Los principales objetivos de mejorar el rendimiento sísmico de las tuberías de suministro de agua son dos: primero, garantizar la capacidad de transmisión de agua para evitar una gran pérdida de presión y así poder suministrar agua a instalaciones críticas y de protección contra incendios en caso de emergencia; segundo, minimizar los daños en la tubería para facilitar su reparación rápida. En otras palabras, ante desastres sísmicos, un sistema de suministro de agua debe tener una mayor adaptabilidad.
Prevenir roturas en las tuberías principales de agua es esencial para el normal funcionamiento del sistema de suministro de agua. El sistema de tuberías PE4710 (equivalente a PE100) presenta la menor probabilidad de rotura y fuga de cualquier tubería de agua, lo que contribuye a lograr todos los objetivos mencionados.
La propagación de ondas y la deformación permanente del terreno son las principales causas de daños en tuberías enterradas. Debido a la existencia de fuerzas axiales y tensiones de flexión, el movimiento del terreno genera deformaciones axiales y de flexión en la tubería. Los materiales con alta rigidez (alta tensión admisible) generalmente tienen una capacidad limitada para deformarse. Los materiales dúctiles, como el polietileno (PE) (baja tensión admisible), presentan buena capacidad de deformación y tenacidad.
La capacidad sísmica de un sistema de tuberías se refleja en su adaptabilidad a las deformaciones superficiales. La vibración sísmica o la propagación de ondas sísmicas pueden causar deformaciones en el suelo suficientes para dañar incluso las tuberías más vulnerables. El agrietamiento por fallas, los deslizamientos de tierra, la transformación del suelo en lodo y el consiguiente asentamiento o expansión lateral, la subsidencia y el levantamiento del terreno pueden causar mayores deformaciones en el suelo, lo que resulta en daños a grandes áreas de tuberías enterradas. La Tabla B-1 muestra datos de deformaciones en el suelo observados en todo el mundo debido a la deformación permanente del terreno.
Tabla B-1 Deformación del suelo observada debido a la deformación permanente del suelo
El rango requerido de deformación por tracción para tuberías está entre 0,05% y 4,5%. En un informe de 2008 del American Electric Power Research Institute, se proporcionaron las mediciones de capacidad de deformación del material PE4710. A una temperatura de 10 °C (50 °F), la deformación por tracción promedio de la tubería PE4710 es del 9,9%, mientras que la deformación por tracción máxima promedio es del 206%. La tubería de polietileno se moverá en respuesta al movimiento del suelo, en lugar de resistir cargas que podrían causar la rotura de tuberías rígidas o frágiles. En la mayoría de los eventos sísmicos, la tubería soldada de polietileno de alta densidad (HDPE) se doblará, pero no se romperá ni se separará (conexión sin sello), manteniendo así un suministro de agua normal. Cabe señalar que todas las conexiones de tuberías de PE con otras estructuras, instalaciones auxiliares y componentes pueden estar sujetas a cargas diferenciales más altas. La conexión de estas piezas debe planificarse y diseñarse cuidadosamente para reducir el riesgo de rotura.
La deformación por fluencia de la tubería de PE4710 es aproximadamente el doble de la deformación del terreno causada por la magnitud máxima observada, y la deformación última del PE4710 es más de 40 veces superior a la deformación máxima del terreno. El rendimiento obtenido mediante cálculo teórico es consistente con el uso de tuberías de polietileno en caso de terremoto. La línea de suministro de agua de HDPE soldada tuvo un buen rendimiento en el terremoto. La Tabla B-2 presenta observaciones parciales de terremotos anteriores en Japón (Omuro y Himono, 2018).
Tabla B-2 Datos observados durante terremotos pasados en Japón
Se debe evaluar el comportamiento sísmico de las tuberías, incluyendo su tenacidad, capacidad de deformación axial, radio de curvatura admisible, resistencia de las juntas, estabilidad y estado de la tubería existente. Numerosos estudios sísmicos demuestran que las tuberías principales de suministro de agua de HDPE, conformes a las normas ASTM, pueden mantener un funcionamiento normal en la mayoría de las condiciones de carga sísmica. Cuando los requisitos de comportamiento sísmico de la tubería principal de suministro de agua son elevados, se debe considerar el uso de tuberías de HDPE soldadas, ya que su comportamiento sísmico es más fiable y se adaptan a las diferentes deformaciones del terreno generadas por los terremotos, manteniendo un funcionamiento normal.
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Hora de publicación: 06-mar-2025
