La hidrostática es la ciencia que estudia el comportamiento de los líquidos en reposo. La presión resultante de las aceleraciones en estos fluidos se llama presión hidrostática. Es una prueba que se realiza para determinar la resistencia y vida útil del material midiendo la deformación causada por la presión interna hidrostática bajo temperatura y presión constantes en tuberías plásticas o termoplásticas como polipropileno, polietileno, cloruro de polivinilo. La temperatura, la presión y valores similares y otras condiciones están contempladas en algunas normas internacionales.
Hoy en día, el transporte de muchos recursos importantes se realiza mediante tuberías. La durabilidad de las tuberías es importante para la vida humana, el desperdicio de recursos y la prevención de la contaminación ambiental. Por esta razón las tuberías producidas deben cumplir con las normas determinadas según el área en que serán utilizadas. Para utilizar de forma segura tuberías de polietileno (PE), polipropileno (PP), policloruro de vinilo (PVC) y polietileno resistente a altas temperaturas (PE-RT) es necesario conocer sus condiciones de trabajo y su vida útil a determinados valores de temperatura y presión según el área en que se vayan a utilizar. Para determinar estas condiciones, las tuberías se someten a pruebas de presión interna hidrostática. Los valores obtenidos se comparan con los estándares para determinar si son adecuados para su uso.
Las siguientes normas son normas que explican detalladamente las reglas a seguir en la prueba de presión interna hidrostática y las condiciones que debe tener el ambiente de prueba y los elementos de prueba:
En estas normas se determinan las formas de los elementos de conexión y los métodos de conexión de los elementos. El dimensionamiento de la muestra a ensayar también deberá ajustarse a las normas ASTM D2122 y ASTM D3567.
Según las normas EN 921 y D1598-23, la sensibilidad de los dispositivos de acondicionamiento y presión a utilizar en el ensayo debe ser del nivel de más/menos 2 por ciento. La temperatura del ambiente, de los accesorios y del líquido de prueba debe ser de 23 grados. Las tuberías con un diámetro de 150 mm o menor deben tener al menos cinco veces la longitud del diámetro exterior de la tubería. Para tuberías de mayor diámetro, este valor debe ser al menos tres veces el diámetro exterior.
El sistema de prueba consta de una tapa superior y una inferior, abrazaderas para asegurar estas tapas, elementos de montaje y sellado, acondicionador, tanque de líquido y dispositivo de presión.
La muestra seleccionada de acuerdo a las normas se cierra con tapas en ambos extremos. Está lleno de líquido que se lleva a la temperatura deseada con la ayuda de un acondicionador, sin dejar aire en su interior. Luego, la muestra se prepara para la prueba sosteniéndola de manera que no se doble debido al peso y sumergiéndola completamente en el ambiente acondicionado.
Según la norma EN 921, las muestras con un espesor de pared inferior a 3 mm deben someterse a acondicionamiento durante 1 hora, las de espesor de pared de 3-8 mm durante 3 horas, las de espesor de pared de 8-16 mm durante 6 horas y las superiores a 16 mm durante 16 horas.
El nivel de presión se ajusta con una máquina de presión y se aplica a la muestra preparada, y la prueba se inicia operando el medidor al mismo tiempo. Se registra el cambio de deformación de la muestra con respecto al tiempo. La presión a aplicar a las muestras se calcula con la ecuación dada en la norma:
Si se produce una perforación o fuga en la muestra mientras la prueba está en curso, la prueba se detiene y el tipo de deformación se registra como frágil o dúctil. Según la norma EN 921, si el error se produce a una distancia del tapón de cierre inferior a 0,1 veces la longitud de la tubería, se cancela la prueba y se repite con una nueva muestra.
Se deben tomar precauciones en caso de explosión durante la prueba y, si se utiliza gas en lugar de líquido, no se debe ignorar la capacidad potencial de almacenamiento de energía de los gases. El equipo y el entorno a probar deben estar libres de aceite y suciedad.
Si las tuberías sometidas a presión durante la prueba no revientan en el tiempo especificado en las normas, es decir 20 horas a 100 grados y 80 horas a 165 grados, o si no se observan valores superiores a la deformación especificados en los gráficos, la tubería se considera apta para su uso.
Las tuberías de plástico y termoplástico han encontrado un amplio uso debido a razones como fácil fabricación, bajo costo, bajo mantenimiento y no estar expuestas a la corrosión. Se utiliza ampliamente en sistemas de red porque puede transportar recursos como gas natural, agua limpia y agua geotérmica, así como aguas residuales. Además, sigue utilizándose en el riego agrícola. La prueba de presión hidrostática está incluida en el uso seguro de tuberías de plástico en estos sectores.
En resumen, la prueba hidrostática es el método más común utilizado para probar tuberías y recipientes a presión. El uso de esta prueba ayuda a mantener los estándares de seguridad y la durabilidad de un contenedor a lo largo del tiempo. Las piezas de nueva fabricación se califican inicialmente mediante pruebas hidrostáticas. Luego se vuelven a verificar a intervalos regulares según el estándar pertinente. En algunos casos donde la prueba hidrostática no es aplicable, la prueba de presión neumática es un método alternativo aceptable.
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