TUBERIAS DE PEAD

Índice

INTRODUCCIÓN: 1

POLIETILENO 1

TIPOS DE POLIETILENO 2

CONSIDERACIONES GENERALES 2

ESTRUCTURA QUÍMICA Y FÍSICA DEL POLIETILENO 3

Estructura química 3

Estructura física del sólido 3

Ramificación de la cadena y cristalinidad 4

PROPIEDADES DEL POLIETILENO 4

Polietileno líquido 5

Propiedades físicas y mecánicas 5

Algunas propiedades de los LDPE y HDPE 7

Oxidación del Polietileno 10

RELACIÓN ENTRE LA ESTRUCTURA Y LAS PROPIEDADES DEL POLIETILENO 10

EFECTOS PRODUCIDOS POR VARIACIONES EN LA DENSIDAD 10

Propiedades 11

EFECTOS PRODUCIDOS POR VARIACIONES EN EL PESO MOLECULAR PROMEDIO 12

EFECTOS PRODUCIDOS POR VARIACIONES EN LA DISTRIBUCIÓN DEL PESO MOLECULAR 12

EFECTO PRODUCIDO POR LAS TRES PROPIEDADES MOLECULARES BÁSICAS 12

Propiedades moleculares básicas 12

USOS Y APLICACIONES DEL POLIETILENO 14

Cables 14

Envases, vasijas y tubos 15

Película 15

Revestimiento del papel 16

Filamentos 16

Instalaciones químicas 16

OBTENCIÓN DE POLIETILENO 16

Polietileno de alta presión 16

Polietileno de baja presión 17

DESCRIPCIÓN DE LA POLIMERIZACIÓN 17

FABRICACIÓN DE ARTÍCULOS DE POLIETILENO 19

IMPACTO AMBIENTAL DEL POLIETILENO 20

Recursos Naturales 20

Reducción en la Fuente 20

TUBERÍAS DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD 21

RESISTENCIA AL ATAQUE QUÍMICO 22

CARACTERÍSTICAS MECÁNICAS 23

RESISTENCIA AL APLASTAMIENTO 23

PRINCIPIOS DE LA INTERACCIÓN TUBO-SUELO 24

RESISTENCIA A LA ROTURA 24

LIGEREZA 26

RESISTENCIA A LA ABRASIÓN 26

RESISTENCIA AL IMPACTO 27

RESISTENCIA UV 27

ESTANQUEIDAD E IMPERMEABILIDAD 27

APLICACIÓN LAS TUBERÍAS POR SU DESEMPEÑO MECÁNICO 28

DEFORMACIÓN CONSTANTE 29

ESFUERZO CONSTANTE 29

LINEAMIENTOS TÉCNICOS. 29

EXCAVACIÓN EN ZANJAS 29

DIMENSIONAMIENTO DE ZANJAS 30

RELLENO DE ZANJAS 33

CALCULO MECÁNICO DE TUBERÍAS ENTERRADAS 36

CLASIFICACIÓN DE MARSTON 36

TEORIAS 36

TIPOS DE SUELO 37

CARGAS DE TRÁFICO 37

MATERIALES 37

EJECUCIÓN DE OBRA 38

CARGAS DE TIERRAS 38

TRATAMIENTO DE RELLENO 39

FORMAS DE ZANJA 39

CARGA POR ACCIÓN DE TRÁFICO. 40

DISTRIBUCIÓN DE LA CARGA. 40

MÓDULOS DE DEFORMACIÓN DEL TERRENO 41

RIGIDEZ DEL SISTEMA SUELO-TUBO 41

TIPOS DE APOYO 42

CONCLUSIONES: 43

BIBLIOGRAFÍA 45

Introducción:

Históricamente, la elección de los materiales adecuados para las obras de infraestructura ha sido uno de los principales problemas de los ingenieros encargados del diseño de instalaciones fiables y duraderas en el tiempo.

En concreto y para sistemas de conducciones hidráulicas, se intentó durante muchos años resolver el problema de materiales como el hormigón, el poliéster, el hierro dúctil o el acero puesto que este tipo de materiales tienden a ser frágiles o son demasiado sensibles a la agresión química y condiciones del suelo que acaban provocando la rotura o corrosión de la tubería y

por consiguiente, el final de la vida útil de la instalación.

El descubrimiento de los plásticos, considerado uno de los hitos más importantes del siglo XX, junto con el desarrollo continuado de la tecnología asociada a estos nuevos materiales ha dado como resultado un nuevo concepto en la búsqueda del bienestar de la sociedad actual.

Gracias a la facilidad de procesamiento, a las mejores resistencias frente a los agentes químicos y a los requerimientos mecánicos propios de las instalaciones de conducción de fluidos, el empleo de los materiales plásticos se ha visto incrementado de forma exponencial durante las últimas décadas.

Por tanto, desde hace 30 años, la tubería corrugada de polietileno de alta densidad (PEAD) de Advanced Drainage Systems ha estado construyendo su reputación por su economía, durabilidad y alto desempeño en aplicaciones de conducción por gravedad. Durante las décadas de los setenta y ochenta la tubería de pared

sencilla de fue la preferida por industrias como la de la agricultura, minería, recreación y residencial.

Polietileno

Se denomina polietileno a cada uno de los polímeros del etileno. La fabricación de polímeros consume el 60% del etileno que se produce. El polietileno es probablemente el polímero que más se ve en la vida diaria. Es el plástico más popular del mundo. Existen, básicamente, dos tipos de polietileno, el polietileno de baja densidad (Low Density PolyEthylene LDPE) y el polietileno de alta densidad (High Density PolyEthylene HDPE). También se pueden distinguir el polietileno lineal de baja densidad y el polietileno de peso molecular ultra-alto (Ultra High Molecular Weight PolyEthylene UHMWPE).

El polietileno (PE) es un material termoplástico blanquecino, de transparente a translúcido, y es frecuentemente fabricado en finas láminas transparentes. Las secciones gruesas son translúcidas y tienen una apariencia de cera. Mediante el uso de colorantes pueden obtenerse una gran variedad de productos coloreados.

Por la polimerización de etileno pueden obtenerse productos con propiedades físicas muy variadas. Estos productos tienen en común la estructura química fundamental (-CH2-CH2-)n, y en general tienen propiedades químicas de un alcano de peso molecular elevado. Este tipo de polímero se creó para usarlo como aislamiento eléctrico, pero después ha encontrado muchas aplicaciones en otros campos, especialmente como película y para envases.

Tipos de Polietileno

En general hay dos tipos de polietileno:

• De baja densidad (LDPE)

• De alta densidad (HDPE).

El de baja densidad tiene una estructura de cadena enramada, mientras que el polietileno de alta densidad tiene esencialmente una estructura de cadena recta.

El polietileno de baja densidad fue producido comercialmente por primera vez en el Reino Unido en 1939 mediante reactores autoclave ( o tubular) necesitando presiones de 14.500 psi ( 100 Mpa) y una temperatura de unos 300 ºC. El polietileno de alta densidad fue producido comercialmente por primera vez en 1956-1959 mediante los proceso de Philips y Ziegler utilizando un catalizador especial. En estos procesos la presión y temperatura para la reacción de conversión del etileno en polietileno fueron considerablemente más bajas. Por ejemplo, el proceso Philips opera de 100 a 150 ºC y 290 a 580 psi ( 2 a 4 MPa) de presión.

Sobre 1976 se desarrolló un nuevo proceso simplificado a baja presión para la producción de polietileno, el cual utiliza una presión de 100 a 300 psi ( 0,7 a 2 Mpa) y una temperatura de unos 100 ºC. El polietileno producido puede describirse como un polietileno lineal de baja densidad (LLDPE) y tiene una estructura de cadena lineal con ramificaciones laterales cortas, inclinadas.

Consideraciones Generales

Los termoplásticos pueden ser ablandados mediante calor repetidas veces y endurecidos mediante enfriamiento. Las resinas de polietileno son termoplásticas.

Las propiedades de las resinas de polietileno se deben principalmente, sino exclusivamente a tres propiedades moleculares básicas: densidad, peso molecular promedio y distribución del peso molecular. Estas propiedades básicas a su vez dependen del tamaño, estructura y uniformidad de la molécula de polietileno. Algunas de las propiedades que hacen del polietileno una materia prima tan conveniente para miles de artículos manufacturados son , entre otras poco peso, flexibilidad, tenacidad, alta resistencia química y propiedades eléctricas sobresalientes.

La enorme competencia en el mercado de polietileno ha traído consigo más trabajos acerca de la modificación de polietilenos con propiedades específicas para aplicaciones determinadas. Son de esperar mejoras en propiedades parejas con determinados usos, a medida que se comprenda mejor la estructura de los diversos polímeros de polietileno y su relación con las propiedades físicas y químicas.

Estructura química y física del polietileno

Antes de describir las propiedades del polietileno examinemos con algún detalle la estructura química y física del polímero.

Estructura química

El análisis del polietileno (C, 85.7%; H, 14.3%) corresponde a la fórmula empírica (CH2)n, resultante de la polimerización por adición del etileno. La estructura de un polietileno típico difiere de la de un alcano de cadena recta en que es de cadena ramificada y contiene grupos olefínicos de tres tipos (por lo menos). Puede contener también otros grupos químicos derivados del catalizador usado en su fabricación o de impurezas en el etileno, pero éstas representan generalmente mucho menos de 0.1% en peso del polímero. La condición ramificada de la cadena del polímero influye profundamente en las propiedades físicas tanto del polietileno sólido como del polietileno fundido. En consecuencia, las propiedades físicas que se indican más adelante se refieren no sólo a un intervalo de pesos moleculares, sino también a cierto tipo de polímeros de cadena ramificada. Variando las condiciones en que se realiza la polimerización, es posible variar el grado de ramificación

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