Tema 5.- Conducciones forzadas. Materiales de tubería Tema 5

Tema 5.- Conducciones forzadas. Materiales de tubería
Tema 5.- Conducciones forzadas. Materiales de tuberías
9 Definición y conceptos previos
9 Tuberías de policloruro de vinilo (PVC)
9 Tuberías de polietileno (PE)
9 Tuberías de fibrocemento
9 Tuberías de fundición
9 Tuberías de aluminio
9 Tuberías de acero
9 Tuberías de hormigón
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Las conducciones forzadas o tuberías a presión son aquellas que
funcionan a plena sección y en las que el movimiento del líquido se debe
a la presión reinante en el interior, pudiendo presentar, por tanto
pendientes y contrapendientes
Una tubería es un conjunto de tubos y accesorios unidos mediante juntas
para formar una conducción cerrada.
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Un tubo es un elemento de sección circular.
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Los accesorios pueden ser:
Piezas especiales: unidades que posibilitan los empalmes, cambios de
dirección (codos), derivaciones, variaciones de sección, etc
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Los accesorios pueden ser:
Dispositivos auxiliares: Aparatos que protegen y facilitan el buen
funcionamiento de la red. Los más importantes son válvulas y las
ventosas.
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Las juntas son unidades que se emplean para unir tubos entre sí y con
los accesorios.
Una red de distribución es un conjunto de tuberías principales,
secundarias, terciarias, etc.
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Tipos de válvulas
Las válvulas se pueden clasificar según diferentes criterios, siendo los
más comunes:
Por su accionamiento
Manuales
Válvulas de esfera: El dispositivo que permite la apertura y el cierre es
una esfera, pudiendo adoptar posiciones intermedias para una apertura
parcial. Se emplean en tuberías de pequeño diámetro.
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Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Manuales
Válvulas de asiento: El elemento de cierre es un disco que se asienta
sobre el cuerpo de la válvula
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Tema 5.- Conducciones forzadas. Materiales de tubería
Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Manuales
Válvulas de mariposa: El elemento de cierre es un disco giratorio que
puede ser accionado mediante una palanca o un tornillo sinfín.
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Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Manuales
Válvulas de compuerta: La válvula se cierra mediante una compuerta
accionada mediante un volante.
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Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Manuales
¾ Válvulas de esfera
¾ Válvulas de asiento
¾ Válvulas de mariposa
¾ Válvulas de compuerta
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Tema 5.- Conducciones forzadas. Materiales de tubería
Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Automáticas
Válvulas hidráulicas: Se accionan hidráulicamente, pudiendo ser de dos
tipos, normalmente abiertas y normalmente cerradas.
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Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Automáticas
Válvulas hidráulicas: Se accionan hidráulicamente, pudiendo ser de dos
tipos, normalmente abiertas y normalmente cerradas.
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Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Automáticas
Electroválvulas: Se accionan de forma eléctrica, y son típicas de
instalaciones automatizadas en las que el riego se programa por tiempo,
caudales,…
Válvula hidráulica
accionamiento manual
Electroválvula hidráulica
Electroválvula hidráulica
Con
posibilidad
de
accionamiento manual
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Válvula hidráulica
Con flotador
Válvula hidráulica
Reductora de presión
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Válvulas de mariposa automatizada
Válvula de asiento automatizada
Válvula de compuerta automatizada
Tema 5.- Conducciones forzadas. Materiales de tubería
Tipos de válvulas
Por su accionamiento
Manuales
¾ Válvulas de esfera
¾ Válvulas de asiento
¾ Válvulas de mariposa
¾ Válvulas de compuerta
Automáticas
¾ Válvulas hidráulicas
¾ Electroválvulas
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas de regulación o llave de paso:
Son unidades que permiten estrangular o interrumpir el paso de una
corriente líquida.
Es la función de un hidrante, que es una válvula de regulación que
permite derivar agua de una tubería
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas de retención:
Dispositivos que consisten en una compuerta giratoria, cuya apertura se
produce al paso del líquido y su cierre es por gravedad, impidiendo el
retroceso.
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas de retención:
Es obligatorio instalar válvulas de retención en puntos estratégicos de la
instalación para proteger a la red de sobrepresiones producidas por el
golpe de ariete.
También a la salida del grupo motobomba, y cuando se utiliza en el riego
aguas procedentes de conducciones urbanas, antes del punto de
inyección de los fertilizantes, de manera que se impida el retro ceso del
flujo y la contaminación del agua
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas de pie:
Es un caso particular de válvula de retención que se instala en la base de
la tubería de aspiración para evitar su vaciado (descebado) ya que debe
estar llena de agua para su funcionamiento.
BOMBA
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas de seguridad:
Dispositivos que permiten la fuga automática de un caudal líquido para
evitar un incremento de presión en la tubería sobre la presión prefijada.
Constan de un elemento móvil sobre el que se actúa,
por un lado con la presión del agua, y por el otro con
un resorte calibrado, de manera que la válvula se
abre si la presión del agua es mayor, permitiendo la
salida de parte del caudal, lo que provoca una
pérdida de presión.
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas reductora de presión:
Es un dispositivo que permite una pérdida de carga localizada cuando la
presión sobrepasa un valor dado. Este tipo de válvulas protegen a la red
de sobrepresiones y permiten una presión adecuada en las derivaciones.
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas reguladora de caudal:
Impide el paso de un caudal superior al preestablecido, manteniéndolo
constante en un valor prefijado.
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas de drenaje:
Permiten desaguar las tuberías tras el riego, con lo que se evita la
formación de depósitos de precipitados y microorganismos. Básicamente
constan de un resorte que se mantiene cerrado mientras existe presión
en la red.
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas antidesagüe:
Impiden el vaciado de la tubería a través de emisores situados en puntos
bajos.
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
Válvulas de flotador:
Corta el paso del agua cuando su nivel ha alcanzado cierta altura.
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Tipos de válvulas
Por la función que realizan
9 Válvulas de regulación o llave de paso
9 Válvulas de retención
9 Válvulas de pie
9 Válvulas de seguridad
9 Válvulas reductora de presión
9 Válvulas reguladora de caudal
9 Válvulas de drenaje
9 Válvulas antidesagüe
9 Válvulas de flotador
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Ventosas
Son unas válvulas que permiten la salida del aire que se acumula en las
conducciones de agua.
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PRESIONES
Presión de prueba en fábrica o presión de fábrica (Pf): Es aquella
presión sobre la que se timbran y clasifican los tubos comerciales, que
habrán de superar en fábrica sin romperse ni perder estanquidad.
Presión nominal (PN): Aquella por la que se conoce comercialmente y
que sirve para tipificar, clasificar y timbrar los tubos. Es un número
convencional que coincide con la presión de trabajo a 20ºC en tuberías
de plástico (PVC y PE).
Presión de rotura (PR): Aquella a la cual se rompe la tubería
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PRESIONES
Presión de trabajo (PT): Máxima presión a la que se recomienda que
trabaje el tubo, ya que es la máxima presión interna a la que puede estar
sometido un tubo en servicio a la temperatura de utilización. Constituida
por la presión de servicio más las sobrepresiones accidentales que
pudieran producirse, como por ejemplo las debidas al golpe de ariete.
Presión de servicio (PS): Presión a la que efectivamente se hace
trabajar la tubería. Siempre debe ser menor o igual que la presión de
trabajo.
Se denomina coeficiente de seguridad al cociente
PR
PT
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PRESIONES
El
empuje
sobre
la
superficie
T1
cilíndrica equivale al empuje sobre la
proyección de la misma en el plano
diametral considerado.
F
F=PD
T1 + T2 = F
T1 = T2 =
PD
= Pr
2
T2
Considerando la presión muy superior al efecto de la
gravedad, despreciando por tanto el peso del líquido
(Fórmula de Mariotte)
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PRESIONES
Para un espesor de pared del tubo e,
T1
el esfuerzo de tensión en la pared
del tubo es:
σ=
T Pr
=
e
e
F
T2
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PRESIONES
Para la presión de rotura
T1
PR D = 2 T = 2 σ R e
F
PR =
2 e σR
D
T2
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PRESIONES
Según la presión que pueden soportar (PR), los tubos se clasifican en:
De baja presión
< 3 atm
De media presión
3-10 atm
De alta presión
> 10 atm
Las características que definen los tubos y accesorios son: diámetro,
espesor y presiones.
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Tuberías de Policloruro de Vinilo (PVC)
Material termoplástico fabricado a partir de resinas de PVC y aditivos para
evitar su deterioro (lubricantes, estabilizantes y colorantes).
Ventajas
Coste, resistencia, ligereza, facilidad de montaje
Inconvenientes
Fotosensible (se debe utilizar pinturas o enterrarlo)
DN = Diámetro exterior
PN = PT a 20º C
PS ≤ PT
SIEMPRE
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Tuberías de Policloruro de Vinilo (PVC)
Las uniones se realizan por encolado con adhesivos especiales
(soldadura en frío) o por junta elástica
Los tubos PN – 4 no resisten presiones negativas, solo se utilizan para
unión por encolado
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Tuberías de Polietileno (PE)
Procede del etileno mediante procesos de polimerización a los que se añaden
productos para aumentar su resistencia a la oxidación y a los rayos UVA (de
ahí su color negro humo típico)
Ventajas
Ligereza, flexibilidad, duración, resistencia a la formación de
incrustaciones, intemperie
Inconvenientes
Más caro que el PVC
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Tuberías de Polietileno (PE)
PE de baja densidad
(LDPE, PEBD, PE32)
PE de media densidad
(MDPE, PEMD, PE50B)
PE de alta densidad
(HDPE, PEAD, PE50A)
ρ≤930 kg/m3
931< ρ < 940 kg/m3
ρ > 940 kg/m3
DN = Diámetro exterior
PN = PT a 20º C
PT = Presión interna máxima que soporta el tubo con un coeficiente de
seguridad que recoge las variaciones debidas a su uso continuado de 50
años
PE 32
1,37
PE 50B 1,6
PE 50A 1,6
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Tuberías de Fibrocemento
Fibrocemento = mezcla homogénea de agua, cemento y fibras
Ventajas
Resistentes a formación de incrustaciones y a altas temperaturas
Amplia gama de piezas especiales
Fácil montaje y reparación
Coste aceptable
Inconvenientes
Relativa fragilidad
No se debe usar con aguas con sulfatos o muy duras
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Tuberías de Fibrocemento
DN = Diámetro interior
PT = PN/2
Pmax en servicio menor que la Presión de trabajo, al dimensionar
Se usa con diámetros mayores que el PVC y el PE
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Tuberías de Fundición
Se realiza con hierro fundido, recubierto el interior y el exterior con betunes ,
pinturas, etc para evitar las corrosiones
9 Fundición gris
9 Fundición dúctil (+ resistente)
Ventajas
Mayor resistencia y duración (instalaciones contra incendios)
Inconvenientes
Alto coste
Riesgo de incrustaciones y corrosiones si no está convenientemente
protegida
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Tuberías de Aluminio
Aleación de aluminio y magnesio o manganeso.
Se utiliza para instalaciones de riego por aspersión móviles y semifijas.
Ventajas
Ligeras
Gran duración
Resistentes a oxidación
Inconvenientes
El principal, su elevado coste
La unión entre tubos se hace por un sistema mecánico (palanca) o hidráulico
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Tuberías de Acero
Aleación de hierro y carbono.
Para la interperie se utiliza acero galvanizado o pintura negra protectora
Soportan altas presiones pero trabajan mal a compresión
Se fabrican con chapas de acero
Tubos roblonados (remaches)
Tubos soldados
Se utilizan para
columnas de impulsión, (bombas buzo-superficie)
Tubos portaaspersores
Piezas especiales (hidrantes, etc)
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Tuberías de Hormigón
Hormigón en masa: Tuberías de gravedad (sin presión interior ni carga
exterior), alcantarillados, drenajes, etc
Hormigón armado: Gran resistencia a presiones y cargas exteriores. Para
grandes caudales de agua
Hormigón pretensado: Para mayores presiones
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