Opciones para soldar tuberías de HDPE y etapas del trabajo manual.

La conexión de tuberías de polietileno de baja densidad (HDPE) en una sola línea se realiza mediante diversos métodos, tanto desmontables como permanentes. Una de las opciones más fiables es la soldadura de tuberías de HDPE.

Existen varios métodos para realizar trabajos de soldadura, cada uno de los cuales se lleva a cabo utilizando una tecnología específica.

Conexiones permanentes: soldadura de tuberías de HDPE

El método de conexión permanente es la única opción aceptable para tuberías de HDPE de gran diámetro. Garantiza un alto nivel de estanqueidad, que se mantiene incluso a altas temperaturas.

El polietileno es fácil de soldar porque mantiene una consistencia viscosa y fluida en un amplio rango de temperaturas y tiene una baja viscosidad de fusión.

Independientemente del método utilizado para establecer una conexión permanente, se les imponen los siguientes requisitos:

• El ángulo de desplazamiento de dos tuberías conectadas no debe exceder el 10% con respecto al espesor de sus paredes;
• La junta de unión debe estar situada por encima del nivel de la superficie exterior de las secciones conectadas;
• Las cuentas de la costura deben ser de una calidad impecable, y su altura puede variar entre 2,5 y 5 mm (determinada por el grosor de las paredes).

Existen tres tipos de soldadura muy populares: soldadura a tope, soldadura de encaje y soldadura por electrofusión. Analicemos cada tecnología con más detalle.

Soldadura a tope de tuberías

La soldadura a tope es el método más popular para unir permanentemente tuberías de HDPE. Esta técnica consiste en unir los extremos de dos secciones del mismo diámetro. El espesor de pared de los elementos conectados también debe ser el mismo.

La conexión de tuberías a presión se realiza en condiciones industriales utilizando equipos electrohidráulicos y mecánicos especiales, ya que requiere una mayor precisión y exactitud.

La soldadura manual solo está permitida en tuberías sin presión.

Características de la soldadura a tope:

• Este método se utiliza en tuberías con paredes de más de 4,5-5 mm de espesor y un diámetro de 50 mm.
• Los trabajos de soldadura se realizan sobre superficies planas y estables;
• Si el trabajo se realiza al aire libre, es necesario sellar los extremos de las tuberías con tapones para evitar corrientes de aire en las líneas principales; el viento empeora los parámetros de temperatura e interfiere con la calidad del trabajo;
• Las secciones que se van a conectar deben estar limpias por dentro y por fuera; cualquier residuo o incluso polvo impedirá una conexión de alta calidad; las abrazaderas de la unidad de soldadura no deben estar menos limpias.
• Para ajustar la temperatura, se recomienda realizar 1 o 2 soldaduras a modo de prueba. Esto le ayudará a comprender los principios y las características del proceso si no tiene experiencia en la soldadura a tope de tuberías.
• Antes de esmerilar, los discos de corte deben limpiarse a fondo y, después de esmerilar, deben comprobarse las dimensiones de la tubería para verificar que cumplen con las especificaciones;
• El rango óptimo de temperatura ambiente para la soldadura a tope es de -15 a +45 °C.

Procedimiento de soldadura a tope industrial:

1. Antes de comenzar el trabajo, las secciones que se van a soldar se cortan perpendicularmente a la superficie sobre la que se colocarán. Los extremos se limpian, desengrasan y recortan minuciosamente.
2. Los tubos se fijan en una máquina de soldar y se centran cuidadosamente, comprobando que no presenten deformaciones ni daños.
3. Los extremos de los tubos enrollados se calientan con un dispositivo para ablandar el material.
4. Los extremos fundidos se unen y se prensan a alta presión. El proceso continúa hasta que el polietileno se enfría.
5. Una vez que la junta se haya enfriado, se retira la máquina.

Tras la soldadura a tope, la costura queda perfectamente lisa y simétrica. La conexión proporciona una unión tan resistente como la de una tubería sólida. Se requieren dos personas para completar el proceso descrito anteriormente.

Al realizar soldadura a tope, evite:

• conexión nítida de extremos fundidos;
• tuberías en movimiento y torsión;
• presencia de huecos;
• cambio repentino de temperatura;
• calentamiento desigual de las zonas que se unen;
• enfriamiento rápido de las juntas en el punto de conexión.

Se recomienda soldar tuberías de HDPE del mismo grado, pero a veces es necesario conectar tuberías de diferentes grados.

Tenga en cuenta que una compresión excesiva genera acumulaciones mayores dentro de la tubería, lo que reduce el rendimiento de las líneas terminadas. Si la presión es insuficiente, la soldadura tarda más. Este período de espera prolongado permite que el polietileno calentado se enfríe.

Al iniciar los trabajos de soldadura, es necesario coordinar los parámetros de soldadura con la tabla que contiene las fuerzas y presiones recomendadas para diferentes tuberías.

Tabla de parámetros para la soldadura a tope de HDPE:

Soldadura a tope de una tubería utilizando una extrusora en ángulo.

La soldadura por extrusión crea una unión con una resistencia del 70 % o más del material sin alear. Este método se utiliza únicamente para soldar componentes del mismo material.

La soldadura por extrusión se realiza utilizando el siguiente equipo:

• elemento calefactor;
• tornillo;
• sistema de suministro de aire;
• un contenedor para gránulos y un zapato que presiona el aditivo.

Características y procedimiento para realizar el trabajo:

1. Limpie las tuberías, desengráselas y compruebe que no presenten ningún defecto.
2. Dé a los extremos de los elementos que se van a soldar la forma requerida.
3. Calentar las superficies que se van a soldar con aire caliente procedente de una extrusora.
4. Introduzca el material de aporte (gránulos o alambre) fundido en la extrusora sobre la junta, controlando su movimiento con una zapata. La presión generada suelda el material de aporte al material de la tubería.

Las soldaduras por extrusión deben enfriarse sin forzarlas. Esta tecnología de soldadura se utiliza en la instalación de tuberías alimentadas por gravedad. El espesor de la pared debe ser de al menos 6 mm; de lo contrario, el producto podría deformarse.

Método de soldadura por encaje utilizando accesorios y acoplamientos.

La soldadura por encaje permite unir secciones de tuberías con diámetros diferentes. La conexión se realiza insertando una tubería de menor diámetro dentro de una tubería principal de mayor diámetro. La conexión se asegura mediante acoplamientos, creando una unión firme y segura.

El procedimiento es el mismo que para la soldadura a tope. Solo difieren las herramientas utilizadas.

Al conectarse Soldadura de tuberías de HDPE con accesorios/acoplamientos. usar:

• cortatubos;
• calibradores;
• máquinas de biselado;
• Equipo de soldadura con boquillas.

También pueden ser necesarios accesorios en forma de T para crear codos. La dilatación térmica de la tubería garantiza un sellado hermético entre las uniones.

Procedimiento de soldadura por encaje:

1. Desmonte el elemento de conexión.
2. Limpie los extremos de las secciones que se van a unir y abisélelos.
3. Realice la calibración para obtener círculos simétricos.
4. Introduzca los extremos limpios y desengrasados ​​en el racor, conéctelo a la máquina de soldar y caliente.

Como resultado, las piezas se fusionan en una sola superficie. La soldadura por encaje se utiliza para componentes con espesores de pared de hasta 5 mm. Es especialmente conveniente para tramos de tuberías donde el acceso a equipos de soldadura a tope es difícil.

¿Qué necesitas para soldar?

Los trabajos de soldadura implican procesos de alta tecnología que requieren equipos especializados, tanto primarios como secundarios.

Al seleccionar las herramientas y los dispositivos de soldadura, tenga en cuenta el método de soldadura y los parámetros de las tuberías de HDPE.

Herramientas y equipos

Para trabajar con HDPE, es necesario que todos los elementos calefactores de las unidades sean antiadherentes. Esto elimina la necesidad de limpieza después de soldar. Todas las unidades suelen estar equipadas con indicadores de control y termostatos.

Equipo básico de soldadura:

• Soldadura manual para método de encaje;
• máquina de unión a tope;
• piezas de montaje;
• elementos calefactores;
• Una abrazadera es un soporte que se utiliza para sujetar los objetos en su lugar mientras se procesan o se comprimen firmemente.

Casi todas las unidades de soldadura de polietileno son ligeras y fáciles de usar, y sus elementos calefactores se reemplazan fácilmente.

Se utilizan unidades de soldadura:

1. Mecánico;
2. Automático;
3. Hidráulico.

Los elementos calefactores son placas redondas recubiertas con una capa de PTFE. Cuentan con un indicador luminoso de temperatura y encendido, así como con un fusible. La temperatura se puede ajustar mediante un regulador especial.

Para soldar productos con un diámetro superior a 400 mm, se utilizan los siguientes dispositivos:

• junta a tope;
• conexión de enchufe;
• conexión de electrofusión.

Las unidades hidráulicas universales son especialmente valiosas. Permiten realizar múltiples soldaduras en un tiempo mínimo, ya que el equipo incluye todas las funcionalidades necesarias.

Herramientas adicionales para dispositivos hidráulicos:

• posicionadores;
• elementos para eliminar depósitos de óxido;
• herramienta de chaflán;
• sierras - para separar carreteras;
• dispositivo de nivelación;
• codos para HDPE.

Al soldar utilizando cualquiera de los métodos mencionados, es fundamental usar un juego completo de herramientas. Descuidar cualquier elemento del equipo puede resultar en una unión de mala calidad, o incluso defectuosa.

Accesorios para la conexión

Los racores de soldadura son componentes diseñados para conectar tuberías, incluso de diferentes diámetros, así como para crear derivaciones y curvas en las mismas. También se pueden utilizar para conectar tuberías laminadas fabricadas con distintos materiales.

Los elementos de este tipo son:

• Soldado y fundido. Se conectan a las tuberías mediante máquinas de soldadura a tope especializadas. Se utilizan habitualmente en curvas y codos de las tuberías. Esto crea una conexión fuerte, con una resistencia equivalente a la de un material sólido.
  Estos racores son económicos, duraderos y están disponibles en una amplia gama. Una vez conectados, el sistema no requiere desmontaje. Los fabricantes ofrecen racores como cruces, reductores, tes y elementos con diversos ángulos.
• Accesorios de electrofusión. Permiten conectar varias tuberías a la vez. Constan de una carcasa de polietileno que contiene un elemento calefactor de alambre. Las tuberías se insertan en estos racores, que se funden a altas temperaturas, creando una conexión fiable y hermética.

También existen racores de compresión, pero no son aptos para soldar. Estos componentes de polietileno con juntas se utilizan para crear conexiones desmontables sin soldadura. Proporcionan un nivel de estanqueidad medio.

tuberías de HDPE

Las tuberías de HDPE (polietileno de baja presión) se fabrican a baja presión, inferior a 2 MPa. El material resultante tiene una baja densidad, lo que se traduce en un peso ligero y facilita la instalación y la conexión.

Características del HDPE:

• Elasticidad. Son capaces de estirarse, eliminando las roturas debidas a deformaciones que pueden producirse a altas temperaturas o bajo tensión mecánica, por ejemplo, bajo la presión que se produce cuando se forman tapones de hielo.
• Flexibilidad. Las tuberías de HDPE se pueden doblar sin ningún problema, lo cual es extremadamente importante a la hora de crear tuberías con configuraciones complejas.
• Fiabilidad. El HDPE es duradero y resistente a entornos agresivos, incluidos los aceites. No se oxida y absorbe bien el golpe de ariete.

Existen varios tipos de tuberías de este tipo:

• Para el suministro de agua fría. Tienen una franja azul longitudinal. Sus paredes internas son lisas y no acumulan sales ni sedimentos.
• Gas. Tienen una alta capacidad de flujo, una larga vida útil y pueden soportar alta presión. Se identifican por una franja longitudinal amarilla.
• Para calefacción y suministro de agua caliente. Están reforzados con fibra de vidrio y fabricados con polietileno de alta resistencia a la tracción.
• Doble capa corrugada. Se trata de tuberías con conexiones que se utilizan para el drenaje de agua y el alcantarillado. Son muy duraderas, fáciles de instalar y resistentes a entornos agresivos.

Etapas del trabajo

Para garantizar que el proceso de soldadura de las tuberías de la red de distribución de energía se desarrolle sin demoras y dé como resultado una soldadura de alta calidad que asegure el funcionamiento a largo plazo del oleoducto, es necesario proceder en un orden específico.

Preparación de tuberías de HDPE antes de la soldadura

Antes de comenzar a soldar, es necesario completar una serie de pasos preparatorios. Si se realizan correctamente, no tendrá que preocuparse por herramientas faltantes, corregir imperfecciones ni ningún otro problema durante el proceso de soldadura.

Preparación para la soldadura:

1. Comprar y entregar en el lugar de soldadura tuberías de HDPE, fijaciones, abrazaderas y demás piezas de acuerdo con el diámetro de los elementos que se van a soldar.
2. Prepare y despeje el área para colocar el equipo de soldadura.
3. Utilice un método mecánico para procesar los extremos de los accesorios y tuberías que se van a soldar.

Los equipos de soldadura requieren especial atención. Deben revisarse para asegurar su correcto funcionamiento y prepararse para su uso.

Cómo preparar el equipo de soldadura:

1. Inspeccione todos los componentes de la máquina de soldar. Compruebe que la conexión a tierra y los cables eléctricos funcionen correctamente y verifique el filo de las cuchillas de corte en la fresa frontal.
2. Prepara el generador eléctrico. Llénalo de combustible y comprueba su funcionamiento.
3. Limpie todos los componentes del equipo (raspadores, cepilladoras y calentadores) para eliminar cualquier suciedad. Retire cualquier resto de polietileno adherido y, a continuación, desengrase todas las superficies con disolvente.
4. Compruebe el nivel de aceite del sistema hidráulico de la máquina de soldar y el funcionamiento de la abrazadera deslizante. Lubrique las piezas móviles del equipo con lubricantes especiales.
5. Compruebe cómo funcionan los instrumentos de control y medición.

Normas de soldadura a tope

Hasta hace poco, existía confusión en Rusia con respecto al marco regulatorio para la soldadura de HDPE, ya que varios documentos estaban en vigor al mismo tiempo.

Desde 2013, están en vigor las normas GOST para equipos y tecnología de soldadura a tope. Esto no significa que se hayan desechado los equipos de soldadura importados de baja calidad ni que se hayan cesado las compras, sino que se ha incentivado a los fabricantes rusos a mejorar la calidad de sus equipos.

La norma GOST 55276 R 55276-2012 (Tubos y accesorios de plástico) vigente ha permitido unificar la tecnología de soldadura a tope de HDPE en Rusia.

Qué tener en cuenta:

• GOST R 55276. Junto con la tecnología de soldadura convencional de baja presión, legaliza la soldadura de HDPE a alta presión, que anteriormente solo se practicaba en Estados Unidos. Este método requiere equipos especializados, pero reduce significativamente el tiempo del ciclo de soldadura.
• GOST R 55276. No es especialmente adecuado para obras de construcción, ya que está diseñado no para los operarios propiamente dichos (soldadores), sino para tecnólogos (desarrolladores de diagramas tecnológicos para la soldadura de HDPE).
• GOST R 55276. No aborda las limitaciones impuestas por las antiguas normativas nacionales e internacionales. Esto se refiere principalmente al rango de temperatura ambiente de +5 a +45 °C, dado que en Rusia la soldadura de tuberías debe realizarse a temperaturas bajo cero.
  Otra discrepancia radica en la limitación del espesor de pared de las tuberías a 70 mm, mientras que las paredes de las tuberías que se fabrican hoy en día son de 90 mm o más.

Nosotros mismos realizamos la soldadura a tope.

Con una máquina de soldar especializada, puedes soldar a tope tuberías de HDPE tú mismo. La unión se logra ablandando el polietileno y formando una costura segura. Esta es la opción más sencilla y solo es adecuada para tuberías del mismo diámetro, pero incluso esta requiere ciertas habilidades y destrezas.

La soldadura a tope de tuberías de HDPE debe ser realizada por un soldador cualificado; de lo contrario, será difícil lograr precisión y fiabilidad en la conexión.

Procedimiento de soldadura a tope manual:

1. Prepare el equipo, inspeccione la máquina de soldar y compruebe su funcionamiento.
2. Corte los tubos dejando un poco de longitud extra, dejando unos pocos milímetros de polietileno para formar la soldadura.
3. Limpie los extremos para crear bordes perfectamente lisos y asegurar un buen contacto.
4. Coloque los tubos en la máquina de soldar y céntrelos.
5. Coloque un elemento calefactor entre las piezas que se van a soldar. Caliente los extremos hasta que se fundan; el tiempo de calentamiento depende de la calidad del material y del grosor de las paredes de las piezas.
6. Retire el elemento calefactor e inmediatamente presione los extremos. La fuerza y ​​la presión necesarias para el prensado se generan mediante una palanca o un sistema hidráulico.
7. Espere a que se enfríen las tuberías de polietileno. Compruebe la calidad de la soldadura para asegurarse de que no haya acumulación de material ni cambios en el diámetro.

Si es necesario soldar productos de gran diámetro, se recomienda utilizar una máquina de soldadura automática, que centrará y unirá las secciones con precisión.

Control de calidad de las costuras

Una vez finalizada la soldadura, las uniones se inspeccionan visualmente para comprobar su calidad. Existen normas GOST que regulan las características de calidad de las uniones soldadas.

Requisitos:

• Las soldaduras deben ser uniformes a lo largo de toda su longitud, al nivel de las superficies exteriores de las secciones soldadas;
• Se permiten proyecciones de la costura de soldadura por encima de las superficies que se unen, altura de la costura:
  • con un espesor de pared de 5 mm, la protuberancia no supera los 2,5 mm;
  • Para un espesor de 6 a 20 mm, la altura máxima de la costura es de 5 mm;
• La conexión debe estar centrada con precisión; si se detecta un desplazamiento de las superficies que se conectan, este no debe exceder el 10% del espesor de la pared de las tuberías que se conectan.

Recomendaciones de profesionales

Los soldadores experimentados que trabajan con tuberías de HDPE recomiendan extremar las precauciones durante la soldadura y supervisar la calidad de las uniones. La estanqueidad de las uniones y la durabilidad de las tuberías dependen de la precisión de las soldaduras.

Consejos profesionales:

• Asegúrese de que la sección transversal de la tubería no tenga forma elíptica, ya que esto reducirá significativamente la calidad de la soldadura.
• Los materiales de laminación de tuberías de plástico deben mantenerse firmemente en su lugar hasta que los bordes fundidos se hayan solidificado por completo;
• La soldadura debe ser un cordón uniforme que sobresalga de las superficies de los elementos que se están soldando; la altura del cordón debe cumplir con las normas (indicadas en la tabla anterior);
• Los elementos de fijación con tuercas no deben ajustarse más allá del límite de diseño, ya que una fuerza excesiva puede dañar la tubería;
• Antes de comenzar a trabajar, asegúrese de estudiar las instrucciones para soldar HDPE y familiarícese con los parámetros del proceso.

Las tuberías de HDPE son un material moderno y asequible que permite la construcción de oleoductos para una amplia variedad de usos y configuraciones. Mediante equipos de soldadura especializados, estos productos se pueden utilizar para crear oleoductos fiables, tanto a nivel industrial como manual.