DATOS BIBLIOGRÁFICOS DE LAS PROPIEDADES INDIVIDUALES DE CADA CAPA EN LAS

2. ESTADO DEL ARTE 19

2.3. ANÁLISIS DEL ESTADO DEL ARTE Y DE LA BIBLIOGRAFÍA 31

2.3.1. DATOS BIBLIOGRÁFICOS DE LAS PROPIEDADES INDIVIDUALES DE CADA CAPA EN LAS

CENTRIFUGAL CASTING

Los datos de las propiedades individuales de las distintas capas en la tipología de

filament winding cruzado de los que hemos podido disponer se encuentran en primer lugar en la referencia [7], tesis de Jean-‐Matthieu Bodin, “Buried Pipe Life Prediction In Sewage Type Environments” de Agosto de 1998, en el que el autor trabaja con este tipo de tubos de la mundialmente conocida compañía Owens Corning, que le permitió el acceso a su publicación “Owens Corning Excel spreadsheet private communications”, que no hemos podido conseguir.

La segunda fuente ha sido la referencia [40], tesis de Bora Balya, “Design And Analysis Of Filament Wound Composite Tubes” de Diciembre de 2004, en la que el autor recopila los trabajos de otros autores. En concreto nos interesa su referencia número 26 coincidente con la nuestra [27] (S. Li, P. D. Soden, “Indentation of Laminated Filament Wound Composite Tubes”, Composites Volume 24, Number 5 (1993), pp 407-‐421) y su referencia número 37.

Reproducimos a continuación en la Tabla 2, la tabla 3 de Bodin, y en la Tabla 3, las tablas 3.4 y 3.5 de Balya referentes a tuberías que utilizan resina epoxi en lugar de resina de poliéster, que se esperan que sean un límite superior a la resistencia de estas últimas.

10_{Hidrólisis (del}_griego_{: ὕδωρ,}_hudōr_{, ‘agua’; y λύσις,}_lysis_{, ‘ruptura’ o ‘disociación’)}

es una reacción química entre una molécula de agua y otra molécula, en la cual la molécula de agua se divide y sus átomos pasan a formar parte de otra especie química.

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Parte A: Análisis del Comportamiento de las Tuberías PRFV con capa de arena 2. Estado del Arte

Tabla 2 Propiedades mecánicas de cada capa según los estudios de Bodin (Owens Corning FWC)

Table 3: Mechanical Properties for Each Ply of the Laminate

Properties Surf. Veil Liner Inner Skin Core Outer Skin Surf. Veil

E1 (GPa) 3,3 5,5 33 5 33 3,3 E2 (GPa) 3,3 5,5 12 4,8 12 3,3 E3 (GPa) 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 3,3 G12 (GPa) 1,32 2,1 3 2,1 3 1,32 ν12 0,25 0,31 0,31 0,2 0,31 0,25 Xt (MPa) 74,9 133,1 590 58,9 590 74,9 Yt (MPa) 65,9 96,5 60 22,7 60 65,9 Xc (MPa) 167 182,6 504,8 120 504,8 167 Yc (MPa) 146,9 132 137 45 137 146,9

Tabla 3 Especificaciones de las constantes mecánicas según el estudio de Balya sobre tuberías con resina epoxi

Table 3.4: Elastic Constants

Exx (MPa) 45600 _ν_xy 0,27 Gxy (MPa) 8500 Eyy (MPa) 16200 _ν_yz 0,27 Gyz (MPa) 5500 Ezz (MPa) 16200 _ν_xz 0,27 Gxz (MPa) 5500

Table 3.5: Strength Constants

St -‐x (MPa) 1243 _S_c_{-‐x (MPa)} -‐525 S-‐xy(MPa) 73 St -‐y (MPa) 40 _S_c_{-‐y (MPa)} -‐145 S-‐yz(MPa) 73 St -‐z (MPa) 40 _S_c_{-‐z (MPa)} -‐145 S-‐xz(MPa) 73

Finalmente, para la tipología Filament Winding cruzado, se dispone también de datos menos completos de los catálogos de las empresas fabricantes recogidos en la Tabla 4 y Tabla 5.

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Tabla 4 Características según catálogo de empresa de la tipología FW Cruzado sin Capa de arena

Tabla 6.2.5. Propiedades mecánicas tubería FW

Propiedades Mecánicas Método Ensayo Unidad FW5 FW7 Resistencia tracción circunferencial ASTM D2290-‐00 Kg/cm2 ₂₅₀₀ ₃₂₀₀ Módulo elástico tracción circunferencial ASTM D2290-‐00 Kg/cm2 ₂₄₆₀₀₀ ₃₁₅₀₀₀ Resistencia tracción longitudinal ASTM D2105-‐01 Kg/cm2 ₆₅₀ ₃₅₀ Módulo elástico tracción longitudinal ASTM D2105-‐01 Kg/cm2 ₁₂₆₅₀₀ ₄₁₀₀₀ Resistencia flexión circunferencial ASTM D2412-‐02 Kg/cm2 ₉₀₀ ₁₅₀₀ Módulo elástico flexión circunferencial ASTM D2412-‐02 Kg/cm2 ₂₁₁₀₀₀ ₂₈₀₀₀₀ Resistencia flexión circunferencial ASTM D2925-‐01 Kg/cm2 ₇₅₀ ₄₅₀ Módulo elástico flexión longitudinal ASTM D2925-‐01 Kg/cm2 ₁₁₂₅₀₀ ₃₇₀₀₀ Resistencia compresión circunferencial Kg/cm2 ₂₂₀₀ ₂₈₀₀ Resistencia compresión longitudinal Kg/cm2 ₁₇₅₀ ₁₄₀₀ Coeficiente de Poisson circunf./axial 0,39 0,18 Coeficiente de Poisson axial/circunf. 0,7 0,5

Tabla 5 Características según catálogo de empresa de la tipología FW Cruzado con Capa de arena

Tabla 6.2.6. Propiedades mecánicas tubería FW con capa de arena Propiedades Mecánicas Método Ensayo Unidad

Módulo elástico tracción circunferencial ASTM D2290-‐00 Kg/cm2 100000-‐160000 Módulo elástico tracción longitudinal ASTM D2105-‐01 Kg/cm2 50000-‐100000 Módulo elástico flexión circunferencial ASTM D2412-‐02 Kg/cm2 90000-‐190000 Módulo elástico flexión longitudinal ASTM D2925-‐01 Kg/cm2 50000-‐100000 Coeficiente de Poisson circunf./axial

0,39-‐0,18 Coeficiente de Poisson axial/circunf. 0,7-‐0,5

Las propiedades individuales en la tipología de centrifugal casting los hemos obtenidos de los catálogos de los fabricantes españoles que resumimos en la Tabla 6 y Tabla 7. Se puede observar que son copias de los catálogos americanos reproducidos en la Tabla 8 y Tabla 911_.

11_{Cuya base documental son los informes internos “}_{HOBASR FFF Project; New} Structural Analysis Method for HOBASR CC-‐GRP Pipe Systems – Performance Test and Presentation of Results”, Report No. JR-‐KUN-‐003 Rev. 5; p. 5, 8/18/99 y el “HOBASR FFF Project; High Performance Pipe Systems – Report No. HO-‐FFF-‐001-‐05 Determination of the compressive modulus EC with various methods of strain measurement, 5/25/05”, a los que tampoco hemos podido tener acceso.

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Parte A: Análisis del Comportamiento de las Tuberías PRFV con capa de arena 2. Estado del Arte

Tabla 6 Características según catálogo de empresa de la tipología Centrifugal Casting con Capa de arena

Los datos relevantes para la investigación en los ejes X e Y (Fig. 51) se han recopilado en la Tabla 18, comparativas, por un lado de las propiedades elásticas de tuberías centrifugadas y las de Filament winding cruzado con capa de arena con los valores de tubería de fibra de vidrio y resina epoxi que suponemos son su envolvente máxima. Por otro lado se tratan de comparar las propiedades elásticas, sólo de las capas de poliéster, comparando las tuberías Filament winding cruzado sin capa de arena con los valores de la capa de poliéster de tuberías dados por

Owens Corning. También se incluyen para su comparación los datos obtenidos por nosotros en laboratorio en las tuberías de Filament winding continuo.

Características mecánicas

Módulos elásticos

Flexión circular (MPa) 10000-‐18000 Tensión circular (MPa) 10000-‐15000 Flexión y tensión circular (MPa) 5000-‐10000

Deformaciones límites

Tensión circular Inicial 1,4%

Largo plazo (50 años) 0,9% Flexión circular Inicial 1,9%

Tensión longitudinal Inicial 0,4%

Coeficiente de Poisson 0,25-‐0,4

Rigidez circunferencial

Presión (bares) Rigidez real (N/m2)

PN 1 ≥5000 y ≥10000

PN 6 ≥5000 y ≥10000

PN 10 ≥6000 y ≥11000

PN 16 16000-‐18000

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Tabla 7 Características según catálogo de empresa de la tipología Centrifugal Casting con Capa de arena

Propiedades de los materiales

Propiedades Unidades Orientación

Circunferencial Longitudinal

Densidad Kg/m3 ≈2000

Coeficiente dilatación térmica 1/K 26-‐30∙10-‐6

Módulo de elasticidad a tracción a 23 °_{C (296,15K) MPa} _{10000-‐15000} _{10000-‐12000} Resistencia a tracción MPa 90-‐140 15-‐40 Deformación a tracción a rotura ≥PN10 %

1,0-‐1,4

<PN10 % 1,2-‐1,5 ≥0,25

Coeficiente de Poisson -‐ ≈3 ≈0,25 Módulo a compresión a 23 °_{C (296,15K)} _MPa _{9000-‐12000} _{9000-‐12000} Resistencia a compresión MPa 130-‐140 150-‐160 Deformación a compresión a rotura % 1,5-‐2,0 1,8-‐2,5 Módulo aparente a flexión MPa 10000-‐15000 -‐ Resistencia a flexión MPa 120-‐140 50-‐60 Deformación a flexión a rotura (fibra extrema) % 1,6-‐2,2 -‐ Deformación circunferencial a PN % 0,2-‐0,3 -‐ Deformación circunferencial a 1,5xPN % 0,3-‐0,4 -‐

Tabla 8 Características según catálogo americano de la tipología Centrifugal Casting con capa de arena

Material -‐ Constant Unit Orientation

Circum. Longitudinal

Density Kg/m3 ≈2000

Coeff. Of linear thermal expansion 1/K 26-‐30∙10-‐6

Tensile E-‐modulus at 23 °_{C (296,15K)} _MPa _{10000-‐15000 10000-‐12000}

Tensile strength MPa 90-‐140 15-‐40

Tensile strain at break ≥PN10 %

1,0-‐1,4

<PN10 % 1,2-‐1,5 ≥0,25

Poisson's ratio -‐ ≈3 ≈0,25

Compressive modulus at 23 °_{C (296,15K)} _MPa _{9000-‐12000 9000-‐12000} Compressive strength MPa 130-‐140 150-‐160 Compressive strength at break % 1,5-‐2,0 1,8-‐2,5 Apparent flexural modulus MPa 10000-‐15000 -‐

Flexural strength MPa 120-‐140 50-‐60

Flexural strain at break (extreme fiber) % 1,6-‐2,2 -‐ Circumferential strain at PN % 0,2-‐0,3 -‐ Circumferential strain at 1,5xPN % 0,3-‐0,4 -‐

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Parte A: Análisis del Comportamiento de las Tuberías PRFV con capa de arena 2. Estado del Arte

Tabla 9 Características según catálogo americano de la tipología Centrifugal Casting con Capa de arena

Material property (mechanical properties

refer to structural laminate without liner) Unit

Orientation

Circum. Longitudinal

Density Kg/m3 ≈2000

Tensile E-‐modulus at 23 °_{C (296,15K)} _MPa _{10000-‐15000 10000-‐12000} Tensile strength (uniaxial design) MPa 90-‐130 15-‐40 Tensile strength (biaxial design) MPa 200 80-‐100 Tensile strain at break ≥PN10 % 1,8-‐2,0 1,0-‐1,4

<PN10 % 1,2-‐1,5 0,25

Poisson's ratio -‐ ≈3 ≈0,25

Compressive modulus at 23 °_{C (296,15K)} _MPa _{12000-‐18000 12000-‐18000} Compressive strength MPa 130-‐140 90-‐100 Compressive strength at break % 1,5-‐2,0 1,8-‐2,0 Apparent flexural modulus MPa 10000-‐15000 -‐ Flexural strength MPa 120-‐140 15-‐40 Flexural strain at break (extreme fiber) % 1,6-‐2,2 1 Circumferential strain at PN % 0,2-‐0,3 -‐ Circumferential strain at 1,5xPN % 0,3-‐0,4 -‐

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2. Estado del Arte

In document Análisis del comportamiento de las tuberías de poliéster reforzado con fibra de vidrio con capa de arena (página 71-77)