Bachiller

Curso sobre diseño e instalación de TUBERÍAS para el transporte de agua

Cálculo mecánico

Ávila, abril de 2002

Luis Balairón Pérez
Centro de Estudios Hidrográficos del CEDEX Profesor Asociado de la Universidad de Salamanca

UNIVERSIDAD DE SALAMANCA

El presente documento está elaborado (en parte) a partir de las “Recomendaciones para el proyecto, instalación y mantenimiento detuberías para el transporte de agua a presión” realizadas por el CEDEX para la Dirección General de Obras Hidráulicas y Calidad de las Aguas del Ministerio de Medio Ambiente

Cálculo mecánico

Índice

1 Tipos de tubos en función de su resistencia mecánica ...............................................................1

2 Acciones decálculo....................................................................................................................3

3 La hipótesis pésima de carga ......................................................................................................5 3.1 Tubos sometidos a presión hidráulica interior.....................................................................5 3.2 Tubos con funcionamiento en lámina libre.........................................................................8

4 Métodos de cálculo para las acciones.........................................................................................9

5 Dimensionamiento de la tubería ...............................................................................................11 5.1 Tubos sometidos a presión hidráulicainterior...................................................................11 5.2 Tubos con funcionamiento en lámina libre .......................................................................13

Cálculo mecánico

1 Tipos de tubos en función de su resistencia mecánica
Es muy frecuente la división de los tubos en rígidos y flexibles según sea su comportamiento mecánico ante las solicitaciones a que estén expuestos, si bien no es muy precisala frontera o división entre unos y otros tipos de tuberías. Hoy en día, la tendencia más aceptada es a entender la condición de rígido o flexible no como una propiedad del tubo analizado de forma individual, sino del conjunto que forman el propio tubo como tal, junto a las características del terreno que lo rodea, las condiciones de la instalación, etc, de manera que, la posibilidad de que untubo en unas condiciones determinadas fuera una estructura flexible y en otras rígida ya no dependería solo de la geometría, como en el caso anterior, sino ahora también del tipo de relleno que lo rodee, de la compactación alcanzada, etc. Así las cosas, los tubos flexibles son aquellos que admiten ciertas deformaciones por la acción de las cargas verticales, produciéndose un efecto de ovalizaciónque, al aumentar el diámetro horizontal, hace que entren en juego los empujes pasivos del terreno, aumentado de forma considerable su resistencia. Estos tubos quedarían fuera de servicio (las tensiones en la pared superarían las admisibles) si se alcanzasen deformaciones circunferenciales muy elevadas, superiores al 20% del diámetro ó mas. Por ello, se dimensionan para que la citada deformacióncausada por la acción de las cargas externas no supere un valor del orden del 3% ó el 6% del diámetro, no alcanzándose para entonces el agotamiento de su capacidad resistente. En el extremo opuesto estarían los tubos rígidos, en los que la deformación por la acción de las cargas ovalizantes es tan pequeña que no se benefician del posible empuje pasivo del terreno, sino que absorbe todas lassolicitaciones el propio tubo. En este caso, el tubo queda fuera de servicio cuando el estado tensional en la pared excede el valor admisible. Los estudios al respecto de los últimos años concluyen que, efectivamente, la división entre tubos flexibles y rígidos sería excesivamente simple, ya que habría un estadio intermedio, que serían los tubos semirígidos o semiflexibles, los cuales admiten cierta...