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ENSAYOS EN TUBOS P.V.C. Y HORMIGÓN ENSAYO DE MATERIALES

INTEGRANTES

López Parra Willye Israel (Malla Nueva-Grupo 3) Proshunin Cetre María Mishell (Malla Nueva-Grupo 3) Remache Taipe Edwin Mauricio (Malla Nueva-Grupo 3) Sango Caisa Alex Danilo (Malla Antigua-Grupo 2) Tipán Erazo Casar Alexis (Malla Antigua-Grupo 2) Villón Ramírez Joao Emilio (Malla Antigua-Grupo 2)

ING. HUGO TORRES

11/02/2019

ENSAYO EN TUBOS DE HORMIGÓN

ENSAYOS EN TUBOS DE HORMIGÓN Este ensayo permite determinar la resistencia a la compresión de tuberías de concreto de hasta 210 cm de diámetro. Se reporta la resistencia a la compresión, para tubería reforzada se también se reporta la carga a la cual se produce una grieta de 0.3 mm de espesor y 30 cm de largo. RESUMEN DEL PROCEDIMIENTO Se coloca la tubería sobre un apoyo en toda la longitud el cual tiene un canalete con dos franjas de apoyo sobre una base rígida. Se coloca en el extremo superior otro apoyo en toda la longitud efectiva de la tubería. Por medio de una viga de carga rígida y de un gato hidráulico se aplica la carga al espécimen hasta generar una grieta de 0.3 mm en la tubería con refuerzo y hasta la falla en los casos con y sin refuerzo. TIPOS DE ENSAYOS ENSAYOS DIMENSIONALES Diámetros interiores El ensayo consistirá en realizar tres medidas del diámetro interior de los tubos en cada extremo de los mismos, a 60º cada una, según la figura 1. Las medidas se realizarán aproximadamente a 50 mm del extremo macho (espiga).

Figura Nº 1 Diámetros interiores Diámetro exterior de los tubos de hinca El ensayo consistirá en la determinación del diámetro exterior de los tubos de hinca por cálculo a partir de la medida de su circunferencia. Las medidas se tomarán aproximadamente a 50 mm del extremo macho (espiga), y se redondeará al diámetro en mm más cercano.

Longitud interna del tubo El ensayo consistirá en la determinación de la longitud interior a partir de la media de tres medidas equidistantes entre sí realizadas entre los extremos interiores del tubo, según la figura 2.

Figura Nº 2 Longitud interna del tubo Espesor de la pared El ensayo consistirá en la determinación del espesor de la pared, medido en el extremo macho (espiga) a una distancia de 50 mm, a partir del punto en el que el espesor se hace constante, según la figura 3.

Figura Nº 3 Espesor de pared Rectitud de las generatrices El ensayo consistirá en la determinación de la desviación de la rectitud de las generatrices, mediante el útil de la figura 4, utilizando el lado Y del útil para la medición de la zona convexa del tubo y el lado X para la zona cóncava del tubo. Cuando se use el lado Y del útil, y sus dos extremos no estén en contacto con la pared del tubo, se considerará al tubo no admisible. Cuando se use el lado X del útil, y sus dos extremos estén en contacto con la pared del tubo, se considerará al tubo no admisible.

Figura Nº 4.a Útil para medir la rectitud de las generatrices. en mm en m

Figura Nº4.b Lado Y (zona convexa) Figura Nº4.c Lado X (zona cóncava) Ortogonalidad de los extremos El ensayo consistirá en la determinación de la desviación respecto de la ortogonalidad de los extremos, midiendo dos longitudes interiores l1 y l2 diametralmente opuestas y sus diagonales r1 y r2 como se muestra en la figura 4.a. Se realizará una marca en uno de los extremos interiores. Empleando esta marca, la mínima longitud para l1 y l2 y la máxima longitud para r1 y r2 se establecerán desplazando la cinta o calibre. Las desviaciones, es del extremo macho y em del extremo hembra, se calcularán a partir de las fórmulas siguientes:

El signo algebraico de es y em, según las figuras 4.a y 4.b, indica la orientación en relación con el punto de medida (1) y (2).

Figura Nº 5.a Medida de diagonales

Figura Nº 5.b Descuadre de extremos Nota: Para tubos colocados a cielo abierto se podrá sustituir este ensayo por la comprobación de la diferencia máxima de longitud interior entre generatrices opuestas, estableciendo el mismo límite que para la ortogonalidad de extremos.

ENSAYOS MECÁNICOS Disposición, cuantía y recubrimiento de las armaduras Se partirá de un tubo armado ensayado a rotura descubriéndose una sección no dañada que permita examinar las armaduras. La separación y cuantía de la armadura transversal se medirán en una longitud no inferior a un metro y cumplirán lo indicado por el fabricante.

Comprobación de la resistencia del hormigón Los ensayos se llevarán a cabo sobre probetas testigo, sin armadura, extraídas de partes no dañadas de tubos rotos en el ensayo de aplastamiento y con una altura de probeta igual al diámetro de ésta ± 10 mm. o Para probetas testigo de diámetro 100 mm ± 1 mm no se empleará factor de corrección. o Para probetas testigo de diámetro 50 mm ± 1 mm se aplicará como factor de corrección 0,9. Se permite interpolar para diámetros de probetas testigo intermedios o mayores. La resistencia a compresión se determinará de acuerdo a la Norma ASTM C-497. Ensayo de aplastamiento Condiciones de ensayo: El ensayo de aplastamiento se realizará mediante una máquina de ensayo capaz de aplicar la carga total de prueba, sin producir sacudidas ni impactos. La desviación de tarado máxima admisible de la máquina será del 3%. La máquina de ensayo estará equipada de un sistema de registro de carga. El tubo se colocará y cargará en la máquina de ensayo a través de apoyos longitudinales y paralelos al eje del tubo, según se muestra en la figura 5.a. Los apoyos podrán ser continuos o discontinuos. La carga se aplicará de forma uniforme y centrada sobre la parte recta del exterior del tubo indicada en la figura 8.a. Cuando se empleen apoyos discontinuos la longitud de carga no será inferior al 40% de la longitud interior del tubo. La carga se aplicará a través de un apoyo superior. El soporte inferior estará formado por un apoyo en forma de V, según se indica en la figura 8.b, o dos apoyos lineales con un ángulo interior (b) de 150º, según se indica en la figura 8.c). Para apoyos lineales, la anchura máxima de la banda de apoyo, será la que se indica en la tabla 1. Para apoyos en forma de V no existe límite. El material elastomérico constituyente de los apoyos tendrá una dureza media de 50 ± 5 IRHD y un espesor de 20 ± 5 mm. Tabla Nº 1: Anchura máxima para bandas de apoyo Dimensión nominal

Anchura máxima

D (mm)

(mm)

D £ 400

50

400 < D £ 1200

100

1200 < D £ 2500

150

2500 < D £ 4000

200

Procedimiento de ensayo: La carga se aplicará de forma continua hasta alcanzar el valor de ensayo especificado. Los dos ensayos de aplastamiento a realizar son: o Ensayo a fisuración o Ensayo de resistencia a la compresión o a la rotura En ambos casos, durante la aplicación de los primeros dos tercios de carga de ensayo, ésta se incrementará al menos 20 kN/m por minuto. Durante el último tercio de la carga el incremento será de 25 kN/m ± 5 kN/m por minuto. No se podrán efectuar ajustes en el control de la máquina de ensayo cuando el tubo se comience a deformar rápidamente por estar próximo a la rotura. Se medirán todas las fisuras en su superficie, repitiéndose las medidas con intervalos de un minuto a dos minutos manteniendo la carga en el valor de ensayo especificado para asegurar que ésta se ha estabilizado. Se considerará que la fisura se ha estabilizado cuando dos medidas consecutivas sean iguales. Resultado del ensayo a fisuración El resultado de este ensayo se obtiene por división de la carga total aplicada entre la longitud interior del tubo:

Donde: Ffe: es el resultado del ensayo en kN/m Pf: es la carga de fisuración aplicada en kN l: es la longitud interna del tubo en m.

Resultado final de la probeta sometida a ensayo de fisuración. Resistencia a la compresión diametral El diseño estructural de los tubos de hormigón está relacionado con la determinación de las cargas que actúan sobre el tubo enterrado, las que pueden ser permanentes (acción de los vertederos o taludes) o móvil (acción de los vehículos). Razón por la que el ensayo a la compresión diametral de los tubos de hormigón se realizó usando la norma ASTM C-497. Para los ensayos de los tubos de hormigón simple, se determinó únicamente la carga de ruptura. El procedimiento de ensayo comenzó con la medición de la longitud efectiva (L) del tubo a lo largo de tres generatrices, fuera de fase entre ellas por un ángulo de 120 grados, y el valor de la longitud útil igual al promedio de las tres mediciones. Se colocó el tubo en soportes planos, horizontales, paralelos y simétricos a su eje; estos soportes estaban formados por listones rectos de madera de longitud igual o mayor al tubo; se colocó una viga recta de longitud igual o mayor al largo del tubo a lo largo de la generatriz del tubo. Para evitar la concentración de los esfuerzos sobre las posibles irregularidades de la superficie, se intercaló una tira de caucho de unos 5 mm de espesor, o bien, una capa de arena entre el tubo y cada barra. El conjunto debe quedar ajustado de modo que los puntos de aplicación de la carga coincidan con la mitad del valor de la longitud efectiva del tubo, con el fin de asegurar una distribución uniforme de la carga en toda la extensión del cuerpo. La carga debe aplicarse a una velocidad constante no menor a 5 kN/min ni mayor a 35 kN/min por metro de tubo, hasta que ocurra la falla. La Figura 6 muestra las disposiciones para el ensayo de un tubo con extremos tipo PB. El monitoreo de la carga aplicada se realizó con un sistema de adquisición de datos conectado a una microcomputadora mediante el programa DasyLab. El equipo se conectó a una celda de carga con 50 ton de capacidad máxima, acoplado entre el pistón del gato hidráulico y la viga de distribución de la carga aplicada, como se aprecia en la Figura 7. Para el ensayo, se usó una barra para acomodar las deformaciones, considerando que las dimensiones del tubo no son perfectas. Cabe señalar que para los tubos tipo PB, la carga no se aplica en la zona de la bolsa, como en la Figura 7, sin embargo, la zona de la bolsa también se ve afectada por el efecto de la carga, por lo que es aconsejable dividir la fuerza por el largo efectivo del tubo, en este caso 1.500 mm.

Se moldearon tres tubos patrones de concreto simple para cada edad, con falla a los 28 días de edad, considerando como resistencia a la rotura su media aritmética.

Figura 6. Esquema de ensayo a la resistencia a la compresión diametral de un tubo con extremos tipo PB, según la norma ASTM C-497/19.

Figura 7. Sistema de aplicación de la carga usado para el ensayo de los tubos

Cálculos para el ensayo a rotura o compresión diametral: El resultado de este ensayo se obtiene por división de la carga total aplicada entre la longitud interior del tubo:

Donde: Fu: es el resultado del ensayo en kN/m Pr: es la carga de rotura aplicada en kN l: es la longitud interna del tubo en m

Figura Nº 8.a Vigas de carga superior y soporte de apoyo para el ensayo de aplastamiento

Figura Nº 8.b

Figura Nº 8.c

Disposición de apoyos y cargas para el ensayo de aplastamiento Control de la rugosidad interior de los tubos Para la comprobación de la rugosidad se colocará la galga de control (ver figura Nº 9) en el tubo, de tal manera que su eje esté en el mismo plano que el del eje longitudinal del mismo. Se girará la galga sobre la superficie interna del tubo asegurando en todo momento que el eje de la misma permanezca en el mismo plano que el eje longitudinal del tubo. Debe asegurarse que la galga ruede por cualquier parte de la superficie interna del tubo sin que su sección central tenga contacto con el mismo.

(Dimensiones en mm)

Figura Nº 9 Galga para comprobación de la rugosidad interior de los tubos de hormigón.

Figura 11. Gráfico de carga versus tiempo para los tubos TB1 – 10 kg/m³

Figura 12. Gráfico de carga versus tiempo para tubos los TB2 – 15 kg/m³

Figura 13. Gráfico de carga versus tiempo para tubos los TB3 – 15 kg/m³ La cantidad de caucho de neumático reciclado usado en cada tipo de hormigón fue determinado según otro trabajo (Fugii, 2008) que utilizó una cierta cantidad de fibras de acero. Este procedimiento se realizó con el fin de verificar si el caucho presentaba el mismo comportamiento que las fibras, lo que no ocurrió. En los ensayos de resistencia a la compresión diametral de las Figuras 11,12 y 13, se observa que no fueron completados cabalmente como lo determina la norma ASTM C-497/19, lo que se aprecia en la Figura 14, pues existe una repentina falla en todos los tubos fabricados con caucho de neumático. Por lo tanto, el segundo paso del ensayo, esto es la aplicación de una segunda carga, no pudo realizarse. La forma puntiaguda de la rotura (Figura 15) señala que el caucho no actuó como la fibra.

Figura 14. Esquema del plan de carga de los ensayos a la compresión diametral para tubos reforzados con fibra de acero, ASTM C-497/19.

Figura 15. Tubo de hormigón fabricado con caucho después de la falla repentina Una de las dificultades encontradas durante este ensayo fue que la máquina aplicaba la carga de forma manual, acción que depende en gran medida de la sensibilidad del operador. En los gráficos de tiempo-carga (Figuras 11,12 y 13) por ejemplo, en el nivel CMID existen pequeñas oscilaciones, pero nada que pudiera comprometer el resultado final del ensayo.

ENSAYOS FÍSICOS Ensayo de absorción de agua Se define la absorción de agua como la diferencia de masa entre una muestra sometida a inmersión en agua y la misma muestra seca, expresada en tanto por ciento respecto a la masa de la muestra seca. La muestra irregular se tomará de la pared de la zona central del tubo, con el espesor total del mismo, un peso mínimo de 20 N y un volumen no inferior a 1 dm3. Se empleará un horno de ventilación a una temperatura de 105ºC ± 5ºC y una balanza con una precisión del 0,05% de la masa de la muestra. Método Determinación de la masa de la muestra tras inmersión La muestra se encontrará a 20ºC ± 3ºC de temperatura y se introducirá en un recipiente con agua a esta misma temperatura. La inmersión se realizará a intervalos de 1 hora introduciendo 1/3 de la altura de la muestra durante la primera hora, 2/3 de la altura la segunda hora y 20 mm sobre el extremo superior de la muestra como nivel final, manteniéndose así un mínimo 24 horas. Se obtendrá la masa m 1 cuando dos pesadas de la muestra, realizadas con 24 ± 1 h, no difieran en más de un 0,1% de la pesada anterior. Antes de cada pesada la muestra se secará superficialmente con ayuda de una esponja absorbente, húmeda y exprimida. Determinación de la masa de la muestra seca: La muestra se secará en un horno de ventilación a una temperatura de 105 ± 5 ºC. La masa se determinará después de enfriar la muestra hasta 20 ± 3ºC. Se considerará como valor de la masa seca m2 aquel que, tras dos mediciones con un intervalo de tiempo de 24 ± 1 h, no difiera en más de un 0,1% de la pesada anterior. El valor de la absorción de agua por inmersión Aw, expresado en tanto por ciento con dos decimales, se obtendrá de la expresión:

Donde: m1 - m2: es el incremento de masa por inmersión; m2: es la masa de la muestra seca.

Alcalinidad del hormigón Las muestras de hormigón a utilizar en la realización del ensayo serán representativas de la masa global. Se obtendrán mediante dos perforaciones de 2,5 cm de diámetro, desde el interior del tubo, hasta la profundidad correspondiente a la armadura. Se guardarán en recipientes separados y se secarán en un horno durante una o dos horas, a una temperatura entre 100ºC y 110oC. Posteriormente serán pulverizadas hasta que el 100% de cada muestra pase por el tamiz de 0,16 mm (según Norma ASTM). Se colocará aproximadamente 1 gramo de la muestra en una probeta a la que se añadirán 10 ml de agua. Posteriormente se verterán lentamente 40 ml de solución 1 N de ácido clorhídrico (HCl). Cuando la efervescencia inicial haya concluido, se calentará hasta la ebullición, se mantendrá durante 30 segundos en este estado y, posteriormente, se dejará enfriar. Enfriada la muestra, se añadirán de 50 a 100 ml de agua. La disolución será posteriormente tratada con una solución 1 N de hidróxido sódico (NaOH) durante un periodo de dos minutos hasta que el valor del pH supere 6,8. El valor final del pH estará comprendido entre 6,8 y 7,8. De cada muestra se realizarán dos ensayos, siendo la alcalinidad del material la media aritmética obtenida. El carbonato cálcico equivalente (alcalinidad) será: CaCO3 equivalente= 5(ml de HCl - ml de NaOH)/ peso de la muestra en g Estanquidad Generalidades El fabricante podrá optar por mantener los tubos con agua durante 24 h. La superficie externa estará seca antes del comienzo de la prueba. El tubo se probará aplicando una presión hidrostática interior de 100 kPa (1 kp/cm 2) durante 15 minutos en todos los tipos de ensayo. Una vez lleno de agua el tubo se eliminará el aire que pueda tener en el interior. La precisión de los aparatos de medida de la presión no será superior al 5% del valor de la presión de ensayo. Estanquidad del tubo aislado Los tubos se someterán a la presión hidrostática señalada durante el período de tiempo indicado, durante los cuales no deberán mostrar fugas. Las exudaciones adheridas a la superficie no se considerarán como fugas. Estanquidad de la unión con deflexión angular. Una vez realizada la conexión de dos tubos, con su junta correspondiente, se cerrarán los extremos con un sistema que garantice la estanquidad del conjunto. A los tubos así enchufados se les aplicará una deflexión angular de 12.500 / D (mm/m)

Una vez alcanzada la deflexión angular, se llenarán de agua y se someterán a la presión de prueba, manteniendo ésta el tiempo requerido. Nota: Los tubos se montarán alineados procediendo a su giro una vez emboquillados.

Estanquidad de la unión bajo esfuerzo cortante. Una vez realizada la conexión de dos tubos, con su junta correspondiente, se cerrarán los extremos con un sistema que garantice la estanquidad del conjunto, que se mantendrá según se muestra en la figura 16. La carga Fs se aplicará a través de un apoyo en forma de V con un ángulo mínimo de 120º y una longitud de 100 mm. El apoyo podrá cubrirse con caucho de espesor máximo de 20 mm y una dureza media de 50 ± 5 IRHD. Si para aplicar una carga Fs en el apoyo se requiere una carga adicional R, según la figura anterior, ésta se aplicará lo más cerca posible del extremo macho del tubo. La aplicación se realizará incrementando uniformemente la carga a razón de 10 kN/min. El valor de la carga adicional R, en kN es:

La carga Fs deberá tener en cuenta el peso propio del tubo y el peso del agua.

Figura Nº 16 Una vez aplicada la carga se llenarán de agua y se someterán a la presión de prueba, manteniendo ésta el tiempo requerido. Los dos tubos deben permanecer estancos al probarlos a las presiones bajo una carga F s en N de 30 D. Estanquidad de la unión con deflexión angular y esfuerzo cortante El ensayo resulta de combinar los ensayos de estanquidad de la junta con deflexión angular y de esfuerzo cortante.

Cuando se haya obtenido la deflexión especificada se procederá a aplicar la carga que produce el esfuerzo cortante en la junta. Una vez alcanzada la deflexión y aplicada la carga se ajustará la presión si fuese necesario. BIBLIOGRAFÍA   

Norma ASTM C-76 M/19 Norma ASTM C-497 M/19 Norma ASTM C-1214 M/19

NETGRAFÍA        

http://tuberias.info/template/pdf/Guia%20Tecnica%20Tubos%20de%20hormigon%20%20ANDECE%20IECA.pdf ftp://ftp.unicauca.edu.co/Documentos_Publicos/Facultades/FIC/IngCivil/Especificacion es_Normas_INV-07/Normas/Norma%20INV%20E-601-07.pdf https://scielo.conicyt.cl/scielo.php?script=sci_arttext&pid=S0718-50732016000100003 https://civilgeeks.com/2011/10/16/ensayo-a-tubos-de-concreto/ https://civilgeeks.com/2011/11/10/resultados-de-ensayo-a-tubos-de-concreto/ http://www.ing.una.py/pdf/1er-congreso-nacional-ingcivil/41ho-ma41.pdf http://www.atha.es/atha_archivos/zprivada/rec_red_plieg/26_ensayos.htm http://www.lanamme.ucr.ac.cr/sitio-nuevo/images/ensayos/6-estructuras/6.8-6.12.pdf

ENSAYO EN TUBOS P.V.C.

En la tubería de PVC, se realizan ensayos de control de calidad, mecánicos, físicos, tanto a la materia prima, como al producto intermedio y al producto terminado, entre otros para estar conscientes de las características físicas del material necesarios para su aplicación en el diseño de ingeniería o en el control de calidad, entre estos ensayos están: CONTENIDO DE HUMEDAD DE RESINAS (ASTM D-3030) Mediante esta prueba es posible calcular el contenido de humedad, y otras sustancias volátiles, de la resina de P. V. C. Consiste en calentar una muestra de resina en un horno a 110C durante una hora, y luego por diferencia de peso, obtener el valor de su contenido de humedad. FUSIÓN DE COMPUESTOS DE P.V.C. (ASTM D-2538) Esta prueba se lleva a cabo con una muestra de compuesto de P. V. C., la cual se procesa en un extrusómetro (extrusora a pequeña escala), que suministra información acerca del torque requerido durante el procesamiento del material. Esto, junto con la apariencia del producto obtenido en el extrusómetro, brinda el criterio suficiente como para juzgar, mediante comparación, la calidad del compuesto de P.V.C. DIMENSIONES FÍSICAS (ASTM D-2122) Esta norma se aplica al producto terminado, y trata sobre la forma correcta de medir sus dimensiones físicas más importantes y verificar el cumplimiento de las respectivas especificaciones. Para ello se cuenta con instrumentos de precisión tales como micrómetros, pies de rey y cintas, para medir diámetros externos e internos, espesores de pared, ovalamientos, longitudes, dimensiones de campanas y perfiles. Lo anterior se complementa con la inspección visual de la apariencia física del producto, para garantizar que su acabado cumpla con las expectativas del cliente en cuanto a color, brillo y presentación en general. INMERSIÓN EN ACETONA ANHIDRA (ASTM D-2152) Este ensayo se practica en los productos extruidos (tubería y perfiles), con el fin de conocer su grado de fusión en el proceso, y por consiguiente, la calidad de la extrusión. Consiste en sumergir una sección del producto en acetona anhidra durante 20 minutos, después de los cuales se inspecciona el material para ver si presenta superficies con escamas, grietas o separación de pared.

APLASTAMIENTO (ASTM D-1785, D-2241, D-3034 Y F-794) Esta prueba se realiza para la tubería de las normas ASTM D-1785, D-2241,y D-3034, así como también para la tubería Rib-Loc. El procedimiento consiste en someter a aplastamiento un tramo de tubería de determinada longitud, mediante el uso de una prensa mecánica o neumática. El aplastamiento se lleva a cabo hasta que el diámetro del tubo se haya reducido en un 60%, después de lo cual el material se somete a inspección, para encontrar si existen rajaduras o reventaduras. PRESIÓN DE RUPTURA A CORTO PLAZO (ASTM D-1599) Tanto para la tubería de las normas ASTM D-1785 y D-2241, como para los accesorios de la norma D-2466, es necesario conocer la presión a la cual se presenta una falla del material a corto plazo. Esta prueba consiste en someter el producto a presión mediante una bomba de aceite, la cual se incrementa en un minuto hasta un valor determinado, después de lo cual se sigue aumentando con rapidez hasta que se presenta la falla del material por ruptura o explosión. Aquel producto que no cumpla con la presión mínima de ruptura, será considerado como defectuoso. PRESIÓN SOSTENIDA A LARGO PLAZO (ASTM D-1598) A esta prueba se someten los tubos de las normas ASTM D-1785 y D-2241, generalmente con diámetros nominales de 3" (75 mm) y mayores, especialmente los que se unen con campana de empaque de hule. La tubería, incluida una unión campana-espiga, se presuriza con agua hasta alcanzar una vez y media su presión nominal de trabajo, después de lo cual se deja así por al menos 24 horas, para observar al final si existen fugas, sobre todo alrededor de la campana. CALENTAMIENTO AL HORNO (ASTM F-1057) Esta prueba es aplicable a cualquier tipo de tubería de P.V.C. y sirve específicamente para estimar la calidad del proceso de extrusión a que fue sometida. Consiste en colocar tres especímenes de la tubería de 15 cm de longitud cada uno en un horno, a una temperatura de 180+5 °C durante 30 minutos. Transcurrido ese tiempo, se extraen los especímenes del horno, y de inmediato se examinan visualmente por si presentan burbujas y/o escamas en el material, o separación de pared. Si fuera necesario, se debe cortar el material aún caliente en varias secciones con un cuchillo, para facilitar la inspección.

La presencia de burbujas y/o separación en la pared, indican una falla en el sistema de vacío de la extrusora, por lo cual no se liberaron los gases inherentes al proceso, también son indicativos de presencia de humedad en el compuesto de PVC. Mientras que las escamas, generalmente acompañadas de extremos acampanados en el especimen, acusan la presencia de esfuerzos mecánicos en el material, originados por un enfriamiento disparejo en el calibrador, justo después del proceso de extrusión. PRUEBA DE PRESIÓN PARA PEGAMENTO (ASTM D-2564) Este ensayo corresponde al punto 6.3.3 de la mencionada norma, y tiene por objetivo determinar la presión que soporta un determinado arreglo o conjunto de tubería y accesorios, unidos entre sí con pegamento, justo antes de que este falle. No se debe limpiar la tubería ni los accesorios con solvente alguno o con lija antes de unirlos. La prueba debe llevarse a cabo exactamente dos horas después de haber realizado las pegas. La misma consiste en someter el conjunto a presión interna por medio de una bomba de aceite, de modo que el incremento sea de 200 P.S.I. por minuto. No se debe despegar ninguna pieza a una presión menor que 400 P.S.I. (28.12 kg/cm2, 2.76 MPa), de lo contrario el pegamento no estaría cumpliendo con la respectiva especificación. TUBOS CORRUGADOS PERFORADOS DE POLIETILENO DE INTERIOR LISO ESPECIFICACIONES TECNICAS Esta especificación se aplica a tubería corrugada de polietileno de alta densidad con interior liso. Los tubos designados deberán tener una sección transversal completamente circular, con una pared exterior corrugada y una pared interior esencialmente lisa. La tubería fabricada para esta especificación deberá cumplir con los procedimientos de pruebas, dimensiones y marcas indicados en las designaciones. La tubería y sus accesorios deberán ser fabricados a partir de compuestos de polietileno puro que cumplan a su vez con la última edición de las especificaciones de materiales definidas y descritas en la norma ASTM D3350. Los valores mínimos de la rigidez de placas paralelas, cuando se determinen por pruebas de acuerdo a la norma ASTM D2412, son los siguientes:

PROPIEDADES

UNIDAD

VALOR

Diámetro Nominal

mm (Plg)

600 (24)

Diámetro interior promedio

mm (Plg)

612 (24.08)

Diámetro exterior promedio

mm (Plg)

719 (27.80)

Espesor de la pared interna (mínimo)

mm (Plg)

1.5 (0.059)

KN/m2 (psi)

235 (34)

Peso Kg /6m (lbs/20ft)

Kg (lbs)

99.93 (220.30)

Área

mm2/mm

8.23

cm4/cm

2.245

mm (plg)

18.80 (0.74)

Rigidez mínima del tubo al 5% de Deflexión

Momento de Inercia (I)

C

D. Nominal pulg. (mm)

Tipo de Perforación

Longitud de Ranura Max. pulg. (mm)

Ancho de Ranura Max. pulg (mm)

Diámetro o configuración de perforación

24 (600)

Circular

0.394 (10.00)

-

F

Los accesorios no reducirán ni estropearán la integridad total ni la funcionalidad de la tubería. Los accesorios pueden ser ya sea moldeados o fabricados. Entre los accesorios corrugados más comunes podemos encontrar juntas, como acoples y reductores, y

accesorios de ensamblaje como Tes, Yes y tapas. Estos accesorios pueden ser instalados de acuerdo a diversos procedimientos como uniones de presión, campana y espiga, campana-campana y acoples que se envuelven alrededor de la unión. Los acoples deberán de proveer la suficiente resistencia longitudinal para mantener el alineamiento de la tubería y prevenir la separación de las juntas. Solamente se deberán utilizar accesorios suministrados o recomendados por el fabricante. Cuando se especifique en el proyecto, un empaque elastométrico que cumpla con los requisitos indicados en la norma ASTM F477 deberá ser suministrado.

La Tubería Perfilada de PVC, se obtiene mediante el enrollamiento helicoidal de una banda de perfil estructurado de PVC, fabricado con materia virgen de PVC (poli cloruró de vinilo); así mismo se utilizan una serie de cementos solventes de fraguado lento y rápido que garantizan la hermeticidad de las tuberías tanto en su cuerpo como en el elemento unión. Los estándares de fabricación de la materia prima y cementos solventes que forman parte de la Tubería Perfilada de PVC, son los siguientes:

Elemento

Descripción

Norma

Pared de la Tubería

Cloruro de Polivinilo sin plastificar (PVC-U) Denominación : 12454 – B

ASTM D – 1784

Unión tuberías

entre Cloruro de Polivinilo sin plastificar (PVC-U) Denominación : 12454 – B

ASTM D – 1784

Pegamento

para Solvente THF de secado rápido

ASTM D -

conformar de tubería

pared

Pegamento para Solvente THF de secado lento Unión de tuberías

2564

ASTM D 2564

DESCRIPCIÓN DE LA PARED Sus secciones transversales tienen la forma de una viga “T” que va en forma helicoidal al eje longitudinal de la Tubería Perfilada de PVC; la dimensión de cada uno de sus elementos está en función a las solicitaciones de cargas (externas e internas) que van a soportar; es decir los perfiles se podrían diseñar para cada proyecto. Sección Transversal Tubería Perfilada de PVC

La propuesta técnica para este proyecto, considera el uso de una pared estructural para la tubería, lo cual permite deformación y así generar capacidad de soporte del relleno circundante.

PROPIEDADES MECANICAS Las propiedades mecánicas de los materiales PVC y CLIP de acero, con los que se fabrica la tubería propuesta son:

Propiedad Peso específico Módulo de elasticidad Coeficiente de dilatación lineal Resistencia en tracción Alargamiento a la rotura

Punto de reblandecimiento vicat Tensión de trabajo Dureza Shore Resistencia de fluencia

Unidade

PVC

Kg/m3

1400

Mpa

2758

°C-1

8 x 10-5

Mpa

50 a 56

%

100 a 160

°C

> 83

Mpa

10

D

80 a 90

Mpa

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ABSORCIÓN DE AGUA Determinación de la capacidad de absorción de agua por m2, de tubos y accesorios de PVC. Consiste en cuantificar el agua retenida por el termoplástico en condiciones normalizadas. Es una prueba muy sencilla que solo precisa de una balanza y un baño termostático. Se expresa en mg o en % y se suele hacer por inmersión de las probetas a 23o C durante 24h aunque también pueden realizarse ensayos a largo plazo para representar la absorción de agua en función del tiempo de inmersión, o del tiempo hasta saturación.

Por contacto con el agua o por acción de la humedad del ambiente, las piezas de plástico absorben agua en una cantidad que depende en gran manera de la estructura y composición del plástico. Los plásticos polares como la poliamida absorben mucha humedad; en cambio, los no polares como el polietileno, polipropileno, poliestireno y Poli-Tetra-Fluoro-Etileno muy poca. La velocidad con que se absorbe el agua depende en gran medida de la relación superficie/ volumen de la pieza. Por ello los ensayos comparativos deberán efectuarse con probetas de medidas exactas e idénticas. La absorción de agua implica una alteración de las características de la pieza o del material. En general se reducen la resistencia y la dureza, aumentando la tenacidad. El aspecto puede resultar perjudicado por la aparición de zonas mates o lechosas. La absorción de agua puede significar también hinchamiento y alteración de las dimensiones.

RESISTENCIA AL IMPACTO (ASTM D-2444) A esta prueba se somete tanto la tubería de P. V. C. convencional como la tubería RibLoc, así como también el perfil Rib-Loc.

Su propósito es el de determinar la resistencia del material al impacto provocado por la caída libre de un objeto, cuya forma y peso están normalizados, desde una altura específica también contenida en la respectiva norma. Ante cualquier falla del material, que puede ser desde una simple marca hasta su quebradura total, se llevan a cabo los procedimientos correctivos del caso en el proceso de producción.

PROCEDIMIENTO  

Medir las dimensiones de las probetas de ensayo que se ajustan. El punto de impacto para todos los especímenes debe estar en la cima del

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diámetro vertical. Prueba de ajustes asimétrica con la muestra acostado en su lado. Colocar las muestras de tubería en orientación angular aleatoria. Impacto cada muestra sólo una vez. El impacto en uno de los conjuntos que utilizan una energía estimada a causar 15% de los especímenes a fallar; impacto en el segundo set en un estimado de energía para causar 85% de falla. Registrar el porcentaje real que fallan y la trama en papel normal de gráfico de probabilidad.

CÁLCULO

Donde: s = Error estándar N = número de muestras sometidas a ensayo p = velocidad medida del éxito. 

Para calcular la altura media de caída

Donde: H = altura media de caída, ft (m), d = incremento en la altura de caída, ft o m. s = la desviación estándar para h, N = menor número, ya sea fallos o sin llegar al fallo.

h0= altura más baja a la que uno cualquiera de norte ocurre.

RESISTENCIA A CARGAS EXTERNAS (ASTM D-2412) Este ensayo se lleva a cabo para la tubería de P.V.C. incluida en las normas ASTM D3034 y F-512, así como para la tubería Rib-Loc. La razón es que generalmente estos tipos de tubería se instalan bajo tierra, y deben soportar el peso del suelo y otras cargas externas. La prueba del método ASTM D-2412 consiste en comprimir un tramo de tubería entre dos placas paralelas, a velocidad constante y prefijada, mientras se obtienen lecturas de carga aplicada y deformación producida. El ensayo termina cuando se alcanza el punto máximo de carga, lo cual generalmente no lleva más de 30 minutos en conseguirse. Se debe registrar la carga necesaria para producir una deformación del 5 y 10% del diámetro interno. Una vez realizada la prueba, se procede a calcular la rigidez anular, la cual debe cumplir con un valor mínimo especificado para cada tipo y diámetro de tubería. Mediante cálculos adicionales, es posible obtener también el módulo de elasticidad experimental del material, y así efectuar comparaciones con el correspondiente valor teórico.

PROCEDIMIENTO 1. Realiza las siguientes mediciones en cada muestra: 2. Determinar la longitud de cada espécimen a la más cercana 1 / 32 en. (1 mm) o mejor, al hacer y promediando al menos cuatro mediciones igualmente espaciados alrededor del perímetro. 3. Medir el espesor de pared de cada muestra. Hacer al menos ocho mediciones igualmente espaciadas alrededor de un extremo y calcular el espesor medio de la pared. 4. Determinar si una línea de espesor de pared mínima existe a lo largo de la longitud de la muestra y si es así lo marca para su uso. 5. Determinar el diámetro exterior media a la más cercana 0,01 pulg. (0,2 mm) usando una cinta de envoltura circunferencial o promediando los diámetros máximo y mínimo fuera tal como se mide con un micrómetro o calibrador. 6. Ubicar la sección de tubo con su eje longitudinal paralelo a las placas de apoyo 7. Con el indicador de desviación en su lugar, llevar la parte superior de la placa en contacto con la muestra con no más de carga que la necesaria para mantenerlo en su lugar. Esto establece el punto de partida para las mediciones posteriores de deflexión. 8. Comprimir la muestra a una velocidad constante de (12,5 6 0,5 mm. La fluencia puede afectar a los resultados de esta prueba, debido a la tasa de carga específica. 9. Si las mediciones se realizan de forma intermitente, realizar y registrar estas mediciones en incrementos de no más de 5% de la media del diámetro interior de la muestra 10. Realizar y registrar estas mediciones en incrementos de no más de 5% de la media del diámetro interior de la muestra. (Anexo A1) CÁLCULOS Rigidez de la tubería

Factor de rigidez

Porcentaje de tubería

RIGIDEZ EN EL 2.5% DE DEFLEXIÓN

RIGIDEZ EN EL 5% DE DEFLEXIÓN

Anexo 1

CÁLCULO PARA EL MÉTODO DE APLICACIÓN DE RIGIDEZ DEL TUBO DE DISEÑO INDUSTRIAL

Donde: X = Horizontal de deflexión de la tubería, en. (O mm), (puede ser tomado también como la vertical de deflexión). K = constante, depende del soporte de la tubería recibido de la parte inferior de la zanja. W c = carga vertical por unidad de longitud de la tubería. BIBLIOGRAFÍA  

Norma ASTM D-2412 Norma ASTM D-2444