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CURSO: ESPECIALISTA EN REDES DE RIEGO, AUTOMATIZACIÓN Y TELECONTROL ABRIL DE 2011

Red de riego. Piezas especiales.

Red de riego. Piezas especiales

José Alejandro Mayordomo MartínezIngeniero AgrónomoTRAGSATEC



1. Introducción.

2. Calderería.

3. Fundición.

4. Materiales plásticos.

5. Anclajes.

ÍNDICE



¿QUÉ SON LAS PIEZAS ESPECIALES?

Aquellas diferentes de los tubos y sus elementos específicos normales de unión (manguitos, juntas) que se instalan junto a ellos para permitir la construcción completa de las conducciones o redes de tuberías, a saber:

- Piezas para el cambio de dirección (codos).- Piezas para el cambio de diámetro (conos).- Piezas para derivaciones (tes).- Piezas de conexión requeridas, en su caso, entre los tubos y las anteriormente enumeradas u otros elementos (válvulas).- Piezas especiales de unión entre tubos (diferentes de los manguitos o juntas estándar de unión entre tubos del mismo diámetro y material). Por ejemplo, manguitos de reparación.

NO SON PIEZAS ESPECIALES los elementos de seccionamiento y control, esto es, las válvulas y sus accesorios (carretes de desmontaje).

1. Introducción. Concepto.

(con frecuencia mixtas)



1. Introducción. Consideraciones previas.

• LAS PIEZAS ESPECIALES CONSTITUYEN PARTIDAS DE POCO PESO PRESUPUESTARIO EN UNA RED:

< 3% DEL PRESUPUESTO TOTAL

LA MEJOR OPCIÓN NO CONLLEVA VARIACIONES PRESUPUESTARIAS IMPORTANTES

• HAN DE SER SELECCIONADAS EN FUNCIÓN DEL MATERIAL DE LOS TUBOS:

NO TODAS ELLAS SIRVEN PARA TODOS LOS MATERIALES

• MATERIALES DE TUBÉRÍAS MÁS HABITUALES:

PLÁSTICOS: POLICLORURO DE VINILO (PVC-U Y PVC-O)POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD)POLIÉSTER REFORZADO CON FIBRA DE VIDRIO (PRFV)

METÁLICOS: ACEROFUNDICIÓN DÚCTIL (FD)

HORMIGÓN: HORMIGÓN POSTESADO CON CAMISA DE CHAPA (HPCC)HORMIGÓN ARMADO CON CAMISA DE CHAPA (HACC)




MATERIALES DE TUBÉRÍAS MÁS HABITUALES. 1. PLÁSTICOS :

PVC-U / PVC-O PRFV

PEAD




MATERIALES DE TUBÉRÍAS MÁS HABITUALES. 2. METALES :

ACEROFUNDICIÓN DÚCTIL




MATERIALES DE TUBÉRÍAS MÁS HABITUALES. 3. HORMIGÓN:

HPCCHACC



1. Introducción. Consideraciones previas

MATERIALES MÁS COMUNES PARA PIEZAS ESPECIALES:

METÁLICOS: ACERO (CALDERERÍA)FUNDICIÓN DÚCTIL (FD)

PLÁSTICOS: PVC-UPEADPRFV



2. Calderería. Consideraciones generales.

• NORMATIVA:

– UNE-EN 10025:1994. Productos laminados en caliente, de acero no aleado, para construcciones metálicas de uso general. Condiciones técnicas de suministro.

– UNE-EN 10224:2003/A1:2006. Tubos y accesorios de acero no aleado para la conducción de agua y otros líquidos acuosos. Condiciones técnicas de suministro.

– UNE-EN 15609-1:2005. Especificación y cualificación de los procediminetos de soldeo para los materiales metálicos.

– API (American Petroleum Institute) 5L (2000). Especificación para tuberías de conducción.– DIN (2573, 2576, 2502…) para bridas, codos, reducciones.

• MATERIALES:

– Tubos y chapas acero al carbono S 275 JR y S 235 JR.– Bridas normalizadas, S235 JR.– Juntas de estanquidad, EPDM.

• ESPESORES DE CHAPA MÁS HABITUALES: 4 a 12 mm, dependiendo de los diámetros (DN-150 a DN-2000).



2. Calderería. Protección contra la corrosión.

• REVESTIMIENTOS:

– GALVANIZADO POR INMERSIÓN EN CALIENTE (baño de Zn a 450 ºC) • UNE-EN-ISO 1461-1999:

» Piezas de más de 6 mm de espesor: recubrimiento > 85 μm.» Piezas de entre 3 y 6 mm de espesor: recubrimiento > 70 μm.

– RECUBRIMIENTO CON PINTURA EPOXI. Procedimiento:• 1. Granallado para consecución de rugosidad.• 2. Calentamiento de la pieza a 200 ºC.• 3. Recubrimiento de polvo epoxi de 120 μm.• 4. Polimerizado instantáneo del epoxi.• 5. Recubrimiento de polvo de poliéster de 80 μm.• 6. Polimerización final en horno a 210 ºC.• 7. Ensayo de adherencia DIN 53151: rayado en cuadrícula y posterior

aplicación de cinta adhesiva.



2. Calderería

MATERIALES DE TUBERÍAS A LOS QUE PUEDE UNIRSE:

– PVC– PEAD– PRFV– ACERO– FD– HORMIGÓN

Su gran versatilidad de conformación y características mecánicas hacen que sea el material más utilizado, puesto que puede instalarse con cualquier tipo de tuberías.



2. Calderería

1. Unión a tubo PVC mediante brida a brida autoblocante para PVC.

UNIONES A TUBOS DE PVC MEDIANTE BRIDAS:

2. Unión a tubo PVC mediante brida a brida doble cámara para PVC.

3. Unión a tubo PVC mediante brida con junta hembra (campana) para PVC.

Fuente de fotografía: Jornadas técnicas sobre tuberías de distribución en redes de riego. José Ángel Hernández Redondo (Seiasa del Nordeste). CENTER, 2007.



4. Unión a tubo de PVC mediante bridas con junta tórica intermedia.

5. Unión por ambos extremos a tubo PVC mediante junta flexible (campana).

2. Calderería

UNIONES A TUBOS DE PVC MEDIANTE JUNTAS ELÁSTICAS:




2. Calderería

UNIONES A TUBOS DE PEAD:

1. Unión a tubo PEAD mediante brida a brida-enchufe para PEAD.

2. Unión a tubo PEAD mediante brida a valona PEAD soldada a tubo.

3. Unión a tubo de PEAD mediante bridas con junta tórica intermedia.

Fuente de fotografía: MASA, Material de Aireación, S.A.



UNIONES A TUBOS DE PRFV:

1. Unión a tubo PRFV mediante manguito PRFV.

2. Unión a tubo PRFV mediante manguito especial (junta ARPOL).

3. Unión mediante bridas (acero-PRFV).



2. Calderería

UNIONES A TUBOS DE ACERO:

1. Unión a tubo de acero mediante soldadura.



UNIONES A TUBOS DE ACERO:

2. Unión a tubo de acero mediante bridas soldadas.

2. Calderería



UNIONES A TUBOS DE FUNDICIÓN DÚCTIL:

Se unen mediante brida soldada a la pieza con brida en pieza especial de FD.

UNIONES A TUBOS DE HORMIGÓN:

La PE se suelda a virola soldada a su vez a la camisa de chapa del tubo.

2. Calderería

Detalle unión junta elástica entre dos tubos de HPCC

Fuente de imágenes: Prefabricados DELTA, S.A.



UNIONES A TUBOS DE HORMIGÓN:

La PE se suelda a virola soldada a su vez a la camisa de chapa del tubo.

2. Calderería



3. Fundición

MATERIALES DE TUBERÍAS A LOS QUE PUEDE UNIRSE:

– FD– PVC– PEAD– ACERO

Tipos de juntas entre tubos y accesorios de FD:

UNIONES A TUBOS DE FD:

Fuente de imágenes: Saint-Gobain Pam España, S.A.

Normativa: UNE-EN 545:2007. Tubos, racores y accesorios de fundición dúctil y sus uniones para canalizaciones de agua. Requisitos y métodos de ensayo.



3. Fundición

UNIONES A TUBOS DE PVC Y PEAD:

-Hasta DN-225:

CODO TE

BRIDA-ENCHUFECONO

Fuente de imágenes: Saint-Gobain Pam España, S.A.

En este tipo de piezas, para el PEAD es necesario el uso de contrabrida de acerrojado.



3. Fundición PIEZAS ESPECIALES PARA TUBOS DE PVC / PE:

-Hasta DN-630:

BRIDA UNIÓN UNIVERSAL, HASTA DN-600

BRIDA DOBLE CÁMARA PARA PVC/PEAD, HASTA DN-630

BRIDA ANTITRACCIÓN PARA PVC/PEAD, HASTA DN-315

Fuente de fotografía: MASA, Material de Aireación, S.A.

Fuente de fotografías: AVK Válvulas, S.A.

COLLARÍN DE TOMA PARA PVC/PEAD, HASTA DN-300

MANGUITOS DE UNIÓN HASTA DN-400



3. Fundición UNIONES A TUBOS DE ACERO:Piezas de acero y FD se unen mediante bridas incorporadas a ambos materiales.




4. Materiales plásticos (PVC, PEAD, PRFV).

NORMATIVA:

- UNE-EN 1452. Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua. Policloruro de vinilo no plastificado (PVC-U).

- UNE-EN 12201:2003. Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua. Polietileno (PE).

- UNE-EN 1796:2006. Sistemas de canalización en materiales plásticos para suministro de agua con o sin presión. Plásticos termoestables reforzados con fibra de vidrio (PRFV) basados en resina de poliéster insaturada.

LAS PIEZAS ESPECIALES DE ESTOS MATERIALES SÓLO PUEDEN UTILIZARSE CON TUBERÍAS DEL MISMO MATERIAL.

PIEZAS ESPECIALES EN PVC:

Formas de unión (igual que entre tubos):

-Junta elástica.

-Junta encolada.

-Junta embridada PVC (manguito portabridas + brida).



4. Materiales plásticos (PVC, PEAD, PRFV). PIEZAS ESPECIALES EN PEAD:

-Piezas en PE inyectado para soldar a tope.

-Portabridas manipulado.

-Accesorios fabricados con tubos de PE soldados a tope.

Fuente de fotografías: MASA, Material de Aireación, S.A.



4. Materiales plásticos (PVC, PEAD, PRFV). PIEZAS ESPECIALES EN PRFV: gran versatilidad (codos, tes, bridas, conos)

-Codos.-Derivaciones, bridas.

Fuente de fotografías: ECOPOL



5. Anclajes. Introducción.Las piezas especiales, fundamentalmente codos, tes, conos de reducción y válvulas están sometidas, debidas principalmente a la presión interior en las tuberías, a esfuerzos que deben ser cuantificados y contrarrestados para evitar que se desprendan.

En algunas piezas especiales, son los propios elementos de unión (bridas adecuadas o juntas especiales) las que absorben los esfuerzos, pero se trata de materiales caros que pueden elevar considerablemente el coste de las redes.

En consecuencia, se recurre a macizos de hormigón (armado o en masa), que absorberán estos esfuerzos, básicamente, de dos formas simultáneas:

-Transmisión del esfuerzo al terreno en la dirección de aquél sin que se supere el valor de la tensión admisible.

-Rozamiento del macizo debido a su propio peso con el terreno sobre el que se apoya.

EFr1

Fr2

E: Fuerza de empuje al que se ve sometida la pieza especial.

Fr1: Resultante de las tensiones de reacción del terreno.

Fr2: Rozamiento del macizo con el terreno debido a su peso.

La condición de seguridad es: Fr1 + Fr2 > E



5. Anclajes. Cálculo.1. Cálculo de empujes

Se reduce a una composición de vectores, cuyo resultado es, para cada caso:

Fuente: Normas para el abastecimiento de agua del Canal de Isabel II



5. Anclajes. Cálculo. 1. Cálculo de empujes.

Proyecto: Curso de Especialista en Redes de Riego, Automatización y Telecontrol. CENTER, abril de 2011.

1,- CODOS

1,1,- Cálculo de empujes en codos

R

F F DIAGRAMA DE FUERZAS

ÁNGULO DIÁMETRO RADIO LONGITUD PRESIÓN VELOCIDAD EMPUJE TOTAL CON FUERZA CENTRÍFUGA (R)sexag. mm CODO CODO m kp

m m ESTÁTICA DINÁMICA ESTÁTICA DINÁMICA ESTÁTICO DINÁMICO

1200 1,40 1,100 300 285 2,00 339.293 322.328 259.682 250.251

800 1,00 0,785 25 18 1,50 12.566 9.048 9.618 7.813

500 0,80 0,628 40 35 1,50 7.854 6.872 6.011 5.607

500 0,80 0,628 20 17 1,50 3.927 3.338 3.006 2.902

500 0,80 0,628 1 0,5 1,00 196 98 150 229

200 0,30 0,236 60 55 1,50 1.885 1.728 1.443 1.378

200 0,30 0,236 30 26 1,50 942 817 721 681

200 0,30 0,236 10 314 0 240 0

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FUERZA POR PRESIÓN (F)

m/skp

No es habitual considerar en el empuje, en cambios de dirección, la fuerza centrífuga debida a la velocidad del agua, puesto que suele obligarse a que los valores de ésta sean pequeños. Sin embargo, en algunas ocasiones (raras) puede tener cierta importancia.



5. Anclajes. Cálculo. 2. Cálculo de macizos.

1,2,- Dimensiones de los macizos de anclaje. Codos horizontales

Tensión admisible horizontal del terreno: 1,00 kp/cm2

Ángulo de rozamiento macizo-terreno: ϕ = 26 º = 0,454 rad

SECCIÓN TRANSVERSAL H t

l t

Ángulo DIÁMETRO Superficie de empuje Profundidad Long. paral. Coeficiente Long. transv. P considerado Fuerza rozamiento base-suelo Coeficiente Fuerza Coeficiente codo mm Necesaria Propuesta anclaje H tubería l seguridad tubería t macizo (N) FEST = N tg(0,9ϕ) seguridad estabilizante seguridad

º m2 m2 m m por σadm horiz. m kp kp por peso macizo total (kp) conjunto1200 25,968 18,000 3,00 6,00 0,69 6,00 245.540 106.255 0,41 286.255 1,10

800 0,962 1,000 1,00 1,00 1,04 1,00 1.392 602 0,06 10.602 1,10

500 0,601 0,600 1,00 0,60 1,00 1,00 1.096 474 0,08 6.474 1,08

500 0,301 0,600 1,00 0,60 2,00 1,00 1.096 474 0,16 6.474 2,15

500 0,023 0,600 1,00 0,60 26,16 0,50 406 176 0,77 6.176 26,93

200 0,144 0,160 0,40 0,40 1,11 0,40 130 56 0,04 1.656 1,15

200 0,072 0,063 0,25 0,25 0,87 1,80 242 105 0,15 730 1,01

200 0,024 0,040 0,20 0,20 1,66 6,50 581 251 1,05 651 2,71

PLANTA

CÁLCULO SEGÚN EL ROZAMIENTO DEL MACIZO CON EL SUELO

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CÁLCULO SEGÚN TENSIÓN ADM. HORIZONTAL DEL TERRENO RESULTADO CONJUNTO

Lo importante es que el coeficiente de seguridad conjunto sea mayor que la unidad (es habitual elegir un valor mínimo de 1,1).



5. Anclajes. Ejemplos gráficos. Algunos organismos o empresas tienen elaboradas sus propias tablas para el proyecto de los anclajes. Por ejemplo, el Canal de Isabel II:



5. Anclajes. Ejemplos gráficos.









José Alejandro Mayordomo MartínezIngeniero Agrónomo

TRAGSATEC-Área de Ingeniería del Agua

E-mail: [email protected]

Tel: 913 226 134www.tragsa.es

MUCHAS GRACIAS POR SU ATENCIÓN

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