MODOS DE FALLA Y POSIBLES CAUSAS DE FALLA DE UNIONES POR ELECTROFUSIÓN EN TUBERÍAS DE POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD)
Modos de falla de uniones por electrofusión:
El modo general de falla de las uniones por electrofusión es uno o combinaciones de los cuatro modos de falla que se describen a continuación y que se presentan de manera esquemática en la Figura 1.
Figura 2-3. Modos de falla de uniones por electrofusión.
- Falla por la interfase de fusión (a). Este tipo de falla se debe generalmente a baja resistencia en la interfase de fusión. En este caso, una grieta comienza a formarse desde la zona fría interna y se propaga a lo largo de la interfase de fusión entre el tubo y la unión hacia la zona fría exterior como se indica en la Figura 1.
- Falla por la interfase de los alambres de cobre de la resistencia (b). Puede presentarse porque los alambres de cobre reducen el material plástico que puede transferir los esfuerzos o tensiones de cortante, o porque la existencia de los alambres de cobre causa una discontinuidad estructural que hace que el estado de tensiones sea más alto en esta área. En este caso, la grieta comienza a formarse desde la zona fría interna, se propaga inicialmente al alambre de cobre más cercano, luego penetra a través de la interfase entre los alambres de cobre, y finalmente se extiende hasta la zona fría externa como se indica en la Figura 1.
- Falla de la unión (c). Este modo de falla puede ser de dos tipos: fractura dúctil y propagación de grieta. La fractura dúctil usualmente ocurre bajo una condición de alto nivel de tensión, donde una deformación plástica aparece en la totalidad o en parte de la unión, acompañada de reducción del espesor de la pared; mientras que la propagación de grieta usualmente ocurre bajo una condición de bajo nivel de tensión, donde la grieta comienza a formarse desde la zona fría interna, se propaga inicialmente al alambre de cobre más cercano, y luego continúa propagándose desde dicho alambre en un cierto ángulo hasta que atraviesa completamente la unión. Véase la Figura 1.
- Falla del tubo (d). Este modo de falla generalmente aparece cerca de la zona fría externa. En los tubos plásticos tradicionales (PEAD) se presenta fractura acompañada por deformación plástica con reducción del espesor de pared. En los tubos plásticos reforzados ocurre una deformación en bulbo que puede ser explicada por la pérdida de adhesión o desgarre en la interfase entre la estructura reforzada y la matriz; la estructura reforzada es separada del extremo del tubo contribuyendo a la ocurrencia de un bulbo de deformación cerca de la unión. Véase la Figura 1.
Posibles causas de falla de uniones por electrofusión:
| Causas intrínsecas a la unión |
|---|
| Contaminación de la superficie de fusión por raspado y/o limpieza insuficientes del extremo de las tuberías, por uso de líquidos y/o paños de limpieza inadecuados, o por re-contaminación durante el ensamble de la unión |
| Raspado en exceso en el extremo de las tuberías generando un “gap” con la unión que reduce la efectividad de la electrofusión |
| Falta de limpieza de la superficie interna de la unión o re-contaminación durante el ensamble la unión |
| Error de instalación por corte de extremos de tubería no perpendiculares al eje, por marcación inadecuada de los extremos de las tuberías por unir, por penetración incorrecta de lo(s) extremo(s) de la(s) tubería(s) en la unión, por ovalización, por falta de alineación de los elementos, o por falta de sujeción adecuada y de neutralización de tensiones externas sobre los elementos de la unión |
| Error de instalación por falta de neutralización de tensiones externas sobre los elementos de la unión |
| Problemas con el código de barras del accesorio, desconocimiento de los parámetros por utilizar, y/o no aplicación de dichos parámetros |
| Falla en el cumplimiento de los parámetros de la electrofusión (voltaje, corriente y tiempos de calentamiento y enfriamiento) |
| Generador inadecuado o en mal estado operativo |
| Controlador de la electrofusión descalibrado o en mal estado operativo |
| Causas externas |
| Presión interna: magnitud de las presiones |
| Presión interna: posible fatiga por variaciones de la presión |
| Presión externa |
| Cargas de flexión por codos vecinos |
| Cargas de flexión por empuje lateral del suelo |
| Cargas térmicas |
| Otras cargas |
Ref.: Zhoutian Ge, Riwu Yao, Jianfeng Shi, Jinyang Zheng. “A Comprehensive Review on Failure Analysis of Electrofusion Joint for Plastic Pipes”. Proceedings of the ASME 2021 Pressure Vessels & Piping Conference PVP2021-62132. July, 2021. 9 pp.