Tabla De Conversion

DIMENSIONAMIENTO DE TUBERÍAS.

Una dimensión es una variable física utilizada para especificar o describir el comportamiento o naturaleza de un sistema o partícula. Por ejemplo, la longitud de una tubería es una dimensión de la tubería, el espesor de una placa a través de la cual se transfiere calor es una dimensión de la misma. De igual manera, la temperatura de un gas se puede considerar como una de las dimensiones fundamentales del gas.

Ahora bien, cuando decimos que la tubería posee una longitud de tantos metros o que la temperatura del gas es de tantos grados centígrados, estamos dando las unidades que nosotros hemos seleccionado para medir las dimensiones longitud y temperatura respectivamente

De acuerdo a la normativa ISO, la designación del material (por ejemplo, PE 100) se relaciona con el nivel de Resistencia Mínima Requerida, MRS (Minimum Required Strength) que se debe considerar en el diseño de tuberías para la conducción de agua a 20ºC, por un tiempo de servicio de al menos 50 años. La tensión de diseño se obtiene al aplicar un coeficiente de diseño «C» sobre el valor MRS del material (C=1,25 para PE, norma ISO 12162).

En la siguiente tabla se especifican los valores MRS y sus correspondientes.

Todas las tuberías para servicios a presión se diseñan para resistir una presión hidrostática interna específica. Esta es la presión nominal PN, que indica la máxima presión de trabajo a la cual la línea (sistema) completa puede ser sometida en operación continua a una determinada temperatura.

Cuando la tubería es sometida a una presión interna, se induce una tensión hidrostática en la pared de la cañería, de acuerdo a la siguiente ecuación:

Donde:

= tensión inducida, MPa

p = presión interna, MPa

D = diámetro externo de la tubería, mm

e = espesor de pared mínimo, mm

Como para tuberías de la misma clase (presión de trabajo), la relación diámetro/espesor es igual, se está difundiendo la clasificación de las tuberías en función de esta relación. Esta es la relación dimensional estándar (SDR), un número adimensional que identifica una clase de presión (a menor SDR, mayor presión).

Así, la ecuación (5.1) también se puede escribir como:

A continuación, en la tabla 5.1.1 se presentan las dimensiones de tuberías fabricadas con HDPE (polietileno de alta densidad) PE 100, de acuerdo a la norma ISO 4427. En la tabla 5.2.1 se muestra las dimensiones de tuberías según la norma DIN 8074, versión 1999, con una tensión de diseño de 50 Kgf/cm2.

Las dimensiones de tuberías PE 80 de acuerdo a la norma ISO 4427 y PE80 según la norma DIN 8074 se presentan en el Anexo A del catálogo, en las tablas A.1 y A.2 respectivamente. Consideramos de interés señalar el procedimiento de cálculo para la determinación del espesor de pared de las tuberías a presión. A partir de la ecuación (5.1) se obtiene la fórmula para calcular el espesor de pared.

Donde:

PN = presión nominal, MPa

D = diámetro externo de la tubería, mm

= tensión de diseño, MPa

(1 MPa = 10 bar ≈ 10 Kgf/cm2 )

Con esta fórmula y con las curvas de regresión (Cap. 10), es posible calcular para una tubería de un determinado diámetro externo el espesor de pared necesario para la vida útil y temperatura de trabajo deseadas.

Ejemplo: ¿Cuál es el espesor de pared necesario para una tubería de HDPE PE 100 de diámetro 200 mm, para un tiempo de vida útil de 50 años, operando a 20ºC, a una presión de 16 bar y que conduce agua? Considerando que para los requerimientos de tiempo de vida útil (50 años) y temperatura de servicio de 20ºC, la tensión de diseño para PE 100 es = 8 MPa = 80 bar (ver tabla anterior), se calcula el espesor de pared de acuerdo a la fórmula anterior:

Si observamos la tabla 5.1.1, vemos, en efecto, que para tuberías de HDPE PE 100, diámetro 200 mm, clase de presión PN 16, el espesor de pared mínimo es de 18,2 mm.

DIMENSIONES

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