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A
vances
en
la
hidráulica
de
redes
de
distribución
de
agua
potable
5.2.3 F
atiga
del material
en
tubos
de
acero
Es fácil demostrar que las tuberías de acero diseñadas por la práctica actual son propen-
sas a la fatiga, bajo un gran número de ciclos de variación de la presión. Según el manual
AWWAM11 (AWWA2004), y la norma AWWA C200 (ANSI/AWWA 1997), el espesor de la
tubería de acero se determina con la condición de soportar la presión en operación normal
con un factor de seguridad de 2 basado en el esfuerzo de cedencia, y la presión de operación
normal más la sobrepresión transitoria con un factor de seguridad de 1.5. Eso significa que
la tubería estará sujeta a un esfuerzo igual a la mitad de su esfuerzo de cedencia durante la
operación normal, y a un esfuerzo de hasta 0.75 veces su esfuerzo de cedencia durante los
transitorios hidráulicos. Dependiendo de su grado, el esfuerzo de cedencia del acero para
tuberías es de 0.54 a 0.84 veces su resistencia a ruptura (AWWA, 2004). Consideraremos estos
dos valores límites por separado. Para el primero de ellos el esfuerzo medio (correspondien-
te a la operación normal) es 0.27 veces la resistencia a la ruptura. Del diagrama de Goodman,
el límite de fatiga correspondiente debe multiplicarse por 1 - 0.27 = 0.73. Dado que el límite
de fatiga para el acero es de aproximadamente la mitad de su resistencia a ruptura, el limite
de fatiga correspondiente bajo el esfuerzo medio dado es 0.365 veces ese límite. Recordando
que el esfuerzo de cedencia es 0.54 veces la resistencia a la ruptura, el esfuerzo admisible
para los transitorios es de 0.75 x 0.54 = 0.405 veces la resistencia a la ruptura. Para el segundo
valor límite (0.84) el mismo razonamiento da un límite de fatiga de 0.29 veces la resistencia
a la ruptura y un esfuerzo admisible para en transitorios de 0.75 x 0.84 = 0.63 veces la resis-
tencia a la ruptura.
Esto significa que el esfuerzo de diseño es mayor que el límite de fatiga y, por lo tanto, con
respecto a la fatiga del material las tuberías de acero son de vida finita. Lo importante es
Figura 5.2.3 Diagrama de Goodman.
0.00 0.10 0.20 0.30 0.40 0.50 0.60 0.70 0.80 0.90 1.00 1.10 1.20
1.20
1.00
0.80
0.60
0.40
0.20
0.00
Esfuerzo alternante, S
a
Resistencia a fatiga con esfuerzo
completamente alternante, S
Esfuerzo medio, S
m
Resistencia final, S
o
