A menudo nos preguntan: ¿qué es exactamente la fundición dúctil y qué significa "K9"? La fundición dúctil es un tipo de hierro fundido con una excelente flexibilidad y tenacidad, que se consigue añadiendo magnesio (o a veces cerio) para transformar las escamas de grafito en nódulos esferoidales. Esta estructura le permite deformarse y absorber impactos sin agrietarse, a diferencia de la fundición gris, que es frágil.
La "K" en K9 se refiere a una clase de espesor de pared según normas como ISO 2531 y EN 545, y el "9" denota un espesor específico que soporta presiones nominales; un K más alto significa paredes más gruesas y tuberías más resistentes. K9 logra un equilibrio inteligente: es lo suficientemente gruesa para el servicio PN 25, pero no está sobredimensionada, lo que la hace ideal para la mayoría de las tuberías de agua y alcantarillado.
Especificaciones de los tubos de hierro dúctil K9
| Categoría | Parámetro | Valor/Rango | Estándar/Notas |
|---|---|---|---|
| Especificaciones básicas | Estándar | ISO 2531, EN 545, EN 598, GB/T 13295 | Para aplicaciones de agua/aguas residuales |
| Grado | K9 | Clase de espesor de pared | |
| Gama de diámetros (DN) | DN 80 - DN 2600 mm | DN 1200 máx. en algunas fuentes | |
| Longitud efectiva | 6 m (granel), 5,5-5,7 m (contenedor) | Longitudes personalizadas disponibles | |
| Tipos de articulaciones | Tipo T (Push-on), Tipo K, Autocontención | Interfaces flexibles | |
| Propiedades mecánicas | Resistencia a la tracción (≥) | 420 MPa | |
| Límite elástico (≥) | 300 MPa | ||
| Alargamiento (≥) | 10% | ||
| Dureza (≤) | 230 HB | Escala Brinell1 | |
| Presión nominal | 10-50 Bar | Varía según el diámetro | |
| Composición química | Carbono (C) | 3,4-3,7% | |
| Silicio (Si) | 2,0-2,4% | ||
| Manganeso (Mn) | No especificado | Ver datos del proveedor | |
| Fósforo (P) (≤) | 0.08% | ||
| Azufre (S) (≤) | 0.015% | ||
| Tratamiento anticorrosión | Revestimiento interior | Cemento Portland (ISO 4179) | Espesor: 3-5,5 mm |
| Revestimiento externo de zinc (≥) | 130 g/m² (ISO 8179) | ||
| Revestimiento bituminoso (≥) | 70 μm (ISO 8179) | ||
| Revestimientos alternativos | Cemento resistente al sulfato, cerámica epoxi | Para suelos/agua agresivos | |
| Tolerancias dimensionales | Fórmula del espesor de pared | e = K(0,5 + 0,001 × DN) | K=9 para el grado K9; e en mm |
| Deflexión admisible en las juntas | ±3.5° | Juntas en T | |
| Pruebas y certificación | Presión de prueba hidráulica | Supera la norma ISO en 1 MPa | |
| Certificaciones de calidad | ISO 9001, WRAS, BSI, BV | ||
| Inspección | Automatizado (espesor, revestimiento, presión) | ||
| Parámetros de aplicación | Presión de trabajo (ejemplo DN150) | 1,6 MPa | |
| Temperatura | -30°C a 80°C | Varía según el revestimiento | |
| Diseño de vida | Más de 50 años | Con una protección adecuada contra la corrosión |
Notas clave:
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Espesor de pared: Calculado mediante la fórmula e = 9 × (0,5 + 0,001 × DN) (por ejemplo, DN 150 → e = 9 × (0,5 + 0,15) = 5,85 mm).
-
Juntas: NBR, SBR, EPDM o caucho natural (conforme a la norma ISO 4633).
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Instalación: Las juntas en T permiten un montaje rápido (±3,5° de desviación para adaptarse a los desplazamientos del suelo).
-
Personalización: Los revestimientos (por ejemplo, poliuretano, epoxi) y los recubrimientos se adaptan a los entornos corrosivos.
Propiedades mecánicas de los tubos de hierro dúctil K9
| Propiedad | Norma de ensayo | Valor (mínimo/estándar) | Notas |
|---|---|---|---|
| Resistencia a la tracción (Rm) | ISO 6892-1 | ≥ 420 MPa | Resistencia última antes de la fractura |
| Límite elástico (Rp0,2) | ISO 6892-1 | ≥ 300 MPa | Tensión a 0,2% de deformación permanente |
| Alargamiento (A) | ISO 6892-1 | ≥ 10% | Longitud sobre galga 5,65√S₀ (S₀: área de la sección transversal). |
| Dureza | ISO 6506-1 | ≤ 230 HB | Dureza Brinell (500 kgf de carga, bola de 10 mm) |
| Módulo de elasticidad | ISO 1083 | 170 GPa | Valor típico; varía ligeramente según la composición |
| Resistencia al impacto | ISO 148-1 | ≥ 14 J (a 23°C) | Prueba Charpy V-notch; temp de transición dúctil-frágil ≈ -20°C |
| Presión de rotura | ISO 2531 | ≥ PN 50 (5,0 MPa) | Varía según el tamaño DN (por ejemplo, DN 100: ~9,5 MPa) |
| Resistencia a la fatiga | ISO 12107 | ±150 MPa (10⁷ ciclos) | Límite de fatiga por flexión rotativa |
| Relación de Poisson | ASTM E132 | 0.27-0.30 | Norma para la fundición dúctil |
| Expansión térmica | ASTM E228 | 11 μm/m-°C | Coeficiente lineal (rango 20-100°C) |
Notas clave:
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Métodos de ensayo:
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Tracción/rendimiento/alargamiento: Ensayado en probetas mecanizadas de paredes de tubo (según ISO 6892).
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Dureza: Medida en el espesor medio de la pared; máx. 230 HB garantiza la maquinabilidad.
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Rendimiento de la presión:
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Presión de rotura supera la presión nominal (PN) en 2,5-3× (por ejemplo, una tubería PN 16 revienta a ~40-48 bar).
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Presión de funcionamiento admisible: PN 10 a PN 50 (1,0-5,0 MPa), dependiendo del tamaño DN.
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Resistencia de los materiales:
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El elevado alargamiento (≥10%) y la tenacidad al impacto (>14 J) evitan la fractura frágil.
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La resistencia a la fatiga soporta cargas de presión cíclicas (por ejemplo, golpes de ariete).
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Datos complementarios:
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Resistencia a la compresión: ≈750-1000 MPa (no normalizado, pero crítico para la carga de zanjas).
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Densidad: 7,1-7,2 g/cm³.
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Ejemplo de cálculo (tubería DN 500):
| Parámetro | Fórmula | Valor |
|---|---|---|
| Espesor de pared (e) | e = K(0,5 + 0,001-DN) K=9 |
9,0 mm |
| Presión de rotura (P) | P = 2-Rm-e / (DN - e) | ~7,8 MPa |
Fuentes: ISO 2531:2020, EN 545:2010, EN 1563:2018 (norma sobre materiales de fundición dúctil).
Composición química de los tubos de hierro dúctil K9 (peso %)
| Elemento | Símbolo | Gama estándar (ISO 1083/EN 1563) | Papel funcional | Desviación admisible |
|---|---|---|---|---|
| Carbono (C) | C | 3,40-3,70% | Forma nódulos de grafito; mejora la colabilidad y la amortiguación de vibraciones. | ±0,05% |
| Silicio (Si) | Si | 2,00-2,40% | Controla la estructura de la matriz (perlita/ferrita); mejora la fluidez | ±0,10% |
| Manganeso (Mn) | Mn | ≤0.30% | Aumenta la resistencia; estabiliza la estructura de la perlita | +0.05% |
| Magnesio (Mg) | Mg | 0,03-0,05% | Crítico para la nodularización (forma grafito esferoidal) | ±0,005% |
| Fósforo (P) | P | ≤0.08% | Reduce la tenacidad si >0,05%; forma fosfuros duros. | +0.005% |
| Azufre (S) | S | ≤0.015% | Consume Mg; inhibe la formación de nódulos si es excesiva | +0.002% |
| Cobre (Cu) | Cu | ≤0.40% | Opcional para mejorar la resistencia a la corrosión y la solidez | Por acuerdo |
| Cromo (Cr) | Cr | ≤0.08% | Endurece la matriz; puede reducir la ductilidad si >0,05% | +0.01% |
| Estaño (Sn) | Sn | ≤0.03% | Estabiliza la perlita; mejora la dureza | No especificado |
| Aluminio (Al) | Al | ≤0.030% | Evita la porosidad del gas; desoxidante durante la fusión | +0.005% |
Oligoelementos críticos (límites máximos)
| Elemento | Límite máximo | Motivo de la restricción |
|---|---|---|
| Plomo (Pb) | 0.002% | Provoca la degeneración del grafito |
| Titanio (Ti) | 0.050% | Forma carburos; reduce la maquinabilidad |
| Antimonio (Sb) | 0.002% | Favorece el grafito vermicular |
| Bismuto (Bi) | 0.002% | Interfiere con la nodularización |
| Telurio (Te) | 0.001% | Crea defectos de enfriamiento |
Notas metalúrgicas clave:
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Equivalente de carbono (CEV)
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Fórmula: CEV = %C + (%Si + %P)/3
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Rango típico: 4.3-4.5 (garantiza una colabilidad óptima sin contracción).
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Requisito de nodularidad:
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≥90% grafito esferoidal (según ISO 945-1:2019, Tipo VI).
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Recuento de nódulos: 100-150 nódulos/mm².
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Tratamiento térmico:
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El recocido puede aplicarse para conseguir una matriz ferrítica (>80% ferrita) para obtener la máxima ductilidad.
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Certificación de materiales:
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El análisis de la cuchara debe cumplir la norma ISO 1083 Grado ES-GJS-500-7 (equivalente a la clase de presión K9).
-
Normas mundiales y garantía de calidad
Para MWalloys, el cumplimiento de las normas internacionales no es una mera formalidad, sino un testimonio de nuestro compromiso inquebrantable con la calidad, la seguridad y la interoperabilidad. Somos conscientes de que nuestros productos se utilizan en diversos entornos de todo el mundo y, por lo tanto, no es negociable el cumplimiento de las normas universales.
Principales normas internacionales que cumplen nuestras tuberías:
- ISO 2531: Ductile iron pipes, fittings, accessories and their joints for water or gas applications - Requirements and test methods: Se trata de la norma internacional fundamental que rige las tuberías de fundición dúctil. Nuestra clasificación K9 hace referencia directa a las especificaciones descritas en la norma ISO 2531, lo que garantiza la coherencia de las dimensiones, las propiedades mecánicas y el rendimiento.
- EN 545: Tubos, accesorios y piezas de unión de fundición dúctil para canalizaciones de agua: Se trata del equivalente europeo de la norma ISO 2531, con requisitos técnicos muy similares. Nuestros tubos cumplen plenamente la norma EN 545, lo que facilita su uso en todos los mercados europeos.
- AWWA C151/A21.51: Tubería de hierro dúctil, fundida centrífugamente, para agua: Para el mercado norteamericano, nuestros tubos cumplen los estrictos requisitos de la norma AWWA C151, que regula la fabricación, las dimensiones y las pruebas de los tubos de presión de hierro dúctil.
- AWWA C150/A21.50: Espesor de diseño de tuberías de hierro dúctil: Esta norma proporciona la metodología para diseñar el espesor de pared de las tuberías de fundición dúctil, garantizando que puedan soportar con seguridad la presión interna y las cargas externas. Nuestras tuberías K9 están diseñadas conforme a los principios de esta norma.
- AS/NZS 2280: Tuberías y accesorios de fundición dúctil: También garantizamos el cumplimiento de las normas australianas y neozelandesas, ampliando nuestro alcance y asegurando la idoneidad para proyectos en esas regiones.
Aplicamos rigurosas Control de calidad y Garantía de calidad a lo largo de todo nuestro proceso de fabricación. Desde la inspección de las materias primas hasta las pruebas finales del producto, cada etapa se supervisa meticulosamente. Esto incluye:
- Análisis espectrográfico: Garantizar la composición química precisa de la fundición dúctil.
- Pruebas de tracción: Verificación de la resistencia a la tracción y el alargamiento mínimos.
- Pruebas de presión hidrostática: Cada tubo se somete a una prueba hidrostática a presiones significativamente superiores a su presión de trabajo nominal para garantizar la estanqueidad y la integridad estructural.
- Pruebas de impacto: Confirmar la resistencia a fuerzas repentinas.
- Pruebas de adherencia de revestimientos y forros: Garantizar que las capas protectoras sean sólidas y estén bien adheridas.
Diversos escenarios de aplicación
La versatilidad de los tubos de fundición dúctil MWalloys K9 es realmente notable. Hemos visto nuestras tuberías desplegadas en una amplia gama de proyectos, cada uno beneficiándose de su fuerza inherente, longevidad y adaptabilidad. Nuestros clientes expresan a menudo su satisfacción con el rendimiento de nuestros tubos en diversos sectores.
Principales ámbitos de aplicación:
- Sistemas de abastecimiento de agua potable: Podría decirse que ésta es la aplicación más común. Las tuberías K9 son ideales para líneas principales de transmisión, redes de distribución y conexiones de servicio, garantizando el suministro seguro y fiable de agua potable limpia a las comunidades. Su naturaleza no permeable impide que los contaminantes externos se filtren en el suministro de agua.
- Sistemas de recogida de aguas residuales y alcantarillado: Las tuberías de fundición dúctil son muy eficaces para el transporte de aguas residuales, tanto por gravedad como por impulsión. Su robusta construcción resiste los elementos corrosivos que suelen encontrarse en las aguas residuales, y su resistencia soporta las cargas externas del enterramiento.
- Sistemas de riego: En entornos agrícolas, las tuberías K9 se utilizan para proyectos de riego a gran escala, transportando eficazmente el agua a través de largas distancias y a diversas elevaciones, ayudando a mantener el rendimiento de los cultivos.
- Sistemas de protección contra incendios: Debido a su alta presión nominal y a su resistencia a los daños externos, las tuberías de hierro dúctil son la opción preferida para las líneas de suministro de hidrantes y sistemas de extinción de incendios, garantizando la disponibilidad de agua en caso de emergencia.
- Aplicaciones industriales: Diversos sectores, como la minería, la generación de energía y la industria manufacturera, utilizan tuberías de fundición dúctil para transportar agua de proceso, lodos y otros fluidos industriales, valorando su durabilidad y resistencia a condiciones de funcionamiento adversas.
- Tomas y emisarios de agua de mar: En las zonas costeras, se utilizan tuberías de hierro dúctil con revestimientos especializados para las conducciones de entrada y salida de agua de mar, lo que demuestra su resistencia a los ambientes salinos.
- Instalaciones sin zanja (perforación horizontal dirigida, rotura de tuberías): La resistencia inherente y la integridad de las juntas de las tuberías de fundición dúctil las hacen idóneas para las tecnologías sin zanja, lo que minimiza la perturbación de la infraestructura de superficie y reduce los costes de excavación.
Comparación con PVC y acero
| Característica | K9 Fundición dúctil | Tubería de PVC | Tubos de acero al carbono |
|---|---|---|---|
| Presión nominal | PN 10-25 | PN 6-16 | PN 10-40 |
| Rugosidad interna | K=0,03 mm |
|
~0,05 mm |
| Resistencia a la carga externa | Muy alta | Moderado, necesita ropa de cama | Alto, pero riesgo de corrosión |
| Corrosión | Z + betún protege | Resistente a los rayos UV y a los productos químicos | Necesita revestimientos/polietileno |
| Vida útil | 100-110 años | 50-70 años | 50-75 años (depende del abrigo) |
| Fugas en las juntas | <0,1 % de flujo | <0,5 % | Medio |
| Herramientas de instalación | Herramientas manuales | Calor + disolvente juntas | Soldadura / estructura pesada |
Especificaciones técnicas de instalación
Una instalación adecuada es primordial para lograr la plena vida útil de diseño y el rendimiento óptimo de las tuberías de hierro dúctil MWalloys K9. Aunque el hierro dúctil es robusto, el cumplimiento de las mejores prácticas garantiza la integridad del sistema y minimiza el mantenimiento futuro. Nuestro equipo de asistencia técnica está siempre dispuesto a ayudar con los requisitos específicos de cada proyecto.
Consideraciones clave sobre la instalación:
- Zanjeado y encamado:
- Anchura de la zanja: Las zanjas deben ser lo suficientemente anchas para permitir un espacio de trabajo adecuado, el montaje de las juntas y la compactación del relleno, normalmente de 0,6 m a 1,0 m más anchas que el diámetro exterior de la tubería.
- Fundación: El fondo de la zanja debe ser firme y uniforme. Para suelos inestables, se requiere una base estable de material granular compactado (por ejemplo, piedra triturada). Deben retirarse todas las rocas u obstáculos para evitar cargas puntuales en el tubo.
- Ropa de cama: Debe colocarse y compactarse una capa de lecho de material granular (normalmente de 100-150 mm de espesor) para proporcionar un soporte uniforme a lo largo de la tubería. Esto ayuda a distribuir uniformemente las cargas externas.
- Colocación y unión de tuberías:
- Manipulación: Los tubos deben manipularse con eslingas o equipos de elevación homologados para evitar daños en los revestimientos y recubrimientos. No deje caer los tubos ni permita que golpeen superficies duras.
- Preparación: Limpie el extremo de la espiga y la campana antes de realizar la unión. Lubrique el extremo de la espiga y la junta de goma con un lubricante aprobado que no contenga petróleo.
- Conjunto de juntas (juntas de empuje - Tyton/ZMU): Alinee la espiga con la campana. Inserte la espiga en la campana hasta que entre en contacto con la junta. Empuje la espiga hasta el fondo utilizando una palanca, un gato o el cucharón de una excavadora, asegurándose de que la junta esté bien asentada.
- Ensamblaje de juntas (juntas mecánicas): Coloque el prensaestopas, la junta y la brida del seguidor. Introduzca la espiga en la campana. Apriete los tornillos de forma alterna y diametralmente opuesta para garantizar una compresión uniforme de la junta y un cierre hermético. A menudo se recomiendan llaves dinamométricas para alcanzar los pares de apriete especificados.
- Desviación: Las juntas de empuje permiten una deflexión angular significativa (normalmente 3-5 grados dependiendo del DN), lo cual es útil para curvas o pequeños ajustes de alineación. No exceda los límites de deflexión recomendados.
- Relleno y compactación:
- Relleno inicial: Coloque el material granular seleccionado (por ejemplo, arena o grava fina) en capas (150-300 mm) alrededor de la tubería y hasta 300 mm por encima de la corona de la tubería. Cada capa debe compactarse a una densidad especificada (por ejemplo, 85-90% Proctor Modificado). Esto proporciona soporte y protege la tubería.
- Relleno final: El resto del material de relleno puede ser tierra nativa excavada, siempre que esté libre de rocas grandes o escombros. También debe colocarse en capas y compactarse para evitar asentamientos.
- Equipos de compactación: Utilizar equipos de compactación adecuados. Las planchas vibratorias o los apisonadores son adecuados para el relleno inicial; los rodillos pueden utilizarse para el relleno final cuando sea factible. Evite el uso de equipos de compactación pesados directamente sobre la corona de la tubería hasta que se haya logrado una cobertura suficiente.
- Pruebas:
- Prueba hidrostática: Tras la instalación, el tramo de tubería debe someterse a una prueba hidrostática a una presión superior a la presión de trabajo (PMA) durante un tiempo determinado (por ejemplo, 2 horas). Esto verifica la integridad de las juntas y la solidez de la tubería. El agua para las pruebas debe ser potable y clorada si se trata de sistemas de agua potable.
- Prueba de fugas: Junto con la prueba hidrostática, se realiza una prueba de fugas para medir la cantidad de agua que pierde el sistema. Los índices de fugas aceptables se definen en normas como la AWWA C600.
- Protección contra la corrosión (externa):
- Los tubos de fundición dúctil MWalloys K9 vienen de serie con un revestimiento de zinc y un acabado bituminoso para la protección contra la corrosión externa. Para condiciones de suelo agresivas (por ejemplo, suelos altamente corrosivos con resistividad < 1500 ohm-cm), puede ser necesaria una protección suplementaria como el revestimiento de polietileno (envoltura suelta) o la protección catódica. Se trata de un paso crucial para garantizar la longevidad de la tubería en entornos difíciles. ISO 8179 proporciona directrices para los revestimientos exteriores de zinc, una prueba de su eficacia.
- Corte y roscado:
- Los tubos de fundición dúctil pueden cortarse sobre el terreno utilizando herramientas de corte adecuadas (por ejemplo, sierras abrasivas, cortatubos). Asegúrese de que el extremo cortado está biselado y limpio antes de unirlo.
- El roscado de las conexiones de servicio puede realizarse bajo presión utilizando sillas y equipos de roscado estándar.
Al adherirse a estas especificaciones técnicas, los ingenieros y contratistas de proyectos pueden maximizar el rendimiento, la fiabilidad y la vida útil de los sistemas de tuberías de hierro dúctil MWalloys K9, asegurando una infraestructura exitosa y sostenible.
Preguntas más frecuentes (FAQ)
- ¿Cuál es la vida útil típica de las tuberías de fundición dúctil MWalloys K9?
- Los tubos de fundición dúctil MWalloys K9 son famosos por su excepcional longevidad. Con una instalación adecuada y una protección contra la corrosión apropiada, tienen una vida útil probada superior a los 100 años. Muchas tuberías de hierro dúctil instaladas hace más de un siglo siguen en servicio activo hoy en día, lo que da fe de su calidad duradera.
- ¿Cómo resiste la corrosión la tubería de fundición dúctil K9?
- Nuestros tubos de fundición dúctil K9 vienen con protección contra la corrosión inherente y aplicada. Externamente, suelen revestirse con una capa de zinc metálico, seguida de un acabado bituminoso o de resina sintética. Internamente, un revestimiento de mortero de cemento proporciona una excelente protección contra los líquidos corrosivos, especialmente el agua. Para condiciones de suelo muy agresivas, se recomienda un revestimiento suplementario de polietileno, que proporciona una barrera adicional contra los agentes corrosivos del suelo.
- ¿Pueden utilizarse los tubos de fundición dúctil MWalloys K9 para aplicaciones sin zanja?
- Absolutamente. La alta resistencia a la tracción, la ductilidad y los robustos sistemas de unión de los tubos de fundición dúctil MWalloys K9 los hacen muy adecuados para diversas tecnologías sin zanja, como la perforación horizontal dirigida (HDD), la rotura de tuberías y el pipe jacking. Su capacidad para soportar fuerzas de tracción y cargas externas durante la instalación es una ventaja significativa en estas aplicaciones.
- ¿Son respetuosos con el medio ambiente los tubos de fundición dúctil MWalloys K9?
- Sí, consideramos que la fundición dúctil es una opción responsable con el medio ambiente. La fundición dúctil se fabrica principalmente a partir de chatarra ferrosa reciclada, lo que la convierte en un material sostenible. Además, las tuberías de fundición dúctil son totalmente reciclables al final de su vida útil excepcionalmente larga, lo que minimiza los residuos. A diferencia de algunos tubos de plástico, los de fundición dúctil no filtran microplásticos ni otras sustancias químicas al fluido transportado.
- ¿Qué tipos de sistemas de unión existen para los tubos de fundición dúctil MWalloys K9?
- MWalloys ofrece una gama de sistemas de juntas fiables que se adaptan a las distintas necesidades de los proyectos. Las más comunes son las juntas de empuje (por ejemplo, tipo Tyton), que incorporan una junta de goma para un sellado hermético y flexible que permite la deflexión angular. También ofrecemos juntas mecánicas (juntas embridadas, juntas restringidas) para aplicaciones específicas que requieren conexiones rígidas o una restricción adicional contra las fuerzas de empuje.
- ¿Se requiere una formación especial para instalar tuberías de fundición dúctil K9?
- Aunque la instalación de tuberías de fundición dúctil es sencilla, se beneficia de una mano de obra cualificada familiarizada con la manipulación de tuberías pesadas y las técnicas de montaje de juntas. Para garantizar un rendimiento y una seguridad óptimos, siempre se recomienda una formación específica sobre zanjeado, encamado, lubricación de juntas, procedimientos de montaje y pruebas hidrostáticas. Nuestro equipo puede orientarle sobre las mejores prácticas de instalación.
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