jueves, 7 de noviembre de 2013

Tuberías Plásticas - la Clase y la Serie

Bajo el nombre de tuberías plásticas (en realidad polímeros) disponemos de una amplia variedad de materiales plásticos utilizados en las instalaciones hidrosanitarias.

Podemos dividirlos en 3 tipos:

  • Termoplásticos, que son aquellos polímeros que, a temperatura ambiente son plásticos, se funden cuando se calientan y se endurecen en estado vítreo cuando se enfrían lo suficiente. Este proceso de reblandecimiento comienza a temperaturas relativamente bajas ( 60 a 120 ºC ), lo cual los restringe para determinadas aplicaciones. Entre otros: PVC-U, PP (PP-B), y el PE.
  • Termoestables, que son aquellos polímeros infusibles e insolubles. La razón de tal comportamiento estriba en que las cadenas de estos materiales forman una red tridimiensional. A diferencia de los anteriores durante su fabricación se opera una reacción química irreversible que les impide cambiar de forma. Estos tienen mejores propiedades mecánicas que los anteriores. Entre otros: PEX.
  • Elastómeros, que son aquellos polímeros que muestran un comportamiento elástico. No utilizados en las instalaciones hidrosanitarias.
En instalaciones de Agua fría (AFS), Agua caliente (ACS) y Climatización se emplean:
  • Polietileno reticulado (PE-X).
  • Polibutileno (PB).
  • Polipropileno copolímero random (PP-R).
  • Tuberías multicapa.
  • Policloruro de vinilo (clorado) (PVC-C).
  • Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS).
En instalaciones de Agua fría y Evacuación:
  • Polietileno (PE).
  • Polipropileno homopolímero (PP-H).
  • Policloruro de vinilo (no plastificado) (PVC-U).
  • Policloruro de vinilo (clorado) (PVC-C).
  • Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS).
Para estimar la vida útil de un determinado tipo de tubería se requerirá, entre otros aspectos, saber su comportamiento en diversas condiciones de presión y temperatura. Ello se refleja en las curvas de regresión de cada material plástico.
Del manual técnico de Blansol

Observamos que a mayor temperatura y/o presión menor duración de la tubería.

Clases de aplicación


Según la aplicación al que vayamos a destinar las tuberías se diferencias 5 clases (según la Norma ISO 10.508):
  • Clase 1: tuberías para suministro de agua caliente sanitaria a 60 ºC.
  • Clase 2: tuberías para suministro de agua caliente sanitaria a 70 ºC.
  • Clase 4: tuberías para calefacción por suelo radiante y radiadores a baja temperatura.
  • Clase 5: tuberías para calefacción por radiadores a alta temperatura.
Veamos las clases de aplicación normalizadas y las condiciones de trabajo:

Donde:
Td, es la temperatura de diseño para los años indicados. Por ejemplo para una tubería clase 1, las condiciones de trabajo serían a 60 ºC durante 49 años.
Tmax, es la temperatura máxima para los años indicados. Por ejemplo para una tubería clase 1, las condiciones de trabajo podrían ser 80 ºC durante 1 año.
Tmal, es la temperatura provocada por un mal funcionamiento del sistema, para los años indicados. Por ejemplo para una tubería clase 1, las condiciones de desvío de la temperatura podrían ser 95 ºC, pero durante sólo 100 horas.

La clase 3 no se contempla en la legislación española al ser para suelo radiante y quedar cubierta con la clase 4. Además la clase 3 únicamente puede puede soportar una Tmal de sólo 65 ºC.

Serie

El otro condicionante de su duración es la serie de la tubería. A diferencia de clase de aplicación que viene marcada sobre la tubería plástica. La serie debe obtenerse en función del diámetro y espesor de la tubería.

Este es un parámetro adimensional adoptado de la Norma ISO 4065 que permite clasificar los tubos, reflejando la relación entre la tensión tangencial y la presión de trabajo a una determinada temperatura.

Es una forma de cuantificar cuánto afecta la presión del fluido a las paredes interiores de la tubería a una temperatura dada. Así una serie alta, por ejemplo una serie 10 dispondrá de poco espesor y estaría más afectada por la presión, que una serie 2, que dispondrá de mucho espesor.

Así a igualdad de diámetro nominal una serie alta, dispondrá de un mayor diámetro interior y podrá resistir menor presión que, una serie baja, que dispondrá de menor diámetro interior, pero se verá menos afectada por la presión.

Podemos determinar la serie utilizando la siguiente tabla:

De la Guía de ACS Centralizada.
De la Guía de ACS Centralizada
Este concepto de serie viene a sustituir al de presión nominal (PN), término heredado de las tuberías metálicas y utilizado con fines de referencia.

Ejemplo:

Determinar la seríe de una tubería PPR de 40 x 5,4 mm.

Solución:

Así una tubería de PPR de 40 x 5,4 mm será una tubería serie 3,2.

La Guía de ACS Centralizada ofrece tablas para en función del material, presión de diseño y clase de aplicación (temperatura).

De la Guía de ACS Centralizada
Ejemplo:

Determinar la presión que resistirá la tubería de PPR de 40 x 5,4 mm.

Solución:

Así una tubería PPR de 40 x 5,4 mm, que hemos visto que es serie 3,2 , si es utilizada para ACS a 70 ºC, es decir clase de aplicación 2, resistirá una presión de diseño de 6 bar.

También podemos utilizar esta tabla de otro modo, por ejemplo, determinada la presión de diseño de la instalación, clase de aplicación, y la tubería plástica a utilizar, podremos seleccionar la serie que debe tener la tubería.

Ejemplo:

Determinar la serie a aplicar en una instalación de ACS a 70 ºC, cuya presión de diseño es 8 bar.

Realizar el ejemplo para PEX, PPR y PB.

Solución:

Utilizaremos la tabla 8, y utilizando la clase de aplicación 2, iremos determinando la serie de tubería a utilizar para cada material.
  • Tubería PEX: Serie 4,0.
  • Tubería PPR: Serie 2,5.
  • Tubería PB:   Serie 6,3.
Estas son series máximas a utilizar. Esto quiere decir que un proveedor de PB fabricara PB serie 5 y serie 8, seleccionariamos PB serie 5, que en este caso llegaría a resistir una presión de diseño de 10 bar.

¿Repercute la serie elegida a la hora de los cálculos?.

Sí, pues a menor serie, menor diámetro interior o útil.

En el caso del ejemplo anterior, si necesitamos una tubería de diámetro interior 52 mm. Según la serie a instalar y para los materiales anteriores debemos elegir los siguientes diámetros nominales obtenidos utilizando la Tabla 9.
  • Tubería PEX: DN 75, cuyo espesor son 8,3 mm y el diámetro interior son 58,3 mm.
  • Tubería PPR: DN 90, cuyo espesor son 15 mm y el diámetro interior son 60 mm.
  • Tubería PB: DN 63, cuyo espesor son 4,6 mm y el diámetro interior son 53,7 mm.
Diferentes materiales ofrecen diferentes resistencias a la presión y la temperatura.

Se observa que el PPR precisa de un mayor espesor (una serie más baja) para la misma presión de diseño que el PEX, o el PB.

Por ello cuando cambiamos de material en una red de tuberías debemos asegurarnos de mantener las características frente presión y temperatura, y a veces, incrementar los diámetros para mantener el diámetro interior, tal y como ha ocurrido en el ejemplo anterior con el PPR.

Javier Ponce
FORMATEC


2 comentarios:

  1. Muy buena información Javier. Me ha servido de mucha ayuda en mi trabajo. Gracias.

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  2. Muy buena información Javier. Me ha servido de mucha ayuda en mi trabajo. Gracias.

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