En la construcción de edificios de múltiples pisos, los diseñadores deben considerar no solo la expansión y contracción de las tuberías instaladas horizontalmente, sino también el diseño y la instalación de las tuberías verticales, una función que el sistema de tuberías industriales Corzan® CPVC cumple de manera excepcional como tubería de agua industrial.
Un enfoque alternativo para la estabilidad de las tuberías verticales
En los sistemas de tuberías de agua caliente con Corzan® CPVC, existen dos enfoques principales: el uso de loops de expansión, similares a los de las instalaciones horizontales, para acomodar la expansión térmica; y un enfoque alternativo que reduce su aplicación. Este último método evita la naturaleza costosa y lenta de los loops de expansión mediante una configuración de soportes que limita la expansión térmica a secciones de dos pisos.
El procedimiento implica el uso de abrazaderas simples en los pisos impares y abrazaderas dobles en los pisos pares. Además, se añaden guías a mitad de camino para tuberías de dos pulgadas de diámetro o menos para el uso como riser o tubería vertical. Esta técnica tiene en cuenta los límites del producto en este contexto, y Lubrizol® Advanced Materials colaboró con Stress Engineering Services para llevar a cabo un análisis exhaustivo con el fin de validarla.
Análisis de deflexión y resistencia a la tensión
El análisis profundiza en la mecánica de la deflexión y la tensión de la tubería, factores cruciales para determinar el probable rendimiento del sistema vertical. La deflexión está directamente relacionada con el riesgo de contacto entre la tubería y las paredes interiores, lo que podría provocar deformación.
Las tensiones registradas permitieron determinar la viabilidad del esquema de soporte, al servir como indicadores fundamentales de una posible falla en la tubería vertical. La tensión se clasificó en tres categorías:
- Tensión por presión: tanto en sistemas de tuberías de alimentación superior como inferior, la presión del agua en los pisos inferiores aumenta debido a la gravedad. Esta presión interna elevada se traduce en tensiones y deformaciones en las paredes de la tubería de CPVC, lo que podría causar su ruptura.
- Tensión térmica: todos los materiales experimentan expansión térmica debido a las fluctuaciones de temperatura, lo que provoca cambios en sus dimensiones. Con el coeficiente de expansión térmica de Corzan® CPVC, por cada aumento de 1°F (aproximadamente 17.22°C) en la temperatura, el CPVC se expande cerca de un 0.0034%, lo cual es cinco veces mayor que la expansión de la estructura de acero de un edificio.
- Deformación por fluencia: esta deformación ocurre cuando los materiales se deforman bajo cargas prolongadas. Bajo presión, tiempo y temperatura, la fluencia provoca la degradación del material, lo que lleva a la recomendación de reducir el tiempo de uso continuo del sistema de tuberías a altas temperaturas.
Conclusiones y sistemas de soporte
Las conclusiones de Stress Engineering indican que la instalación de abrazaderas en sistemas de tubería vertical de agua caliente con Corzan® CPVC produce estados de tensión aceptables para temperaturas de instalación de hasta 30°F (-1.11°C). Esto es válido siempre y cuando la presión interna no exceda el límite establecido para una temperatura interna prevista de 140°F (60°C), y abarca una vida útil de hasta 50 años.
Estos hallazgos son relevantes para instalaciones en edificios de diversas alturas, siempre y cuando se respeten los parámetros de diseño aprobados, que incluyen la temperatura operativa, el diámetro y la programación de la tubería.
La conclusión del estudio respalda años de exitosas instalaciones de sistemas de sujeción de tuberías y se apoya en las directrices establecidas en el código de diseño de tuberías ASME B31.3, así como en la Sección VIII del Código ASME BPVC.
Otros métodos de sujeción para tuberías verticales
En la construcción, la sujeción adecuada de las tuberías verticales es esencial para la seguridad, estabilidad y funcionalidad de los sistemas de tuberías.
La tubería de agua industrial ofrece la resistencia necesaria para ser utilizada como risers, pero los soportes verticales proporcionan solidez a las estructuras para el transporte de agua. Los principales métodos e implementos empleados son:
- Abrazaderas y soportes: Estos dispositivos están diseñados para sujetar las tuberías de manera segura a las paredes o estructuras cercanas. Pueden fabricarse en acero, hierro fundido u otros materiales resistentes. Se instalan a intervalos regulares a lo largo de la tubería y ayudan a distribuir el peso.
- Hilos y tuercas: en algunas aplicaciones, las tuberías se sujetan utilizando hilos y tuercas. Los hilos se enroscan en la tubería y las tuercas se ajustan para asegurar la tubería a la estructura. Este es un método común para instalaciones pequeñas o en situaciones donde se necesita una solución rápida y económica.
- Vigas y estructuras de soporte: en edificios industriales y comerciales, las tuberías verticales pueden sujetarse a vigas o estructuras de soporte de metal o concreto. Esto proporciona una base sólida para la tubería y garantiza su estabilidad en aplicaciones donde debe elevarse a alturas considerables.
- Clips de resorte: los clips de resorte son dispositivos que se adhieren a la tubería y luego se enganchan a soportes en la estructura. Permiten una movilidad definida de la tubería para que puedan tener lugar la expansión y contracción térmica, pero mantienen la tubería en su lugar.
- Manguitos de sujeción: estos componentes se ajustan alrededor de la tubería y se conectan a la estructura. Pueden tener una función de ajuste para acomodar diferentes tamaños de tubería y también permiten la expansión térmica.
- Espárragos y bridas: los espárragos son pernos largos que se enroscan en la tubería y se fijan a las bridas soldadas o roscadas en la estructura. Esta combinación proporciona una forma sólida de sujeción para aplicaciones industriales pesadas.
La versatilidad de Corzan® CPVC como material de tubería hidráulica industrial que cumple las funciones de tubería vertical en sistemas hidráulicos se debe a su resistencia a altas presiones y temperaturas.
Sin embargo, el CPVC también se puede emplear en todas las secciones de una instalación hidráulica, gracias a FlowGuard®, o en sistemas de rociadores contra incendio, que es la finalidad de BlazeMaster®.
Para obtener más información sobre las aplicaciones de CPVC y sus capacidades como material de tuberías, no dudes en contactarnos.
