PRUEBA HIDROSTÁTICA EN TUBERÍA POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD ELAINE COLMENARES
CORPORACIÓN VERSACORP 2DA. AV. DE LAS DELICIAS – EDIF. PORTAL PLAZA I - PISO 1 – OFICINA 1 C SABANA GRANDE – CARACAS / VENEZUELA Teléfono: 0212-7627672 15/09/2010
1. Contenido
2.
INTRODUCCIÓN
4
3.
OBJETIVOS
5
3.1
Objetivo General
5
3.2
Objetivos Específicos
5
4.
BASES TEÓRICAS
6
4.1
POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD)
6
4.2
VENTAJAS Y CARACTERÍSTICAS DEL PEAD
6
4.3
USOS DEL PEAD
8
5. 5.1
6.
GRÁFICA DE VIDA ÚTIL DEL TUBO PEAD IDENTIFICACIÓN DE LA TUBERÍA DE PEAD
9 10
METODOLOGÍA
12
6.1 SOLDADURA A TOPE O TERMOFUSIÓN 6.1.1 General
12 12
6.2
Consideraciones Generales de Tablas y Procedimiento
18
6.3
INSPECCIÓN DE SOLDADURA
19
6.4 PRUEBA HIDROSTÁTICA 6.4.1 Procedimiento 6.4.2 METODO 2 6.4.3 Consideraciones
7.
20 20 22 24
PROCEDIMIENTO DE ENSAYO
25
7.1 SOLDADURA A TOPE 7.1.1 Materiales y equipo 7.1.2 Partes Del Equipo
25 25 25
2
7.1.3 7.2
PRUEBA HIDROSTÁTICA
29
CONSIDERACIONES DE SEGURIDAD
30
8.
MEMORIA DESCRIPTIVA DEL ENSAYO
31
9.
MEMORIA FOTOGRÁFICA
34
9.1 Soldadura de la tubería 9.1.1 Identificación de la tubería. 9.1.2 Aspecto inicial de la tubería. 9.1.3 Alineación inicial de la tubería. 9.1.4 Biselando el tubo. 9.1.5 Aspecto después de la fresadora y limpieza de la superficie. 9.1.6 Alineación después de la aplicación de la fresadora 9.1.7 Aplicación del elemento térmico. 9.1.8 Formación de la rebaba. 9.1.9 Quitando el elemento térmico 9.1.10 Proceso de unión de extremos de la tubería 9.1.11 Unión final de la tubería 9.1.12 Aspecto después de la soldadura en los extremos 9.1.13 Aspecto final de la soldadura de la tubería
34 34 34 35 35 36 36 37 37 38 38 38 39 39
9.2 Prueba hidrostática 9.2.1 Montaje de la tubería para la prueba 9.2.2 Bomba utiliza en la prueba 9.2.3 Sistema de medición de presión 9.2.4 Sistema de bombeo armado. 9.2.5 Fugas en el sistema por la soldadura. 9.2.6 Presión de prueba mantenida por tres horas 9.2.7 Inspección de juntas después de las tres horas. 9.2.8 Presión de 250 psi 9.2.9 Inspección de juntas.
40 40 41 41 42 43 43 44 44 45
10.
CONCLUSIONES
46
11.
ANEXOS
47
12.
REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
51
3
2. INTRODUCCIÓN
El polietileno de alta densidad es uno de los materiales más versátiles desde su descubrimiento; en la
actualidad sus usos varían desde bolsas
plásticas, juguetes, envases de alimentos hasta aplicaciones mayores como tuberías para gas, agua potable, aguas residuales entre otros. El polietileno de alta densidad es un excelente material para ser usado en sistemas de tuberías para desagües, abastecimientos da aguas blancas, gas, petróleo, entre otros, ya que posee características que favorecen el traslado de de estas sustancias, sin que se produzcan alteraciones químicas en el mismo, debido a la variación de la temperatura y presión en el trayecto. En los sistemas de tuberías, uno de los inconvenientes más comunes es en el momento de realizar una junta, el proceso de soldadura de las tuberías de PEAD, es un proceso simple pero delicado, en cuanto a su ejecución, ya que una pequeña falla, podría generar perdidas en el sistema de aducción; generalmente para verificar la soldadura se realizan pruebas hidrostáticas en una soldadura modelo de escala real; este proceso se puede realizar de diferentes formas, sin embargo la base de todo los ensayos esta en presurizar la tubería y someterla a una presión mayor a la de diseño, según se establezca en el diseño original de la tubería, este proceso debe ser vigilado periódicamente para verificar si hay algún tipo de fugas en el sistema. En este manual, se establece como objetivo principal el montaje de la prueba hidrostática para la verificación de las soldaduras, para ello es necesario seleccionar el método de ensayo adecuado, soldar la tubería según la especificaciones de la tubería, colocar los sistemas de medición correctos y vigilar la tubería durante el proceso de ensayo para detectar posibles fallas en el sistema. *La información suministrada a continuación no debe ser usada como base única para la elaboración del ensayo.
4
3. OBJETIVOS
3.1 Objetivo General Evaluar la calidad de la soldadura a tope en una tubería de polietileno de alta densidad (PEAD), a través de una prueba hidrostática, en la cual se cumplan los criterios de resistencia establecidos por el fabricante, normas nacionales e internacionales.
3.2 Objetivos Específicos •
Investigar
y analizar los métodos existentes para la elaboración de la
prueba hidrostática en tubos de PEAD, seleccionado el método que se adapte mejor a las condiciones donde se encuentre ubicada la tubería. •
Realizar el proceso de soldadura en la tubería de PEAD, a través del método de termo-fusión o soldadura a tope, según lo indique el manual de la maquinaria a utilizar.
•
Confeccionar el sistema de medición de presión, llenado y bombeo de la tubería, para el correcto funcionamiento del sistema.
•
Ensayar la tubería e inspeccionar periódicamente que el sistema se mantenga en correcto funcionamiento durante el tiempo de ensayo.
5
4 4. BASES TEÓRICAS
4.1 POLIETILENO D DE ALTA DENSIDAD (PEAD) El polietileno de alta densid dad es un polímero de cadena lineal no ram mificada.
Se obtiene por polim merización del etileno a presiones relativa amente bajas (1-200 atm), con cataliza ador alquilmetálico (catálisis de Ziegler) o un óxido metálico sobre sílice o alú úmina (procesos Phillips y Stardard Oil). Su resistencia química y térmica, así ccomo su opacidad, impermeabilidad y dureza son superiores a las del polietilleno de baja densidad. Se emplea en la co onstrucción y también para fabricar próte esis, envases, bombonas para gases y conttenedores de agua y combustible. Los ob bjetos fabricados con HDPE se identifican, en e el sistema de identificación americano o SPI (Society of the Plastics Industry), con n el siguiente símbolo en la parte inferior..
4.2 VENTAJAS Y C CARACTERÍSTICAS DEL PEAD Según “performance pipe” las características más resaltantes de e las tuberías PEAD son las siguientes:
6
-
Alta resistencia y dureza para resistir presión interna por períodos prolongados y cargas externas.
-
Resistencia a largo plazo para duración y rendimiento prolongados.
-
Elasticidad para intensificar resistencia a oleada y martilleo del agua recurrente e intermitente.
-
Flexible, duro, ligero y resistente al impacto para un menor costo de instalación, zanjas más angostas (reducir excavación).
-
Se requieren menos accesorios – La tubería de PE Flexible puede ser doblada en frío en el campo para seguir el perfil del terreno, reduciendo la necesidad de accesorios.
-
La tubería DriscoPlex® 4000 y DriscoPlex® 4100 PE 3408 es el material de preferencia para perforación direccional horizontal, arado, cruces de ríos y cuerpos de agua, rotura de tubo, revestimiento deslizante y otras tecnologías de instalación sin zanjas.
-
Resistencia química para resistir químicos corrosivos (pH de 1 a 14) y suelos agresivos.
-
No se oxida, pudre, corroe, no forma tubérculos ni apoya crecimiento biológico. Resistente a degradación ultravioleta y térmica.
-
Puede ser conectado usando fusión por calor, electro fusión, sillas de fusión por calor, conexiones mecánicas, collarines, adaptadores de junta mecánicos y servicio mecánico y tapping saddles.
-
Las juntas de fusión por calor herméticas a fugas están completamente restringidas y tan fuertes como el mismo tubo.
-
Mantiene flexibilidad aún en temperaturas por debajo del congelamiento – el agua se puede congelar en la tubería sin dañarla.
-
Mantiene baja resistencia a flujos líquidos para reducción de costos de bombeo y operación. Boletín PP 501
7
4.3 USOS DEL PEAD Los tubos de PEAD son de gran aplicación en diferentes áreas tales como: •
•
Aducciones y redes de distribución para: o
Agua potable en el sector municipal e industrial.
o
Agua residuales en el sector Industrial y complejos petroquímicos.
En construcciones próximas a áreas corrosivas como las cercanas al mar y/o
instalaciones
mar
adentro,
utilizada
ampliamente
en
tuberías
submarinas como acueductos y aguas negras. •
En proyectos de irrigación por goteo o aspersión y riego por pivote central.
•
Para
alcantarillados
sanitarios,
pluviales,
combinados
y
descargas
industriales. •
El gas doméstico urbano se distribuye a baja presión con el valor máximo de 4 bar (60 psi) y la tubería es fabricada para un diseño hidrostático de 10 bar (150 psi), dando un factor de seguridad de más del doble para las zonas densamente pobladas.
•
La facilidad de conexiones herméticas con la soldadura de termo-fusión permite garantizar un sistema con 100% de estanqueidad, premisa primordial para este tipo de aplicaciones.
•
Por su resistencia a la corrosión y a las incrustaciones se elimina el efecto de pérdida de capacidad de la red por disminución de su diámetro interno, evitando así la necesidad de mantenimiento y el uso de sistemas de protección catódica, disminuyendo de esta manera los costos.
8
5. GRÁFICA DE VIDA ÚTIL DEL TUBO PEAD
Extrapolación grafica para 50 años de la curva de resistencia en función del tiempo para 20º C, en la cual, se muestra la gran resistencia que posee el material al ser sometido a diferentes temperatura.
Grafica N°1 Vida Útil Del Tubo PEAD
9
5.1 IDENTIFICACIÓN DE LA TUBERÍA DE PEAD En la norma COVENIN 1977-33 se establecen las siguientes definiciones. Diámetro Nominal
(DN): es el diámetro declarado por el
fabricante, y se expresa en mm. Diámetro Exterior Cualquiera (D): es el valor del diámetro externo del tubo, medido en una sección cualquiera, de acuerdo a la norma COVENIN 519 Diámetro Exterior Medio (Dm) es el coeficiente resultante de dividir la circunferencia del tubo entre ( =3,1416), y se expresa en mm. Presión Nominal (PN): es la presión máxima a la que deben trabajar los tubos en servicio continuo a 20ºC, se expresa en bar (1bar=1,02 kgf/cm2) Espesor Teórico (S): es el espesor que resulta de aplicar la formula que se da a continuación, en función de la presión nominal y del diámetro nominal del tubo.
2 Donde: S: Espesor Teórica de pared, expresado en mm PN: Presión nominal, expresada en KPa. DN: Diámetro nominal, expresado en mm. : solicitación máxima de trabajo a 20ºC. Para el polietileno de alta densidad : 5*103 kPa (50 kgf/cm2).
10
FIG 1 Tubería En las tuberías gen neralmente, se identifica el fabricante de la l tubería, el diámetro nominal en mm, ssi la tubería es PE80 o PE100, el SDR de la a tubería y las normas COVENIN bajo la ccual fue elaborada (COVENIN 3833)
11
6. METODOLOGÍA
6.1 SOLDADURA A TOPE O TERMOFUSIÓN El procedimiento de soldadura se realiza según las instrucciones recomendada por el fabricante de la máquina de soldar. Según el fabricante DELTA DRAGON 315S el procedimiento a seguir es el siguiente:
6.1.1 General •
Se procede a realizar el corte, el cual se debe efectuar de forma recta, teniendo en cuenta que ambos cortes deben quedar paralelos entre sí; se deben alinear ambos extremos, esto se realiza ajustando la prensa.
•
Colocar los tubos uno en frente del otro colocando la biseladora en medio de ambos extremos (se debe presionar ambos extremos de la tubería).
•
Se debe tener una separación entre las caras del tubo es de 2mm.
•
Verificar el alineamiento de uniendo suavemente los extremos de la tubería. Se constata la perpendicularidad del corte controlando que la separación entre las caras no sea mayor al 0.2% de espesor.
•
Limpiar con una toalla impregnada de alcohol las superficies o extremos de la tubería evitando tocar las superficies o ser unidas (no se utiliza solventes). La soldadura se realiza de acuerdo a las características de la tubería, de
ello depende la temperatura que se va aplicar para cada tipo de tubo.
12
Procedimiento de soldadura para tuberías PE80 p pt + p5
pt + p1
1
2
4
3
5
p2
t1
t2
t3
t4
t5
t6
t
FIG 2 Diagrama general de soldadura para PE 80
•
FASE 0; Se calcula la presión de arrastre (pt), necesaria para vencer la fricción de la máquina. Esta presión se calcula abriendo los carros al máximo, en donde se va aumentando la presión hasta que ésta pueda mover la tubería.
•
FASE 1; La presión de acercamiento de ambos extremos de la tubería, va a ser igual a la presión uno (p1) más la presión de arrastre (pt), la cual es mantenida hasta que se forme una rebaba del ancho indicado en las tablas anexadas en el instructivo.
p 1
t FIG 3 Diagrama de Fase 1
13
•
FASE 2; Una vez transcurrido el tiempo de la primera fase, se disminuye la presión hasta que se alcance una presión (p2) indicadas en la tablas, la cual es suficiente para mantener el contacto del elemento térmico con la tubería.
p 2
t FIG 4 Diagrama de Fase 2
•
FASE 3; Se retira el elemento térmico en el tiempo pre-establecido en las tablas. p 3
t FIG 5 Diagrama de Fase 3
•
FASE 4; Seguidamente, se unen ambos extremos de la tubería en un tiempo menor al indicado en las tablas, a objeto de evitar la acumulación de aire en la unión de los tubos. p
4 t FIG 6 Diagrama de Fase 4
14
•
FASE 5; Después se debe aumentar a una presión (pt+p5), la misma debe de ser
igual a la primera presión (p1+pt), posteriormente, se libera
lentamente la palanca de la central, y se espera un tiempo t5 indicado en tablas. p 5 t FIG 7 Diagrama de Fase 5
•
FASE 6; Luego sigue la fase de enfriamiento, ésta consiste en descargar la presión hasta cero, dando una vuelta completa a la válvula de descarga de presión y se espera el tiempo t6 para que se enfrié la unión. p 6
t FIG 8 Diagrama de Fase 6
15
Procedimiento de soldadura para tuberías PE100
p pt + p1
1
2
pt + p5
3
4
5
6
7
p2
t1
t2
p6
t3
t4
t5
t6
t7
t
FIG 9 Diagrama general de soldadura para PE 100
•
Se aplica el procedimiento de la tubería PE80 hasta la fase 4. •
FASE 5; Esta fase consiste en unir la tubería con una presión (p5+pt), mientras se mantiene la palanca de la central sostenida, por un tiempo t5 indicado en las tablas, una vez transcurrido dicho tiempo se libera lentamente la palanca
p
5 t FIG 10 Diagrama de Fase 5
16
•
FASE 6; En ésta fase se debe descargar la presión hasta el valor p6, girando hacia la izquierda la válvula de descarga de presión y esperar el tiempo (t6) estipulado en las tablas.
p 6
t FIG 11 Diagrama de Fase 6
•
FASE 7; Finalmente se debe descargar la presión hasta que ésta llegue a cero, abriendo completamente la válvula de descarga de presión, esta fase es la de enfriamiento.
p 7
t
FIG 12 Diagrama de Fase 7
17
6.2 Consideraciones Procedimiento
•
Generales
de
Tablas
y
Las superficies a soldar deben comprimirse contra el termo-elemento, con una fuerza o presión que es proporcional al diámetro de la tubería; luego se debe disminuir dicha presión hasta un valor igual a 0.05NW/mm2. esto con el fin de absorber el calor necesario para la poli-fusión (las tablas
•
El tiempo de calentamiento, está en función del espesor del tubo y la presión en el momento de la soldadura no debe ser menor de 0.02 NW/mm2.
•
Una vez transcurrido el tiempo de calentamiento de las superficies a soldar, se retira rápidamente el termo-elemento (máximo 1 segundo) sin tocar el material blando.
•
Se inspecciona que exista fusión uniforme.
•
No se debe acelerar el enfriamiento.
•
El reborde debe estar contra el tubo.
•
La unión del tubo debe permanecer inmóvil de 10 a 60 minutos adicionales.
18
6.3 INSPECCIÓN D DE SOLDADURA Para aprobar la soldadu ura esta debe tener un aspecto visual, que e cumpla con las siguientes condiciones: •
Apropiada alineación n.
•
No debe presentar g grietas ni discontinuidades.
•
La soldadura no deb be presentar altibajos.
•
No debe presentar fu undición excesiva.
FIG 13 Tubería correctamente soldada
FIG 1 14 Tubería con soldadura rechazada por discontinuidad en la soldadura
FIG 1 15 Tubería con soldadura rechazada por excesiva fundición.
19
6.4 PRUEBA HIDROSTÁTICA En un ensayo de presión hidrostática en tuberías de PEAD, es necesario seguir los procedimientos existentes que sean confiables y controlados, en los cuales se tomen en consideración las normas COVENIN, ASTM, e ISO para su elaboración. A continuación REVINCA, señala dentro de sus manuales los siguientes: •
Longitud de la sección de la prueba (1000 ft. vs. 10.000 ft. por volumen de agua de relleno total).
•
Diámetro de la tubería (2” vs. 24”).
•
Cambios de temperatura (alta-baja o baja-alta).
•
Taza de intensificación de presión.
•
Presencia de cualquier aire en la tubería.
•
El grado de cualquier fuga o fuga total de la tubería.
•
Movimiento axial o desprendimiento mecánico de accesorios / conexiones.
•
Eficiencia de la compactación del suelo de la fundación, del relleno de la zanja.
•
La exactitud y eficiencia del aparato de comprobación de ensayo, instrumentación y hardware.
6.4.1 Procedimiento La proporción de presurización debe ser lo suficiente para alcanzar designando un espacio de tiempo mayor a 5min y menor de 10 min aproximadamente. Esto seguido de la expansión diametral del PEAD debido a que la tensión periférica se intensifica para alcanzar 1.5 veces la presión de la prueba.
20
1. Prueba de presión hidrostática fuera de la trinchera (método a utilizar en el ensayo) 1.1. Una vez unida los extremos de las tuberías, se procede a llenar ésta con agua, asegurándose de expulsar todo el aire que se encuentre dentro de la tubería. 1.2. Luego se somete a la tubería a una presión 150% o 1,5 veces la presión de diseño del sistema, por un periodo máximo de 3 horas. Durante este tiempo se agrega agua periódicamente, con el fin de mantener la presión de prueba, este proceso compensa el estiramiento inicial que sufre la tubería. 1.3. No es necesario tomar registro de la cantidad de agua que es agregada para mantener la presión en la tubería. 2. Prueba de presión hidrostática dentro de la trinchera 2.1. Cuando la tubería ha sido enterrada, se debe llenar la tubería con agua y asegurarse de que no quede aire atrapado en la tubería. 2.2. La presión de prueba debe ser 1.5 veces la presión de diseño del sistema, ajustado a la temperatura del ensayo, además se debe revisar si existen fugas en la sección de prueba, (una ligera caída de presión no solo indicara una fuga, estas se deben también a los cambios de temperatura durante la prueba.) Este proceso consta de dos partes •
Gradualmente se presuriza la sección de prueba con la presión de prueba, la cual se mantiene por 3 horas. Durante este proceso la tubería de aumentará ligeramente, y para mantener la presión será necesario añadir agua en intervalos de una hora por 3 horas. 21
•
Después de que ocurra la primera fase, es decir, 4 horas desde que se presurizo la tubería, tiempo para el cual la expansión inicial ha terminado, se puede comenzar la fase de prueba, la tubería se llena para estabilizar la presión en la tubería.
•
En la fase de prueba la tubería se debe tener la presión establecida, se apaga la bomba y se debe mantener máximo por 3 horas, después del cual toda deficiencia en el agua puede ser remplazada y medida.
•
Durante el periodo de comprobación es necesario agregar agua en relleno la cual no excederá a las expuestas en la tabla.
•
Si se detecta una fuga esta debe ser reparada y re-probada después que han ocurrido 24 horas desde su recuperación.
•
Otra alternativa para la detección de fuga consiste en mantener la presión de prueba, por un periodo de 4 horas, y dejar caer la presión en 10psi (0.69 MPA). Si la presión sigue siendo a continuación, dentro del 5% del valor objetivo de 1 hora, esto indica que no hay fugas en el sistema.
6.4.2 METODO 2 La prueba consiste en colocar la tubería bajo presión hidrostática interior durante al menos doce (12) horas, la presión de la prueba es 30% sobre la presión nominal (1.3 veces la PN) de la tubería. Este método de prueba se ha usado durante los últimos 15 años con resultados satisfactorios.
Se ha probado en tuberías con longitudes hasta de 3.000 m y diámetros hasta 800 mm. En todos los casos las tuberías han sido probadas conforme al criterio de aceptación y rechazo de la ecuación.
22
DV(5H – 4H) £ 0,550 DV(3H – 2H) + VLEAK, 1h. Procedimiento de la prueba de presión hidrostática.
•
Se comienza a bombear al agua de relleno tratando de que la temperatura sea la misma con la cual descarga en la tubería. (Tolerancia de la temperatura ±3º C).
urante el bombeo, para
conseguir la presión de la prueba, todos los rebordes de las uniones serán tensadas en breves intervalos; Esto con el fin de evitar que las fuerzas originen deformaciones por fuera en las soldaduras. •
Se eleva la presión a la presión de la prueba, el volumen de agua debe ser moderado.
espués de haber alcanzado la presión de la
prueba
permanecer
esta
debe
constante
durante
5
horas,
bombeando consecutivamente en una cantidad suficiente de agua. •
El volumen de agua DV*(3H – 2H) necesario para mantener el volumen de agua constante entre la segunda y tercera hora tiene que ser medido, de la misma manera el volumen de agua entre la cuarta y quinta hora (DV*(5H – 4H). Esto quiere decir que en intervalos irregulares de dos (2) horas deben restaurarse la presión de la prueba para el sucesivo bombeo. Así de este modo se puede determinar el aumento de volumen, midiendo la cantidad de agua que se ha introducido seguidamente.
•
Es necesario prestar atención al hecho de que, debido al aumento brusco de temperatura, pueden presentarse algunas variaciones de presión. Contrariamente a las tuberías en metal, un aumento de temperatura provoca una caída de presión y viceversa.
•
espués de cada bombeo los controladores y los bordes de la unión se deben verificar.
•
En caso de realizar una inspección en una tubería submarina, sujeta a los cambios extensos de presión hidrostática externa debido a las variaciones en la marea, la presión de prueba interior tiene que ser 23
regulada, de modo de no encontrar variaciones durante el periodo de prueba y mantenerla siempre constante.
6.4.3 Consideraciones 1. La longitud de la tubería de ensayo varía entre 2640 ft a 5280 ft. 2. Se debe colocar una superficie acondicionada (tipo colchones) para prevenir el movimiento axial de la tubería 3. La temperatura de ensayo debe ser controlada, para evitar variaciones en la presión, ya que un aumento de temperatura indicaría una caída en la presión. 4. La velocidad del flujo debe ser menor a 2 pies/s, para evitar el fenómeno de golpe de ariete. 5. Se recomienda colocar el medidor de presión en la parte más baja de la tubería. 6. Las válvulas de extracción de aire se deben colocar en los extremos de la tubería. 7. Se recomienda inclinar un poco la tubería para que el aire se acumule en el punto más alto de la misma. 8. Se debe realizar un pre-ensayo, en el que se verifiquen las uniones y tubería cuando están sometidos a la presión de diseño. 9. La cantidad de agua agregada admisible para la expansión durante la prueba deberá ser conforme de acuerdo a una tabla. 10. Si no hay fugas visibles ni caídas de presión significativas la tubería pasa la prueba.
24
7. PRO OCEDIMIENTO DE ENSAYO
7.1 SOLDADURA A TOPE 7.1.1 Materiales y equ uipo •
Soldadora marca e elta RAGON
•
Planta eléctrica
•
Tubería PEA GEMACA PE 80 Æ= 250 mm, SDR = 13,6 COVE ENIN 3833
•
Cronómetro
7.1.2 Partes Del Equip po Como se menciono an nteriormente la soldadora utilizada en el ensayo e es la elta
RAGON 315S, diicha maquina está compuesta por el cuerpo de la
maquina, la fresadora, el e elemento térmico, el sostén de la fresadora a y elemento térmico, central hidráulica y temporizador. 7.1.2.1 Cuerpo De La Máq quina 1. Carro móvil
10. Puntos
2. Carro fijo 3. Tornillo
de
enganche
para p
desplazamiento amarre
m mordaza
extraíble 4. Mordaza superior 5. Mordaza inferior 6. Vástago superior 7. Vástago inferior 8. Acoplamientos rápidos 9. Manguito
de
ajustte
de
mordazas FIG 16 Cuerpo de la maquina
25
el
7.1.2.2 Fresadora
10. Cable de alimentación
1. Empuñadura 2. Interruptor para el encendido del motor y pulsador de bloqueo 3. Empuñadura para el mo ovimiento 4. Asiento del micro-interru uptor de seguridad 5. Bloqueo 6. Tope de sujeción al vásstago superior 7. Hoja go inferior 8. Tope de apoyo al vástag 9. Asiento del fusible
FIG 17 Fresadora
7.1.2.3 Elemento Térmico o.
1. Clavija de alimentación..
5. Luz verde indicadora de presencia
2. Conector del control ele ectrónico
de tensión.
ciclo de soldadura.
6. Disyuntor térmico.
3. Luz amarilla indicadora alcance de
7. Placa.
temperatura introducida a (centella
8. Termómetro de control de
cuando alcanza la temp peratura).
temperatura de soldadura
4. Potenciómetro introducttor de
(independiente del
temperatura de soldadu ura.
termorregulador). 9. Empuñadura.
26
FIG 18 Elemento Térmico
7.1.2.4 Sostén Fresadorra/Elemento Térmico
1. Manilla de levantamientto. 2. Espacio para elemento térmico. 3. Espacio para fresadora.. 4. Orificios de fijación FIG 19 Sostén Fresadorra/Elemento
termorregulador.
Térmico
27
7.1.2.5 Central Hidráulica a
1. Manilla de levantamientto. 2. Palanca del distribuidor. 3. Manómetro de presión d de aceite. 4. válvula de máxima pressión. 5. Válvula de descarga pre esión. 6. Tapa de tanque de aceite. 7. Enchufe. 8. Temporizador.
FIG 20 Central Hidráulica
28
7.1.2.6 Temporizador
1. Tecla para selección de el primer conteo hacia atrás (timer 1). 2. Tecla para la selección del segundo conteo hacia atrás (timer 2). 3. Tecla para la selección del reloj. 4. Tecla regulación horas/minutos/segundos/puesta en cero 5. Tecla de encendido/inte errupción conteo hacia atrás y para traer a la a memoria. •
Tecla de encendido//interrupción conteo hacia atrás progresivo (en ( modo “timer” con el tiempo o puesto en cero).
FIG 21 Temporizador
7.1.3 PRUEBA HIDRO OSTÁTICA 7.1.3.1 Materiales y equipo
•
Bomba manual GEN NEDISCA
•
Manómetros con una a apreciación de hasta 0.1 bar.
•
Placas para la presu urización
•
Válvula de extracción de aire
29
7.2 CONSIDERACIO ONES DE SEGURIDAD
1. Usar guantes
2. Calzados de prottección
3. Utilizar gafas de protección Peligros existentes
1. Quemadura
2. Incendio
3. Enredo o engancche
4. Corte
5. Proyección de asstillas
6. Eléctrico 30
8. MEMORIA DESCRIPTIVA DEL ENSAYO
Como se ha mencionado anteriormente, la prueba hidrostática se realiza con el fin de verificar la calidad de las soldaduras realizadas en un sistema de tuberías, bien sea de PEAD u otro material. El procedimiento y montaje del ensayo de la prueba hidrostática en PEAD utilizado, fue el siguiente: •
Se sueldan las tapas ciegas en ambos extremos de la tubería. Para soldar las tapas de presurización se siguió el siguiente procedimiento: 1. Se revisa la identificación de la tubería; la tubería a utilizar es GEMACA PE 80 Æ= 250mm, SDR = 13,6 COVENIN 3833 FASE 1; Se utiliza solo la presión P1, ya que no hay tubería a ambos lados, esta presión P1 va a ser igual a 34bar. Hasta que se forme una rebaba de 2,3mm aproximadamente. FASE 2; Una vez transcurrida la primera fase, se descarga la presión hasta que se alcance la presión P2 igual a 5bar, suficiente para mantener el contacto del elemento térmico. Esta presión se mantiene por un tiempo de 221 s. FASE 3; Se retira el elemento térmico en un tiempo menor o igual 10 s. FASE 4; Seguidamente, se aumenta la presión gradualmente uniendo ambas caras a soldar en un tiempo menor a 11 s. FASE 5; Después se aumenta la presión a 34bar por un tiempo de 21min, este es el tiempo de soldadura del elemento FASE 6; Luego sigue el enfriamiento, en donde se descarga la presión hasta cero, y se retira la tubería de la maquina.
31
Este proceso se realiza para ambos extremos de la tubería donde se colocan las placas de presurización. •
Se colocan una abrazadera en un extremo de la tubería, preferiblemente por donde se va a llenar el tubo, es ahí, donde se instala el manómetro y la válvula de purgación del sistema.
•
Luego se sueldan ambas tuberías según el procedimiento descrito en la primera parte. FASE 1; La presión de acercamiento de ambos extremos de la tubería va a ser igual a la p1 (34bar) más la pt la cual es de 7bar, para una presión total de 51 bar, la cual es mantenida hasta que se forme una rebaba de 2,3mm. FASE 2; Una vez transcurrida la primera fase, se descarga la presión hasta que se alcance la presión P2 igual a 5bar, suficiente para mantener el contacto del elemento térmico. Esta presión se mantiene por un tiempo de 221 s. FASE 3; Se retira el elemento térmico en un tiempo menor o igual 10 s. FASE 4; Seguidamente, se aumenta la presión gradualmente uniendo ambas caras a soldar en un tiempo menor a 11 s. FASE 5; Después se aumenta la presión a 51bar por un tiempo de 21min, este es el tiempo de soldadura del elemento FASE 6; Luego sigue el enfriamiento, en donde se descarga la presión hasta cero, y se retira la tubería de la maquina.
•
Una vez soldada la tubería, se procede a llenarla de agua. Una vez llena se inicia la prueba hidrostática, en la cual se le suministra a la tubería una presión igual al 150% de la presión de diseño (la presión de diseño de la tubería usada es 120psi, por lo tanto la presión del ensayo fue 180psi). Este procedimiento se realiza según el primer método, en donde la tubería esta fuera de la trinchera.
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•
Se debe revisa la tubería cada media hora para certificar de que no existan fugas en el sistema.
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Cuando se alcanza la presión deseada se esperan tres horas, tal como se expresa en el método; mientras transcurren las tres horas, se debe ir inspeccionando si hay fugas en la tubería o si la presión disminuye. En caso de que exista una fuga, se debe localizar la falla y repararla, una vez realizado esto se vuelve a probar la tubería.
•
Si en la tubería no se evidencian perdidas o fugas, disminuciones de la presión, se afirma que la soldadura realizada es de buena calidad y ha pasado la prueba.
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9. MEMORIA FOTOGRÁFICA
9.1 Soldadura de la tubería
9.1.1 Identificación de la tubería.
9.1.2 Aspecto inicial de la tubería.
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9.1.3 Alineación inicial de la tubería.
9.1.4 Biselando el tubo.
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9.1.5 Aspecto después de la fresadora y limpieza de la superficie.
9.1.6 Alineación después de la aplicación de la fresadora.
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9.1.7 Aplicación del elemento térmico.
9.1.8 Formación de la rebaba de 2.3 mm.
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9.1.9 Quitando el elemento térmico.
9.1.10 Proceso de unión de extremos de la tubería.
9.1.11 Unión final de la tubería.
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9.1.12 Aspecto después de la soldadura en los extremos.
9.1.13 Aspecto final de la soldadura de la tubería.
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9.2 Prueba hidrostática. 9.2.1 Montaje de la tubería para la prueba.
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9.2.2 Bomba utilizada en la prueba.
9.2.3 Sistema de medición de presión.
Manómetro indicando presión cero antes de empezar el ensayo.
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9.2.4 Sistema de bombeo armado.
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9.2.5 Fugas en el sistema por la soldadura.
9.2.6 Presión de prueba mantenida por tres horas.
Manómetro indicando 180psi (150% de la presión de diseño).
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9.2.7 Inspección de juntas después de las tres horas.
Tubería sin muestra de fallas con una presión de 250 psi.
9.2.8 Presión de 250 psi.
Manómetro indicando una presión superior a la de ensayo, sin mostrar cambios o fallas en la tubería.
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9.2.9 Inspección de juntas.
Tubería sin muestra de fallas con una presión de 250 psi.
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10. CONCLUSIONES
La unión de tuberías, es un proceso muy común en la construcción de sistemas de acueductos; siempre que este proceso sea llevado a cabo, se debe tener en cuenta todas las consideraciones necesarias que se indiquen en los instructivos de soldadura, la unión a tope o termo- fusión en tuberías de PEAD, requiere de mucha habilidad y conocimientos por parte del operador, para que la junta quede sin fisuras, irregularidades que puedan generar perdidas de las sustancias a través de dichas fisuras. Es por ello, que se elaboran las pruebas hidrostáticas, el cual es un proceso que se adapta a las condiciones de ubicación de la tubería, en una prueba hidrostática se debe tener en cuenta las pérdidas de presiones, las cuales pueden significar una fuga en la tubería o un cambio en la temperatura, lo cual originaria una pérdida de presión. El proceso de ensamblaje de la tubería es importante, pues las fugas pueden provenir por el sistema de medición que se instale. Además se observa que las tuberías de PEAD son altamente a las presiones internas, soportando hasta 200 psi. Asimismo es importante destacar que el seguimiento adecuado de las instrucciones, proporcionara que el ensayo realizado no genere fallas en el sistema, igualmente se recomienda que las soldaduras sean realizadas por técnicos especialistas en el área, evitando así posibles errores por manipulación de los equipos.
11. ANEXOS
TABLAS DE SOLDADURA A PE80 Y PE100
Tabla Nº1 PE 80 suministrada por el equipo de soldadura a
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Tabla Nº2 PE 80 suministrada por el equipo de soldadura a
48
Tabla Nº3 PE 80 suministrada por el equipo de soldadura a
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Tabla Nº4 PE 1 100 suministrada por el equipo de soldadura a
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12. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS
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