febrero 1, 2022
Círculo interno
El tamaño importa
Contribución de Rob Marsiglia, Director Nacional de Desarrollo Empresarial, Productos Comerciales
Solemos describir las distintas clases de tuberías y materiales en términos muy básicos de dimensionamiento (por ejemplo: ½», 2″, 6″, schedule 40 o DR 11). A veces, lo aclaramos diciendo métrico o IPS, pero ¿apreciamos realmente los matices de lo que estamos diciendo? ¿Entendemos realmente cómo influyen en el rendimiento de un sistema el grosor, el tipo de material o incluso el tamaño?
Los materiales, las clases y la construcción desempeñan un papel importante en las características críticas de un sistema de tuberías. Influyen en el caudal, la velocidad y la caída de presión.
Tomando como referenciala tabla de tamaños nominales que aparece a continuación, vamos a comparar varios materiales comunes de tuberías, y cómo pueden variar los tamaños nominales.
Si utilizamos el acero al carbono de 2″ como referencia base, tiene un diámetro interior (DI) de 2,067″. Para quienes trabajan habitualmente con tuberías de acero, ésta puede ser la tubería de 2″ de referencia en la que piensas. Sin embargo, verás que todos los demás materiales de la lista, como el acero inoxidable schedule 10, el cobre, el PVC, el PP-RCT y el PEX. Cada uno de estos materiales tiene diferentes DI para el mismo tamaño de tubo de 2″.
¿Cuál es el problema? Bueno, si eliges otro material para una aplicación concreta, en lugar del acero, entonces necesitas saber algo más que el tamaño nominal de la tubería para juzgar caudales, velocidades y caídas de presión. Decir simplemente PVC de 2″ no te da toda la información que necesitas. Aún necesitas saber si es un schedule 40 o un schedule 80. Del mismo modo, necesitas saber si el PP-RCT es SDR 9 o SDR 11. En estos casos, el grosor de la pared, adjudicado por el horario del tubo o el SDR, afectará al DI y, por tanto, a las características de flujo. Por ejemplo, el tubo PEX tiene un diámetro interior de 2″, pero ¿será suficiente para los requisitos del sistema?
Los tubos termoplásticos son resistentes a la corrosión y mantienen sus características de caudal a lo largo del tiempo (es decir, un factor Hazen & Williams (H&W) constante). A medida que envejecen los tubos de acero, el factor H&W disminuye con el tiempo, lo que contribuye enormemente a las variaciones de caudal y caída de presión de un sistema.
El acero al carbono de 2″ tiene un H&W de 140. A una velocidad razonable de 5,75 pies/segundo, proporciona un caudal de 60 GPM, con una pérdida de carga de 6,4 pies/100 pies.
Pero, veamos este mismo tubo con factores H&W más bajos:
Sigamos con nuestro gráfico. Supondremos un H&W de 120 para el acero inoxidable y un H&W constante para los tubos termoplásticos.
Para ponerlo todo junto:
¿Qué significa esto? Significa que las variaciones deben considerarse en el contexto de los requisitos del sistema, y que limitarse a llamar a una tubería de 2″ sin comprender plenamente lo que las diferencia, podría obstaculizar el progreso de toda la estructura.
Para los tubos termoplásticos, el DI es el rey. El esquema o SDR dicta el diámetro interior del tubo y a partir de ahí se determinan las características de rendimiento. Las características de rendimiento permanecerán constantes durante toda la vida útil del sistema, a menudo durante 50 años o más, lo cual es sólo una de las muchas ventajas de las tuberías termoplásticas.
No puede decirse lo mismo de los tubos de acero. Ni siquiera las tuberías de acero inoxidable han tenido el mismo éxito que las tuberías termoplásticas en diversos mercados. Si no se tiene en cuenta el envejecimiento al seleccionar tuberías de acero, ¿cuántos sistemas pueden funcionar «como nuevos» con un aumento del 56% en la caída de presión a lo largo de varios años?
¿Qué importancia tienen el caudal, la presión y la pérdida de carga? Los calentadores de agua sin tanque, los grifos automáticos y las válvulas de descarga, los lavavasos y los autoclaves tienen un rango de suministro específico que hay que mantener. Las caídas de presión que aumentan con el tiempo, así como un tamaño nominal de tubería que da lugar a caídas de presión mayores de lo esperado, pueden afectar negativamente al rendimiento de cualquier sistema.
Los efectos de estas variaciones se reducen al mínimo, dados los requisitos de bajo caudal de las instalaciones de fontanería modernas. Por ejemplo, se ha demostrado que los tubos de PEX, en tamaños de ½» y ¾’, funcionan igual de bien que los tubos de cobre del mismo tamaño nominal en determinadas aplicaciones de fontanería. Esto se debe principalmente a los requisitos mínimos de las instalaciones de fontanería del sistema.
Las instalaciones automáticas requieren presiones de funcionamiento mínimas, que es una característica dinámica de presión/caudal. Este requisito se hace más crítico en grandes instalaciones como estadios, aeropuertos, edificios de oficinas, centros educativos e institucionales, donde pueden funcionar simultáneamente varios aparatos de distintos tipos. Por ejemplo, una válvula de descarga automática suele tener un requisito mínimo de 25 psig. Aunque esto pueda parecer fácilmente alcanzable, no se trata sólo de la presión, sino también del requisito de caudal mínimo (normalmente 1,6 GPM) necesario para que el sistema funcione. En instalaciones de gran uso, esta condición dinámica debe aplicarse en varias válvulas (y accesorios) al mismo tiempo y, a veces, en varios niveles.
Estos grandes sistemas tienen grandes tramos de tuberías e incluso un pequeño cambio en la pérdida de carga, multiplicado por cientos (si no miles) de metros de tubería, puede tener un impacto negativo en el rendimiento de los aparatos y en la experiencia del usuario.
Asahi/America ofrece una diversa gama de materiales termoplásticos para tuberías con una amplia gama de grosores de pared para adaptarse a aplicaciones químicas, comerciales, industriales, medioambientales y de alta pureza. Podemos guiarte a través del laberinto del dimensionamiento IPS, métrico, schedules y SDR para ayudarte a mantener constantes las características de flujo de tus estructuras durante toda la vida útil del sistema.
AVISO DEL EDITOR: Ten en cuenta que la información de este artículo sólo tiene fines educativos y no sustituye a ninguna información técnica ni especificación de producto de Asahi/America.
Consulta al departamento técnico de Asahi/America en el 1-800-343-3618 o en [email protected] sobre todas las aplicaciones de productos en lo que respecta a la selección de materiales en función de la presión, la temperatura, los factores medioambientales, los productos químicos, los medios, la aplicación, etc.
