Pregunte a tres proveedores qué significa PE100 y obtendrá tres respuestas: una densidad, un peso molecular, un color. Ninguna es correcta. PE80 y PE100 son clasificaciones por resistencia, definidas en ISO 12162 y usadas por igual en ISO 4427, EN 12201 y GB/T 13663. El número es la resistencia mínima requerida (MRS) del material en bar: la tensión circunferencial que está probado que soporta cincuenta años a 20 °C, redondeada hacia abajo a un escalón normalizado: 8,0 MPa para PE80, 10,0 MPa para PE100.
Ese único número fija la tensión de diseño, que con el SDR fija la clase de presión, que con el diámetro fija el espesor de pared, que fija el peso y por tanto el precio por metro. Siga la cadena y la comparación se hace sola.
Qué es realmente el MRS
Un productor de resina ensaya muestras de tubería de un compuesto a varias temperaturas y tensiones circunferenciales hasta que fallan, durante hasta un año, y extrapola la curva a cincuenta años a 20 °C con el método de ISO 9080. El límite inferior de confianza de esa extrapolación es la resistencia hidrostática a largo plazo del material; redondeado hacia abajo al valor más cercano de la serie R10 se convierte en el MRS. Un compuesto con 10,4 MPa a cincuenta años es PE100. Uno con 9,8 MPa es PE80, por bueno que sea en lo demás, porque el escalón inferior es 8,0.
Del MRS a la clase de presión
σs = MRS ÷ C PN = 20 × σs ÷ (SDR − 1)
σs es la tensión de diseño en MPa, C el coeficiente de diseño (1,25 mínimo para agua en ISO 4427) y PN la presión nominal en bar. Para PE80, σs = 6,3 MPa; para PE100, σs = 8,0 MPa.
| SDR | PE80 | PE100 | Cambio |
|---|---|---|---|
| SDR 26 | PN 5 | PN 6 | +1 clase |
| SDR 21 | PN 6 | PN 8 | +1 clase |
| SDR 17 | PN 8 | PN 10 | +1 clase |
| SDR 13,6 | PN 10 | PN 12,5 | +1 clase |
| SDR 11 | PN 12,5 | PN 16 | +1 clase |
| SDR 9 | PN 16 | PN 20 | +1 clase |
| SDR 7,4 | PN 20 | PN 25 | +1 clase |
La misma presión, otra pared
Dé la vuelta a la tabla y aparece la pregunta del comprador: para una presión dada, ¿cuánto cuesta cada grado en pared? PN16 en DN110 exige SDR 11 en PE100 y SDR 9 en PE80. Según la tabla de espesores de ISO 4427-2, son 10,0 mm frente a 12,3 mm de pared mínima: un 23 % más de polietileno en la tubería PE80 y un interior 4,6 mm menor.
| PE100 SDR 11 | PE80 SDR 9 | |
|---|---|---|
| Pared mínima | 10,0 mm | 12,3 mm |
| Pared máxima | 11,1 mm | 13,7 mm |
| Diámetro interior medio | ≈ 88,9 mm | ≈ 84,0 mm |
| Masa por metro (pared media, 0,955 g/cm³) | ≈ 3,15 kg | ≈ 3,78 kg |
| Sección de paso | 6 210 mm² | 5 540 mm² |
| Caudal a igual pérdida de carga | 100 % | ≈ 87 % |
Veinte por ciento más de material por metro y trece por ciento menos de caudal, para la misma presión. En 10 km de conducción de transporte son unas 6 toneladas de resina y, o una tubería mayor, o una bomba mayor. Esto —y no ninguna diferencia en la calidad del polímero— es por lo que el PE100 se convirtió en el estándar de la tubería a presión en la década siguiente a su introducción.
Dónde el PE80 sigue siendo la respuesta correcta
- Servicio de baja presión y gravedad —laterales de riego, drenaje, conductos— donde PN6 o PN8 ya sobra y la ventaja de pared delgada del PE100 no se aprovecha.
- Tubería de acometida de pequeño diámetro, DN20 a DN63, donde la pared está en el mínimo de 2,0–3,0 mm que ISO 4427 fija para la unión sea cual sea el material, así que el PE100 no puede ser más delgado de todos modos.
- Redes existentes especificadas en PE80 donde la compañía quiere un solo grado por razones de stock y procedimientos de fusión; muchas redes de distribución de gas son PE80 amarillo exactamente por eso.
- Donde la flexibilidad importa más que la resistencia: el PE80 tiene menor módulo de flexión y se enrolla mejor con la misma pared, algo que notan los usuarios de rollos de pequeño diámetro.
Fusionar PE80 con PE100
Son compatibles. Ambos grados se fusionan con los mismos parámetros de termofusión a tope y los mismos accesorios de electrofusión, y una junta bien hecha entre ellos es más resistente que la tubería PE80. Las condiciones prácticas son las de dos tuberías cualesquiera: los diámetros exteriores deben coincidir, los SDR deberían coincidir para que las paredes se alineen en la cara, y los índices de fluidez deben estar en la misma clase de MFR, lo que en compuestos de tubería de agua siempre ocurre. Los empalmes entre una red antigua de PE80 y una ampliación nueva en PE100 son rutina.
Cómo escribirlo en una especificación
- 1
Nombrar el grado y la norma
«PE100 según ISO 4427-2» o «PE100 según EN 12201-2». El grado sin la norma deja indefinido el régimen de ensayos; la norma sin el grado deja indefinida la resistencia.
- 2
Especificar la presión por PN, no solo por SDR
SDR 11 significa PN16 en PE100 y PN12,5 en PE80. Una especificación que solo dice SDR 11 no ha dicho qué presión quiere; indique el PN y deje que el SDR se derive del grado.
- 3
Pedir el compuesto
El nombre del grado del productor del compuesto y, si la tiene, su inscripción en la PE100+ Association. Un compuesto inscrito se ha ensayado de forma independiente en resistencia, crecimiento lento de grieta y propagación rápida de grieta; el certificado de la fábrica de tubería cubre entonces el proceso.
- 4
Añadir PE100-RC donde la instalación lo pida
Sin zanja, terreno rocoso, cama sin arena: especifique PE100-RC y el requisito de ensayo con entalla. Cuesta más por metro y ahorra el coste de la cama de arena o de volver a excavar.
Escrita así, la especificación ocupa una línea, es inequívoca en cualquier idioma e imposible de cumplir con la tubería equivocada.
Fuentes y normas
- ISO 12162: Materiales termoplásticos para tubos y accesorios — Clasificación y designación
- ISO 9080: Determinación de la resistencia hidrostática a largo plazo de materiales termoplásticos
- ISO 4427-2: Tubos de polietileno para abastecimiento de agua — Tubos
- PE100+ Association — lista positiva de compuestos PE100
- Plastics Pipe Institute — Handbook of Polyethylene Pipe, capítulo 3 (propiedades de los materiales)