Picaduras de agua fría en tubos de cobre

Las picaduras de agua fría en los tubos de cobre se producen solo en una minoría de las instalaciones. Los tubos de cobre para agua suelen tener una garantía del fabricante contra defectos de fabricación durante un período de 50 años. La gran mayoría de los sistemas de cobre superan con creces este período de tiempo, pero una pequeña minoría puede fallar después de un tiempo comparativamente corto.

La mayoría de las fallas que se observan son el resultado de una mala instalación o funcionamiento del sistema de agua. La falla más común observada en los últimos 20 años es la corrosión por picaduras en los tubos de agua fría, también conocida como picaduras de tipo 1. Estas fallas suelen ser el resultado de una mala práctica de puesta en servicio, aunque una cantidad significativa se inicia por el fundente que queda en el orificio después del montaje de las juntas soldadas . Antes de 1970, aproximadamente, la causa más común de picaduras de tipo 1 eran las películas de carbono que quedaban en el orificio durante el proceso de fabricación.

Las mejoras en la investigación y la fabricación en la década de 1960 prácticamente eliminaron el carbono como causa de picaduras con la introducción de una cláusula en la edición de 1971 de la norma BS 2871 que exigía que los orificios de los tubos estuvieran libres de películas perjudiciales. A pesar de esto, todavía se culpa al carbono de forma habitual por las fallas de los tubos sin una investigación adecuada.

Los tubos de cobre se han utilizado para distribuir agua potable dentro de los edificios durante muchos años y cada año se instalan cientos de kilómetros en toda Europa. La larga vida del cobre cuando se expone a aguas naturales es el resultado de su estabilidad termodinámica, su alta resistencia a la reacción con el medio ambiente y la formación de productos de corrosión insolubles que aíslan el metal del medio ambiente. La tasa de corrosión del cobre en la mayoría de las aguas potables es inferior a 2,5 μm/año; a este ritmo, un tubo de 15 mm con un espesor de pared de 0,7 mm duraría unos 280 años. ^[1] En algunas aguas blandas, la tasa de corrosión general puede aumentar a 12,5 μm/año, pero incluso a este ritmo se necesitarían más de 50 años para perforar el mismo tubo. A pesar de la fiabilidad del cobre y las aleaciones de cobre , en algunas aguas duras frías pueden formarse picaduras en el orificio de un tubo. Si se forman estas picaduras, se pueden esperar tiempos de fallo entre 6 meses y 2 años desde el inicio. El mecanismo que conduce a la formación de picaduras de cobre en aguas duras y frías es complejo, requiere un agua con una química específica que sea capaz de soportar el crecimiento de picaduras y un mecanismo para la iniciación de las picaduras.

Las picaduras que penetran en el pozo suelen estar cubiertas de un nódulo duro de color verde pálido de sulfato de cobre y sales de hidróxido de cobre. Si se retira el nódulo, se revela una picadura hemisférica llena de cristales gruesos de óxido cuproso rojo y cloruro cuproso verde . Las picaduras se denominan a menudo picaduras de tipo 1 y la forma de ataque, picaduras de tipo 1.

Las características capaces de soportar las picaduras de Tipo 1 fueron determinadas empíricamente por Lucey después de examinar las composiciones de aguas en las que se conocía el comportamiento de picadura. ^[2] Deben ser frías, menos de 30 °C, duras o moderadamente duras, de 170 a 300 mg/L de dureza de carbonatos y orgánicamente puras. Las aguas orgánicamente puras generalmente provienen de pozos profundos o perforaciones. Las aguas superficiales de ríos o lagos contienen compuestos orgánicos naturales que inhiben la formación de picaduras de Tipo 1, a menos que se haya realizado un tratamiento de desfloculación que elimine el material orgánico. La picadura de Tipo 1 es relativamente poco común en América del Norte y esto puede ser el resultado de la menor densidad de población que permite que una proporción significativa del agua potable se obtenga de fuentes derivadas de la superficie. Además de ser fría, dura y orgánicamente pura, el agua necesita una química específica. El efecto de la química del agua se puede determinar empíricamente mediante el uso del Índice de Propensión a Picaduras (PPR), un número que tiene en cuenta las concentraciones de iones de sulfato , cloruro , nitrato y sodio del agua, así como su acidez o pH . Se ha demostrado que un agua con un PPR positivo es capaz de propagar picaduras de tipo 1.

Muchas aguas, tanto en el Reino Unido como en Europa, son capaces de soportar picaduras de tipo 1, pero no se experimentarán problemas a menos que se inicie una picadura en la pared del tubo. Cuando un tubo de cobre se llena inicialmente con un depósito de sales de agua dura en la pared y el cobre reacciona lentamente con el agua produciendo una fina capa protectora de productos de corrosión mixtos y sarro de dureza . Si se produce alguna picadura en el tubo, esta película debe romperse localmente. Hay tres mecanismos que permiten la ruptura de los depósitos protectores. El más conocido, aunque ahora el menos común, es la presencia de películas de carbono en el orificio. El estancamiento y los residuos de fundente son los mecanismos de iniciación más comunes que han provocado fallas por picaduras de tipo 1 en los últimos diez años.

Los tubos de cobre se fabrican a partir de grandes tochos de cobre que se trabajan y se estiran gradualmente hasta alcanzar el tamaño requerido. A medida que se estiran los tubos, se los trata térmicamente para producir las propiedades mecánicas correctas. Los aceites y grasas orgánicos utilizados para lubricar los tubos durante los procesos de estirado se descomponen durante el tratamiento térmico y recubren gradualmente el tubo con una película de carbono. Si el carbono se deja en el interior del tubo, interrumpe la formación de la escala protectora y permite la iniciación de picaduras en la pared. La presencia de películas perjudiciales, como el carbono, ha sido prohibida por las Normas Británicas en los tubos de cobre desde 1969. ^{[3] [4]} Todos los tubos de cobre para el servicio de agua se tratan, generalmente mediante chorro de arena (u otro medio no ferroso) o decapado ácido, para eliminar cualquier película producida durante la fabricación, con el resultado de que las picaduras de Tipo 1 iniciadas por películas de carbono son ahora muy raras.

Si se deja agua en un tubo durante un período prolongado, las características químicas del agua cambian a medida que se depositan los productos de corrosión y incrustaciones. Además, las incrustaciones sueltas que no estén bien adheridas a la pared no se eliminarán y el aire disuelto en el agua formará burbujas, lo que producirá bolsas de aire. Estos procesos pueden provocar una serie de problemas, principalmente en los tramos horizontales de los tubos. Las partículas de incrustaciones que no se adhieren a las paredes y no se eliminan tienden a caer en el fondo del tubo, lo que produce un depósito poroso grueso. Las bolsas de aire que se forman en los tramos horizontales alteran la formación de incrustaciones protectoras en dos áreas: las líneas de agua a los lados y el espacio de aire en la parte superior del tubo.

En cada una de las áreas en las que se ha alterado la escala existe la posibilidad de que se inicien picaduras de tipo 1. Una vez que se han iniciado las picaduras, incluso después de que el tubo se haya vuelto a poner en servicio, la picadura seguirá desarrollándose hasta que la pared se haya perforado. Esta forma de ataque suele estar asociada con la puesta en servicio de un sistema. Una vez que se ha puesto en servicio un sistema, se debe poner en servicio inmediatamente o se debe drenar y secar mediante un lavado con aire comprimido; de lo contrario, pueden iniciarse picaduras. Si ninguna de estas opciones es posible, se debe lavar el sistema con regularidad hasta que se ponga en uso.

En los sistemas de plomería, se utilizan fundentes para mantener limpias las superficies de contacto durante las operaciones de soldadura. Los fundentes suelen estar compuestos de sustancias químicas corrosivas, como cloruro de amonio y cloruro de cinc , en un aglutinante como vaselina . Si se aplica demasiado fundente a la unión, el exceso se derretirá y se deslizará por el orificio de un tubo vertical o se acumulará en el fondo de un tubo horizontal. Cuando el orificio del tubo está cubierto por una capa de fundente, puede estar protegido localmente de la corrosión, pero en los bordes del fundente suelen iniciarse picaduras. Si el tubo se pone en servicio en un agua que admite picaduras de tipo 1, estas picaduras se desarrollarán y, con el tiempo, perforarán los lados del tubo.

En la mayoría de los casos, las picaduras de tipo 1 se pueden evitar con buenas prácticas de trabajo. Utilice siempre tubos que hayan sido fabricados según la norma BS EN 1057. Los tubos de más de 10 mm de diámetro fabricados según esta norma siempre estarán marcados con el número de la norma, el tamaño nominal, el espesor de la pared y el temple del tubo, la marca de identificación del fabricante y la fecha de producción al menos cada 600 mm. Los tubos de menos de 10 mm de diámetro estarán marcados de forma similar en cada extremo.

Una vez que se ha puesto en funcionamiento un sistema, se lo debe poner en funcionamiento inmediatamente o se lo debe vaciar y secar. Si ninguna de estas opciones es posible, se lo debe enjuagar con regularidad hasta que se lo ponga en funcionamiento. No se lo debe dejar en reposo durante más de una semana. En la actualidad, el estancamiento es la causa más común de picaduras de tipo 1.

El fundente debe utilizarse con moderación. Se debe pintar una pequeña cantidad sobre las áreas que se unirán y eliminar cualquier exceso una vez realizada la unión. Algunos fundentes están marcados como solubles en agua, pero en algunas circunstancias no se eliminan antes de que se inicie la formación de picaduras.

• Corrosión por erosión de tuberías de agua de cobre

• Sociedad profesional de ingenieros de corrosión ( NACE ) Archivado el 19 de junio de 2010 en Wayback Machine.
• Teoría de la corrosión de las tuberías de cobre e información sobre la corrosión de las tuberías de cobre