Este documento describe los procesos de fabricación e instalación de tuberías de polietileno para redes de gas natural. Explica que el polietileno se obtiene de la polimerización del etileno y puede ser de baja, media o alta densidad. Luego describe las propiedades mecánicas y térmicas del polietileno, así como los requisitos y normas para el diseño, dimensionamiento, transporte y almacenamiento de tuberías de polietileno para redes de gas.

1. INSTALACION DE REDES DE GAS
NATURAL EN POLIETILENO
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 1

2. CENTRO DE CAPACITACION DEL GAS - 2008
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 2

3. Fabricación de Plásticos
 La fabricación de los plásticos y sus manufacturados
implica cuatro pasos básicos:
 Obtención de las materias primas
 Síntesis del polímero básico
 Obtención del polímero como un producto utilizable
industrialmente y
 Moldeo o deformación del plástico hasta su forma
definitiva.
3
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

4. Obtención de las Materias Primas
 El petróleo se refina para formar moléculas
orgánicas pequeñas, llamadas monómeros, que
luego se combinan para formar polímeros
resinosos, que se moldean o extruyen (dan forma
a una masa plástica) para fabricar productos de
plástico
4
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

5. Síntesis del Polímero Básico
Se remueven y funden
pequeños gránulos de
plástico
5
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

6. Deformación o moldeo
 El plástico se moldea durante su producción hasta su
forma definitiva
6
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

7. Procesos de Polimerización
 Por el proceso de polimerización, los plásticos se
pueden clasificar en polímeros de condensación y
polímeros de adición.
 Las reacciones de condensación producen diferentes
longitudes de polímeros, mientras que las reacciones
de adición producen longitudes específicas.
 Algunos polímeros típicos de condensación son el
nylon, los poliuretanos y los poliésteres.
 Entre los polímeros de adición se encuentran el
polietileno, el polipropileno, el policloruro de vinilo y
el poliestireno.
7
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

8. El Polietileno
 En 1953, el químico alemán Karl Ziegler desarrolló el
polietileno, y en 1954 el italiano Giulio Natta desarrolló
el polipropileno, que son los dos plásticos más
utilizados en la actualidad.
 En 1963, estos dos científicos compartieron el Premio
Nobel de Química por sus estudios acerca de los
polímeros.
8
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

9. Polietileno y Polipropileno
 Polietileno (PE) — CH2 — CH2 —
Termoplástico, traslúcido en lámina, flexible,
permeable a los hidrocarburos, alcoholes y gases,
resistente a los rayos X y los agentes químicos.
Láminas, bolsas, tuberías, revestimientos aislantes,
tapones, tapas, envases, juguetes.
 Polipropileno (PP) CH3— CH2 — CH —
Termoplástico, baja densidad, rigidez elevada,
resistente a los rayos X, muy poco permeable al agua,
resistente a las temperaturas elevadas (<135 °C) y a los
golpes. Artículos domésticos, envases, carrocerías
moldeadas, baterías, parachoques, muebles de jardín,
jeringuillas, frascos, prótesis.
9
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

10. Polietileno: Fabricación
 Se obtiene de la polimerización del
etileno
 A la salida de los reactores, el PE es
un polvo fino de color blanco que
se transforma en grano por una
primera extrusión en la que se
incorporan aditivos que mejoran la
resistencia y a los efectos de luz y
calor
10
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

11. 1.1 Polietileno: Propiedades
estructurales
 El PE es una materia plástica
 Es el más conocido del grupo de
las olefinas (productos de la
polimerización del las olefinas)
 La utilidad del PE en redes de
distribución radica en sus
propiedades físicas y físico-
químicas
11
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

12. Grados de ramificación
estructural
 Baja densidad (Cadenas muy
ramificadas): Propiedades
mecánicas muy débiles, no se
utilizan en redes de gas
 Media densidad (Cadenas media y
débilmente ramificadas): son
copolímeros en los que se inserta
hexeno o buteno, se utilizan en redes
de gas
 Alta densidad (Cadenas de
estructura lineal): son de estructura
compacta , también se pueden usar
en redes de gas
12
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán

13. Polietileno de Alta Densidad
 Es polímero de cadena lineal no ramificada
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 13
 Se obtiene por polimerización del etileno a presiones
relativamente bajas
 Su resistencia química o térmica, así como su opacidad
impermeabilidad o dureza son superiores a las del
polietileno de baja densidad

14. ESQUEMA DE FABRICACION
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 14

15. PROPIEDADES
MECANICAS
15
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán
RESISTENCIA A LA
PRESION INTERNA
 Varía en función del tiempo
 Para determinar el límite de
resistencia de un plástico a
una carga constante es
preciso establecer curvas de
resistencia en función del
tiempo
 El tubo debe tener una vida
útil de al menos 50 años

16. Tensión Circunferencial
 A una temperatura dada, la curva correspondiente
representa la duración mínima obtenida antes de la
rotura bajo una presión constante
 La tensión circunferencial se obtiene según la fórmula:
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 16
 Donde:
s = tensión circunferencial
dm = diámetro medio del tubo (mm)
e = espesor del tubo (mm)
P = presión (MPa)

17. Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 17

18. Resistencia mínima exigida
MRS (minimum required strenght)
 Es una propiedad del material y sirve para la
denominación de las diferentes clases de PE
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 18
Tensión máxima admisible
para garantizar una duración
mínima de 50 años a una
temperatura de 20ºC
PE 80 (MRS 8.0 MPa)
Límite inferior de confianza es
superior a 8.0 MPa
1MPa = 10 bar

19. Resistencia a la presión interna
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 19
De acuerdo con estas
curvas, los tubos se
calculan fijando un
valor de tensión de
trabajo con el cual el
tubo tenga una vida
útil de al menos 50
años

20. Tipos y usos del Polietileno
Año Generación Tipo Uso
1950 1ra generación
LDPE
PE 32/40 Aguas
servidas
1970 2da generación
MDPE
PE 80 Gas –agua
1989 3ra generación
HDPE
PE 100 Uso general
2004 4ta generación
HDPE
PE 100
Alta resistencia
Uso en
Europa
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 20

21. Nomenclatura de tubería
 COEFICIENTES DE DISEÑO
a) SDR (standar dimension ratio) Es la relación del
diámetro del tubo D sobre el espesor e:
 SDR = D/e
b) Serie S. Es un número convencional que se obtiene a
partir de SDR
 S = (SDR-1) /2
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 21

22. Dimensiones usuales de la
tubería de PE
Diámetro nominal Espesor (mm)
SDR 17.6 SDR 11
20 - 2
32 - 3
40 - 3.7
63 - 5.8
90 - 8.2
110 6.3 10
160 9.1 14.6
200 11.4 18.2
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 22

23. Presiones máximas de trabajo
en tubería de PE UNE 53.333-90
SDR Diámetro
(mm)
Presión Máxima
(MPa)
11 20-630 0.40
17.6 90-250 0.40
17.6 280-315 0.35
17.6 355-450 0.30
17.6 500-630 0.25
26 200-630 0.10
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 23

24. Límites de utilización
 Presión máxima de servicio
Su comportamiento está en función del tiempo
Para una vida útil de al menos 50 años con un
coeficiente de seguridad adecuado, la presión máxima
de utilización debe ser de 4 bar
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 24

25. CARACTERISTICAS TERMICAS
 A temperaturas próximas a 130 ºC el PE adquiere un
estado amorfo (componente cristalina nula) y a
temperaturas a 200 ºC el material alcanza una
viscosidad que permite extruir tubos y soldar tuberías
y accesorios; el material recupera todas sus
propiedades físicas por enfriamiento
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 25

26. TRANSPORTE Y ALMACENAMIENTO
DE TUBERIAS DE PE
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 26
El transporte se efectúa en
vehículos que dispongan de
superficies planas con ausencia
de aristas cortantes
Las superficies de contacto con
el PE estarán completamente
limpias
En invierno las temperaturas
bajas afectan al material
suministrado en bobinas o
rollos. El PE adquiere
tensiones que hacen difícil su
desenrollado
Las bobinas deben ser
colocadas vertical y
paralelamente

27. Almacenamiento
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 27
Barras:
Se apilarán sin sobrepasar 1 m de
altura para evitar deformaciones por
compresión
Se procura que las barras apoyen la
totalidad de su longitud
Rollos:
Se apilarán paralelos al plano horizontal y
sobre madera en alturas inferiores a 1.5
m, para evitar la ovalización

28. Almacenamiento
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 28
Bobinas:
Si la tubería se almacena en bobinas,
se colocan verticalmente y paralelas
unas a otras.
Con el PE enrollado sobre bobinas
metálicas se vigila que la última capa
quede a distancia suficiente del aro o
corona exterior de la bobina, de tal
manera que las irregularidades no
produzcan daño al PE

29. Fin del Tema 2
Ing. Carlos E. Velásquez Guzmán 29