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PB vs. PE-RT & PEX

Para proyectos de edificios, la variación del coste real de los sistemas de tuberías entre las diferentes opciones de materiales es superior a la comparación de costes por longitud para el mismo diámetro de tubería exterior. Los prescriptores tienen en cuenta la facilidad de instalación, que afecta a los costes in situ; las opciones de unión; el rendimiento a largo plazo del sistema y la vida útil estimada; y la relación de dimensiones estándar (SDR), que compara la durabilidad frente a la presión de los materiales de las tuberías. En comparación con los sistemas PE-RT y PEX, el polibutileno ofrece ventajas significativas.

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Introducción

Una comparación de costes reales entre los sistemas de tuberías debe incluir el tiempo de instalación, las opciones de unión, la vida útil y la clase de SDR.

El polibutileno (PB-1) ofrece ventajas tangibles para los sistemas de energía central en comparación con el PE-RT y el PEX

Para proyectos de edificios, la variación del coste real de los sistemas de tuberías entre las diferentes opciones de materiales es superior a la comparación de costes por longitud para el mismo diámetro de tubería exterior.

Los prescriptores tienen en cuenta la facilidad de instalación, que afecta a los costes in situ; las opciones de unión; el rendimiento a largo plazo del sistema y la vida útil estimada; y la relación de dimensiones estándar (SDR), que compara la durabilidad frente a la presión de los materiales de las tuberías.

En comparación con los sistemas de PEX y PE-RT, el polibutileno ofrece importantes ventajas en una amplia gama de categorías de rendimiento. Todo ello convierte a los sistemas de tuberías de polibutileno en la mejor opción para las instalaciones de energía central de alto rendimiento.
 


Relación de dimensiones estándar (SDR)

¿Qué es la SDR?

La SDR evalúa la durabilidad de la tubería frente a la presión y correlaciona el diámetro exterior de una tubería y el espesor su pared.

La SDR (relación de dimensiones estándar) alude a la geometría de las tuberías. La SDR permite evaluar la durabilidad de una tubería frente a la presión y describe la correlación entre la dimensión de la tubería y el espesor de su pared. Por ejemplo, SDR 11 indica que el diámetro exterior de la tubería tiene una dimensión de once veces el espesor de la pared.

  • Relación SDR alta
    La pared de la tubería es fina en comparación con su diámetro
  • Relación SDR baja
    La pared de la tubería es gruesa en comparación con su diámetro

Ejemplo de cálculo:
La SDR de una tubería con un diámetro exterior de 100 mm y un espesor de pared de 5 mm se puede calcular de la siguiente manera:
100mm / 5mm = SDR 20
 

¿Qué importancia tiene la SDR para los sistemas de energía central?

Debido a la alta relación SDR del polibutileno en comparación con el PE-RT o el PEX, los sistemas de tuberías de polibutileno necesitan un espesor de pared menor para soportar el mismo rango de presión con el mismo diámetro exterior de la tubería, por lo que ofrecen las siguientes ventajas:

  • Menos material con la misma capacidad frente a la presión
  • Menos peso por metro de tubería
  • Diámetro exterior menor con el mismo rendimiento
  • Área interior más grande con el mismo diámetro exterior, lo que proporciona:
    - Mayor índice de caudal con la misma presión
    - Menor pérdida de presión, por lo que requiere menos energía para hacer funcionar un sistema o una bomba con menor capacidad

Clases de SDR y dimensiones de tuberías

Clases de SDR citadas en los estándares nacionales para sistemas de tuberías de energía central

Clases de SDR y golpe de ariete

Cuanto mayor sea la clase de SDR, menor es el golpe de ariete a un índice de caudal determinado. El polibutileno tiene la clase de SDR más alta en comparación con el PP-H, el PP-B, el PE-RT y el PEX

Una columna de agua en movimiento dentro de una tubería contiene energía cinética almacenada, en función de su masa y velocidad. Como el agua es un fluido fundamentalmente incompresible, esta energía no puede absorberse cuando la válvula se cierra de forma repentina.

Como resultado se produce un pico de presión instantáneo elevado, normalmente conocido como "golpe de ariete".

Los niveles de ruido y las propiedades acústicas de los sistemas de tuberías son una cuestión de importancia, debido al aumento en la densidad de población. Los sistemas de tuberías que minimizan el ruido de los líquidos y el golpe de ariete en aquellos lugares donde las tuberías pasan a través de los techos y las paredes son un elemento clave para afrontar los problemas de ruido de los residentes.


Existen cinco factores que determinan la gravedad del golpe de ariete:

  • Velocidad
  • Módulo de elasticidad del material de la tubería
  • Diámetro interior de la tubería
  • Espesor de la pared de la tubería
  • Tiempo de cierre de la válvula

El golpe de ariete repetitivo puede llegar a destruir el sistemas de tuberías. Además del ruido, el golpe de ariete puede romper las tuberías si la presión es suficientemente alta.
 

El valor nominal máximo del pico de presión (Ps) es:

v0 · a · ρ = ps

v0 = velocidad del medio (m/s)
a = velocidad de propagación de la onda de presión (m/s)
ρ = densidad del medio (kg/m³)
ps = pico de presión: golpe de ariete (N/m²)

Los picos de presión máximos provocados por el golpe de ariete pueden calcularse mediante la siguiente ecuación tomada del "Manual de Diseño del Sistema de Tuberías de Termoplásticos", de Thomas Sixmith y Reinhard Hanselka, Marcel Dekker Inc., págs. 65-69

Ps = V((3960 E t)/(E t + 3 x 105 DI))½
donde:
Ps = pico de presión (psi)
V = velocidad del agua (pies/s)
DI = diámetro interior de la tubería (pulg.)
E = módulo de elasticidad del material de la tubería (psi)
t = espesor de la pared de la tubería (pulg.)

El módulo elástico bajo de polibuteno-1 en combinación con el espesor reducido de la pared genera un pico de presión bajo para un rango de presión y diámetro exterior de la tubería determinados. La siguiente tabla compara el pico de presión máximo para tuberías de diámetro exterior de 38,1 mm (1-1/2") de diferentes materiales plásticos, diseñados para el mismo servicio de presión.
 

  E E DI t V Ps Ps
  [psi] [MPa] [mm] [mm] [ft/s] [psi] [bar]
Polibutileno 65.000 450 32,5 (1,28") 3,8 (0,15") 5,0 49,5 3,4
PE-X 87.000 600 28,9 (1,14") 5,6 (0,22") 5,0 72,4 5,0
PP 116.000 800 26,7 (1,05") 6,6 (0,26") 5,0 93,0 6,4
CPVC 507.000 3.500 30,9 (1,22") 4,6 (0,18") 5,0 140,6 9,7

El polibutileno tiene la clase de SDR más alta en comparación con el PP-H, el PP-B, el PE-RT y el PEX, y ofrece la mejor capacidad de acústica con el nivel de golpe de ariete más bajo.
 


Estándares nacionales
(RU y NL)

La fuente para las dimensiones de las tuberías de calefacción central que compara los materiales polibutileno, PEX y PE-RT

El actual estándar ruso para la calefacción central (GOST 56730 - 2015) y las directrices de los Países Bajos (BRL 5609 y el borrador de su nueva versión) incluyen una comparación de 3 materiales para sistemas de tuberías de calefacción central: polibutileno, PE-RT y PEX

Tanto el estándar ruso como las directrices de los Países Bajos exigen los mismos requisitos respecto a las dimensiones de las tuberías y las clases de SDR de los 3 materiales de las tuberías de servicio que funcionan a una presión de 6, 8 y 10 bar.

La tabla de la derecha es un extracto de la tabla correspondiente que muestra las clases de SDR de los materiales listados a diferentes rangos de presión, a partir del estándar ruso y las directrices de los Países Bajos. Como se indica, el polibutileno tiene la clase de SDR más alta para todas las presiones de funcionamiento en comparación con el PEX o el PE-RT. En la siguiente sección se explica lo que esto supone, por qué los estándares incluyen las dimensiones de las tuberías y las clases de SDR, y cuáles son las ventajas para los prescriptores de sistemas de tuberías.

 


Dimensiones de la tubería y clases de SDR

La capacidad frente a la presión del polibutileno ofrece más ventajas que la del PE-RT y el PEX

La clase más alta de SDR de polibutileno ofrece las siguientes ventajas:
• Sección de pared más fina
• Menos material (menos peso)
• Diámetro y área interior más    grandes

Para ilustrar el rendimiento del polibutileno, el PE-RT y el PEX a la presión de funcionamiento indicada (8 bar) y con un diámetro de la tubería pequeño (50 mm), la tabla y el diagrama que aparecen a continuación ofrecen una comparación de las dimensiones internas de la tubería que se necesitan.
 

Ejemplo 1: tubería pequeña de 50 mm de diámetro a 8 bar

El polibutileno (PB-1) es más resistente que el PE-RT y el PEX. Con una presión de funcionamiento de 8 bar y un diámetro exterior de la tubería de 50 mm, los espesores de la pared necesarios son:

Según lo indicado, con la misma presión del agua, el polibutileno (PB-1) ofrece un índice de caudal considerablemente más alto que el de los otros dos materiales, gracias a que el diámetro interior es mayor y el exterior, de 50 mm. Por otro lado, con un índice de caudal determinado, las tuberías de polibutileno reducen la pérdida de presión, por lo que requieren menos energía para hacer funcionar sistemas o bombas con menor capacidad

Como se muestra en los gráficos anteriores y con fines comparativos, el PE-RT se puede considerar el punto de referencia al 100 %. Al comparar el área interior transversal de una tubería de 50 mm de diámetro (gráfico de la izquierda), el PB-1 supera claramente al PE-RT con un volumen adicional del 27 %. Además, al comparar la cantidad de material por metro de un tubería de 50 mm de diámetro y con una presión de 8 bar (gráfico de la derecha), la tubería de polibutileno utiliza un 29 % menos que la de PE-RT.

Una vez más, el PE-RT se puede considerar el punto de referencia al 100 % con fines comparativos. Según el gráfico anterior (a la izquierda) y con la misma presión del agua de funcionamiento, una tubería de 50 mm de diámetro exterior (8 bar) de polibutileno ofrece un índice de caudal considerablemente superior (hasta un 35 % más) que una tubería de PE-RT de las mismas características.

Según el otro punto de comparación (a la derecha), a un determinado índice de caudal (rendimiento), la pérdida de presión de las tuberías de polibutileno es un 44 % menor que la de las tuberías de PE-RT. De este modo, las tuberías de polibutileno necesitan menos energía para hacer funcionar un sistema y pueden soportar bombas con una capacidad menor con el mismo rendimiento.
 

Ejemplo 2: tubería grande de 160 mm de diámetro a 10 bar


Debido a que su clase de SDR es más alta (y, por tanto, su sección de pared es más fina), una tubería de polibutileno de 140 mm de diámetro ofrece el mismo rendimiento que una tubería de PE-RT de 160 mm de diámetro, pero con un diámetro exterior más pequeño y un área interior transversal más grande.

A una presión de funcionamiento de 10 bar, una tubería de 160 mm de diámetro exterior:

  • PE-RT de clase SDR 6
    Una tubería de 160 mm de diámetro tiene un área interior transversal de 8,958 mm2

  • PEX de clase SDR 7,4
    Una tubería de 160 mm de diámetro tiene un área interior transversal de 10,605 mm2

  • Polibutileno de clase SDR 9
    Con un diámetro exterior más pequeño (140 mm), el polibutileno presenta un área interior transversal de 9,263 mm2

Además, como se muestra en el gráfico (a la derecha), el peso de una tubería de polibutileno, con un diámetro exterior de 160 mm y que tenga que soportar una presión de 10 bar, es casi la mitad del peso de una tubería de PE-RT con las mismas características.
 


Técnicas de unión para tuberías

El polibutileno es un material versátil para todas las técnicas de unión disponibles


Conclusión

Utilizar sistemas de tuberías de polibutileno ofrece las siguientes ventajas:

  • Importantes oportunidades para ahorrar material y aumentar la capacidad del sistema al mismo tiempo
    – Paredes más delgadas
    – Aumento del área interior transversal disponible
  • Un mayor grado de libertad para diseñar las redes de energía central
    – La posibilidad de usar tuberías y accesorios con un diámetro exterior más pequeño
  • Una clara ocasión para reducir los costes de instalaciones integrales y de funcionamiento
    – Soportes más pequeños para las tuberías
    – Menor necesidad de material aislante
    – Bombas más pequeñas que consumen menos energía
    – Menos peso total para facilitar el manejo y reducir los costes de envío
  • El uso de todas las técnicas de unión disponibles
  • La mejor acústica de su clase con el nivel de golpe de ariete más bajo
  • Completamente reciclable

El polibutileno comparado con el PE-RT y el PEX


Vídeo polibutileno

Ventajas de los sistemas de tuberías en polibutileno

En la práctica, ¿qué implica una mayor clase en el SDR?

  • Conozca el polibutileno para su uso en sistemas de tuberías de agua caliente y fría a presión
  • Conozca las extraordinarias características de este material termoplástico técnicamente más avanzado
  • ¿Cuáles son los beneficios de usar polibutileno en sistemas de tuberías en comparación con los materiales termoplásticos alternativos?
  • Oportunidades para reducir los costos operacionales durante la vida útil de un sistema de tuberías
     

Webinar:  Ventajas de los sistemas de tuberías en polibutileno
– En la práctica, ¿qué implica una mayor clase en el SDR?


 


 

A menudo se hace referencia al polibuteno-1 como polibuteno, PB, PB-1 o polibutileno.

El polibuteno-1 no es vendido por los miembros de la PBPSA para su uso en aplicaciones de tuberías en Norteamérica, y dichas partes exigen a sus clientes o distribuidores que no vendan productos fabricados con PB-1 para aplicaciones de tuberías en Norteamérica.