Los principales objetivos para mejorar el comportamiento sísmico de las tuberías de suministro de agua son dos: primero, garantizar la capacidad de transmisión de agua y prevenir grandes pérdidas de presión, permitiendo así el suministro a instalaciones críticas y de extinción de incendios en caso de emergencia; segundo, minimizar los daños en la tubería para facilitar una reparación rápida. En otras palabras, ante desastres sísmicos, un sistema de suministro de agua debe tener una mayor adaptabilidad.
Prevenir las roturas de las tuberías principales es fundamental para el correcto funcionamiento del sistema de suministro de agua. El sistema de tuberías PE4710 (equivalente a PE100) presenta la menor probabilidad de rotura y fuga de todas las tuberías de agua, lo que contribuye a alcanzar todos los objetivos mencionados.
La propagación de ondas y la deformación permanente del terreno son las principales causas de daños en las tuberías enterradas. Debido a la presencia de fuerza axial y tensión 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 de deformación limitada. Los materiales dúctiles, como el polietileno (PE) (baja tensión admisible), poseen buena capacidad de deformación y tenacidad.
La resistencia sísmica de un sistema de tuberías se refleja en su adaptabilidad a la deformación superficial. Los temblores sísmicos o la propagación de ondas sísmicas pueden generar deformaciones en el terreno suficientes para dañar incluso las tuberías más vulnerables. Las fallas geológicas, los deslizamientos de tierra, la transformación del suelo en lodo y el consiguiente asentamiento o expansión lateral, así como la subsidencia y el levantamiento del terreno, pueden provocar mayores deformaciones, dañando grandes áreas de tuberías enterradas. La Tabla B-1 presenta datos sobre deformaciones del terreno observadas en todo el mundo debido a la deformación permanente del suelo.
Tabla B-1 Deformación del terreno observada debido a la deformación permanente del terreno
El rango requerido de deformación del terreno para tuberías se encuentra entre el 0,05 % y el 4,5 %. En un informe de 2008 del Instituto Americano de Investigación de Energía Eléctrica (AERI), se proporcionaron las mediciones de la capacidad de deformación del material PE4710. A una temperatura de 10 °C (50 °F), la deformación de fluencia a tracción promedio de la tubería de PE4710 es del 9,9 %, mientras que la deformación de tracción última promedio es del 206 %. La tubería de polietileno se moverá en respuesta al movimiento del terreno, en lugar de resistir cargas que podrían causar la rotura de tuberías rígidas o frágiles. En la mayoría de los eventos sísmicos, la tubería de polietileno de alta densidad (HDPE) soldada se doblará, pero no se romperá ni se separará (conexión sin sellado), manteniendo así un suministro normal de agua. 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 partes debe planificarse y diseñarse cuidadosamente para reducir el riesgo de rotura.
La deformación de fluencia por tracción de la tubería PE4710 es aproximadamente el doble de la deformación del terreno causada por la magnitud máxima observada, y la deformación última de la PE4710 es más de 40 veces mayor que la deformación máxima del terreno. El desempeño obtenido mediante cálculo teórico es consistente con el uso de tuberías de polietileno en terremotos. La línea de suministro de agua de HDPE soldada tuvo un buen desempeño durante el terremoto. La Tabla B-2 presenta observaciones parciales de terremotos pasados 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 la tenacidad, la capacidad de deformación axial, el radio de curvatura admisible, la resistencia de las juntas, la estabilidad y el estado actual de la tubería. Numerosos estudios sísmicos demuestran que las tuberías principales de suministro de agua de HDPE, conforme 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 pueden adaptarse a las diferentes deformaciones del terreno generadas por los terremotos, manteniendo así un funcionamiento normal.
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Fecha de publicación: 6 de marzo de 2025
