TUBERÍAS PLÁSTICAS Y SISTEMAS DE UNIÓN EN INSTALACIONES DE PE, PB Y PVC

En esta entrada vamos a explicar las tuberías plásticas y sistemas de unión en instalaciones PE (polietileno), PB (polibutileno) y PVC.

En todos los puntos que desarrollaremos a continuación veremos las diferencias que hay de unas tuberías de un material a otras tuberías de diferentes materiales y también hablaremos de los materiales plásticos.

 

MATERIALES PLÁSTICOS

PROPIEDADES GENERALES

• Conductividad eléctrica: Los plásticos son malos conductores de la electricidad, por lo que se pueden emplear como aislantes eléctricos. Por ejemplo, en el recubrimiento de cables.
• Conductividad térmica: Los plásticos tienen una baja conductividad térmica. Suelen ser materiales aislantes, es decir, transmiten el calor muy lentamente. Por ejemplo, en los mangos de la batería de cocina.
• Resistencia mecánica: Teniendo en cuenta lo ligeros que son los plásticos, resultan muy resistentes. Esto explica por qué se usan junto a las aleaciones metálicas para construir aviones. Por ejemplo, casi todos los juguetes están hechos de algún tipo de plástico.
• Resistencia química: Es una de las propiedades que ha generado una producción masiva de plásticos. Casi todos resisten muy bien el ataque de agentes químicos, como los ácidos, que alteran los materiales, en especial a la mayoría de los metales.
• Combustibilidad: La mayoría de los plásticos arde con facilidad, ya que se componen de carbono e hidrógeno. Por ejemplo, las bolsas de basura.
• Plasticidad: Muchos plásticos se reblandecen con el calor y, sin llegar a fundir, son fácilmente moldeables. Esto permite fabricar con ellos piezas de formas complicadas.

CLASIFICACIÓN GENERAL

• Termoplásticos: Los plásticos más utilizados pertenecen a este grupo. Sus macromoléculas están dispuestas libremente sin entrelazarse. Gracias a esta disposición, se reblandecen con el calor adquiriendo la forma deseada, la cual se conserva al enfriarse.
• Termoestables: Sus macromoléculas se entrecruzan formando una red de malla cerrada. Esta disposición no permite nuevos cambios de forma mediante calor o presión: solo se pueden deformar una vez.
• Elastómeros: Sus macromoléculas se ordenan en forma de red de malla con pocos enlaces. Esta disposición permite obtener plásticos de gran elasticidad que recuperan su forma y dimensiones cuando deja de actuar sobre ellos una fuerza.

 TIPOS DE TUBERÍAS PLÁSTICAS

• Polibutileno (PB). Idóneo para el sector de agua potable, agua sanitaria y calefacción.
• Polipropileno. Se puede utilizar tanto para ACS como para para calefaccion.
• Polietileno (PE). Por su baja resistencia al calor, el PE solo puede utilizarse para los conductos de agua fria.
• Polietileno reticulado (PE-X). Es apropiado como material de conducción de agua potable caliente bajo presión.
• Tubo multicapa (MC). Son una combinación con aluminio, siendo los termoplasticos mas utilizados el PE-RT y el PE-X.

VENTAJAS DE TUBERÍAS PLÁSTICAS FRENTE A OTROS MATERIALES

Nos referimos a otros materiales como el metal y el cobre, ya que en estos tipos de materiales existe la toxicidad que puede influir al fluido que vamos a transportar por su interior. También la utilidad del plásticos es por su bajo coste que es muchísimo mas barato que el metal y el plomo y también por su mejor aplicación sobre su manejabilidad que se puede a través de calor darle la forma que necesitamos para el circuito.

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SISTEMAS DE TUBERÍAS DE PE (POLIETILENO)

DEFINICIÓN DE PE

El Polietileno es un termoplástico no polar, semicristalino con distintos grados de reticulación, que se obtiene por polimerización del etileno y plastificantes, llevando incorporado el negro de carbono para protegerlas de la luz solar, conformándose por extrusión Las tuberías de PE están diseñadas para trabajar enterradas a 20º C durante una vida útil de cómo mínimo 50 años, teniendo en cuenta de que a partir de 0,8 m. de profundidad de enterramiento dejan de influir sobre las tuberías las condiciones de temperatura ambiental, podemos decir que su duración total todavía es mucho más.

 APLICACIONES DE TUBERÍAS DE PE

• Transporte de gases.
• Instalaciones de riego por aspersión y goteo.
• Jardinería.
• Industriales.
• Instalaciones ganaderas.
• Conducciones sub acuática.
• Piscinas.
• Piscicultura (jaulas flotantes)
• Líneas de protección de cables.
• Recuperación de viejos conductos (Cracking)

 

VENTAJAS DE UTILIZAR PE FRENTE A OTROS MATERIALES

• Alta resistencia a la abrasión.
• Gran flexibilidad.
• Muy ligeras.
• Resistente a la corrosión.
• Permite su uso a muy bajas temperaturas.
• Resistente a productos químicos.
• Estable a las variaciones térmicas.
• Resistente a los rayos ultravioleta.
• Baja conductividad térmica.
• Ausencia de toxicidad.
• Poca rugosidad.
• Resistente al impacto.
• Fácil manipulación.
• Mínimo incremento de presión a golpe de ariete.
• Requieren pocas conexiones (uniones, codos).
• Coeficiente de friccion manning n=0.009

 

DESVENTAJAS

• No resisten las sobrecargas excesivas.
• Susceptibles a la dilataciones térmicas.
• Problemas con uniones de plástico que se fabrican con resina acetilica.
• No permiten encolado ni unión roscada.

MÉTODOS DE UNIÓN

• Unión por termofusión: Posibilita realizar la unión de dos tubos en un corto tiempo con maquinaria específica, a través del calentamiento de los extremos del tubo, con una temperatura determinada para el tipo de diámetro exterior y la pared de cada tubo, en el que una vez alcanzada la temperatura se lo somete a una presión constante predeterminada durante un tiempo, resultando una fusión molecularmente homogénea, conformando un solo cuerpo con los tubos a instalar.
  El sistema por termofusión puede ser realizado según dos técnicas:
  • Unión por socket: Se realiza sin necesidad de accesorios, soldándose los tubos entre sí. Por este método se puede soldar tuberías desde 40 mm hasta 1.200 mm de diámetro. 
  • Unión por tope: Se utilizan accesorios que van desde 125 mm de diámetro y también herramientas especiales.
• Unión por electrofusion: Posibilita realizar la unión de los tubos en muy corto tiempo. A través de una pieza de conexión especial en el que se insertan los extremos de los tubos se conecta a los terminales una a una máquina electrofusionadora que envía energía eléctrica al accesorio, el cual lo transforma en energía térmica mediante una resistencia en espiral, produciendo la electrofusión.
  Para el caso de electrofusión, existe sólo una técnica para ser utilizada en todos los tubos, dependiendo de los accesorios, cantidad de calor y tiempos de unión, según sus diferentes diámetros y paredes.
  Las monturas por electrofusión son de alta practicidad y permiten realizar ramificaciones, desviaciones, etc. sin necesidad de cortar el suministro principal, posibilitando hacer pruebas en la nueva instalación antes de ponerla en funcionamiento.
• Unión por compresión: Las uniones pueden ser realizadas a través de accesorios denominados de compresión, mecánicos. Por medio de estos accesorios, se puede unir un extremo de un tubo con el extremo de otro, de iguales o diferentes diámetros, o en su defecto, unir el tubo con alguna otra pieza. Bajo este sistema, se pueden unir tubos de diámetros exteriores desde 25 hasta 110 mm. La unión entre el accesorio y la tubería es realizada a través de un anillo de goma que produce el sello, un sujetador de la tubería y la tapa roscada cónica que se fija al cuerpo y presionando la el sujetador hacia el tubo.
• Unión mediante collarín: Se utiliza para la derivación de tuberías de menor diámetro y para la instalación de ventosas, válvulas de alivio, manómetros y otros equipos.

PROPIEDADES FÍSICAS

• Densidad 0.942-0.954 G/cm3.
• Absorción de agua 0.5 Mg a 96h.
• Contracción 1.5-3%.
• Resistencia a la tensión al cede 22-24 N/mm2.
• Punto de ruptura >800%.
• Temperatura de deflexion 0.45 N/mm2  66-68 ºC.
• Resistencia dieléctrica >600 KV/cm.

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SISTEMAS DE TUBERÍAS DE PB (POLIBUTILENO)

DEFINICIÓN DE PB

El polibutileno es un material utilizado para la fabricación de tuberías que se emplean en instalaciones de fontanería e instalaciones de calefacción.

PROPIEDADES Y APLICACIONES DE TUBERÍAS DE PB

• Densidad: Menor peso. Facilita la manipulación, abarata el costo y reduce el pacto medioambiental de su proceso de fabricación.
• Conductividad térmica: Reduce las pérdidas de calor y la posibilidad de condensaciones por cara fría.
• Dilatación térmica: La dilatación de los materiales plásticos por cambio de temperatura es superior a los metálicos. Se debe tener en cuenta para la compensación de las mismas.
• Modulo elástico: La mucho menor rigidez de las tuberías (menor modulo elástico) facilita la manejabilidad en obra y reduce la generación de esfuerzo asociados al funcionamiento de la instalaciones: golpes de ariete, puntos fijos y dilatación.
• Resistencia a presión y temperatura: Es el material con mejor resistencia a la presión en función de la temperatura. Implica menores espesores para una misma resistencia requerida o mejor resistencia para el mismo espesor.
• Resistencia a la influencia: El PB tiene una fluencia mínima, conservando su dimensión bajo cargo constante.
• Velocidad: Resulta el material más aislante a la transmisión de ruidos.
• Esfuerzo dilatación: El PB no genera problemas en instalación por los esfuerzos de dilatación.
• Golpe de ariete: Estos absorben de forma excelente los esfuerzos asociados a los golpes de ariete en instalaciones.
• Sostenibilidad: El PB es el sistema que consume menores recursos en su fabricación y de menor agresión al medio ambiente.

PROPIEDADES FÍSICAS

• Modulo de elasticidad 290-295 MPa.
• Resistencia a la tracción 36.5 MPa.
• Peso molecular 725000 g/mol.
• Cristalinidad 48-55%.
• Absorción de agua 0.03 %.
• Temperatura de transición vítrea -25 a -17 ºC.
• Indice de fluidez 0.30 a 5.3 g/10min.
• Conductividad térmica 0.22 W/(m.K).

VENTAJAS FRENTE A OTROS MATERIALES

• Rápido montaje, sobre todo comparándolo con el polietileno.
• Muy flexible.
• Trabajabilidad por su gran resistencia a la tensión durante largo periodos de tiempo a altas temperaturas.
• Importantes márgenes de seguridad.
• Material no corrosivo
• Inerte a la dureza/blandura del agua
• Expansión térmica baja y silenciosa.

MÉTODOS DE UNIÓN

• Termofusion: Posibilita realizar la unión de dos tubos en un corto tiempo con maquinaria específica, a través del calentamiento de los extremos del tubo, con una temperatura determinada para el tipo de diámetro exterior y la pared de cada tubo, en el que una vez alcanzada la temperatura se lo somete a una presión constante predeterminada durante un tiempo, resultando una fusión molecularmente homogénea, conformando un solo cuerpo con los tubos a instalar.
  El sistema por termofusión puede ser realizado según dos técnicas:
  • Unión por socket: Se realiza sin necesidad de accesorios, soldándose los tubos entre sí. Por este método se puede soldar tuberías desde 40 mm hasta 1.200 mm de diámetro.
  • Unión por tope: Se utilizan accesorios que van desde 125 mm de diámetro y también herramientas especiales.

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SISTEMAS DE TUBERÍAS DE PVC

DEFINICIÓN DEL PVC

El PVC es la denominación por la cual se conoce el policluro de vinilo, un plástico que surge a partir de la polimerización del monómero de cloritileno (también conocido como cloruro de vinilo). Los componentes del PVC derivan del cloruro de sodio y del gas natural o del petróleo, e incluye cloro, hidrogeno y carbono.

En su estado original el PVC es un polvo amorfo y blanquecino. La resina resultante de la mencionada polimerización es un plástico que puede emplearse de múltiples maneras, ya que permite producir objetos flexibles o rígidos.

Una de las propiedades más interesantes del PVC es que resulta termoplástico ya que al ser sometido al calor se vuelve blando y se puede moldear con facilidad y ya una vez enfriado recuperaría la solidez anterior sin perder la nueva forma.

PROPIEDADES DEL PVC

• No acepta incrustaciones, conservando inalterable su capacidad de conducción.
• Bajo coeficiente de fricción y pérdida de carga.
• Liviano y fáciles de transportar.
• Instalación sencilla, rápida y económica.
• No se oxida ni corroe, gran resistencia a la acción de suelos y aguas agresivas.
• Excelente aislante eléctrico, resistente a la corrosión galvánica y electrolítica.
• Atoxica, no transmite olor ni sabor.
• Auto extinguible a la llama.

 Propiedades físicas del PVC

• Peso específico 1.4 g/cm3.
• Coeficiente de dilatación térmica 0.08 mm/m/ºc.
• Conductividad térmica 0.13 Kcal/mlºc.
• Módulo de elasticidad 28.100 kg/cm2.
• Resistencia superficial 1012 ohmios.
• Tensión admisible 490-600 kg/cm2
• Resistencia a compresión 760 kg/cm2.
• Resistencia a la flexión 1097 kg/cm2.
• Tensión de diseño 100 kg/cm2.
• Coeficiente de fricción manning n=0.009

APLICACIONES DE TUBERÍAS DE PVC

De acuerdo con las características de las tuberías de PVC estas se emplean en diversas instalaciones como:

• Redes de agua potable.
• Sistemas de riego (aspercion, goteo)
• Conducciones de fluidos químicos.
• Conducciones de fluidos corrosivos.
• Conducciones de fluidos ácidos y alcalinos.
• Colectores de alcantarillado.
• Protección de conductos eléctricos.
• Protección de conductos telefónicos.
• Líneas de proceso industrial.
• No se permite el uso de tuberías de PVC en la conducción de gases.

 VENTAJA FRENTE A OTROS MATERIALES

Las ventajas que presentan las tuberías de PVC con relación a otras tuberías son:
· Livianas.
· Facilidad de instalación.
· Elevada resistencia Química.
· Gran durabilidad.
· Impide la formación de incrustaciones.
· Poca rugosidad.
· Línea completa de piezas.
· Menor costo.
· Hermeticidad.
· Atoxicidad. (No aporta ningún elemento extraño al agua)
· Flexibilidad de la tubería (tanto longitudinalmente como trasversal)

MÉTODOS DE UNIÓN

• Unión con junta elástica: Esta unión también es conocida como unión espiga. Los tubos por un lado tienen una campana conformada con un nicho donde se aloja un anillo empaque de material elastomérico el cual hace el sello hermético, por el otro lado tiene la espiga.

La unión elástica es la más utilizada en las tuberías de PVC, ya que ofrece variadas ventajas entre las que se encuentran:

– Facilidad de instalación: Ya que para hacer la unión solamente se requiere de la utilización de un lubricante.

– Unión flexible: Permite movimiento relativo entre la espiga y la campana por lo que absorbe asentamientos sufridos en el suelo. Esta ventaja puede utilizarse cuando se tienen cambios de dirección con radios de curvatura muy grandes o pequeñas desviaciones.

– Cámara de dilatación: Absorbe la dilatación de la tubería debido a las variaciones de temperatura.

– Anillo empaque: Permite tener hermeticidad en la línea.

La desventaja mayor de este tipo de unión es que requieren muros de apoyo en los cambios de dirección y derivaciones.

• Unión Cementada: Esta unión se compone de espiga, casquillo o bocina. Es una unión monolítica de la tubería con otras tuberías (abocinadas) y con conexiones usando una sustancia cementante, cuya reacción química con el PVC provoca que las dos piezas cementadas queden soldadas entre sí.

La ventaja principal de este tipo de unión es que soporta la jueza axial lo que las hace muy útiles en estaciones de bombeo, cabezales de riego y unión a otros equipos que se encuentran en la superficie del terreno.

La principal desventaja es que requiere cierto tiempo de secado antes de ser sometidas a presión, lo cual demora la puesta en marcha del sistema después de una reparación.

• Unión con Brindada: Es utilizada principalmente para hacer uniones con piezas de hierro fundido y otros materiales, además para unir a válvulas, medidores de flujo, bombas de agua, filtros etc.
• Unión roscada: La uniónroscada es un sistema de unióndesmontable basado en la combinación de dos piezas, en una de las cuales se ha labrado una rosca helicoidal por el exterior y en la otra una rosca helicoidal complementaria por el interior.
• Unión mediante collarines: Se utiliza para la derivación de tuberías de menor diámetro y para la instalación de ventosas, válvulas de alivio, manómetros y otros equipos.

La transición de tuberías de PVC a polietileno se puede realizar en un accesorio, como válvulas, filtros etc. o utilizando dos piezas, un adaptador de PVC, macho o hembra y una pieza de compresión-rosca, hembra o macho.

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BIBLIOGRAFÍA UTILIZADA

• En este enlace encontraremos las tuberías plásticas https://previa.uclm.es/area/ing_rural/Hidraulica/Diapositivas/TuberiasMaterialesPlasticos_ProMateriales.pdf
• Al darle click en este enlace nos llevara a un sitio web donde nos explicara las tuberias de polietileno reticulado.

http://blog.valvulasarco.com/caracteristicas-de-las-tuberias-de-polietileno-reticulado

• Enlace hacia un documento de polibutileno.

https://nuevaterrain.com/wp-content/uploads/2018/03/castellano-manual-tecnico-PB.pdf

• Enlace que nos llevara a un sitio web sobre el PVC y características de estos.

https://blog.gruponovelec.com/fontaneria-y-gas/tipos-de-tuberia-de-pvc-y-caracteristicas/

• Explicación mas exacta de los diferentes tuberías plásticas.

https://sanigrif.es/2016/09/06/tuberias-plasticas-tipos-usos/

• Vídeo de tipos de tuberías