de tubería para eliminar la parte dañada. Posteriormentese prepara un tubo-carrete de las dimensiones adecuadas poniendo en los extremoslas juntas elásticas (véase la figura 14.7).

Posteriomente se mide y se marca la profundidad media del manguito pasante colo-cando uno a cada extremo del tubo existente.

Se alinea el tubo-carrete con el tubo y se desplazan los manguitos centrándolos res-pecto a la unión (hasta la marca).


14.4.4. Otros sistemas de reparación

Otra posibilidad para realizar reparaciones puntuales es, por ejemplo, el empleo desistemas robotizados multifunción, los cuales consisten en robots de reparaciónautotractores controlados desde un puesto de mando con la ayuda de una cámarade televisión y de un monitor que les permite realizar trabajos variados y de granprecisión, como, por ejemplo, eliminación de raíces o salientes (mediante fresado),eliminación de fisuras (mediante inyección de resinas) o, en general, cualquier tipode reparaciones, tales como roturas o reventamientos (mediante colocación de pla-cas de acero inoxidable, por ejemplo).

También pueden emplearse técnicas de rehabilitación por inyección de resinas. Elsistema consiste en consolidar el terreno adyacente a la localización de la averíamediante la inyección, por el exterior de la tubería, de algún producto químico(por ejemplo algún gel prepolímero de baja viscosidad) de manera que el terrenocircundante forme una masa compacta flexible que cierre la filtración.

Es de especial aplicación al caso de que la fuga se produzca en una unión. La efecti-vidad del sistema depende de muchos factores: época de aplicación (verano,invierno), naturaleza del terreno (gravas, arcillas), condiciones del producto a apli-car (catalizadores, acelerantes, etc.). Este sistema, no obstante, es de muy escasaaplicación práctica en las redes de abastecimiento.


Figura 14.7. Esquema de reparación de tuberías estructuradas (PE o PP)

14.4.5. Pinzamiento de tubos de polietileno

La elevada flexibidad de los tubos de polietileno posibilita que en ciertas circuns-tancias pueda realizarse el cierre del suministro de agua realizando un pinzamientosobre la tubería de polietileno. Este pinzamiento produce un debilitamiento deltubo, especialmente en los dos extremos de la sección pinzada, por lo que debe evi-tarse en la medida de lo posible y utilizar siempre que se puedan las llaves de cierrey válvulas de maniobra de la red. No se recomienda por tanto el pinzamiento de lastuberías de polietileno y especialmente se desaconseja en tubos de polietileno dealta densidad PE100 y en diámetros mayores a 160 mm.

En todo caso, si motivado por la urgencia de la avería, se tuviese que actuar sobreel tubo realizando el pinzamiento del mismo, se dan a continuación unas recomen-daciones para el pinzamiento de tubos de polietileno de baja y media densidadPE40, PE63 y PE80 hasta diámetro 160 mm:

• Se realizará con una herramienta pinzadora específica para este uso, presio-nando el tubo lo suficiente para que no haya paso del agua. El aplastamientose regulará conociendo el espesor e de las paredes del tubo. El pinzador secalibrará de forma que produzca un aplastamiento un poco superior a “2 x e”sin alcanzar el 90% de “2 x e”. En caso de que se produzca un aplastamientomayor, puede provocar fisuras y deformaciones del tubo, especialmente enlos dos extremos de la sección pinzada (véase la figura 14.8).

• Una vez retirado el pinzador se colocará un recuperador que permita que eltubo recupere su curvatura inicial. El recuperador se apretará hasta alcanzarel diámetro nominal exterior del tubo y podrá retirarse posteriormente. Encaso de que el tubo no recupere su curvatura se deberá instalar de forma per-manente una pieza de reparación tipo abrazadera de reparación, con el fin deque dé forma y resistencia al tubo.

• No se recomienda realizar más de un pinzamiento en el mismo punto deltubo. Por ello una vez restablecido el servicio se marcará el punto exacto delpinzamiento para tenerlo identificado. Puede marcarse con una pintura inde-leble o con algún tipo de cinta adhesiva de larga duración. En caso de sernecesario realizar posteriormente un nuevo pinzamiento, éste se deberáhacer a una distancia no menor de 5 veces el diámetro nominal.



Figura 14.8. Pinzamiento de tubos de PE

15.1. Introducción

La instalación de conducciones mediante técnicas sin apertura de zanja (conocidas,en ocasiones, como trenchless technologies o aplicaciones no dig) es un procedimientocada vez más utilizado, habida cuenta de las ventajas que presentan estas tecnologías(bien sea para rehabilitar o sustituir conducciones existentes en la actualidad o parala instalación de nuevas tuberías como alternativa a los sistemas convencionales).

Efectivamente, las unidades de obra imprescindibles en una instalación convencio-nal (excavaciones, rellenos, entibaciones, agotamiento del nivel freático, apoyos delas conducciones, etc.) son en gran medida soslayables en el caso de utilizar tecno-logías sin zanja. Tales operaciones pueden representar del orden del 70% del presu-puesto total de una conducción y, además, suponen un proceso en ocasiones largoy en el que se incurren en numerosas afecciones a terceros y peligros para los traba-jadores.

Simplificadamente, las principales ventajas de las tecnologías sin zanja frente a lastécnicas convencionales pueden resumirse en las siguientes:

• Menores afecciones al entorno urbano.

• Seguridad en el trabajo.

• Cruces con obras lineales.

• Menores afecciones a los servicios existentes.

• Mayor flexibilidad en el trazado.

• Menores afecciones medioambientales.

Tuberías de PE en aplicaciones

sin apertura de zanja15

• Menor dependencia de la climatología o del nivel freático.

• Mayores rendimientos.

Frente a lo anterior, las tecnologías sin zanja requieren un personal más cualificadoque el empleado en los sistemas convencionales, así como el uso de maquinariascomplejas y, en general, tecnologías más avanzadas (informática, cartografías deprecisión, telemando y telecontrol, etc.).

Los tubos de PE presentan importantes ventajas para este tipo de aplicaciones sinapertura de zanja, como las siguientes:

• Flexibilidad del material.

• Resistencia a la abrasión.

• Resistencia a la tracción (gracias a las uniones mediante soldadura).

• Posibilidad de unir tramos largos de conducción.

Todo ello hace que sea un material con un alto grado de utilización en estas aplica-ciones sin zanja. En el presente capítulo se describen las principales técnicas emple-adas en la actualidad, clasificadas en las tres categorías siguientes:

a) Técnicas para la rehabilitación de las conducciones existentes: comprendenaquellas técnicas de reacondicionamiento que, aprovechando en lo posible lainfraestructura existente, mejoran sus características mecánicas e hidráulicasretornando, en la medida de lo posible, la condición de la tubería a su estadoinicial, o cuando menos mejorando su nivel de servicio. Las principalesmetodologías son las siguientes:

• Entubado simple (sliplinig).

• Entubado ceñido (close fit).

• Encamisado (cured in place).

b) Técnicas para la renovación o sustitución de tuberías actualmente en servi-cio: comprenden aquellas metodologías capaces de sustituir la conducciónexistente por otra nueva, aprovechando el trazado de la primitiva sin nece-sidad de apertura de zanja. El procedimiento más frecuente utilizandotuberías de PE dentro de esta familia de tecnologías es el conocido comobursting.

c) Técnicas para la instalación de nuevas conducciones sin apertura de zanja:comprenden aquellas metodologías que tienen por objeto la colocación de


una nueva conducción sin necesidad de apertura de zanjas. Las principalesmetodologías desarrolladas con tubos de PE son las siguientes:

• Hinca neumática o por percusión (Impact Moling).

• Perforación horizontal dirigida (Horizontal Directional Drilling).

15.2. Rehabilitación

15.2.1. Introducción

Con el paso del tiempo, las redes de tuberías (abastecimiento, saneamiento o gas) vanpaulatinamente deteriorándose, lo que hace necesario establecer una estrategia para elmantenimiento y rehabilitación de las mismas que contrarreste dicho envejecimiento.

Como se indicó en el apartado 14.1, el mantenimiento de las tuberías hace refe-rencia a aquellas operaciones habituales, y por tanto periódicas, que se realizan convistas a retardar o corregir el deterioro de las redes, mientras que la rehabilitaciónde la tubería (de acuerdo a como antes se ha definido) se refiere a aquellas técnicasde reacondicionamiento que, aprovechando en lo posible la infraestructura exis-tente, mejoran sus características mecánicas e hidráulicas retornando, en la medidade lo posible, la condición de la tubería a su estado inicial, o cuando menos mejo-rando su nivel de servicio.

Las operaciones de mantenimiento más habituales son, básicamente, la inspección,la limpieza y las reparaciones puntuales de averías (véase el capítulo 14).

En cuanto a la rehabilitación, cabe distinguir entre rehabilitación global o parcialsegún la actuación abarque toda la red o se trate simplemente de acciones puntua-les de mejora (serían simples reparaciones en este caso).

Las tecnologías más frecuentemente empleadas en el ámbito de la rehabilitaciónparcial ya fueron descritas en el apartado 14.4.

La rehabilitación global, por su parte, puede ser no estructural, cuando no semejora la resistencia mecánica de la conducción (la estructura de la canalización seencuentra en buen estado, pero existen problemas derivados de incrustaciones,corrosión interna, etc.) o estructural, en el caso de que se haya perdido total o par-cialmente la capacidad mecánica de la conducción y sea preciso reforzarla.

El primer caso (rehabilitación global no estructural) se refiere básicamente a laaplicación de revestimientos en el interior de la tubería y dentro del segundo(rehabilitación global estructural) hay una amplia gama de posibles actuaciones

357Tuberías de PE en aplicaciones sin apertura de zanja

de rehabilitación empleando tubos de polietileno, conforme se describe en el pre-sente apartado (básicamente los tres siguientes métodos: sliplining, cured in placey/o close fit en la literatura anglosajona).

En cualquier caso, antes del comienzo de los trabajos, debe procederse a una cuida-dosa limpieza de la tubería por alguno de los procedimientos indicados en el apar-tado 14.3. Si la conducción tiene como destino el abastecimiento de agua potable,una vez finalizados los trabajos necesarios para la rehabilitación de la conducción, yprevio a su puesta de nuevo en servicio, debe procederse a una desinfección.

Por otro lado, una vez finalizadas las tareas de rehabilitación (independientementedel procedimiento que se haya empleado) debe procederse a probar la tubería antesde ser puesta en servicio por alguna de las metodologías indicadas en el capítulo 9(según se trate de conducciones de abastecimiento o saneamiento) para verificarque la operación se ha realizado correctamente.

15.2.2. Normativa

Durante los últimos años se han promovido diferentes proyectos normativos enca-minados a desarrollar especificaciones técnicas que regulen los procedimientoshabitualmente empleados en la rehabilitación de conducciones existentes mediantetuberías de materiales plásticos. Las iniciativas más representativas, en España y laUnión Europea, al respecto, son las siguientes:

• ISO/TR 11295 Techniques for rehabilitation of pipeline systems by the use of plas-tics pipes and fittings.

• UNE-EN 13689 Guía para la clasificación y el diseño de sistemas de canaliza-ción en materiales plásticos utilizados en la renovación.

• UNE-EN 14409-1 Sistemas de canalización en materiales plásticos para la reno-vación de redes de conducción de agua enterradas. Parte 1: Generalidades.

• UNE-EN 14409-3 Sistemas de canalización en materiales plásticos para la reno-vación de redes de conducción de agua enterradas. Parte 3: Entubado con tubosajustados.

Existe también en el ámbito norteamericano el Manual M28 (Rehabilitation ofwater mains, 2001) de la American Water Works Association (AWWA) que reco-pila criterios sobre las principales metodologías de renovación y rehabilitación deconducciones.

Las normas anteriores incluyen especificaciones sobre terminología, criterios declasificación, requisitos a exigir a las distintas metodologías existentes, etc.


15.2.3. Entubado simple (sliplining)

Esta técnica consiste en la introducción en el interior de la tubería a rehabilitar deun tubo continuo de menor diámetro (habitualmente un 5 o un 10% inferior), yque habitualmente es de PE, mediante un cable de tracción que va unido a la con-ducción a través de un cono reductor (o cabezal). La tecnología es de aplicacióntanto para redes de abastecimiento, saneamiento o gas (véase la figura 15.1).

Una consecuencia inherente a esta tecnología es que siempre hay una pequeña pér-dida de sección en la conducción y, en consecuencia, una reducción de la capacidadde transporte. Por lo tanto, esta tecnología sólo es de aplicación a conduccionesque tengan cierta holgura en su capacidad hidráulica actual.

Por otro lado, si la nueva tubería a introducir tiene un mayor espesor que la anti-gua, puede aumentar la resistencia mecánica de la conducción (consiguiendo, porejemplo, convertir una conducción de saneamiento en una de abastecimiento oincrementar la presión de diseño de una red).

En la actualidad, estas técnicas son de aplicación para la rehabilitación de tuberíasde hasta 1.200 mm de diámetro interior y se pueden instalar hasta varios cientos demetros de tuberías en cada turno de trabajo. Pueden emplearse aunque la conduc-ción a rehabilitar presente curvas en su trazado.

En cualquier caso, la rehabilitación de una conducción mediante la técnica del sli-plining supone la siguiente secuencia de acciones:

a) Limpieza de la conducción actual: comprenderá tanto la limpieza por proce-dimientos usuales de mantenimiento periódico (véase el apartado 14.3)como la retirada del interior de la vieja conducción de obstáculos de ciertotamaño (cascotes, raíces, etc.) que impidan el deslizamiento por su interiorde la nueva conducción.

b) Inspección mediante cámara de televisión: debe verificarse el estado de laconducción actual para comprobar que la limpieza ha sido realizada correc-


Nota

Esta tecnología fue inicialmente concebida en los primeros años de la década de los 80 paratuberías de saneamiento, si bien, en la actualidad, se ha extendido el procedimiento también alas redes de abastecimiento.

Debe hacerse notar que, si la conducción a rehabilitar es de mayor rugosidad que la de PE(hormigón, fundición o acero), la disminución de la rugosidad obtenida puede compensar entérminos de capacidad hidráulica la pérdida de sección en la que se incurre.

tamente (véase el apartado 14.2). Es también importante aprovechar estaetapa para localizar todas las acometidas de la conducción a rehabilitar.

c) Desvío provisional de la conducción a rehabilitar: para ello se obturará laconducción en una sección aguas arriba del tramo a rehabilitar (en un pozode registro, por ejemplo, si se trata de una conducción de saneamiento) y semantendrá provisionalmente (mediante un bombeo, si fuera necesario) elservicio de la conducción hasta determinado punto aguas abajo.

No obstante, este procedimiento de rehabilitación de tuberías puede apli-carse también a conducciones en servicio (en concreto, en el caso del gas esfrecuente). En este caso durante la inserción de la conducción el fluido trans-portado (el gas, por ejemplo) fluye en el espacio anular comprendido entrela conducción a rehabilitar y la nueva. En consecuencia sólo es válido pararedes que se diseñasen para funcionar a una presión superior a la actual (opara conducciones de gas de menor calor específico, por ejemplo).

d) Excavación del pozo de ataque: en las conducciones de abastecimiento a pre-sión (o en las de gas), es necesario realizar una calicata de entrada y otra desalida. En las tuberías de saneamiento, la conducción de PE se puede hacerentrar por un pozo de registro (si es de diámetro pequeño y la curvatura deltubo lo permite), aunque lo más habitual es también tener que hacer unacalicata o arqueta para la entrada de la conducción, si bien en este caso laoperación de tracción sí se hace siempre desde un pozo de registro.


Figura 15.1. Esquema de rehabilitación de una tubería existente mediante la técnica del entubado simple

La localización de estos pozos debe ser de tal manera que se afecte lo menosposible al tráfico rodado. Las dimensiones son variables en función de lageometría de la conducción, el sistema de unión, la profundidad, etc. Demanera orientativa, para tuberías unidas mediante soldadura a tope puedeser suficiente que la longitud de estos pozos sea unas 12 veces el diámetrode la conducción. La anchura es recomendable que sea, como mínimo, eldiámetro de la conducción incrementado en 0,30, 0,40 o 0,60 m en fun-ción de que el diámetro sea inferior a 500 mm, esté comprendido entre 500y 1.000 mm o sea superior a 1.000 mm, respectivamente.

e) Unión de la nueva conducción: lo normal es que la nueva conducción vayaunida por soldadura a tope, realizando las uniones en el exterior y formandoasí tramos largos de tubería, antes de ser introducida dentro de la conduc-ción a rehabilitar. Es de aplicación lo especificado en el capítulo 5 de estemanual al respecto de los sistemas de unión.

f) Introducción de la nueva conducción en la antigua: habitualmente, la con-ducción de PE se introduce en la antigua mediante un cable de tracción queva unido a la conducción a través de un cono reductor (o cabezal). Es muyimportante el correcto diseño del cabezal de unión, pues debe garantizar unagarre seguro a la conducción sin transmitir tensiones excesivas. El esfuerzode tracción debe ser progresivo, sin grandes variaciones.

En redes de saneamiento, una variante de esta técnica es que la introducciónde la nueva conducción en el interior de la antigua se realice por empujado,técnica conocida como entubado discreto (véase la figura 15.2).

Para el empuje de los tubos hay disponible en el mercado una gran variedadde maquinaria variando que el empuje se haga bien hidráulica o mecánica-mente o que se haga desde el interior del pozo de registro (como en el ejem-plo mostrado) o desde la superficie, justo al lado del pozo.

g) Relleno del espacio anular comprendido entre la nueva y la antigua con-ducción: a resultas de la aplicación de este sistema de rehabilitación, siem-pre queda un espacio entre ambas conducciones (la nueva y la vieja),debiendo rellenarse, habitualmente, de mortero de cemento y bentonita.La misión de este revestimiento es prevenir filtraciones y aumentar la rigi-dez de la conducción, de manera que en función de las necesidades estruc-turales de cada aplicación en particular podrá o no ser necesario. Porejemplo, en las conducciones de abastecimiento es frecuente poderobviarlo, pero en las de saneamiento es siempre recomendable en orden aaumentar la rigidez de la conducción. En cualquier caso, tal relleno setrata de una operación bastante delicada, debiendo emplearse morteros a


base de cemento Portland con una resistencia a la compresión de 10 a 20 kPay de muy alta fluidez de manera que la operación se pueda hacer rápida-mente.

Es recomendable que mientras se introduce el mortero la conducción estéllena de agua para contrarrestar el efecto de la presión que ejerce el morterosobre la nueva conducción, que puede llegar a ser bastante importante (pro-duciendo fenómenos descontrolados de pandeo). En este sentido, deberecordarse que la nueva conducción debe dimensionarse tanto para las solici-taciones a que estará sometida en servicio como para las acciones puntuales alas que se verá sometida durante la instalación (empuje del mortero, esfuerzode tracción del cable, etc.).

h) Rehabilitación de las acometidas: una vez rehabilitada la conducción, ytranscurridas 24 horas, debe procederse a reconstruir las acometidas a la con-ducción.

Cuando la introducción de la nueva tubería en el interior de la antigua sehaga mediante tracción (como es lo más habitual), debe tenerse presenteque el esfuerzo de tracción al que se someta el tubo durante la instalación


Figura 15.2. Esquema de rehabilitación de una tubería existente mediante la técnica del entubado discreto

debe ser inferior al valor obtenido mediante la siguiente expresión (véase lafigura 15.3):

Tmáx esfuerzo máximo al que puede someterse el tubo, en kg

Rt resistencia a tracción del PE (unos 200 kg/cm2 a 23 ºC en el PE 80o en el PE 100)

OD diámetro exterior del tubo (=DN), en cm

ID diámetro interior del tubo, en cm

SDR relación de dimensiones estándar

C coeficiente de seguridad (de valor entre 1,5 y 3)

En consecuencia, la longitud máxima de la tubería a instalar vendrá dada porla ecuación:

Lmáx longitud máxima de la tubería a instalar, en m

Tmáx esfuerzo máximo al que puede someterse el tubo, en kg

W peso de la tubería por unidad de longitud, en kg/m

µ coeficiente de rozamiento entre el tubo y el terreno (0,7 por defecto)

ρPE densidad del PE, en g/cm3 (de valor entre 0,93 a 0,96 g/cm3)

15.2.4. Entubado ceñido (close fit)

Esta técnica (entubado ceñido o close fit) es similar a la anterior (introducción enel interior de la tubería a rehabilitar de un tubo continuo de menor diámetro), sibien en este caso se hace de tal manera que no queda espacio entre la conducciónantigua y la nueva (véase la figura 15.4). En consecuencia, la pérdida de secciónes menor que en el caso anterior y la disminución de capacidad hidráulica esmucho más pequeña (el tubo nuevo se ajusta perfectamente a la pared del anti-guo). Además, en comparación con la técnica del sliplining anterior, se evita la


⎟⎠⎞⎜

⎝⎛ −⋅⋅⋅=−⋅⋅= 2

2t22

tmáx SDR

1SDR

1DNCR

4IDOD

CRT ππ

eDNSDR =

PE

tmáxmáx C

R10WT

Lρµµ ⋅⋅

⋅=

⋅=

necesidad de tener que rellenar con mortero de cemento el espacio anular quequedaba comprendido entre la antigua y la nueva conducción.

La nueva tubería suele ser de polietileno (véase el apartado 3.10.4), aunque excepcio-nalmente también puede ser de PVC-U, si bien este material se emplea mucho menos(incluso en diámetros pequeños hay experiencias con polietileno reticulado PE-X).Pueden rehabilitarse tramos de hasta unos 1.000 m por turno de trabajo. El sistemaes de aplicación aunque la conducción a rehabilitar presente curvas en su trazado.


Figura 15.3. Esfuerzo de tracción máximo Tmáx a que se puede someter un tubo de PE en función de su DN y SDR (para un C = 2)

0

200

400

600

800

1000

0 250 500 750 1000 1250 1500

DN (mm)

T max

(t)

SDR 6SDR 7,5SDR 9SDR 11SDR 13,6SDR 17SDR 17,6SDR 21SDR 26SDR 33SDR 41

Figura 15.4. Secuencia de instalación de una conducción mediante la técnica del close fit

En cualquier caso, la aplicación de esta tecnología debe cumplir con lo especificadoal respecto en la Norma UNE-EN 14409-3.

En el sistema de entubado ceñido hay que reducir previamente la sección del tubonuevo a fin de que se pueda deslizar por el interior del antiguo. Esta reducciónpuede hacerse mediante un cabezal adecuado bien in situ, o bien predeformando eltubo en fábrica hasta dejarlo en forma de “U”, “C” o “Ω” (hay diferentes diseñoscomerciales).

En el segundo caso (deformación del tubo en fábrica), el sistema es de aplicación enconducciones de diámetros de hasta 400 o 500 mm, las cuales suelen llegar a obra en bobinas que se transportan y manejan en remolques especialmente diseñados paraeste sistema. La longitud de cada bobina es variable en función del diámetro del tubo,oscilando, aproximadamente, entre 100 y 600 m (para DN 500 o 100 mm, respecti-vamente)

En el primer caso (deformación del tubo in situ) puede llegarse a diámetros deunos 600 mm, aunque hay experiencias puntuales de hasta 1.000 mm de diámetro.La longitud de los tramos de tubería a instalar puede ser del orden de 300 m.

En cualquier caso, una vez insertado el tubo en el tramo a rehabilitar, debe recupe-rarse la forma circular original del mismo de manera que se adhiera perfectamentea la pared de la conducción a rehabilitar, lo cual suele hacerse mediante aplicaciónde presión y temperatura (una caldera inyecta un flujo de vapor y agua que infla lamanga haciendo que se adose a la pared).

Esta tecnología es de aplicación para redes de abastecimiento, saneamiento o gas.

En el caso de conducciones de saneamiento la nueva tubería se puede introducirdirectamente por los pozos de registro de la red, si es que éstos tienen dimensionessuficientes. En concreto, si la tubería a introducir es menor de 250 mm el pozo ha de ser como mínimo de 800 mm de diámetro; para tuberías de entre 250 y 500 mm, la boca del pozo tiene que ser de 1.000 mm de diámetro al menos. En elcaso de los abastecimientos (y en los saneamientos que no cumplan las condicionesanteriores) es necesario realizar unas pequeñas catas para la introducción de la con-ducción.

En cualquier caso, la introducción de la tubería se realiza por tracción tirando de lanueva conducción desde otro pozo de registro (o desde otra cata en el caso de redesde abastecimiento) mediante un cabestrante que se recomienda tenga un motoreléctrico. De esta manera la tubería se puede introducir a una velocidad del ordende 20 m/min. El empleo de herramientas especiales (como guías) reduce las fuer-zas de arrastre (véase la figura 15.5).



Nota

Esta tecnología fue inicialmente concebida para tuberías de gas, y se basa en la flexibilidad delos tubos de materiales plásticos (especialmente el polietileno) y en el principio de que los mate-riales plásticos tienen una cierta “memoria” que hace que recuperen su forma inicial cuando seles induce una deformación, aunque dicha recuperación de la sección se suele hacer medianteaplicación de presión interior.

Figura 15.5. Esquema de rehabilitación de una tubería existente mediante la técnica del close fit

Close fit con el tubo reducido de sección desde fábrica

Close fit reduciendo el tubo de sección in situ

15.2.5. Acometidas en rehabilitación de redes

Sea cual sea la tecnología empleada para la rehabilitación de una tubería, tras rea-condicionar la conducción es necesario adaptar las acometidas existentes a la nuevatubería. Para ello, se pueden utilizar dos tipos de procedimientos:

• Mediante tecnologías sin zanja: en este caso, una cortadora dirigida por con-trol remoto fresa el nuevo tubo en el emplazamiento de la acometida y a con-tinuación se instala una junta estanca por un procedimiento especial de fijadodesarrollado al respecto.

• Mediante tecnologías convencionales: las tecnologías convencionales consis-ten en abrir una cata en la zona donde se encuentra cada acometida, sustituirla actual y colocar una nueva.

15.3. Renovación de conducciones existentes: el bursting

El reventamiento (bursting) es un método de reposición de tuberías sin apertura dezanja. Consiste en romper el conducto a sustituir mediante un cono rompedorarrastrado por una serie de barras, previamente introducidas longitudinalmente enel mismo, y movidas a su vez por un grupo hidráulico que está accionado por unmotor. Este cono empotra en el terreno los trozos rotos del tubo antiguo y arrastraa la vez un nuevo tubo de igual o mayor diámetro que el antiguo y que ocupará suespacio (véase la figura 15.6).

Las dimensiones del cono dependen del tamaño de la tubería a introducir. Lafuerza de arrastre hay que aplicarla de manera constante y debe ser inferior a laresistencia a la tracción del material de la tubería.

El material de dicho tubo nuevo suele ser PE. Este sistema permite incrementar el diá-metro hasta un 50%. Se considera que el terreno queda afectado hasta una distanciade 1,5 veces el diámetro del nuevo tubo colocado. En este sentido, todas las conduc-ciones o servicios que se encuentren a menos de 1 m alrededor de la tubería a renovar,deben también ser sustituidas pues se verán afectadas por los trabajos del bursting.

La técnica es de aplicación para la renovación de tuberías en una amplia gama dediámetros (de 100 a 1.200 mm) y de todos los materiales posibles (fibrocemento,hormigón, metálicos, etc.).

En este caso no es necesario limpiar la conducción existente previamente al comien-zo de los trabajos, pues esta tecnología supone la destrucción de la tubería actual. Se


deben identificar perfectamente todas las acometidas, válvulas, piezas especiales, etc.,que pueda haber en el trazado de la tubería a renovar.

Es necesario construir sendos pozos en cada uno de los extremos de la conduccióna renovar, uno para introducir la tubería y el otro para extraer la maquinaria. Tam-bién es imprescindible construir un by pass provisional desde el que mantener el servicio mientras duren las tareas de renovación.

Como se ha indicado, el material más frecuentemente empleado en este procedimientoes el PE, gracias a su flexibilidad. Al igual que como ocurría en el caso del entubadosimple (véase el apartado 15.2.3), la nueva conducción va unida por soldadura a tope,realizando las uniones en el exterior y formando así tramos largos de tubería, antes deser introducida en el espacio de la actual conducción. En consecuencia, es de aplicaciónlo especificado en el capítulo 5 de este manual al respecto de los sistemas de unión.

Previo a la renovación de la tubería, deben desconectarse todas las acometidas de laconducción a sustituir para posteriormente volver a ser repuestas una vez hayanacabado por completo los trabajos.

15.4. Instalación de nuevas tuberías sin aperturade zanja

Para la instalación de nuevas tuberías sin apertura de zanja pueden también emple-arse las conducciones de PE. Para ello son dos los sistemas usualmente empleados:la hinca por percusión y la perforación horizontal dirigida.

El trazado en las instalaciones sin apertura de zanja es más flexible que en las con-vencionales, en tanto en cuanto no importa la profundidad o la existencia de servi-cios afectados.


Figura 15.6. Esquema de bursting

Lo que sí debe tenerse en cuenta de forma clara es que para el éxito de una instala-ción nueva sin apertura de zanja, todos y cada uno de los servicios existentes en laactualidad que interfieran en el trazado de la conducción deben estar perfectamenteidentificados y determinadas sus características (dimensiones, cotas, etc.).

Igual cabe decir de la geotecnia, de la que debe tenerse un muy buen conocimientoantes de comenzar los trabajos, lo que obliga a la realización de numerosos son-deos, catas, reconocimientos, ensayos en laboratorio, etc.

En resumen, las improvisaciones en las tecnologías sin zanja deben ser mínimas, yaque una vez comenzada la instalación, el sistema debe funcionar en continuo, yaque se adapta mal a los cambios de trazado, a las variaciones geotécnicas respecto alas previstas, etc., pues ello obliga a tener que interrumpir el proceso y eso es siem-pre un suceso costoso.

15.4.1. Hincas neumáticas o por percusión (impact moling)

Hay varios sistemas de hinca neumática o por percusión, basándose todos ellos enintroducir la tubería a hincar mediante impactos sucesivos accionados por unequipo de aire comprimido. Intuitivamente, el sistema consiste en clavar literal-mente la tubería en el terreno.

El sistema presenta la ventaja de ser rápido y cómodo, pues no requiere la ejecu-ción de obras complementarias importantes (los pozos de ataque son relativamentepequeños, no hacen falta muros de reacción, etc.), si bien sólo es de aplicación paralongitudes cortas.

El trazado de la tubería a hincar debe ser completamente recto tanto en alzadocomo en planta.

La familia más elemental de hincas neumáticas o por percusión consisten en intro-ducir el tubo a hincar de tal manera que no sea necesario extraer el material primi-tivo, esto es, compactando el terreno natural (Soil Compaction methods, SC).

A su vez, dentro de esta familia de hincas hay varios procedimientos, siendo el máspopular el conocido en la literatura anglosajona como impact moling. Este sistemaconsiste en un pistón que, accionado por un compresor de aire, golpea repetida-mente un útil de corte, el cual tiene solidariamente unida una camisa que arrastra eltubo a hincar hasta su posición definitiva (véase la figura 15.7).

El sistema sólo es de aplicación para diámetros pequeños (no más de 200 mm) ylongitudes cortas (unos 25 m como máximo). Por ello, esta tecnología es utili-zada con frecuencia para la ejecución de acometidas en redes de abastecimiento ode saneamiento, cuando éstas hay que realizarlas posteriormente a las obras de


urbanización. También se utiliza mucho para conducciones de telecomunicacio-nes, de gas o eléctricas.

Se suele construir un pequeño pozo de ataque y otro de recepción, si bien no sueleser necesario que sean obras de fábrica de hormigón sino que es suficiente con unaexcavación del terreno natural. Una vez alineado cuidadosamente el útil de corte enel pozo de ataque, el guiado de la conducción se suele hacer mediante un láser.

En cuanto a las tuberías usualmente empleadas en esta tecnología, las mismas sue-len ser de polietileno, si bien cabe también la posibilidad de emplear otros materia-les, como el acero o, también en ocasiones, el PVC.

Debe respetarse un recubrimiento mínimo de unas 10 veces el diámetro de la con-ducción a instalar. El rendimiento alcanzado con este sistema es del orden de 75 a1.200 mm/min.

El terreno debe ser muy homogéneo, fácilmente compactable, no importandotanto su dureza. En particular, el sistema no es de aplicación para terrenos conbolos y gravas gruesas, pues el útil de corte cabecea y pierde la dirección.

15.4.2. Perforación horizontal dirigida (HDD)

La perforación horizontal dirigida (Horizontal Directional Drilling, HDD) es unatecnología en permanente avance, la cual, en el fondo, supone una evolución delsistema descrito en el apartado anterior (véase la figura 15.8).

El sistema permite lograr trazados muy flexibles sorteando todo tipo de obstáculos(otros servicios, árboles, etc.) (véase la figura 15.9). Es un sistema de gran aplica-ción en las redes de telefonía y cableado y que se está extendiendo al campo de lastuberías de agua.


Figura 15.7. Esquema de hinca neumática o por percusión


Figura 15.8. Esquema de funcionamiento de la perforación dirigida

Cruce de arroyos Perforaciones con desnivel

Perforación de calles transitadas Cruce de transporte subterráneos

Cruce debajo de árboles y vegetación Cruce de edificios e industrias

Figura 15.9. Ejemplo de obstáculos salvables mediantela perforación horizontal dirigida

La tubería usualmente empleada en esta tecnología es la de polietileno ya que serequiere una gran flexibilidad para adaptarse al trazado definitivo y una continui-dad lo más grande posible.

La instalación de una conducción mediante esta tecnología supone las cuatrosiguientes fases:

a) Operaciones previas: la maquinaria que interviene en la tecnología de la per-foración horizontal dirigida es muy voluminosa (su traslado se hace encamiones especiales), de manera que antes del comienzo de la operación esnecesario adecuar la zona de trabajo, rasanteando la superficie, preparandocaminos de acceso específicos, etc. (véase la figura 15.10).

Previamente se requiere también localizar, mediante georradar, con la mayorprecisión posible, todos los servicios que van a tener que sortearse. Debentambién realizarse sondeos que permitan conocer adecuadamente la geolo-gía local.

b) Perforación piloto: es la primera de las fases de la perforación dirigida. Con-siste en realizar una perforación siguiendo el trazado previsto (el cual puedeser tan variado como sea necesario). Para ello se utiliza un cabezal direccio-nable que permite cambios de orientación tanto en planta como en alzado,junto con un varillaje especial (una tubería guía o lanza de perforaciónpiloto) de 80 a 140 mm de diámetro que admite dichas desviaciones. Elángulo de ataque de esta varilla debe oscilar entre 8 y 15º.


Figura 15.10. Ejemplo de máquina para la perforación dirigida

La orientación es controlada en todo momento por sistemas de navegaciónadecuados al tipo de trabajo, los cuales permiten una localización con granexactitud (de cm) del cabezal y aseguran el seguimiento del trazado dise-ñado. La navegación es una de las partes más importantes en la perforaciónhorizontal dirigida, de manera que se han desarrollado diversos sistemas enfunción de las necesidades de cada proyecto en particular (profundidad, pre-sencia de líneas eléctricas...): sistemas vía radio, de cable, MGS, etc.

El avance se consigue gracias a la inyección de unos lodos adecuados (bento-nitas o similares) que, ayudados por la punta de perforación, se encargan deexcavar el terreno y transportar el detritus hasta fuera del túnel realizado.

En función de la dureza del terreno el cabezal utilizado es diferente. En terre-nos blandos se utiliza una lanza equipada con varias puntas de vidia (de dife-rentes geometrías y refuerzos en función de la naturaleza del suelo) capacesde erosionar el terreno. Incluso en terrenos especialmente blandos la erosiónes realizada directamente por el fluido de perforación (véase la figura 15.11).

En terrenos duros se requieren grandes esfuerzos en la punta de perforación,proporcionando mayor potencia en el extremo del varillaje. Dicha potenciaes transmitida a través del mismo fluido de perforación a alta presión, accio-nando un motor hidráulico y transmitiendo la rotación al cabeza. En cadatipo de terreno se utiliza un diseño específico que perfore el terreno de formaprogresiva, evitando el martilleo.


Figura 15.11. Detalle de la lanza de perforación piloto, del escariador de arrastre y de la cabeza rozadora

En cualquier caso, habitualmente se construyen unas catas, arquetas o pozosen los puntos de entrada y de salida con la finalidad de contener los lodos,de manera que se pueda bombear y recircular. Para ello, en el pozo de salidase separan por medio de tamices el terreno excavado y transportado y seenvía el lodo limpio al pozo de ataque para su reutilización.

c) Ensanche: a continuación se desmonta el cabezal de perforación y se acoplaen el extremo opuesto un ensanchador (conocido como escariador) con unacabeza rozadora que recorre en sentido inverso la excavación realizada en laperforación piloto ensanchando el diámetro de la misma. Si el diámetro dela conducción a instalar es muy grande, el ensanche debe hacerse progresiva-mente, esto es, repitiendo el proceso varias veces hasta conseguir que la exca-vación sea del calibre deseado (el diámetro final del túnel debe oscilar entre1,3 y 1,5 veces el diámetro exterior de la conducción a instalar).

En función de la naturaleza del terreno, los escariadores son diferentes: barri-les, triconos, fly cutters, etc.

Esta operación se realiza también con la ayuda de lodos bentoníticos, loscuales juegan un papel muy importante pues deben ser capaces de transpor-tar todo el detritus generado en el frente de la perforación hasta el exteriorde ésta y conseguir un túnel limpio en todo momento. Simultáneamentedeben realizar un sellado de la excavación para evitar fugas del lodo alterreno contiguo y conseguir una presión hidrostática dentro de la perfora-ción que la estabilice.

d) Instalación de la tubería: es el último de los procesos de la perforación. Paraello, previamente se debe haber soldado a tope la tubería en toda su longitud(véase el apartado 5.3), debiendo quedar alineada para permitir la introduc-ción en toda su longitud. A continuación se coloca justo detrás del escaria-dor, y se introduce en el interior de la perforación tirando de ella suave-mente, puesto que la suspensión de los lodos actúa como medio deslizante yreduce el rozamiento contra las paredes. La tubería instalada queda libre detensiones y sostenida por una suspensión de lodos.

Terminada la introducción de la tubería, se procede a la retirada de todo elequipo de perforación (véase la figura 15.12).

En cuanto al campo de utilización de la perforación horizontal dirigida, el diáme-tro máximo que se instala en la actualidad en España con este sistema es de unos1.500 mm. Las longitudes usualmente alcanzadas son variables en función del diá-metro (véase la figura 15.13).



Figura 15.12. Instalación de tubería de PE mediante perforación horizontal dirigida

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 2000

Longitud (m)

Diá

met

ro (m

m)

Figura 15.13. Alcance de la perforación dirigida

En el presente capítulo se pretende explicar en qué consiste la certificación volunta-ria de producto por parte de una entidad independiente, particularizando en estecaso en el sistema utilizado por AENOR, cuyo fin es la concesión del certificadoAENOR de producto, marca ‰. Asimismo, se explican las diferencias entre estamarca voluntaria y el marcado CE, que tiene carácter reglamentario y que próxi-mamente será de aplicación a las tuberías plásticas. Por último, se incide en laimportancia que tiene en la calidad final de las redes el hecho de que la instalaciónsea realizada por profesionales cualificados que hayan demostrado su capacidad.

16.1. Certificación del producto

En términos generales, la certificación es la actividad que permite establecer la confor-midad de una determinada empresa, producto, proceso o servicio con los requisitosdefinidos en normas o especificaciones técnicas (artículo 8 de la Ley de Industria).

La emisión de un certificado AENOR de producto sólo es posible cuando existeuna especificación técnica o norma que define las características del producto y ade-más se ha definido previamente un sistema de certificación que se aplica para com-probar que efectivamente el producto cumple con los requisitos reflejados en esanorma.

Para llevar a cabo esta actividad, AENOR ha creado unos Comités Técnicos de Cer-tificación sectoriales, que en el caso de los sistemas de conducciones en materialesplásticos es el AEN/CTC 001, cuya función es proponer los reglamentos de certifi-cación que hay que aplicar para los distintos productos y además emitir dictámenestécnicos al Director General de AENOR sobre los expedientes que ha analizado, demanera confidencial, para conceder, mantener o retirar el derecho de uso de la marcaAENOR.

Calidad en los sistemas de conducciones16

La composición de estos Comités es equilibrada para garantizar la necesaria inde-pendencia e imparcialidad en la toma de decisiones, por ello forman parte de estoscomités representantes de la administración pública, consumidores, usuarios, fabri-cantes, laboratorios técnicos, servicios técnicos de AENOR, etc.

El Comité Técnico de Certificación de Plásticos en la certificación de sistemas decanalización ha definido las siguientes responsabilidades entre los participantes enel proceso de certificación:

1. Fabricante que solicita o que ya tiene el certificado:

• Debe tener implantado un sistema de gestión de la calidad de conformi-dad con lo especificado por la Norma UNE-EN ISO 9001. Si este sis-tema de gestión está además certificado por AENOR, el fabricante serátitular del certificado AENOR de Empresa Registrada, marca ‡ o Regis-tro de Empresa.

• Debe realizar por sus propios medios o contando con la colaboración delaboratorios externos, con la frecuencia establecida en los reglamentos deaplicación, los ensayos encaminados a verificar la conformidad del pro-ducto que suministra día a día. Para ello debe realizar controles sobre lasdistintas etapas del proceso, desde la recepción de materia prima hasta elfinal de la fabricación, en forma de producto terminado.


Figura 16.1. La marca “‰” de AENOR de producto certificado

2. Servicios técnicos de AENOR:

Con carácter anual, los servicios técnicos de AENOR evaluarán el sistema degestión de la calidad establecido por el fabricante de conformidad con laNorma UNE-EN ISO 9001.

Adicionalmente, AENOR llevará a cabo, como mínimo una vez al año, unainspección del producto donde realizará ensayos en fábrica, verificará el con-trol interno del fabricante y seleccionará muestras para ser ensayadas en unlaboratorio externo debidamente acreditado.

3. Laboratorio acreditado:

Es el encargado de ensayar los tubos y accesorios seleccionados durante la ins-pección, de acuerdo con los requisitos de la norma o especificación técnicacorrespondiente.

4. Comité Técnico de Certificación AEN/CTC 001:

Es el responsable de analizar los resultados de las inspecciones y ensayos lle-vados a cabo para la concesión y el seguimiento de los certificados de lasdistintas empresas y de proponer al Director General de AENOR el mante-nimiento o renovación del certificado o, si procede, su suspensión temporalo retirada.

379Calidad en los sistemas de conducciones

Nota

En el año 1970, ANAIP creó la Marca de Calidad “Plásticos Españoles”. Con la fundación deAENOR y el comienzo de sus actividades de certificación de producto, en el año 1987 los cer-tificados existentes se trasformaron en los actuales certificados de marca “‰” de AENOR. Laindustria del plástico ha sido pionera en solicitar la certificación AENOR para sus productos ydemostrar así la calidad de los mismos. El primer producto certificado fue una tubería plástica,y hoy en día la gran mayoría de productos plásticos certificados son tuberías.

La certificación de productos se ha desarrollado enormemente en los últimos años, siendo uninstrumento imprescindible para elevar el nivel de calidad de los productos y empresas del país.Implica la necesidad de mantener la calidad de forma continuada.

Otorgando el derecho al uso de la Marca de Calidad de Producto, AENOR certifica que el pro-ducto cumple todos los requisitos establecidos en la norma (UNE, UNE-EN o ISO) correspon-diente y que es idóneo para la aplicación a la que se destina.

El marcado CE es obligatorio para cualquier producto afectado por una directivaeuropea y que sea comercializado en la Unión Europea

En el caso de las tuberías plásticas, la directiva que les aplica es la de productos deconstrucción, 89/106/CEE. Esta directiva, traspuesta a la legislación española por elRD 1630/92 y por el RD 1328/95, establece la obligatoriedad de que los productosque vayan a ser incorporados de forma permanente en las obras de construcción,bien sean de edificación u obra civil, vayan oportunamente marcados con el distin-tivo CE.

La aplicación de dicha prescripción se está haciendo de forma progresiva, demanera que en la actualidad son ya muchos los productos de la construcción queobligatoriamente deben incorporar el marcado CE (cemento, áridos, aditivos, geo-textiles, escolleras, etc.). Las tuberías plásticas para el transporte de agua están afec-tadas también por las disposiciones de dicha directiva y podrán llevar también elmarcado CE tan pronto como se publiquen las normas europeas armonizadas.Transcurrido el periodo de transición establecido para estos productos (2 años) elmarcado CE será obligatorio.


Figura 16.2. El marcado CE en los productos de la construcción

16.2. Marcado CE

El marcado CE sobre un producto implica que éste está afectado por una directivaeuropea y que el fabricante, cuando fija el marcado sobre su producto, declara quecumple con los requisitos exigidos en dicha directiva, a través de las exigenciasrecogidas en una norma armonizada (véase la figura 16.2).

Las áreas de aplicación de las tuberías plásticas para las que en breve estará en vigoruna norma europea armonizada son:

• Abastecimiento de agua y conducciones a presión (UNE-EN 15014).

• Alcantarillado y saneamiento (UNE-EN 15013).

• Desagüe y evacuación (UNE-EN 15012).

• Agua fría y caliente (UNE-EN 15015).

16.3. Cualificación de los instaladores

Es recomendable que las conducciones para el transporte de agua (tanto en el inte-rior de edificios como en obra civil) sean instaladas por personal cualificado.


Comparativa

Es muy importante diferenciar el significado del marcado CE para los sistemas de conduccio-nes plásticas y la marcas AENOR, como una marca de calidad voluntaria. Las principales dife-rencias son:

El marcado CE:

• Es requerido legalmente y, por tanto, de obligatoria aplicación a partir de la fecha prevista.

• No interviene ninguna entidad externa para comprobar el cumplimiento de la mayoría delas características exigidas por la norma armonizada. Es el propio fabricante el quedeclara haber realizado unos ensayos iniciales y que los resultados son correctos.

• Significa que el usuario final ha de asegurarse de que el producto es apto para su uso ycumple con la legislación nacional.

• El marcado CE no es una marca de calidad.

La marca “‰“ de AENOR:

• Es voluntaria.

• La concede un organismo de certificación acreditado que somete al fabricante a una seriede controles periódicos y continuados para asegurar el cumplimiento del producto con lanorma de producto o sistema correspondiente.

• Comprueba todas las características que incluye la norma, no sólo aquellas que estánarmonizadas y que son las necesarias para el marcado CE.

• Indica que el producto es idóneo para su aplicación.

En esta línea, AseTUB, consciente de la importancia de la correcta instalación ydebido a la ausencia de una acreditación específica, ha prestado especial atención ala instalación de redes de abastecimiento, riego y saneamiento, desarrollando unprograma de formación específico.

Este programa de cursos especializados y de alto contenido práctico, abarca todo elámbito de la instalación y manejo de tuberías plásticas.

El objetivo es mejorar la capacitación y conocimiento de los profesionales en elmanejo e instalación de los distintos sistemas de tuberías plásticas de PVC, PE, PPy PRFV que se utilizan en redes de abastecimiento, riego y saneamiento.

A los profesionales que superan los correspondientes exámenes, demostrandohaber adquirido un perfecto conocimiento de las características de las tuberías plás-ticas, así como de todo lo concerniente a su manejo e instalación, se les acredita conel Carné profesional de especialista en instalación de sistemas de tuberías plás-ticas para redes de abastecimiento, riego y saneamiento.

Este carné proporciona al instalador una notoriedad y diferenciación como profe-sional y, junto a la calidad certificada de los sistemas de conducción plásticos, ofreceuna valiosa garantía para el usuario o contratista.


Nota

Es evidente que una deficiente instalación de las conducciones puede contribuir a que se pro-duzcan infiltraciones del exterior, roturas, fugas, etc., destacando que no sólo es importante laelección de los materiales y productos de calidad certificada, sino que es necesaria su correctainstalación para salvaguardar la calidad del agua y su gestión.

En algunos tipos de instalaciones (como, por ejemplo, las conducciones de gas o las de fonta-nería) se requiere que los operarios dispongan de una acreditación que, además de validar susconocimientos, otorgue confianza al usuario sobre el trabajo realizado. En el ámbito de lasconducciones para el transporte de agua, hasta ahora no ha existido ninguna acreditaciónespecífica, si bien AseTUB puso en marcha en el año 2004 el proyecto del carné profesionalde especialista en instalación de redes de abastecimiento, riego y saneamiento.

En este sentido, tanto en la Guía técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión(CEDEX, 2003) como en la Guía técnica sobre redes de saneamiento y drenaje urbano (CEDEX,2007) se hace la siguiente mención:

“El montaje de la tubería debe realizarse por personal experimentado, que, a su vez,deberá vigilar el posterior relleno de la zanja, en especial la compactación de las zonasmás próximas al tubo.

Es conveniente que el personal encargado en las tareas de montaje y manipulación de lastuberías en todas las fases de su instalación tenga la mejor capacitación y conocimientoposible al respecto.”

Los cursos para la obtención del mencionado carné AseTUB están dirigidos a pro-fesionales del sector que realizan instalaciones de redes de abastecimiento, riego ysaneamiento. Estos cursos se imparten, en colaboración con compañías de agua, enreconocidos centros de formación que disponen de completas instalaciones para larealización y desarrollo, tanto de la parte teórica, como de la parte práctica (taller yzanja).

Para obtener más información sobre convocatorias e inscripción de los cursos sepuede consultar la página web de AseTUB o contactar directamente con los cen-tros de formación.

El programa de los cursos está dividido en cuatro módulos:

Módulo 1: Introducción

Introducción al carné del instalador.

Tipologías de agua: potable y residuales.

Conceptos generales sobre: abastecimiento, riego y saneamiento.

Descripción: materiales plásticos y tradicionales.

Normativa y certificación de producto.

Conocimientos básicos de hidráulica. Caudales. Pérdidas de carga.

Simbología e interpretación de planos.

Módulo 2: Materiales y productos

Conducciones de PVC-U.

Conducciones de PVC-O.

Conducciones de PE.

Conducciones de PP.

Conducciones de PRFV.

En cada una de estas áreas se estudian los materiales y características principales,aplicaciones, normativa, tipología de tubos y accesorios y sistemas de unión.

Módulo 3: Instalación y pruebas

Normativa de instalación.

Transporte, recepción y acopio en obra.

Apertura de zanja: tipos.


El periodo de vigencia del carné es de cinco años. Durante este tiempo, el instala-dor debe llevar un Registro de todas las Instalaciones Realizadas (RIR).

Replanteo de accesorios, acometidas, pozos, etc.

Acarreo, tendido e instalación.

Anclajes y cambios de dirección.

Pruebas de estanquidad, pruebas de presión interna.

Enterrado y compactación.

Reparaciones y soluciones de problemas.

Módulo 4: Compromiso profesional

Seguridad e higiene.

Plásticos y medio ambiente.

Responsabilidad y relaciones con el cliente.

La validación de los conocimientos y prácticas adquiridas se realiza el último díadel curso. Aquellos instaladores que superan tanto la prueba teórica como lapráctica son acreditados como Especialistas en Instalación de Sistemas deTuberías Plásticas (véase la figura 16.3).

AseTUB facilita una relación de instaladores acreditados que puede consultarse enla web de la Asociación (www.asetub.es).


Figura 16.3. Carné de instalador de AseTUB y el Registro de Instalaciones Realizadas (RIR)


Para proceder a la renovación del carné, el titular debe enviar el RIR a AseTUB.Cada RIR es analizado por el Comité de Evaluación y Seguimiento, quien dicta-mina la renovación automática del carné, o propone al instalador una actualizaciónde conocimientos (véase la figura 16.4).

Figura 16.4. Prácticas en un curso de formación

16.4. Conclusión

Sólo cumpliendo la legislación y normativa, utilizando tuberías plásticas de calidadcertificada y realizándose la instalación por profesionales cualificados, puede obte-nerse una garantía de calidad real.


En las siguientes tablas se relacionan las denominaciones, símbolos y valores de losprefijos empleados para caracterizar a las diferentes unidades de medida; en las res-tantes tablas de este apéndice se enumeran las principales unidades de medida y suequivalencia empleadas en el ámbito de las conducciones.

Apéndice A

Tablas de utilidadA

Tabla A.1. Denominación, símbolos y valores de los prefijos empleados para caracterizar a las diferentes unidades de medida

Prefijo Símbolo Factor Ejemplo

tera T 1012 1.000.000.000.000 teraherzio THz

giga G 109 1.000.000.000 gigajulio GJ

mega M 106 1.000.000 megawatio MW

kilo k 103 1.000 kilómetro km

hecto H 102 100 hectogramo hg

Múl

tiplo

deca da 101 10 decanewton daN

100 1 Pascal Pa

deci d 10–1 0,1 decilitro dl

centi c 10–2 0,01 centímetro cm

mili m 10–3 0,001 milibar mbar

micro µ 10–6 0,000001 microvoltio µV

nano n 10–9 0,000000001 nanoamperio nA

Subm

últip

lo

pico p 10–12 0,000000000001 picofaradio pF


Tabla A.2. Unidades de longitud

milímetro (mm)

centímetro (cm)

metro (m)

kilómetro (km)

milla (mi)

pulgada (in)

pie (ft)

yarda (yd)

1 0,1 0,001 10–6 6,2137 x 10–7 3,937 x 10–2 3,2808 x 10–3 1,0936 x 10–3

10 1 0,01 10–5 6,2137 x 10–6 0,3937 3,2808 x 10–2 1,0936 x 10–2

1.000 100 1 0,001 6,2137 x 10–4 39,37 3,2808 1,0936

106 100.000 1.000 1 0,62137 39.370 3.280,8 1.093,6

1,6093 x 106 160.934 1.609,34 1,6093 1 63.360 5.280 1.760

25,4 2,54 0,0254 2,54 x 10–5 1,5783 x 10–5 1 8,3333 x 10–2 2,7778 x 10–2

304,8 30,48 0,3048 3,048 x 10–4 1,8939 x 10–4 12 1 0,3333

914,4 91,44 0,9144 9,144 x 10–4 5,6818 x 10–4 36 3 1

Tabla A.3. Unidades de superficie

milímetro cuadrado

(mm2)

centímetro cuadrado

(cm2)

metro cuadrado

(m2)

pulgada cuadrada

(in2)

pie cuadrado

(ft2)

yarda cuadrada

(yd2)

1 0,01 10-6 1,55 x 10–3 1,0764 x 10–5 1,1960 x 10–6

100 1 10-4 0,155 1,0764 x 10–3 1,1960 x 10–4

106 10.000 1 1.550 10,7639 1,1960

645,16 6,4516 6,4516 x 10–4 1 6,9444 x 10–3 7,7160 x 10–4

92.903 929,030 9,2903 x 10–2 144 1 0,1111

836.127 8.361,27 0,8361 1.296 9 1

Tabla A.4. Unidades de volumen

milímetro cúbico (mm3)

centímetrocúbico (cm3)

metro cúbico (m3)

pulgada cúbica (in3)

pie cúbico

(ft3)

litro (l)

mililitro (ml)

1 0,001 10–9 6,1024 x 10–5 3,5315 x 10–8 10–6 0,001

1.000 1 10–6 6,1024 x 10–2 3,5315 x 10–6 0,001 1

109 106 1 61.024 35,3147 1.000 106

16.387 16,3871 1,6387 x 10–5 1 5,787 x 10–4 1,6387 x 10–2 16,3871

2,8317 x 107 28.317 2,8317 x 10–2 1.728 1 28,3168 28.317

106 1.000 0,001 61,0237 3,5315 x 10–2 1 1.000

1.000 1 10–6 6,1023 x 10–2 3,5315 x 10–5 0,001 1

389Apéndice A. Tablas de utilidad

Tabla A.5. Unidades de velocidad

metro segundo

(m/s)

pie segundo

(ft/s)

metro minuto (m/min)

pie minuto (ft/min)

kilómetro hora

(km/h)

milla hora(mi/h)

1 3,2808 60 196,87 3,6 2,2369

0,3048 1 18,2880 60 1,0973 0,6818

1,6667 x 10–2 5,4681 x 10–2 1 3,2808 0,06 3,7282 x 10–2

5,08 x 10–3 1,6667 x 10–2 0,3048 1 1,8288 x 10–2 1,1364 x 10–2

0,2778 0,9113 16,6667 54,6807 1 0,6214

0,4470 1,4667 26,8224 88 1,16093 1

Tabla A.6. Unidades de masa

gramo (g)

kilogramo (kg)

libra (lb)

tonelada (t)

tonelada UK (UK t)

tonelada EE.UU. (EE.UU. t)

1 0,001 2,2046 x 10–3 10–6 9,8421 x 10–7 1,1023 x 10–6

1.000 1 2,2046 0,001 9,8421 x 10–4 1,1023 x 10–3

453,59 0,4536 1 4,5359 x 10–4 4,4643 x 10–4 5 x 10–4

106 1.000 2.204,62 1 0,9842 1,1023

1,016 x 106 1.016,05 2.240 1,0160 1 1,12

907.185 907.185 2.000 0,9072 0,8929 1

Tabla A.7. Unidades de caudal

litros segundo

(l/s)

litros minuto (l/min)

litros hora (l/h)

metros cúbicossegundo (m3/s)

metros cúbicosminuto

(m3/min)

metros cúbicoshora

(m3/h)

pies cúbicos minuto (ft3/min)

pies cúbicoshora (ft3/h)

1 60 3.600 0,001 0,06 3,6 2,1189 127,133

1,666 x 10–2 1 60 1,666 x 10–5 0,001 0,06 3,531 x 10–2 2,1189

2,777 x 10–4 1,666 x 10–2 1 2,777 x 10–7 1,666 x 10–5 0,001 5,886 x 10–4 3,531 x 10–2

1.000 60.000 3,6 x 106 1 60 3.600 2.118,88 127.133

16,6667 1. 000 60.000 1,666 x 10–2 1 60 35,3147 2.118,9

0,2778 16,6667 1.000 2,777 x 10–4 1,666 x 10–2 1 0,5886 35,315

0,4719 28,3168 1.699 4,719 x 10–4 2,831 x 10–2 1,6990 1 60

7,865 x 10–3 0,4719 28,3168 7,865 x 10–6 4,719 x 10–4 2,831 x 10–2 1,666 x 10–2 1


Tabla A.8. Unidades de fuerza

newton(N)

kilonewton(kN)

kilogramofuerza (kgf)

libra fuerza(lbf)

1 0,001 0,1020 0,2248

1.000 1 101,97 224,81

9,8067 9,8067 x 10–3 1 2,2046

4,4482 4,4482 x 10–3 0,4536 1

Tabla A.9. Unidades de presión

pascal (Pa)

milibar (mbar)

bar (bar)

atmósfera (atm)

kilogramo centímetro cuadrado (kg/cm2)

libra pie cuadrado (lb f/in2)

metro columna de agua

(mca)

milímetro de mercurio

(mm Hg)

1 0,01 10–5 9,869 x 10–6 1,019 x 10–5 1,450 x 10–4 1,019 x 10–4 7,506 x 10–3

100 1 0,001 9,869 x 10–4 1,019 x 10–3 1,450 x 10–2 1,019 x 10–2 0,7501

105 1.000 1 0,9869 1,0197 14,5033 10,1968 750,062

101.325 1.013,25 1,0133 1 1,0332 14,6954 10,3319 760

98.067 980,67 0,9807 0,9678 1 14,2229 10 735,563

6.895 68,95 6,895 x 10–2 6,804 x 10–2 7,030 x 10–2 1 0,7031 51,7168

9.807 98,07 9,807 x 10–2 9,678 x 10–2 0,1 1,4223 1 73,5585

133,32 1,3332 1,333 x 10–3 1,351 x 10–3 1,359 x 10–3 1,933 x 10–2 1,359 x 10–2 1

Tabla A.10. Unidades de energía

julio (J)

kilojulio (kJ)

caloría (cal)

kilocaloría (kcal)

kilogramo metro (kgm)

watio hora (Wh)

kilowatio hora (kWh)

unidades térmicasbritánicas

(btu)

1 0,001 0,2388 2,388 x 10–4 0,102 2,777 x 10–4 2,777 x 10–7 9,478 x 10–4

1.000 1 238,846 0,2388 101,972 0,2778 2,777 x 10–4 0,9478

4,1868 4,186 x 10–3 1 0,001 0,4269 1,163 x 10–3 1,163 x 10–6 3,968 x 10–3

4.186,8 4,1868 1.000 1 426,935 1,163 1,163 x 10–3 3,9683

9,8067 9,806 x 10–3 2,3423 2,342 x 10–3 1 2,724 x 10–3 2,724 x 10–6 9,294 x 10–3

3.600 3,6 859,845 0,8598 367,098 1 0,001 3,4121

3,6 x 106 3.600 8,5985 x 105 859,845 3,671 x 105 1.000 1 3.412,142

1.055,056 1,0551 251,996 0,252 107,568 0,2931 2,930 x 10–4 1

391Apéndice A. Tablas de utilidad

Tabla A.11. Unidades de potencia

watio (W)

kilowatio(kW)

kilocaloríahora

(kcal/h)

kilogramometro

segundo (kgm/s)

caballo de vapor

(CV)

caballo de potencia

(HP)

1 0,001 0,860 0,102 1,359 x 10–3 1,341 x 10–3

1.000 1 860 101,972 1,3596 1,341

1,1628 1,162 x 10–3 1 0,1186 1,580 x 10–3 1,559 x 10–3

9,8067 9,806 x 10–3 8,4338 1 1,333 x 10–2 1,315 x 10–2

735,5 0,7355 632,536 75 1 0,9863

745,7 0,7457 641,309 76,0402 1,0139 1

AWWA, American Water Works Association. Rehabilitation of water mains. EE.UU.,2001.

AEAS, Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamientos. Reco-mendaciones para la instalación, adjudicación y recepción de canalizaciones de aguapotable. 1992.

AEAS, Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamientos. El sumi-nistro de agua potable en España. Encuestas de los años 1998, 2000, 2002 y 2004.

AEAS, Asociación Española de Abastecimientos de Agua y Saneamientos. Mante-nimiento de redes de agua a presión. Parte 1: Reparaciones. 2008.

AseTUB, Asociación Española de Fabricantes de Tubos y Accesorios Plásticos.Manual Técnico Conducciones de PVC. Madrid, 2006.

AseTUB, Asociación Española de Fabricantes de Tubos y Accesorios Plásticos. Pro-grama de cálculo de tuberías de PE. 2008.

Australian Society of Trenchless Technology, ASTT. Monografías consultadas:

Close-fit lining.

Cured-in-place linig.

Guided boring & Directional drilling.

Impact moling & Ramming.

Sliplining.

Balairón, L. Gestión de recursos hídricos. Ediciones UPC, 2002.

Balairón, L. Nuevos criterios para la caracterización de las conducciones a presión.CEDEX, 2006.

Bibliografía y normativa

Basell. Technical Manual. Materials used in pipe extrusion. Hoofddorp (Holanda),2005.

Becetel, Belgian Testing Institute. New parameters for hot-tool butt welding. Bruselas(Bélgica), 2005.

Brömstrup, H. PE 100 Pipe systems (2nd edition). Vulkan, 2004.

Canal de Isabel II. Normas para el abastecimiento de agua. Madrid, 2003.

Canal de Isabel II. Normas para redes de saneamiento. Madrid, 2005.

CEDEX. Guía Técnica sobre tuberías para el transporte de agua a presión. 2003.

CEDEX. Guía Técnica sobre redes de saneamiento y drenaje urbano. Madrid, 2007.

Colegio de Ingenieros de Caminos, Canales y Puertos. Curso “Tecnología avanzadade tuberías”. Madrid, 2004.

Confederación Hidrográfica del Norte. Especificaciones técnicas básicas para proyectosde conducciones generales de saneamiento. 1989.

Environmental Protection Agency, EPA. Folleto informativo EPA 832-F-99-032 deoperación y mantenimiento del alcantarillado. Rehabilitación sin zanjas de colectoresdel alcantarillado. Washington, 1999.

Granados, A. Infraestructura de regadíos. ETSI Caminos, Canales y Puertos de laUniversidad Politécnica de Madrid, 1986.

Hostalen. Materiales polímeros. Barcelona, 1997.

Janson, Lars-Eric. Plastics pipes for water supply and sewage disposal (4th edition). Borealis,2003.

Liria Montañés, J. Proyecto de redes de distribución de agua en poblaciones. Colegio deIngenieros de Caminos, Canales y Puertos. Madrid, 1995.

Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, MOPTMA. Reco-mendaciones para la elaboración de los Planes Hidrológicos de Cuenca. Madrid, 1992.

Ministerio de Obras Públicas, Transportes y Medio Ambiente, MOPTMA. Estudiotécnico de base para la elaboración del pliego de prescripciones técnicas generales detuberías de abastecimiento de agua. Madrid, 1995 (inédito).

Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo, MOPU. Pliego de prescripciones técnicasgenerales para tuberías de abastecimiento de agua. Madrid, 1974.

Ministerio de Obras Públicas y Urbanismo, MOPU. Pliego de prescripciones técnicasgenerales para tuberías de saneamiento de poblaciones. Madrid, 1986.


Nordic Plastic Pipe Association, NPG. Pipeline construction using plastic pipe systems.Estocolmo (Suecia), 2001.

Pavan, A; Frassine, R. Tubazioni in polietilene per il trasporto di acqua. Springer, 2005.

Pipe Life Hispania. Manual Técnico de tubos SAENGER (3ª edición). Granollers(Barcelona), 1997.

Plastics Pipe Institute. Monografías consultadas:

Above ground applications for polyethylene pipe. 1998.

Engineering properties of polyethylene. 2004.

Inspection, test and safety considerations. 1999.

Pipeline rehabilitation by sliplinig with polyethylene pipe. 1993.

Polyethylene joining procedures. 2004.

Polyethylene pipe and fittings manufacturing. 2000.

Polyethylene pipe for Horizontal Directional Drilling. 1998.

Underground installation of polyethylene pipe. 1996.

Plomyplas. Manual técnico PE. Riudoms (Tarragona), 2005.

SEDIGAS. Especificaciones técnicas para la manipulación y soldadura de tuberías de PEpara distribución de gas. 2004.

Society of Plastics Industry. Monografías consultadas:

Guidance and Recommendations on the use of polyethylene (PE) pipe for the slipliningof sewers.

UNIDELTA. Tubi di polietilene. Manuale Tecnico. 2001.

Water Research Centre. Manual for polyethylene pipe systems for water supply applica-tions. 2002.

Normativa citada

UNE 7255 Ensayo de apisonado de suelos por el método proctor normal.

UNE 53331 IN Plásticos. Tubos de poli (cloruro de vinilo) (PVC) no plastificado y polie-tileno (PE) de alta y media densidad. Criterio para la comprobación de los tubos a uti-lizar en conducciones con y sin presión sometidos a cargas externas.

395Bibliografía y normativa

UNE 53367 Plásticos. Tubos de polietileno PE 32 y PE 40 para microirrigación. Carac-terísticas y métodos de ensayo.

UNE 53389 IN Tubos y accesorios de materiales plásticos. Tabla de clasificación de laresistencia química.

UNE 53394 IN Plásticos. Código de instalación y manejo de tubos de polietileno (PE)para conducción de agua a presión. Técnicas recomendadas.

UNE-EN 715 Sistemas de canalización en materiales termoplásticos. Uniones mecáni-cas con esfuerzo axial entre tubos de diámetro pequeño a presión, y sus accesorios.Métodos de ensayo de la estanquidad a presión hidráulica interna con esfuerzo axial.

UNE-EN 911 Sistemas de canalización en materiales plásticos. Uniones con junta deestanquidad elastómera y uniones mecánicas para canalizaciones termoplásticas conpresión. Ensayo de estanquidad a presión hidrostática exterior.

UNE-EN 713 Sistemas de canalización en materiales plásticos. Uniones mecánicas entretubos a presión de poliolefinas y sus accesorios. Ensayo de estanquidad a presión internade uniones sometidas a curvatura.

UNE-EN 712 Sistemas de canalización en materiales termoplásticos. Uniones mecáni-cas con esfuerzo axial entre tubos a presión y sus accesorios. Método de ensayo de resis-tencia al desgarro bajo fuerza constante.

UNE 53959 IN Plásticos. Tubos y accesorios de material termoplástico para el transportede líquidos a presión. Cálculo de pérdida de carga.

UNE-EN 476 Requisitos generales para componentes empleados en tuberías de evacua-ción, sumideros y alcantarillados para sistemas de gravedad.

UNE-EN 728 Sistemas de canalización y conducción en materiales plásticos. Tubos yaccesorios de poliolefina. Determinación del tiempo de inducción a la oxidación.

UNE-EN 752-1 Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios. Parte 1:Generalidades y definiciones.

UNE-EN 752-2 Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios. Parte 2:Requisitos de comportamiento.

UNE-EN 752-3 Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios. Parte 3:Proyecto.

UNE-EN 752-4 Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios. Parte 4:Cálculo hidráulico y consideraciones medioambientales.

UNE-EN 752-5 Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios. Parte 5:Rehabilitación.


UNE-EN 752-6 Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios. Parte 6:Instalaciones de bombeo.

UNE-EN 752-7 Sistemas de desagües y de alcantarillado exteriores a edificios. Parte 7:Explotación y mantenimiento.

UNE-EN 805 Abastecimiento de agua. Especificaciones para redes exteriores a los edifi-cios y sus componentes.

UNE-EN 921 Sistemas de canalización en materiales plásticos. Tubos termoplásticos.Determinación de la resistencia a la presión interna a temperatura constante.

UNE-EN 1056 Sistemas de conducción y canalización en materiales plásticos. Tubos yaccesorios plásticos. Método de exposición directa a la intemperie.

UNE-EN ISO 1133 Plásticos. Determinación del índice de fluidez de materiales termo-plásticos en masa (IFM) y en volumen (IFV).

UNE-EN ISO 1183 Plásticos. Métodos para determinar la densidad de plásticos nocelulares. Parte 3: Método del picnómetro de gas.

UNE-EN 1295-1 Cálculo de la resistencia mecánica de tuberías enterradas bajo dife-rentes condiciones de carga. Parte 1: Requisitos generales.

UNE-CEN/TR 1295-2 IN Cálculo de la resistencia mecánica de tuberías enterradasbajo diferentes condiciones de carga. Parte 2: Resumen de los métodos de diseño esta-blecidos a nivel nacional.

UNE-EN 1555-1 Sistemas de canalización en materiales plásticos para el suministro decombustibles gaseosos. Polietileno (PE). Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 1555-2 Sistemas de canalización en materiales plásticos para el suministro decombustibles gaseosos. Polietileno (PE). Parte 2: Tubos.

UNE-EN 1555-3 Sistemas de canalización en materiales plásticos para el suministro decombustibles gaseosos. Polietileno (PE). Parte 3: Accesorios.

UNE-EN 1555-4 Sistemas de canalización en materiales plásticos para el suministro decombustibles gaseosos. Polietileno (PE). Parte 4: Válvulas.

UNE-EN 1555-5 Sistemas de canalización en materiales plásticos para el suministro decombustibles gaseosos. Polietileno (PE). Parte 5: Aptitud al uso del sistema.

UNE-EN/TS 1555-7 Sistemas de canalización en materiales plásticos para el suminis-tro de combustibles gaseosos. Polietileno (PE). Parte 7: Guía para la evaluación de laconformidad.

UNE-EN 1610 Instalación y pruebas de acometidas y redes de saneamiento.


UNE-EN ISO 6259-1 Tubos termoplásticos. Determinación de las propiedades en trac-ción. Parte 1: Método general de ensayo.

UNE-EN ISO 9080 Sistemas de canalización y conducción en materiales plásticos.Determinación de la resistencia hidrostática a largo plazo de materiales termoplásticosen forma de tuberías mediante extrapolación.

UNE-EN 12099 Sistemas de canalización en materiales plásticos. Materiales y compo-nentes de tuberías de polietileno. Determinación del contenido en materiales volátiles.

UNE-EN 12118 Sistemas de canalización en materiales plásticos. Determinación porcolorimetría del contenido en agua de los materiales termoplásticos.

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UNE-EN 12201-3 Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción deagua. Polietileno (PE). Parte 3: Accesorios.

UNE-EN 12201-4 Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción deagua. Polietileno (PE). Parte 4: Válvulas.

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UNE-EN 13244-3 Sistemas de canalización en materiales plásticos, enterrados o aéreos,para suministro de agua, en general, y saneamiento a presión. Polietileno (PE). Parte 3:Accesorios.

UNE-EN 13244-4 Sistemas de canalización en materiales plásticos, enterrados o aéreos,para suministro de agua, en general, y saneamiento a presión. Polietileno (PE). Parte 4:Válvulas.

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UNE-EN 13331-1 Sistemas de entibación de zanjas. Parte 1: Especificaciones del producto.

UNE-EN 13331-2 Sistemas de entibación de zanjas. Parte 2: Evaluación por cálculo opor ensayo.

UNE-EN 13689 Guía para la clasificación y el diseño de sistemas de canalización enmateriales plásticos utilizados en la renovación.

UNE-EN ISO 15494 Sistemas de canalización en materiales plásticos para aplicacionesindustriales. Polibutileno (PB), polietileno (PE) y polipropileno (PP). Especificacionespara componentes y el sistema. Series métricas.

UNE-EN 50086-1 Sistemas de tubos para la conducción de cables. Parte 1: Requisistosgenerales.

UNE-EN 50086-2-1 Sistemas de tubos para la conducción de cables. Parte 2-1: Requi-sistos particulares para sistemas de tubos rígidos.

UNE-EN 50086-2-2 Sistemas de tubos para la conducción de cables. Parte 2-2: Requi-sistos particulares para sistemas de tubos curvables.

UNE-EN 12666-1 Sistemas de canalización en materiales plásticos para evacuación ysaneamiento enterrado sin presión.. Polietileno (PE). Parte 1: Especificaciones paratubos, accesorios y el sistema.

UNE-EN 13476-1 Sistemas de canalización en materiales termoplásticos para sanea-miento enterrado sin presión. Sistemas de canalización de pared estructurada de policlo-ruro de vinilo no plastificado (PVC-U), polipropileno (PP) y polietileno (PE). Parte 1:Requisitos generales y características de funcionamiento-

UNE-EN 13476-2 Sistemas de canalización en materiales termoplásticos para sanea-miento enterrado sin presión. Sistemas de canalización de pared estructurada de policlo-ruro de vinilo no plastificado (PVC-U), polipropileno (PP) y polietileno (PE). Parte 2:Especificaciones para tubos y accesorios con superficie interna y externa lisa y el sistema,Tipo A.

UNE-EN 13476-3 Sistemas de canalización en materiales termoplásticos para sanea-miento enterrado sin presión. Sistemas de canalización de pared estructurada de policlo-ruro de vinilo no plastificado (PVC-U), polipropileno (PP) y polietileno (PE). Parte 3:Especificaciones para tubos, accesorios y el sistema, Tipo B.

UNE-EN 14409-1 Sistemas de canalización en materiales plásticos para la renovaciónde redes de conducción de agua enterradas. Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 14409-3 Sistemas de canalización en materiales plásticos para la renova-ción de redes de conducción de agua enterradas. Parte 3: Entubado con tubos ajus-tados.


CEN/TR 14920 Jetting resistance of drain and sewer pipes – Moving jet test method.

PNE-prEN ISO 13477 Tubos termoplásticos para el transporte de fluidos. Determina-ción de la resistencia a la propagación rápida de fisuras (RCP). Ensayo a pequeñaescala en régimen permanente (S4 test).

UNE-EN ISO 13478 Tubos termoplásticos para el transporte de fluidos. Determinaciónde la resistencia a la propagación rápida de fisuras (RCP). Ensayo a escala real (FST).

UNE-EN ISO 13479 Tubos de poliolefinas para el transporte de fluidos. Determinaciónde la resistencia a la propagación de la fisura. Método de ensayo de la propagaciónlenta de la fisura de un tubo con entalla (ensayo de entalla).

UNE-EN 14409-1 Sistemas de canalización en materiales plásticos para la renovaciónde redes de conducción de agua enterradas. Parte 1: Generalidades.

UNE-EN 14409-3 Sistemas de canalización en materiales plásticos para la renovaciónde redes de conducción de agua enterradas. Parte 3: Entubado con tubos ajustados.

Normas ISO

ISO 6964 Polyolefin pipes and fittings – Determination of carbon black content by calci-nation and pyrolysis – Test method and basic specification.

ISO/TR 10358 Plastics pipes and fittings – Combined chemical-resistance classificationtable|Tubes et raccords en matières plastiques – Tableau de classification de la résis-tance chimique.

ISO/TR 11295 Techniques for rehabilitation of pipeline systems by the use of plasticspipes and fittings.

ISO 11413 Plastics pipes and fittings – Preparation of test piece assemblies between a pol-yethylene (PE) pipe and a electrofusion fittings.

ISO 11414 Plastics pipes and fittings – Preparation of polyethylene (PE) pipe/pipe orpipe/fitting test piece assemblies by butt fusion.

ISO 12176-1 Plastics pipes and fittings – Equipment for fusion jointing polyethylenesystems. Part 1: Butt fusion.

ISO 12176-2 Plastics pipes and fittings – Equipment for fusion jointing polyethylenesystems. Part 2: Electrofusion.

ISO 12176-3 Plastics pipes and fittings – Equipment for fusion jointing polyethylenesystems. Part 3: Operator’s badge.


ISO 12176-4 Plastics pipes and fittings – Equipment for fusion jointing polyethylenesystems. Part 4: Traceability coding.

ISO 18553 Method for the assessment of the degree of pigment or carbon black dispersionin polyolefin pipes, fittings and compounds.

Otras normas

ASTM F1759-97 Standard practice for design of high-density polyethylene (HDPE)manholes for subsurface applications.

ASTM D2487-06 Standard practice classification of soils for engineering purposes (uni-fied soil classification system).

ATV A 127 Richtlinie für die statische Berechnung von Abwasserkanälen und leitungen.

DS/INF 70-2 Plastics pipes. Butt fusion of polyolefine pipe systems – Fusion methodology.

DVS 2207-1 Welding of thermoplastics – Heated tool welding of pipes, pipeline compo-nents and sheets made of PE-HD.

NBN T 42-010 Polyethylene pipes and fittings – Directives for the execution and testingof welded assemblies.

NEN 7200 Plastics pipelines for the transport of gas, drinking water and waste water –Buttwelding of PE pipes and fittings of PE 63, PE 80 and PE 100.

UNI 10520 Saldatura di materie plastiche. Saldatura ad elementi termici per contatto.Saldatura di giunti testa a testa di tubi e/o raccordi in polietilene per il trasporto digas combustibili, di acqua e di altri fluidi in pressione.

UNI 10967 Saldatura di tubi e/o di raccordi in polietilene tipo PE 100 per il trasportodi gas combustibili, di acqua e di altri fluidi in pressione.

IGN 4-08-01 Bedding and sidefill materials for buried pipelines.

WIS 4-08-02 Specification for bedding and sidefill materials for buried pipelines.

WIS 4-32-08 Specification for the fusion jointing of polyethylene pressure pipeline systemsusing PE80 and PE100 materials.

WIS 4-32-14 Specification for PE80 and PE100 electrofusion fittings for nominal sizesup to and including 630 mm.

WIS 4-32-15 Specification for PE80 and PE100 spigot fittings and drawn bends fornominal sizes up to and including 1 000.


9 tuberias polietileno manual tecnico

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