Las tuberías plásticas en el ciclo urbano del agua

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Sobre el blog

José Diego García Núñez
Estudio de ingeniería y consultoría. Preparamos documentación técnica para licitaciones de obra civil y edificación. Elaboración de proyectos, cálculos y presupuestos.
  • tuberías plásticas ciclo urbano agua

Es difícil imaginarnos la construcción actual sin tuberías de materiales plásticos y todavía con las obsoletas conducciones metálicas y las complicaciones que acarreaban con frecuencia. Las tuberías de diferentes tipos de plástico se han ido imponiendo primordialmente en las obras hidráulicas y también en las conducciones eléctricas y de gas.

Vivimos en la era del petróleo y sus derivados, de manera que la imposición de las tuberías de materiales plásticos aplicadas a la construcción no es más que una evolución lógica. Sin embargo, aunque parezca que llevan toda la vida ahí, lo cierto es que a España no llegan hasta la segunda mitad del S. XX y tan sólo hace algo más de 15 años que se ha generalizado su uso.

En los años 40 se produjo un gran desarrollo de la industria de tuberías plásticas que fueron sustituyendo a las de otros materiales -tuberías metálicas y será a finales de los 50 cuando se empiecen a utilizar en España las tuberías plásticas.

A partir de dicha fecha se empezaron a utilizar estas tuberías para la conducción de todo tipo de aguas, y poco a poco se ha ido desarrollando la tecnología de una industria plástica capaz de producir tubos y accesorios de diferentes materiales.

Con la gradual imposición del plástico en las tuberías empleadas en la construcción, llegó el momento en el que era imprescindible vigilar la calidad de los productos fabricados. En 1971 se crea la ‘Marca de Calidad de Plásticos’ (primer producto certificado, tubo PVC para agua a presión).

Características básicas

Principales tipos de tubos de materiales plásticos utilizados en obra civil para el transporte de agua en las aplicaciones más usuales (abastecimiento, riego, drenaje, saneamiento, aplicaciones industriales, etc).

  • Tubos de PVC-U, PVC-O y PE de pared compacta
  • Tubos de PRFV
  • Tubos de pared estructurada de PE, PVC-U o PP

Tipos de tubos de materiales plásticos y sus aplicaciones

Pueden clasificarse en dos grandes categorías: los termoplásticos y los termoestables.

  • Termoplásticos: Están formados por cadenas moleculares lineales o ramificadas. Como característico de ellos es destacable que pueden ver cambiar su forma una o varias veces por la acción combinada de aumento de la temperatura y de la presión (de forma que cuando la temperatura se eleva se reblandece y cuando al enfriar se endurece). El proceso de reblandecimiento de los componentes termoplásticos comienza a temperaturas relativamente bajas (60 a 120ºC) lo cual introduce restricciones en determinadas aplicaciones.

Los termoplásticos utilizados para la fabricación de tuberías, además del propio polímero contienen pequeñas cantidades de aditivos, tales como los siguientes: estabilizantes, lubricantes, colorantes, modificadores de impacto u otros.

  • Termoestables: Están formados por cadenas moleculares tridimensionales. A diferencia de los termoplásticos, en los termoestables, durante su fabricación se ha operado una reacción química irreversible que impide cambiar de forma a las piezas con ellos producidas. Los plásticos termoestables tienen, en general, mejores propiedades mecánicas a elevadas temperaturas y a altas presiones que los termoplásticos.

De los materiales plásticos empleados en tuberías para el transporte de agua en el ámbito de la obra civil son termoplásticos el PVC-U, el PVC-O, el PP y el PE y es termoestable el PRFV.

Los termoplásticos son de un material homogéneo, mientras que los termoestables son heterogéneos o compuestos (en concreto, los tubos de PRFV se fabrican a partir de fibras de vidrio, arenas y resinas).

Los tubos de materiales termoplásticos también pueden ser, a su vez, de pared compacta o de pared estructurada. El fundamento de estos últimos tubos se basa en aumentar su rigidez mediante el incremento del momento de inercia obtenido gracias a la realización de aligeramientos en su pared, ahorrando en consecuencia importantes cantidad de material.

Principales aplicaciones de las tuberías de materiales plásticos 

Agua potable, saneamiento por gravedad, saneamiento bajo presión interior, saneamiento por vacío, reutilización de aguas residuales, riego, microirrigación, industria, drenaje profundo plataformas, emisarios submarinos, rehabilitación conducciones existentes e instalación sin apertura de zanja, entre otros. 

Definiciones y terminología

Para caracterizar a los tubos de materiales termoplásticos (PVC-U, PVC-O, PE y PP) se emplea la siguiente terminología específica:

  • Diámetro nominal (DN). En función del tipo de material plástico, se refiere al interior o al exterior.
  • Ovalación. Diferencia entre el diámetro exterior (OD) máximo y mínimo en una misma sección recta del tubo.
  • Relación de dimensiones estándar (SDR). Relación entre el diámetro nominal (DN) y el espesor nominal (e).
  • Serie (S). Parámetro adimensional que permite clasificar los tubos. Se define como la relación del radio medio teórico (rm) y el espesor nominal (e).
  • Rigidez circunferencial específica (Sc). Característica mecánica del tubo que representa su rigidez a flexión transversal por unidad de longitud del mismo a corto (S0) ó a largo plazo (S50).
  • Rigidez nominal (SN). Valor que coincide aproximadamente con la rigidez circunferencial específica a corto plazo (S0), expresada en kN/m2.
  • Límite inferior de confianza (LCL). Cantidad, expresada en MPa, que puede considerarse como una propiedad de un material, y que representa el límite inferior de confianza al 97,5% de la resistencia hidrostática a largo plazo prevista para el agua a 20ºC durante 50 años.
  • Tensión Mínima Requerida (MRS). Valor del límite inferior de confianza (LCL) aproximado por defecto al número más próximo de una serie de números normalizados (Serie R20 de los números de Renard).
  • Tensión de diseño (s). Tensión a tracción admisible del material. Se determina dividiendo la Tensión Mínima Requerida (MRS) por un coeficiente de seguridad (C) denominado “coeficiente de diseño”.

Terminología empleada para caracterizar a las presiones hidráulicas

Presiones relativas a la red: DP (presiones de diseño), MDP (presión máxima de diseño), STP (presión de prueba de la red).

Presiones relativas a los componentes: PFA (presión de funcionamiento admisible), PMA (presión máxima admisible), PEA (presión de prueba en obra admisible).

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 los siguientes documentos:

  • Pliego de Prescripciones Técnicas Generales de Tuberías de Abastecimiento de Agua de 1974.
  • Pliego de Prescripciones Técnicas Generales de Tuberías de Saneamiento de Poblaciones de 1986, respectivamente.

Marcado y trazabilidad de las tuberías

Todos los tubos deben ir marcados, de forma fácilmente legible y durable según las indicaciones de la norma de producto correspondiente. En general, se deben encontrar en el marcado del producto las siguientes identificaciones:

  • Nombre del suministrador, fabricante o nombre comercial
  • Fabricación (mes, año, número lote)
  • Indicación del tipo de material (PE 100, PVC-O 500, etc)
  • Diámetro nominal, en mm
  • Referencia a la norma correspondiente en cada aplicación
  • SDR (sólo en tubos de PE)
  • Logotipo de la Marca de calidad de producto N de AENOR con el nº de contrato relativo al centro de fabricación
  • Presión nominal, PN, en bar (en aplicaciones bajo presión interior) o Rigidez nominal, SN, en kN/mm2 (en aplicaciones sin presión interior).
  • Espesor nominal en mm (excepto tubos PRFV)

Ventajas de los tubos de materiales plásticos

Como consecuencia de las características de los tubos de materiales plásticos, los mismos presentan importantes ventajas frente a materiales alternativos, como por ejemplo las siguientes:

  • peso reducido
  • fácil transporte y 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 (50 años)
  • bajos costes de mantenimiento
  • múltiples sistemas de unión (soldadura, accesorios mecánicos, electrofusión, etc)
  • reciclabilidad del material

Tubos de PVC-U de pared compacta 

Abastecimiento agua (gris), saneamiento o drenaje (marrón-naranja), reutilización de aguas (gris) y agricultura (gris). 

Tubos de PVC-O de pared compacta

  • abastecimiento de agua potable
  • saneamiento (bajo presión hidráulica interior)
  • regadío
  • reutilización de aguas residuales

Tubos de PE de pared compacta

  • abastecimiento de agua potable
  • saneamiento (por gravedad, bajo presión hidráulica interior o por vacío)
  • regadío
  • reutilización de aguas residuales
  • microirrigación
  • aplicaciones industriales
  • emisarios submarinos
  • acometidas domiciliarias
  • drenaje profundo de carreteras u otras infraestructuras
  • rehabilitación de conducciones existentes
  • instalación de conducciones sin apertura de zanja

Tubos de PRFV

  • abastecimiento de agua potable
  • saneamiento (por gravedad o bajo presión hidráulica interior)
  • regadío
  • reutilización de aguas residuales
  • aplicaciones industriales
  • aprovechamientos hidroeléctricos
  • instalación de conducciones sin apertura de zanja (hincas)

Tubos de pared estructurada (PVC-U, PE, PP)

Bien sean de PVC-U, de PE o de PP se utilizan en redes de saneamiento o drenaje en lámina libre enterradas, no siendo posible su empleo en aplicaciones bajo presión hidráulica interior.

Tipo A. Aquellos cuyas superficies interna y externa son lisas.

  • Tipo A1. Las superficies interna y externa están unidas bien por nervios internos longitudinales (tubos alveolares) o bien mediante algún material termoplástico, espumado o no (tubos multicapa).
  • Tipo A2. Las superficies interna y externa son lisas y la pared interior y exterior están unidas espiral o radialmente formando costillas.

Tipo B. Aquellos cuyas superficies interna y externa son lisas.

Ventajas de las tuberías plásticas  

En resumen, las tuberías plásticas garantizan las necesidades presentes y futuras sin detrimento de los recursos naturales y el medio ambiente. Contribuyen al desarrollo sostenible facilitando un suministro de agua suficiente, seguro y eficaz. 

Fuentes

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