Tuberas de polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV)

Gua Tcnica

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Tuberas de polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV)

Gua Tcnica

AsociAcin EspAolA dE FAbricAntEs dE tubos y AccEsorios plsticos

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2Esta Gua Tcnica ha sido realizada por

ASOCIACIN ESPAOLA DE FABRICANTES DE TUBOS Y ACCESORIOS PLSTICOSCoslada, 18 28028 Madrid Tel. 91 355 60 56 Fax 91 356 56 28

e-mail: info@asetub.es www.asetub.es

Edicin Marzo 2008

NDICE

1 PRESENTACIN................................................................. 4

2 INTRODUCCIN................................................................. 5

3 TUBOS DE PRFV................................................................ 7

3.1 Procesos de Fabricacin............................................ 7

3.1.1 Mandril de avance en continuo....................... 8

3.1.2 Centrifugado................................................. 9

3.1.3 Enrollamiento cruzado en continuo ................. 10

3.2 Propiedades y ventajas principales ................................ 11

3.3 Ensayos a largo plazo .............................................. 13

3.4 Aplicaciones ............................................................ 14

4 NORMATIVA Y CERTIFICACIN ........................................... 15

5 GAMA DE PRODUCTO ........................................................ 16

6 SISTEMAS DE UNIN ........................................................ 17

6.1 Uniones Flexibles ..................................................... 17

6.2 Uniones Rgidas ....................................................... 20

6.3 Uniones Alternativas................................................. 21

7 ACCESORIOS..................................................................... 22

8 INSTALACIN.................................................................... 24

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ndice

PRESENTACIN

Los sistemas de transporte de fluidos, principalmente agua, estn conti-nuamente sometidos a los requisitos ms estrictos ya que de ellos depende el bienestar de la sociedad actual.

Tanto los sistemas de conduccin de agua, potable o no, as como los siste-mas de saneamiento, han sido objeto de una gran consideracin por parte de los tcnicos especializados para poder dar una respuesta ms adecuada a los problemas que se plantean.

La utilizacin de tuberas plsticas para el transporte de fluidos ha venido a suponer una mejora en muchas de las caractersticas que los sistemas de conduccin de agua debieran cumplir, ofreciendo as una mejora en el servicio y en el nivel de vida.

En esta gua se recogen de manera general aquellos aspectos tcnicos, normativos y de instalacin relativos a las tuberas de polister reforzado con fibra de vidrio (PRFV). Tuberas que cada vez son ms utilizadas en las diferentes aplicaciones de conduccin de agua (abastecimiento, saneamiento, riego, usos industriales,) gracias a sus propiedades y caractersticas.

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1Presentacin

INTRODUCCIN

Las infraestructuras hidrulicas de muchos pases desarrollados estn en-vejeciendo, haciendo necesaria la reparacin o sustitucin de millones de kilmetros de tubera para agua potable y saneamiento.

En otras partes del mundo el problema no es de envejecimiento sino de falta de infraestructura, dado que en muchos pases en vas de desarrollo est casi todo por hacer.

Estos pases se enfrentan a decisiones difciles sobre el tipo de infraestruc-turas y los materiales a utilizar para evitar, precisamente, lo ocurrido en los pases ms desarrollados.

A qu se debe esta preocupacin?En la mayor parte de los casos a algo muy simple: la corrosin.

En su cara interna, las tuberas de hormign sin proteccin especial utilizadas en redes de saneamien-to se deterioran con rapidez debido al cido sulfrico presente en las redes y que se genera a travs del ciclo del cido sulfhdrico. En su

cara externa, tanto la naturaleza y las condicio-nes del suelo como las corrientes vagabundas deterioran de forma irreversible las tuberas en-terradas.

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Introduccin

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Las tuberas metlicas, adems, estn sujetas a corrosin si se instalan en suelos poco aireados, mal drenados y de baja resistividad. El proceso de corrosin tambin se acelera ante la presencia de bacterias reductoras de sulfatos.

Todos estos problemas se pueden paliar e incluso eliminar mediante una cuidadosa seleccin de materiales resistentes a la corrosin o a travs de la incorporacin de sistemas de proteccin anticorrosiva en el propio diseo de la tubera.

Las tuberas de Polister Reforzado con Fibra de Vidrio (PRFV) son una buena solucin, ya que son resistentes a la corrosin.

El rendimiento, la fiabilidad y la seguridad de las tuberas de PRFV estn avalados por ms de cuarenta aos de experiencia en el diseo y el uso de las mismas como sistemas de transporte de fluidos.

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Tuberas de PRFV

TUBOS DE PRFV

Los tubos de PRFV estn constituidos por dis-tintas capas o componentes cada uno con una funcin especfica, pero que en el total confie-ren unas magnficas prestaciones a los tubos y accesorios.

Las materias primas bsicas que se utilizan en la fabricacin de las tuberas de PRFV son:

resina de polister insaturado, fibras de vidrio y cargas inertes.

En el proceso de fabricacin del tubo, la resina de polister solidifica formando enlaces qumicos tridimensionales. Por ello, el PRFV es un plstico termoestable, que conserva su estabili-dad dimensional en un medio caliente.

3.1 Procesos de fabricacinExisten hoy en da tres sistemas de fabricacin de tuberas de PRFV.

Mandril de avance en continuo Centrifugado Enrollamiento cruzado

A continuacin se detallan cada uno de los procesos de fabricacin:

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Procesos de fabricacin

3.1.1. Mandril de Avance Continuo

El proceso de fabricacin de Mandril de Avance en Continuo consta de la aplicacin de los diferentes componentes encima de un man-dril metlico que realiza la funcin de molde interior.

El peculiar movimiento de las partes que componen el mandril provo-ca el desplazamiento circunferencial y de avance al mismo tiempo de las materias primas aplicadas encima de ste, con lo que se produce un avance en continuo del tubo ya fabricado.

A medida que la tubera ya fabricada abandona el mandril metlico, se cortan de forma consecutiva los tubos a la longitud estndar de-seada mediante un sistema de corte especial.

Las materias primas con las que se realiza este tipo de tubera son:

Resina de polister, que acta como ligante de los diferentes componentes

Fibras de vidrio, que se aplican tanto cortadas como en conti-nuo en sentido circunferencial y que forman la estructura del tubo confirindole resistencia a la presin interna y resistencia a traccin tanto circunferencial como axial.

Cargas de arena silcea.

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Tuberas de PRFV

3.1.2. Centrifugado

El proceso de fabricacin por Centrifugado, bsicamente consiste en introducir mediante un alimentador en el interior de un molde cilndrico que gira a una velocidad establecida la resina, las cargas, la fibra de vidrio y el cuarzo en las proporciones fijadas.

Una vez las materias primas estn dentro del molde, el curado de la resina y la compactacin se producen por un aumento de la tempera-tura y una centrifugacin a alta velocidad lo que hace que se desaloje el aire que pudiera haberse introducido en la pared del tubo durante la dosificacin de los distintos componentes.

Finalmente el molde es enfriado y retirado el tubo al que se le coloca el manguito de unin, quedando en condiciones de ser utilizado.

La tubera de polister centrifugado se fabrica a partir de cuatro compo-nentes bsicos:

Resina de polister, que acta como ligante de los diferentes componentes.

Cargas, obtenidas a partir de mrmol cristalino y uti-lizadas para mezclar con la resina.

Cuarzo. Fibra de vidrio (cortada)

que forma la estructura del tubo y le confiere resisten-cia a la presin interna y resistencia a traccin tanto circunferencial como axial.

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Procesos de fabricacin

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Tuberas de PRFV

3.1.3. Enrollamiento cruzado

El proceso de fabricacin de Enrollamiento cruzado consta de la apli-cacin de los diferentes componentes encima de un mandril metli-co fijo que realiza la funcin de molde interior.

El mandril metlico realiza un movimiento de rotacin sobre su eje, en el cual se van aplicando las materias primeras mediante un cabe-zal principal. Este cabezal se desplaza en sentido longitudinal, reali-zando un movimiento de ida y vuelta a una velocidad especfica para proporcionar el ngulo de aplicacin de la fibra de vidrio deseado. El espesor de la pared de la tubera se consigue a partir del nmero de avances que el cabezal realiza.

Una vez conseguido el espesor y curada la resina, la tubera se extrae del mandril metlico.

Las materias primas con las que se realiza este tipo de tubera son:

Resina de polister, que acta como ligante de los diferentes com-ponentes.

Fibras de vidrio, en forma de hilo en continuo que se aplican en sentido circunferencial y que forman la estructura del tubo y le confieren resistencia a la presin interna y resistencia a traccin tanto circunferencial como axial.

Cargas de arena.

3.2 Propiedades y ventajas principales

Resistentes a la corrosin

Larga vida til. No necesita revestimientos, recubrimientos, proteccin catdica u

otros medios de proteccin contra la corrosin. Bajos costes de mantenimiento. Propiedades hidrulicas que se mantienen constantes con el paso

del tiempo.

Alta resistencia mecnica

Resistencia a altas presiones. Resistencia a la abrasin. Una celeridad de onda menor de la que se obtiene con tuberas

de otros materiales redunda en una reduccin de costes en los diseos para sobrecargas de presin por golpe de ariete.

Superficie interior lisa

Bajas prdidas por rozamiento suponen menores exigencias de energa de bombeo y menores costes operativos.

Una menor acumulacin de lodos ayuda a reducir los costes de lim-pieza.

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Propiedades y ventajas

Ligereza(25% del peso de la fundicin y 10% del peso del hormign)

Menor coste de transporte (anidables). Menor coste de instalacin. No requiere costosos equipos de manipulacin.

Uniones de precisin

Un menor nmero de uniones reduce el tiempo de ins-talacin.

Un mayor nmero de tuberas por vehculo reduce los costes de transporte.

Uniones estancas diseadas para eliminar infiltracio-nes y exfiltraciones.

Diversidad de accesorios

Existe una completa gama de accesorios realizados en PRFV para complementar la tubera.

Posibilidad de fabricar accesorios con un diseo espe-cfico y particular segn el caso.

Conexiones con otros materiales

Existen soluciones fiables para unir las tuberas de PRFV con tu-beras de otros materiales ya sea para realizar rehabilitaciones, reparaciones o sustituciones de tubos en mal estado. Las juntas mecnicas o conexiones embridadas son las ms utilizadas.

Las tuberas de PRFV cumplen todas las exigencias recogidas en las normas de producto correspondientes. En el siguiente apartado destacamos algunos de los ensayos que se les realizan para garantizar su idoneidad al uso.

Tuberas de PRFV

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Ligereza

3.3 Ensayos a largo plazoLas tuberas de PRFV son consideradas como plsticas debido a que una de las principales materias primeras es la resina de polister. Por ello es necesario realizar ensayos a largo plazo que determinen una vida til de servicio mnima de 50 aos.

Los parmetros bsicos de diseo son los siguientes:

HDB (Base Hidrosttica de Diseo). Ensayo de resis-tencia a largo plazo a la presin interna. Segn norma UNE-EN 1447.

Sb. Ensayo a largo plazo en deflexin circunfe-rencial con entorno acuoso. Segn norma UNE-EN 1227.

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Ensayos a largo plazo

Sc. Ensayo a largo plazo de resistencia al ataque qumico desde el interior de un segmento de tubo sometido a deflexin (para condiciones de sanea-miento sin presin) segn norma UNE-EN 1120.

Rigidez circunferencial especfica. Ensayo a largo plazo de capacidad de rigidez. Segn norma UNE-EN 1225.

3.4 AplicacionesUna ventaja sobre los materiales tradicionales es que las tuberas de PRFV se distinguen por su larga vida til y reducidos costes de operacin y man-tenimiento. Por ello, se estn utilizando ampliamente en:

Conducciones y redes de distribucin de agua (potable y bruta) Conducciones y redes de riego Conducciones y redes de saneamiento Colectores e impulsiones de aguas residuales Colectores para aguas pluviales Colectores para estaciones desaladoras Colectores para estaciones depuradoras Tuberas de carga de centrales hidroelctricas Emisarios submarinos, tomas de agua de mar y sistemas de refri-

geracin Sistemas de alimentacin, circulacin y evacuacin de agua en

centrales elctricas Aplicaciones industriales (plantas qumicas, alimenticias,...) Tuberas de hinca

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Tuberas de PRFV

4 NORMATIVA Y CERTIFICACINLas normas que recogen las exigencias que deben cumplir son:

UNE-EN 1796. Sistemas de canalizacin en materiales plsticos para suministro de agua con o sin presin. Plsticos termoestables reforzados con fibra de vidrio (PRFV) basados en resina de polis-ter insaturada (UP).

UNE-EN 14364. Sistemas de canalizacin en materiales plsticos para evacuacin y saneamiento con o sin presin. Plsticos ter-moendurecibles reforzados con vidrio (PRFV) a base de resina de polister insaturado (UP). Especificaciones para tuberas, acceso-rios y uniones.

AWWA C-950. Fiberglass Pressure PipeASTM D-3517. Fiberglass Pressure PipeASTM D-3262. Fiberglass Sewer PipeASTM D-3754. Fiberglass Sewer and Industrial Pressure Pipe

Las empresas de AseTUB, que siempre apuestan por ofrecer productos de la mxima calidad, han sido pioneras en certificar sus tubos y accesorios conforme a esta normativa, a travs de AENOR (organismo de certificacin que otorga la Marca de Calidad de Producto). sta es una garanta de calidad esencial que asegura, mediante un control peridico y continuado, la perfecta aptitud de estos productos para la aplicacin a la que se des-tinan.

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Normativa y certificacin

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5Tuberas de PRFV

GAMA DE PRODUCTO

Los tubos de PRFV se clasifican segn las normas UNE-EN 1796 y UNE-EN 14364, segn su dimetro nominal y serie, rigidez nominal, presin nominal y el tipo de unin.

Las dimensiones van desde DN 100 mm hasta DN 3000 mm de dimetro no-minal, aunque bajo pedido puede incluso suministrarse hasta DN 4000 mm.

Las rigideces nominales, SN, son: 2000, 2500, 4000, 5000, 8000 y 10000 N/m2, si bien, los valores ms comunes son: SN2500, SN5000 y SN10000.

Las presiones nominales son de 1 bar (saneamiento por gravedad), 6, 10, 16, 20, 25 32 bar.

Las longitudes estndar de los tubos son de 6 y 12 metros.

Dimetro Nominal (mm)

100 300 600 1200 2200125 350 700 1400 2400150 400 800 1600 2600200 450 900 1800 2800250 500 1000 2000 3000

SISTEMASDE UNIN

6.1 Uniones flexiblesLa estanqueidad de las uniones de tubos PRFV se produce en general por me-dio de una junta elstica que se puede suministrar en un manguito (separado o montado en un extremo del tubo) o en la copa del tubo. Los acoplamientos llevan una junta elastomrica que sirve de tope central de montaje.

Estos manguitos disponen de un sistema de junta elstica, que difiere se-gn el fabricante, y que se ajusta fcilmente produciendo una unin (entre tubos o tubos y accesorios) totalmente estanca y de comportamiento equi-valente al tubo.

Diferentes tipos de unin flexible

El diseo de las uniones flexibles deber ser validado de acuerdo con los ensayos marcados en la norma UNE-EN 1119 Sistemas de canalizacin en materiales plsticos. Juntas de unin para tubos y accesorios de plstico ter-moestable reforzado con fibra de vidrio (PRFV). Mtodos de ensayo de estan-quidad y de resistencia al fallo de juntas flexibles y de articulacin reducida.

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Sistemas de unin

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Procedimiento de unin con junta elstica

1. Limpieza y lubricacin de las juntas de goma

Limpie meticulosamente las juntas del manguito para asegurarse de que estn libres de suciedad y aceites. Aplique una ligera capa de lu-bricante sobre las juntas usando un pao limpio.

2. Limpieza y lubricacin de las espigas

Limpie las espigas de los tubos a fondo para elimi-nar cualquier tipo de suciedad, grasa, arena, etc. Utilizando un pao limpio, aplique una delgada capa de lubricante a las espigas dessde el extremo del tubo hasta la posicin donde se encuentra pin-tada la franja negra de lmite de montaje sobre el tubo. Tome las precauciones necesarias para man-tener limpias las espigas y el acoplamiento una vez lubricados.

Atencin: es muy importante utilizar el lubricante adecuado. El pro-veedor le asesorar sobre el uso de lubricantes adecuados. Nunca usar lubricantes derivados del petrleo.

3. Montaje con acoplamiento de manguito

El montaje se puede realizar con va-rios medios de tipo mecnico aunque las principales indicaciones, sea cual sea el mtodo, son:

- Alinear los tubos a unir embo-cando la espiga en el manguito.

- Empujar para proceder a la intro-duccin de la espiga en el man-guito.

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Procedimiento de unin con junta elstica

Tuberas de PRFV

Esta operacin debe realizarse sin brusquedades que puedan producir la ex-pulsin de la junta de goma o su rotura. El esfuerzo necesario para el montaje puede variar en funcin de la cantidad de lubricante, forma del chafln del extremo del tubo, etc. En general este esfuerzo ser de entre 10 - 20 N/mm de dimetro.

Generalmente los tubos llevan una franja negra que indica la zona lmite del montaje. Alinear el borde del manguito con dicha franja negra.

No montar tubos de manguitos que no hayan sido previamente lubricados. Una vez la unin ha sido realizada, puede comprobarse que la junta de goma ha quedado bien emplazada mediante una galga de punta redondeada.

Esta operacin debe realizarse sin brusquedades que puedan producir la ex

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Sistemas de unin

6.2 Uniones rgidasExisten dos tipos de unin rgida disponibles para las tuberas de PRFV: la unin qumica laminada y la unin mediante brida de PRFV.

La unin qumica laminada une ambos extremos de la conduccin median-te la aplicacin de capas de tejido de fibra de vidrio impregnado con resina de polister. Una vez endurecida la resina de polister queda como resul-tante una unin rgida soldada cuyas propiedades de resistencia mecnica y de estanquidad son iguales o superiores a las de la propia tubera.

La aplicacin o instalacin de este tipo de unin requiere ser realizada por personal cualificado.

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6.2

Unin qumica laminada

Unin embridada en PRFV

Tuberas de PRFV

6.3 Uniones alternativasLos tubos PRFV tambin permiten el uso de otros sistemas de conexin tales como bridas o acoplamientos mecnicos (flexibles o rgidos).

Manguito mecnico rgido Unin mecnica flexible

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Sistemas de unin

ACCESORIOS

Existe una gama completa de accesorios en PRFV en todo el rango de dimetros y presiones.

Los accesorios ms usuales son los siguientes: codos, tes, reducciones, bridas, pozos de registro, bridas

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Tuberas de PRFV

Te Reduccin Brida

Codo Pozo de registro y arqueta

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Adems de todo tipo de accesorios especiales y composiciones de acuerdo a las necesidades del cliente:Adems de todo tipo de accesorios especiales y composiciones de acuerdo

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Accesorios

Doble derivacin en te con codo DN800-600-150 PN10

Torre de captacin de agua para emisario submarino de refrigeracin DN3500

Doble codo embridado con salida en te DN1600 PN10

Pantaln de descarga.

DN2300 PN3

INSTALACIN

El menor peso de la tubera reduce los medios necesarios para su montaje facilitando su instalacin.

Las normas que se aplican en la instalacin de tubos son:

Pliego de prescripciones tcnicas generales para tuberas de abas-tecimiento de agua del Ministerio de Obras Pblicas.

Gua Tcnica sobre tuberas para la conduccin de agua a presin.CEDEX.

Pliego de prescripciones tcnicas generales para tuberas de sa-neamiento de poblaciones del Ministerio de Obras Pblicas.

Gua Tcnica sobre redes de saneamiento y drenaje urbano.CEDEX.

UNE-EN 805. Abastecimiento de agua: especificaciones para re-des exteriores a los edificios y sus componentes.

UNE-EN 1610. Instalacin y pruebas en acometidas y redes de saneamiento.

UNE-ENV 1046. Sistemas de canalizacin y conduccin en mate-riales plsticos. Sistemas de conduccin de agua o saneamiento en el exterior de la estructura de los edificios. Prctica recomen-dada para la instalacin area y enterrada.

Manual AWWA M-45. Manual of water supply practices.

La instalacin de tuberas enterradas sigue las normas citadas. En estas normas se contempla desde la descarga y recepcin de los tubos en obra hasta las pruebas a realizar en tubera instalada.

Tuberas de PRFV

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8

A modo de resumen, seguidamente se indican algunos aspectos que se deben tener en cuenta durante la instalacin de tuberas de PRFV:

En el transporte y descarga deber evi-tarse golpear los tubos. En la descarga se usarn eslingas y no ganchos mec-nicos.

Deben seguirse las indicaciones sobre el apilado de los tubos segn el dime-tro nominal de los mismos, y no sobre-pasar nunca el nmero de mximo de hileras indicado.

Las dimensiones de la zanja deben tener en cuenta el tipo de terreno, las dimensiones de la conduccin, las opera-ciones de montaje y compactado alrededor del tubo y la profundidad de la zanja que debe proteger a la tubera de las acciones externas: carga de trfico, cargas permanen-tes, heladas... Las zanjas con profundidades superiores a 4-5 m y/o con paredes inestables deben entibarse.

El fondo de la zanja debe ser uniforme y firme. En caso de fondos inestables, estos debern estabilizarse con solera de hormign armado, con entramado de madera o pilotes o bien mediante geotextiles.

Los tubos deben apoyar en toda su longitud sobre camas de material granular de 10-15 cm de espe-sor mnimo, debiendo ser ste aproximadamente (10+DN(cm)/10) cm.

A modo de resumen, seguidamente se indican algunos aspectos que se

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Instalacin

En el montaje de tubos hay que limpiar las zonas a unir y aplicar a conti-nuacin el lubricante recomendado por el fabricante para facilitar la ope-racin de montaje.

Es necesario realizar anclajes en los puntos de la conduccin con cambios de direccin, reducciones, vlvulas, derivaciones, acometidas con deriva-cin, cierres de ramal y todos aquellos elementos que estn sometidos a acciones que puedan originar desviaciones perjudiciales.

Es muy importante realizar el relle-no alrededor del tubo y su compac-tacin segn la normativa y pliegos, es decir, utilizando material de re-lleno seleccionado y compactando los laterales por tongadas hasta al-canzar los 30 cm por encima de la generatriz superior del tubo. No se compactar directamente en la co-ronacin del tubo hasta que se haya cubierto ste con una capa de relle-no de al menos 30 cm de espesor.

Adems, para que una instalacin de tubera de PRFV se realice con garan-tas es conveniente que el instalador sea un profesional cualificado, titular del Carn profesional AseTUB de Especialista en Instalacin de Sistemas de Tuberas Plsticas.

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En el montaje de tubos hay que limpiar las zonas a unir y aplicar a conti

Tuberas de PRFV

Ejemplos de obras singulares

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Obras singulares

Instalacin enterrada en grava de cinco lneas de tubera en

paralelo DN4000 PN9

Instalacin areade tuberas de PRFV

Conduccin DN2600 para colector en emisario submarino

Instalacin area bajo puente

Instalacin area de tuberas de PRFV

Instalacin enterrada de una conduccin DN2800 PN6

Bloque de distribucin de tuberas en paralelo

DN4000 PN9

DistribucinsemienterradaDN2800

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Tuberas de PRFV

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e-mail: info@asetub.es www.asetub.es 2008/

010/

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