Evaluación de Desempeño de Tuberías

Si todos los factores de diseño son bien comprendidos, se pueden crear sistemas de conducción utilizando cualquier tipo de tubería, ya sean tuberías flexibles o rígidas o de diferentes materiales. Todos los métodos están soportados por evidencia científica y estándares de la industria (ASTM, AWWA, CSA, etc) en cuanto a pruebas, selección, desempeño, instalación, etc. Sin embargo, los factores de diseño y suposiciones muy a menudo no son bien conocidos, incorrectos o incluso pueden cambiar con el tiempo. El desempeño de un sistema de tubería bajo condiciones de carga o encamado que varían de las suposiciones de diseño, por ejemplo, es una buena manera de evaluar a sistemas rígidos versus flexibles.
Analicemos, por ejemplo, algunos ejemplos:
Encamado y relleno inadecuados o inapropiados
La capacidad de carga de un sistema rígido es la carga total que puede ser soportada por la tubería en si. Para tuberías de concreto, esto se determina por una prueba de carga puntual en el centro con dos puntos de soporte en los extremos multiplicado por un factor de encamado (entre 1.5 y 4.4. American Concrete Pipe Association, Concrete Pipe Design Manual, Illustrations 4.19 & 4.20, “Bedding Factors, Embankment Conditions” and “Trench Minimum Bedding Factors.”) Factores de encamado entre 1.5 y 2.3 se aplican a los cuatro tipos estándar de instalación en aplicaciones de zanja.
Cuando el encamado no esta instalado adecuadamente, y el relleno no se compacta correctamente, la tubería inicialmente soportará las cargas vivas y muertas impuestas.
Las paredes de la zanja soportarán el peso del relleno (efecto Marston). Sin embargo, cualquier incremento teórico en la resistencia de la tubería que resultaría de una buena instalación de encamado y relleno se verá comprometido. Con el tiempo, la tubería experimentará más y más la carga de la zanja. Eventualmente, la capacidad de la tubería será superada y podrá fallar.
Se desarrollarán grietas que excedan los límites del diseño y se expondrá el refuerzo de acero a la atmósfera interior. En aplicaciones sanitarias e industriales, tendrá un efecto corrosivo sobre el metal. Esta falla ocurrirá después del periodo de instalación, ya cuando no esté monitoreado cuidadosamente.
Por otro lado, la tubería flexible depende del encamado inicial, el cual es de acuerdo a los requisitos estándar del proyecto. Para la mayoría de las aplicaciones de drenaje sanitario, este sería de material granular bien tendido y compactado.
El principal factor de diseño de un sistema flexible es el limitar la deflexión de la tubería. Aún cuando esto no sea así, la deflexión de la tubería es calculada. Pero esta deflexión anticipada se incrementa sustancialmente durante el proceso de construcción cuando el encamado especificado del proyecto no se ejecuta de acuerdo a las especificaciones. El monitoreo de la deflexión de la tubería durante el proceso de construcción asegurará el cumplimiento con los requisitos del proyecto. Los problemas de instalación son evidentes y pueden ser corregidos antes de poner en servicio la línea de tubería.
Piso de zanja inestable
Las tuberías rígidas se mueven cuando el fondo de la zanja es inestable. Debido a la rigidez de la tubería, las juntas se moverán y la compresión del empaque (y el sello) se verán afectados. El movimiento de la junta puede causar que se pierda el sello del empaque.
Si cargas localizadas exceden el límite estructural de la tubería rígida, se puede causar el agrietamiento de la tubería. El resultado será infiltración o ex filtración (la dirección del flujo será del área de mayor a menor presión). Si continúa el agrietamiento, la tubería rígida puede colapsarse.
En contraste, la tubería flexible (especialmente la plástica) se deforma cuando el piso de la zanja es inestable. Por lo tanto, el movimiento de las juntas se minimiza, reduciendo la posibilidad de la pérdida del sello. Generalmente, la tubería plástica viene en longitudes mayores que la tubería rígida, por lo tanto existen menos juntas en riesgo. Además, los sistemas de polietileno de alta densidad termo fusionados no tienen juntas y por lo tanto no son sujetos a este problema.