ESCUELA POLITÉCNICA NACIONAL FACULTAD DE INGENIERÍA CIVIL Y AMBIENTAL CARRERA: INGENIERÍA CIVIL
Práctica Nº. 4 ASIGNATURA: Ensayo de Materiales
TEMA: Ensayos en Tuberías PVC para alcantarillado
Nombre del estudiante: Esteban Terán Nombre del instructor: María Emilia Pontón Horario: Lunes 9-11 Fecha de realización de la práctica 5 de junio del 2017
Fecha de entrega 19 de junio del 2017
Corrección de informe
Objetivos
1 PUNTO
Marco Teórico
1 PUNTO
Procesamiento de Datos
1 PUNTO
Resultados
2 PUNTOS
Conclusiones
3 PUNTOS
Recomendaciones
1 PUNTO
Bibliografía
1 PUNTO
Total/10
10 PUNTO
1. Introducción Los tubos de poli-cloruro de vinilo (PVC), son usados para diferentes aplicaciones: alcantarillado hidráulica, sanitario, riego, ductos telefónicos, etc. Las instalaciones con tubería PVC sanitaria permiten un flujo fácil de los líquidos, debido a la superficie lisa interior de los tubos y conexiones, también por esta razón prácticamente se eliminan las obstrucciones en su interior, además su bajo peso, amplia gama de conexiones, esta tubería facilita el trabajo del usuario.
2. Objetivos
Analizar y conocer las características y ventajas de las tuberías de P.V.C. Determinar la resistencia al impacto del PVC Conocer la resistencia del PVC y su rigidez anular.
3. Marco Teórico Policloruro de Vinilo (PVC) El policloruro de vinilo es el producto de la polimerización del monómero de cloruro de vinilo. Es el derivado del plástico más versátil. Se puede producir mediante cuatro procesos diferentes: suspensión, emulsión, masa y solución. Es un polímero por adición y además una resina que resulta de la polimerización del cloruro de vinilo o cloroeteno. Tiene una muy buena resistencia eléctrica y a la llama. Posee características amorfas principalmente e impiden su re cristalización. En la industria existen dos tipos: - Rígidos: para envases, ventanas, tuberías, las cuales han reemplazado en gran medida al hierro (que se oxida más fácilmente), muñecas antiguas. - Flexibles: cables, juguetes y muñecas actuales, calzados, pavimentos, recubrimientos, techos tensados. Características:
Tiene una elevada resistencia a la abrasión, junto con una baja densidad (1,4 g/cm3), buena resistencia mecánica y al impacto, lo que lo hace común e ideal para la edificación y construcción. Al utilizar aditivos tales como estabilizantes, plastificantes entre otros, el PVC puede transformarse en un material rígido o flexible. Es un material altamente resistente, los productos de PVC pueden durar hasta más de sesenta años como se comprueba en aplicaciones tales como tuberías para conducción de agua potable y sanitarios; de acuerdo al estado de las instalaciones se espera una prolongada duración del PVC. El PVC, no se quema con facilidad ni arde por sí solo y cesa de arder una vez que la fuente de calor se ha retirado. Los perfiles de PVC empleados en la construcción para recubrimientos, cielorrasos, puertas y ventanas, se debe a la poca inflamabilidad que presenta. Se emplea eficazmente para aislar y proteger cables eléctricos en el hogar, oficinas y en las industrias debido a que es un buen aislante eléctrico. Se vuelve flexible y moldeable sin necesidad de someterlo a altas temperaturas (basta unos segundos expuesto a una llama) y mantiene la forma dada y propiedades una vez enfriado a temperatura ambiente, lo cual facilita su modificación. Alto valor energético. Cuando se recupera la energía en los sistemas modernos de combustión de residuos, el PVC aporta energía y calor a la industria y a los hogares. Amplio rango de durezas Rentable. Bajo costo de instalación. Es muy resistente a la corrosión
4. Equipos y Materiales Equipos para ensayo de Resistencia al Impacto.
Para este ensayo se requiere de un aparato que permita la caída vertical y desde la altura determinada de la masa (percutor), sin que ocurran fricciones ni vibraciones. Dicho aparato consta de las partes fundamentales siguientes: - Soporte. Que permita mantener el percutor a una altura máxima de 2 000 mm sobre la -
-
-
superficie de la probeta. Percutor. Masa de acero provista de una superficie de impacto endurecida y lisa, cuyos tipos y dimensiones se indican a continuación:
Bloque en V. Que sirva de base a las probetas en el ensayo, con una longitud mínima igual a aquellas, provistas en su superficie de una ranura de 120° en su parte central, cuyos lados tengan la longitud suficiente para soportar la probeta en el ángulo y no en sus vértices. Puede fabricarse preferiblemente de acero. Mecanismo de medición. El aparato estará provisto de un mecanismo para medir la altura de caída, con graduación en mm. Mecanismo para mantener el percutor a la altura de caída con una tolerancia de ± 10 mm.
Equipos para ensayo de Rigidez anular (Carga Variable)
-
Máquina para ensayo de compresión. Capaz de que el movimiento del cabezal se ajuste a una velocidad constante de acuerdo con el diámetro nominal de la tubería en concordancia con la tabla que a continuación se muestra, con la suficiente fuerza y desplazamiento para producir la deflexión especificada en el procedimiento, a través de un par de placas paralelas.
-
Dos placas de acero. A través de estas se aplica la fuerza de compresión a la pieza de ensayo. Las placas deben ser planas, lisas y limpias y no deberán deformarse durante el ensayo a una magnitud que afecte a los resultados. La longitud de cada placa deberá ser por lo menos igual a la longitud de la pieza de ensayo. El ancho de cada placa no deberá ser menor que el máximo ancho de la superficie en contacto con la pieza de ensayo mientras está bajo carga más 25 mm.
-
-
Dispositivos de medición. Capaces de determinar la longitud de la pieza de ensayo, el diámetro interior de la pieza de ensayo dentro de 0,5% del valor nominal y el cambio de diámetro interior de la pieza de ensayo en la dirección de la carga con una exactitud de 0,1 mm ó 1% de deflexión, cualquiera sea el mayor. - Dispositivo para medir la fuerza. Capaz de determinar dentro del 2% la fuerza necesaria para producir del 1% al 4% de deflexión de la pieza de ensayo diametralmente a través de la pieza de ensayo.
5. Preparación de la Muestra a) Muestra para ensayo de Resistencia al Impacto a) La probeta debe estar constituida por un tramo del tubo con la longitud de 150 mm, para tubos de diámetro de 100 a 350mm, y de 300 mm para diámetros mayores a 350mm. b) Las probetas deben tener sus superficies lisas, libres de rebabas y sus extremos perpendiculares al eje del tubo, podrán ser ensayadas a temperatura ambiente. c) Se debe ensayar un total de 6 probetas para diámetros de hasta 100mm y 12 probetas para diámetros mayores.
b) Muestra para ensayo de Rigidez Anular. a) El tubo para el cual va a ser determinada la rigidez anular debe ser marcado con una línea a lo largo de la generatriz exterior, se debe tomar 3 piezas de ensayo a, b y c, respectivamente, deben ser tomadas de este tubo marcado de modo tal, que los extremos de las piezas de ensayo sean perpendiculares al eje del tubo. b) Para tubos que tienen diámetros nominales menores o iguales a 1 500 mm, la longitud promedio de cada pieza de ensayo debe ser 300 mm ± 10 mm. c) Para tubos que tienen diámetros nominales mayores o iguales a 1 500 mm, la longitud promedio en milímetros de cada pieza de ensayo debe ser por lo menos 0,2 DN. d) Se determinara la longitud de cada pieza de ensayo por cálculo de la media aritmética de tres a seis medidas de longitud igualmente espaciadas alrededor del perímetro del tubo como está dado en la siguiente tabla:
e) Los tubos de pared estructurada con nervaduras o corrugaciones u otras estructuras regulares perpendiculares, deben ser cortados de manera que cada pieza de ensayo contenga el mínimo número de nervaduras, corrugaciones u otras estructuras necesarias para satisfacer el requisito de longitud dado.
6. Procedimiento a) Ensayo de Resistencia al Impacto a) Determinar el espesor de pared y el diámetro exterior promedio de la probeta, estas mediciones deben realizarse según la Norma INEN 499. b) Trazar en la superficie exterior de la probeta un determinado número de generatrices paralelas y equidistantes. c) Colocar la probeta de ensayo en el bloque de soporte, de modo que una de las generatrices trazadas, colocada en la parte superior de la probeta, se proyecte verticalmente sobre el vértice de la V del bloque.
d) Si la probeta no falla al primer impacto, rotarla sobre el bloque soporte e impactar en la siguiente generatriz marcada. e) Continuar hasta que la probeta falle o hasta que todas las generatrices marcadas hayan recibido un impacto. f) Repetir con las probetas restantes el procedimiento mencionado. g) Cualquier grieta, rotura o fractura de la pared interior del tubo se considera falla del espécimen de ensayo. La separación entre las nervaduras o corrugaciones y la pared interior del tubo también constituye una falla. Todos los seis especímenes deben pasar el ensayo; si uno falla se deberá ensayar otros seis especímenes y once de los doce ensayados deberán satisfacer la prueba.
b) Ensayo de Rigidez Anular. a) De ser posible, determinar en cuál posición la pieza de ensayo tiene la más baja rigidez anular, colocar la primera pieza de ensayo a en esta posición en la máquina de ensayos de compresión. Caso contrario, colocar la primera pieza de ensayo de tal manera que la línea de marcado esté en contacto con la placa superior. Rotar las otras dos b y c por 120° y 240°, respectivamente, en relación a la primera pieza de ensayo cuando se colocan en la máquina de ensayo. b) Fijar la medida de deflexión para cada pieza de ensayo y verificar la posición angular de la pieza de ensayo con respecto a la placa superior. c) Colocar la pieza de ensayo con su eje longitudinal paralelo a las placas y centrarla lateralmente en la máquina de ensayo. d) Traer la placa superior en contacto con la pieza de ensayo sin más fuerza que la necesaria para sostenerla en posición y comprimir la pieza de ensayo a la velocidad constante especificada (sección de equipos necesarios para en ensayo), mientras se registra continuamente la fuerza y deflexión hasta que se alcance una deflexión de por lo menos 0,03 del diámetro interno. e) Las dimensiones de fuerza y deflexión se obtienen midiendo el desplazamiento de una de las placas, pero si, durante el ensayo, la altura de la pared del tubo cambia por más de 10%, trazar el gráfico fuerza/deflexión midiendo el cambio en el diámetro interior de la pieza de ensayo.
7. Tratamiento de Datos Ensayo de Resistencia al Impacto. Porcentaje %
Deflexión mm
Carga Kn
Inicial
82
0
2
84,2
0,271
3
85,3
0,475
5
87,5
0,759
10
93
1,315
15
98,5
1,648
20
104
1,809
25
109,5
1,89
30
115
1,93
35
120,5
1,944
40
126
1,944
Punto Máximo
Carga kN
1,944
Ensayo de Rigidez Anular. Deflexión mm
Carga kN
83
0
84
0,027
85
0,097
86
0,234
86,3
0,364
87
0,407
88
0,631
89
0,753
90
0,877
91
1,101
92
1,192
93
1,204
94
1,282
95
1,366
96
1,449
8. Cálculos y Resultados Ensayo de Rigidez Anular.
Calculo de la rigidez anular
..=
= 0.03
(0,0186 + 0.025 ∗ 0.03) ∗ 0.364 0.146 ∗ 3.3 ∗ 10− . . = 14.6189
2
9. Conclusiones
Las tuberías de P.V.C son económicas ya que reduce el costo de mano de obra debido a la facilidad y rapidez en su instalación. Además de su transporte y mantenimiento. Los resultados de la resistencia al impacto son más visuales y prácticos, ya que el PVC resistió cargas de impacto y no fallo durante el ensayo de las 6 probetas. La rigidez anular que presenta el espécimen sometido al ensayo, fue de 14.62 kN/m2.
10. Recomendaciones
Analizar y conocer las características y ventajas de las tuberías de P.V.C. Se deben tomar consideraciones que hay variedades de tuberías y accesorios de distintas marcas, y estas tal vez puedan variar algunas característica.
11. Bibliografía
Quintana, H. A. R., Rincón, E. R., & Anselmi, L. Á. M. (2007). Resistencia mecánica evaluada en el ensayo en desechos de policloruro de vinilo (PVC), polietileno de alta densidad. Revista Ingenierías Universidad de Medellín, 6(11), 91-104. CAPÍTULO, A., & ESPECIFICACIÓN, R. Y. A. D. A. Generalidades. Capitulo II: De las especialidades.
