El polietileno es un producto plástico, incoloro, traslúcido, termoplástico, graso al tacto y blando en pequeños espesores. También es flexible, inodoro, menos denso que el agua, no tóxico y se descompone a una temperatura aproximada de 300ºC.
Las características del polietileno varían según el procedimiento empleado para su producción. Se obtiene por la polimerización del gas ETILENO (CH2 = CH2), producto resultante del craqueo de la nafta del petróleo.
Inicialmente se consiguió a base de someter el Elileno a altas presiones, entre 1000 y 1500 atmósferas, y bajo temperaturas de entre 80 y 300ºC. El resultado del proceso era el polietileno de alta presión o de baja densidad (PEBD, PE32 ó s/CEN PE40).
En los últimos años se ha profundizado en la investigación y se han sumado ciertos copolímeros, lo cual ha permitido la obtención de polietilenos de características físicas y mecánicas más elevadas: los de la 3ª generación (PE100).
Principales propiedades de las tuberías de polietileno
Las tuberías de Polietileno presentan singulares ventajas frente a las fabricadas con otros materiales tradicionales. De forma general, se pueden mencionar algunas como:
- Inertes.
- Inodoras.
- Insípidas.
- Atoxicas (cumpliendo la normativa sanitaria vigente).
- Inalterables a la acción de terrenos agresivos, incluso de aquellos suelos con alto contenido de yeso o zonas de infiltraciones peligrosas.
- Insolubles.
- Resistentes a la mayor parte de agentes químicos, tales como álcalis, aceites, alcoholes, detergentes y lejías, excepto disolventes. No obstante, en aplicaciones para conducción de estos agentes es necesario comprobar su comportamiento en función de las normas UNE 53.390 y UNE 53.405.
- Bajo factor de fricción.
- Las paredes del tubo pueden considerarse hidráulicamente lisas y ofrecen una resistencia mínima a la circulación del fluido, produciendo pérdidas de carga inferiores a las tuberías de materiales tradicionales.
- Bajo valor de sus módulos elásticos, logrando valores de celeridad igualmente bajos. Esto reduce las sobrepresiones por golpes de ariete en comparación con las tuberías elaboradas en otros materiales.
- Duraderas. Su vida útil es superior a 50 años; cuentan con un coeficiente residual de seguridad al alcanzar este tiempo.
- Mantenimiento prácticamente inexistente.
- Flexibles.
- Permiten sensibles variaciones de dirección con curvaturas en frío sin necesidad de accesorios; se adaptan a trazados sinuosos.
- Pueden fabricarse en bobinas con diámetros de hasta 90 mm en grandes longitudes.
- Son ligeras.
- Fáciles de transportar y montar, lo que se traduce en economía de medios para su instalación.
- Baja conductibilidad eléctrica.
- Son insensibles a las corrientes subterráneas vagabundas y telúricas.
- No admiten incrustaciones, manteniendo constante su sección original.
- Tienen aislante térmico para disminuir el peligro de heladas de los líquidos en las canalizaciones. En caso de helarse el agua de su interior, el aumento de volumen provoca un incremento del diámetro de la tubería sin que llegue a romperse. Después del deshielo, recupera el diámetro original.
- Uniones de rápida y fácil ejecución; garantizan la estanquidad de la conducción.
Usos de las tuberías de polietileno
Recordemos que la norma UNE-EN 12201 describe los aspectos generales de los sistemas de canalización a presión de polietileno (PE), principales y de servicio, para aplicaciones enterradas y aéreas.
Esto incluye a las tuberías destinadas al suministro de agua para el consumo humano, incluyendo el agua antes de someterla a tratamiento, el alcantarillado y el saneamiento a presión, los sistemas de saneamiento por vacío y el agua destinada a otros usos.
Dicha norma es aplicable a tubos, accesorios y válvulas de PE, a sus uniones y a las de componentes de otros materiales en las siguientes condiciones:
- Una presión de funcionamiento admisible, PFA, de hasta 25 bar.
- Una temperatura de funcionamiento de 20 ºC como temperatura de referencia.
- Enterrados en el suelo.
- Emisarios submarinos.
- Tendidos en el agua.
- Aéreos, incluyendo tubos suspendidos bajo los puentes.
Ahora repasemos algunos de los usos más extendidos de las tuberías elaboradas en polietileno y sus características más significativas:
- a) Tuberías para agua potable:
Fue el primer sector de aplicación de las tuberías de polietileno y continúa siendo el más importante. Debido a su gran elasticidad y flexibilidad, la resistencia al golpe de ariete de las tuberías de polietileno aumenta considerablemente en comparación con las que han sido elaboradas en otros materiales. Su interior liso evita la formación de incrustaciones y la pérdida de carga por rozamiento es casi nula, siendo insensibles a la congelación. Las tuberías de polietileno se han acreditado para el abastecimiento de poblaciones, las redes de distribución, las acometidas y las conducciones subacuáticas enterradas. Hoy día, prácticamente todas las acometidas a viviendas son de polietileno.
- b) Tuberías para gas:
El empleo de tuberías de polietileno en canalizaciones enterradas de distribución de combustibles gaseosos hasta 10 bar, constituye actualmente una técnica generalizada en el sector gasista. Las tuberías PE 80 de media densidad de color amarillo y las de PE 100 SDR 17.6 de color amarillo-naranja, así como las de PE 100 SDR 11 de color negro con bandas amarillo-naranjas, satisfacen el requisito de una señalización duradera en las tuberías de gas.
El PE es un compuesto que, debido a su baja polaridad, presenta una gran resistencia a los agente químicos. Es inerte al agua, las bases, los ácidos inorgánicos no oxidantes, las soluciones salinas y la corrosión externa por los suelos agresivos. Los gases combustibles transportados en fase gas no afectan a las tuberías de PE. En fase líquida pueden ser absorbidas por éstas, dando lugar a una pérdida de resistencia mecánica que queda compensada con el empleo de espesores adecuados.
El bajo módulo de elasticidad del polietileno, mucho menor que el de otros materiales, permite disponer de tubos en rollos, bobinas e instalaciones en general con tramos curvos. También ofrece la posibilidad de emplear tecnologías sin zanja NO-DIG y la interrupción del gas por pinzado.
- c) Tuberías para irrigación:
La necesidad de aprovechar racionalmente el agua ha promovido el desarrollo de diversos sistemas de riego adecuados para cada plantación.
Por su reducido peso, las tuberías de PE requieren pocos operarios para su transporte y tendido. Los acoplamientos rápidos, especialmente concebidos para las mismas, permiten un montaje fácil. El tendido usual de dichas instalaciones sobre la superficie del terreno o enterradas con arado topo hace que el tiempo requerido para su montaje sea mínimo en comparación con otros materiales.
Las tuberías de polietileno se emplean para instalaciones de riego por aspersión, microirrigación por goteo y en microaspersión. Un sistema adecuado de regulación y control permite dosificar el agua y los fertilizantes que lleve incorporados la misma.
Los tubos de PE deben cumplir con la norma UNE-EN 12201. Sin embargo, cuando hablamos de microriego, los tubos y accesorios deben cumplir la norma UNE 53367:
- UNE 53367-1. Plásticos. Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua para microriego. Parte 1: Especificaciones para tubos de polietileno (PE)
- UNE 53367-2. Plásticos. Sistemas de canalización en materiales plásticos para conducción de agua para microriego. Parte 2: Accesorios de material plástico y el sistema.
- d) Tuberías para conducción de aguas regeneradas
Toda el agua del planeta es agua reciclada que se utiliza a través de los ciclos naturales. No obstante, lo más usual es que cuando escuchamos la expresión “agua regenerada” se haga mención al agua residual que ha sido enviada desde nuestras viviendas, comercios o industrias a través de una tubería hasta una estación depuradora (EDAR), donde ha sido tratada hasta un nivel de calidad apropiado al uso previsto o al método de vertido.
A partir de ese momento, el agua regenerada es enviada directamente por un sistema de distribución específico para su reutilización en riego o refrigeración industrial (WateReuse Research Foundation).
En los últimos años, en algunas ciudades industrializadas se han construido grandes depósitos (tanques de tormenta) para recoger el agua de lluvia y aprovecharla de cara a las labores de riego en parques, jardines y otros espacios. Como la primera agua de lluvia es muy contaminante, pues arrastra los metales pesados de la gasolina y todos los residuos que se encuentran en el suelo, no se recoge en el depósito y se hace llegar a la depuradora, donde es debidamente tratada.
La norma UNE-EN 12201 específica las condiciones que han de cumplir los tubos para esta aplicación. Son las mismas que para los tubos de agua potable, excepto que las bandas de identificación son marrones (o moradas) y en el marcado se les reconoce por llevar rótulos como “agua no potable”.
- e) Tuberías de presión para aguas residuales:
La capacidad resistente de las tuberías de polietileno a los golpes de ariete permite dimensionarlas normalmente a partir de la presión del trabajo.
La facilidad con que las mismas se adaptan al perfil del terreno, gracias sobre todo a su flexibilidad, hace posible instalarlas prácticamente sin accesorios, garantizando una larga duración dada su resistencia a la corrosión y al desgaste por abrasión.
El transporte a presión de aguas residuales a través de tuberías de PE se realiza cada vez más, sobre todo en zonas poco edificadas o cuando existe una gran distancia entre el lugar en donde se producen las mismas (pueblos, urbanizaciones, camping, etc.) y la estación depuradora (EDAR).
- f) Conducciones subacuáticas:
La utilización de tuberías de polietileno en la ejecución de conductos subacuáticos se ha incrementado considerablemente en el último tiempo, superando con indudables beneficios la utilización de materiales tradicionales.
Los tubos de PE, cuando son utilizados en emisarios submarinos, tienen como principal ventaja la posibilidad de ejecución y fondeo de tramos largos de tuberías instalados en zanjas, previamente abiertas y después recubiertas, o colocados directamente sobre los fondos marinos sin preparación previa especial.
La utilización de tramos largos permite una reducción importante en el número de operaciones de fondeo con reducción de los costes añadidos y, por tanto, una reducción de los riesgos en las operaciones de hundimientos.
Una aplicación muy interesante de las tuberías de PE la constituyen las conducciones subacuáticas enterradas para atravesar ríos, canales, lagos o brazos de mar, pues dada su flexibilidad natural se amoldan al recorrido deseado, utilizándose como:
- Tuberías de presión, como por ejemplo para conducción de agua potable, toma de agua de mar, etc.
- Tuberías para protección de cables.
- Tuberías sin presión o de muy baja presión, como por ejemplo para emisarios submarinos de aguas residuales.
El comportamiento del polietileno, llamado viscoelástico, es totalmente distinto de los materiales elásticos. En éstos, la relación entre tensiones y deformaciones (dentro de determinados límites) es lineal e independiente del tiempo (cuando se anula la tensión, el material recupera su forma inicial).
En los materiales termoplásticos no es así, pues quedan afectados por fenómenos de plastodeformación, que se caracterizan por deformaciones no proporcionales a las tensiones dependientes del tiempo y la temperatura.
Con la permanencia de tensiones se incrementa la deformación por fluencia (creep ratio) del material, que puede llegar a romperse como consecuencia de la progresiva disminución de su resistencia mecánica. No obstante, con el tiempo las tensiones desaparecen debido a un fenómeno denominado relajación.
Las tuberías de polietileno tienen propiedades que las hacen especialmente idóneas para su utilización en conducciones subacuáticas y con capacidad para el transporte de los más variados tipos de fluidos. Tienen bajo peso, larga duración y son flexibles, inertes, inodoras, insípidas, inoxidables, atóxicas, insolubles, resistentes a la mayoría de los agentes químicos y al impacto y a la abrasión.
Otras aplicaciones de las tuberías de polietileno
Tras describir los usos más habituales de las tuberías de polietileno y las ventajas que en cada caso suponen, veamos otras de sus aplicaciones:
- Conductos y subconductos para telecomunicaciones.
- Tubos corrugados de PE para la protección de cables (TPC).
- Tuberías para instalación sin apertura de zanja (NO-DIG).
- Tuberías de PE para drenaje.
- Tuberías para la protección de conducciones de calefacción.
- Tuberías para la refrigeración de líneas eléctricas.
