Diseño De Tubería De Hierro Dúctil

CONSIDERACIONES GENERALES

Los principios de diseño de tubería flexible están basados en las siguientes características:

1. Cuando la tubería flexible va enterrada, los esfuerzos de flexión que genera la carga de tierra, se reducen por la reacción del suelo desarrollada al deformarse el tubo de modo que sus costados se mueven hacia afuera sobre el relleno de la zanja.

2. Al actuar la presión interna del fluido, la tubería tiende a recuperar su forma redonda, lo cual reduce la tensión generada por la carga del terreno. Entonces, cuando una tubería flexible se somete a carga externa combinada con presión interna, los esfuerzos de cada acción no son acumulativos, y la tubería debe diseñarse con un espesor correspondiente al que resulte mayor de los dos. En el caso de tubería rígida es al contrario: debe considerarse la acción simultánea y la acumulación de esfuerzos debidos a la carga externa y a la presión interna.

3. La tubería flexible generalmente tiene que soportar menor carga de tierra que la rígida, porque al deformarse por el peso, transfiere parte de su carga al relleno lateral y altera las fuerzas de fricción en el relleno de tal modo que se reduce el efecto de la carga de tierra a un valor menor que en el caso del tubo rígido.

DISEÑO PARA LA PRESIÓN INTERIOR

Ecuación de diseño

En donde:

t = mínimo espesor de la pared del tubo en milímetros
p = presión interna en bar
D = diámetro exterior de la tubería en milímetros
R_m = fuerza mínima de resistencia última a la tensión del material en
           megapascals (420 MPa)
SF = factor de seguridad de diseño (3.0 para la presión de operación permitida.)

DISEÑO PARA LA DEFORMACIÓN MÁXIMA

Ecuación de

deformación

En donde:

 deformación = máxima deformación permitida del diámetro del tubo
                      expresada en % del diámetro exterior
R_f = resistencia a la cedencia debida a la deformación del tubo de hierro dúctil
                      en megapascals (R_f = 500 MPa)
SF = factor de seguridad del diseño (1.5 contra cedencia)
E = el módulo de elasticidad del hierro dúctil en megapascals (170,000 MPa)
D_f = factor de deformación para el hierro dúctil (3.5)

DISEÑO A LA DEFLEXIÓN

Ecuación de diseño

Donde = deflexión del diámetro del tubo en % del diámetro exterior
               (El Diseño de la deflexión = 4% o  de deformación, el que sea menor)
K_x = coeficiente de deflexión
q = presión vertical debido a todas las cargas exteriores sobre el tubo en megapascals
E = el módulo de elasticidad del hierro dúctil en megapascals (170,000 MPa)
E' = el módulo de reacción del suelo en megapascals

Las tablas para la presión de operación permitida y las profundidades de instalación para suelos típicos de zanja se muestran abajo.

Diseno Table 2

Notas:
Las presión de operación para diámetros de 100mm ? 400mm está basada en una prueba de fábrica con 1.5 veces la presión de operación. Consulte a la ACIPCO.

Diseno Table 3

Notas:
La presión mínima de prueba de fábrica para diámetros de 450mm y mayores está basada en la presión interna requerida para producir un esfuerzo, en espesores nominales de tubería del 75% de la resistencia mínima a la cedencia especificada para el material. En algunos diámetros y tipos de tubería, las presiones de prueba están limitadas por la presión máxima de prueba permitida en la fábrica, segun ISO 2531.

ZANJA TÍPICA  La tubería se coloca sobre el fondo plano de la zanja. Si se encuentra piedras o lajas, se deberá de poner una capa de tierra suelta como cama. Se recomiendan huecos para alojar las campanas. ZANJA TIPO 1 Relleno: - A volteo, a menos del 70% de compactación "Proctor" estándar. ZANJA TIPO 2 Relleno:  Compactación ligera al 70% -80% "Proctor" estándar. ZANJA TIPO 3 Relleno:  Compactado al 80% ú 85% de densidad "Proctor" estándar. ZANJA TIPO 4 Relleno:  Compactación mediana, de 85% - 95% de densidad "Proctor" estándar. ZANJA TIPO 5 Relleno:  Compactación, mayor que 95% "Proctor" estándar.