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Los tubos de cobre están disponibles en dos tipos básicos: tubos para fontanería y tubos para aire acondicionado/refrigeración (ACR), y en temple estirado (duro) y recocido (blando). Debido a su alta resistencia a la corrosión , se utilizan en sistemas de distribución de agua, líneas de transferencia de combustible, sistemas de gases medicinales no inflamables y como línea de refrigerante en sistemas HVAC . [ 1 ] Los tubos de cobre se unen mediante conexión abocinada, conexión por compresión, conexión a presión o soldadura. [ 2 ]
Tipos
Cobre blando
Los tubos de cobre blando (o dúctil) se pueden doblar fácilmente para sortear obstáculos en su recorrido. Si bien el endurecimiento por deformación durante el proceso de trefilado, utilizado para dimensionar los tubos, endurece o rigidiza el cobre, este se recoce cuidadosamente para ablandarlo nuevamente; por lo tanto, su producción es más costosa que la de los tubos de cobre rígidos sin recocer. Se pueden unir mediante cualquiera de los tres métodos utilizados para el cobre rígido, y es el único tipo de tubo de cobre apto para conexiones abocinadas. El cobre blando es la opción más popular para las líneas de refrigerante en sistemas de aire acondicionado divididos y bombas de calor .
Cobre rígido
El cobre rígido es una opción popular para las tuberías de agua. Los tubos de cobre rígido o "duro" se conocen generalmente como "tuberías". Las tuberías de cobre se identifican por su diámetro nominal o diámetro interior. Se unen mediante soldadura, ranurado, compresión o engaste. El cobre rígido, cuya rigidez se debe al endurecimiento por deformación durante el proceso de trefilado, no se puede doblar y requiere codos para sortear esquinas u obstáculos. Si se calienta y se deja enfriar mediante un proceso llamado recocido , el cobre rígido se ablanda y se puede doblar o moldear sin que se agriete.
Conexiones
Soldado
Los racores de soldadura son lisos y se deslizan fácilmente sobre el extremo de un tramo de tubería. La unión se calienta con un soplete , generalmente de gas propano, y la soldadura se funde en la conexión. Al enfriarse, la soldadura forma una unión muy fuerte que puede durar décadas. El cobre rígido con conexiones soldadas es la opción más popular para las tuberías de suministro de agua en edificios modernos. En situaciones donde se deben realizar muchas conexiones a la vez (como en la instalación de fontanería de un edificio nuevo), la soldadura ofrece una unión mucho más rápida y económica que los racores de compresión o abocinados. El término "soldadura" se utiliza a veces para describir el proceso de soldadura de tuberías. El material de relleno utilizado para las juntas tiene un punto de fusión inferior a 427 °C (800 °F).
Conexión soldada
La soldadura fuerte es un proceso de unión de metales en el que dos o más piezas metálicas se unen fundiendo y vertiendo un metal de aportación en la junta, teniendo este metal de aportación un punto de fusión inferior al del metal adyacente.
La soldadura fuerte se diferencia de la soldadura blanda en que no implica la fusión de las piezas y de la soldadura blanda en que utiliza temperaturas más altas para un proceso similar, además de requerir piezas mucho más ajustadas que en la soldadura blanda. El metal de aporte fluye hacia el espacio entre las piezas ajustadas por acción capilar . El metal de aporte se calienta ligeramente por encima de su temperatura de fusión ( liquidus ) mientras está protegido por una atmósfera adecuada, generalmente un fundente . Luego fluye sobre el metal base (en un proceso conocido como humectación ) y luego se enfría para unir las piezas. [ 3 ] Una ventaja importante de la soldadura fuerte es la capacidad de unir metales iguales o diferentes con considerable resistencia. El material de aporte utilizado para las uniones tiene un punto de fusión superior a 800 °F (427 °C).
Compresión
Las conexiones de compresión utilizan un anillo de metal blando o termoplástico (el anillo de compresión, también conocido como "oliva" o "virola"), que se presiona contra la tubería y dentro de la conexión mediante una tuerca de compresión. El metal blando se adapta a la superficie de la tubería y la conexión, creando un sello hermético. Si bien las conexiones de compresión no suelen tener la misma durabilidad que las conexiones soldadas, resultan ventajosas en muchos casos por su facilidad de fabricación con herramientas básicas. Una desventaja de las conexiones de compresión es que su fabricación lleva más tiempo que la de las conexiones soldadas y, en ocasiones, requieren reapriete periódico para evitar fugas.
Llamarada
Las conexiones abocinadas requieren que el extremo de un tramo de tubo se ensanche hacia afuera en forma de campana utilizando una herramienta abocinadora . Solo se puede abocinar cobre blando. Una tuerca abocinadora comprime este extremo abocinado sobre un racor macho. Las conexiones abocinadas son un método laborioso, pero resultan muy fiables a lo largo de muchos años.
Rizado
Las conexiones engarzadas, también llamadas conexiones prensadas, son accesorios especiales de cobre que se fijan permanentemente a tubos rígidos de cobre mediante una engarzadora manual o eléctrica. Estos accesorios, fabricados con sellador incorporado, se deslizan sobre el tubo a conectar. Se aplica una presión de miles de libras-fuerza por pulgada cuadrada para deformar el accesorio y comprimir el sellador contra el tubo interior de cobre, creando un cierre hermético. Las ventajas de este método son que debería durar tanto como el tubo, requiere menos tiempo que otros métodos, es más limpio tanto en apariencia como en los materiales utilizados para realizar la conexión, y no se utiliza llama abierta durante el proceso. Las desventajas son que los accesorios utilizados son más difíciles de encontrar y cuestan significativamente más que los accesorios de tipo soldable.
Pulsar para conectar
Los racores de conexión rápida, también conocidos como de bloqueo por presión o simplemente de empuje, se insertan a presión en el extremo del tubo y se mantienen en su lugar mediante dientes internos. No se necesitan llaves ni otras herramientas especiales para su instalación, salvo las necesarias para cortar y desbarbar el tubo. A diferencia de los racores soldados, se pueden instalar en tubos que estén húmedos durante la instalación.
Tamaños
Estados Unidos, Canadá y Brasil
Los espesores de pared comunes de los tubos de cobre en EE. UU., Canadá e India son "Tipo K", "Tipo L", "Tipo M" y "Tipo DWV": [ 5 ] [ 6 ]
- El tipo K tiene la sección de pared más gruesa de los tres tipos de tubería con clasificación de presión y se usa comúnmente para instalaciones subterráneas profundas, como debajo de aceras y calles, con un revestimiento de protección contra la corrosión adecuado o una funda continua de polietileno según lo exija el código de plomería. En Estados Unidos, suele tener impresión de color verde. Esta designación de tubería se usa en la industria de la refrigeración.
- El tipo L tiene una sección de pared más delgada y se utiliza en aplicaciones de suministro y presión de agua residenciales y comerciales. En Estados Unidos, suele tener impresión en color azul.
- El tipo M tiene una sección de pared aún más delgada y se utiliza en aplicaciones de calefacción de baja presión residenciales y comerciales. En Estados Unidos, suele tener impresión en color rojo.
- El tipo DWV tiene la sección de pared más delgada y generalmente solo es adecuado para aplicaciones sin presión, como las líneas de drenaje, desagüe y ventilación (DWV). En Estados Unidos, suele tener impresión en color amarillo o naranja claro, y los tamaños comunes son 1 + 1/4 , 1 + 1/2 y 2 pulgadas de diámetro .
Los tipos K y L suelen estar disponibles tanto en secciones rectas estiradas en frío como en rollos de tubos recocidos blandos, mientras que los tipos M y DWV normalmente solo están disponibles en secciones rectas estiradas en frío.
Nota: Los tipos "L" y "M" suelen confundirse con aplicaciones para agua caliente o fría, respectivamente, debido a su impresión en rojo y azul. Esta suposición es incorrecta. La impresión solo indica el calibre de la tubería, lo cual puede influir en la elección de la aplicación y en la calidad/durabilidad del producto seleccionado.
En la industria de la fontanería norteamericana, el tamaño de los tubos de cobre se designa por su diámetro nominal, que es 1/8 de pulgada menor que el diámetro exterior. El diámetro interior varía según el grosor de la pared del tubo, que difiere según el tamaño, el material y la calidad del tubo: el diámetro interior es igual al diámetro exterior menos el doble del grosor de la pared.
La industria de la refrigeración norteamericana utiliza tuberías de cobre denominadas ACR (servicios de campo de aire acondicionado y refrigeración), cuyo tamaño se determina directamente por su diámetro exterior (DE) y una letra que indica el espesor de la pared. Por lo tanto, un tubo de cobre tipo L de una pulgada nominal y un tubo ACR tipo D de 1 + 1/8 de pulgada tienen exactamente el mismo tamaño, aunque con designaciones diferentes. Las tuberías ACR se limpian después de su fabricación y luego se sellan para garantizar que estén libres de partículas metálicas y residuos de procesamiento que podrían degradar los componentes del sistema de refrigeración, el refrigerante circulante o el aceite del compresor. Las tuberías tipo ACR pueden ser de cobre de alta pureza sin ningún residuo de material desoxigenante, con bajo o alto contenido de fosfato, mientras que las tuberías destinadas al transporte de agua presentan cualquiera de estos niveles de residuos desoxigenantes de fosfato.
Excepto por las diferencias entre las tuberías ACR (tipos A y D) y las tuberías de plomería (tipos K, L, M y DWV), el tipo solo indica el espesor de la pared y no afecta el diámetro exterior del tubo. Las tuberías ACR tipo K de 1/2 pulgada , tipo L de 1/2 pulgada y tipo D de 5/8 de pulgada tienen el mismo diámetro exterior de 5/8 de pulgada .
Tanto en Estados Unidos como en Canadá, las tuberías y accesorios de cobre se venden únicamente en unidades imperiales , ya que no se fabrican tamaños métricos para su uso en Norteamérica. [ 6 ] Muchos comerciantes canadienses ofrecen tamaños métricos aproximados para productos de construcción, pero en el caso de las tuberías y accesorios de cobre, estas aproximaciones no son intercambiables con componentes métricos.
Europa
Los espesores de pared más comunes en Europa son los de "Tipo X", "Tipo Y" y "Tipo Z", definidos por la norma EN 1057.
- El tipo X es el más común y se utiliza en instalaciones aéreas, incluyendo el suministro de agua potable, sistemas de agua caliente y fría, saneamiento, calefacción central y otras aplicaciones de uso general.
- El tipo Y es una tubería de paredes más gruesas, utilizada para trabajos subterráneos y aplicaciones de alta exigencia, incluyendo el suministro de agua fría y caliente, redes de gas, fontanería sanitaria, calefacción e ingeniería general.
- El tipo Z es una tubería de paredes más delgadas, que también se utiliza para instalaciones en superficie, incluyendo el suministro de agua potable, sistemas de agua caliente y fría, saneamiento, calefacción central y otras aplicaciones de uso general.
En el sector de la fontanería, el tamaño de los tubos de cobre se mide por su diámetro exterior en milímetros. Los tamaños más comunes son 15 mm y 22 mm. [ 7 ] Otros tamaños incluyen diámetros exteriores de 18 mm, 28 mm, 35 mm, 42 mm, 54 mm, 66,7 mm, 76,1 mm y 108 mm.
Los tubos con diámetros exteriores de 8 mm y 10 mm se denominan "microdiámetros" y son más fáciles de instalar, aunque existe un riesgo ligeramente mayor de obstrucción por incrustaciones o residuos. A veces se utilizan en sistemas de calefacción central, y se emplean adaptadores de 15 mm para conectarlos a las válvulas de los radiadores.
Australia
En Australia, las clasificaciones de tuberías de cobre son "Tipo A", "Tipo B", "Tipo C" y "Tipo D": [ 8 ]
En Australia , las tuberías de cobre se identifican mediante su número DN (diámetro nominal), que equivale a un milímetro nominal según su tamaño real en el sistema imperial. Por ejemplo, DN20 es el tamaño de una tubería de cobre con un diámetro exterior de 19,05 mm o 3/4 de pulgada . Si bien los tamaños de las tuberías en Australia se basan en pulgadas, se clasifican según el diámetro exterior en lugar del interior (por ejemplo, una tubería de cobre nominal de 3/4 de pulgada en Australia tiene diámetros medidos de 0,750 pulgadas en el exterior y 0,638 pulgadas en el interior, mientras que una tubería de cobre nominal de 3/4 de pulgada en EE. UU. y Canadá tiene diámetros medidos de 0,875 pulgadas en el exterior y 0,745 pulgadas en el interior. [ 9 ]
Nueva Zelanda
Nueva Zelanda comparte el mismo código de plomería que Australia, y ambos países utilizan tuberías con medidas en pulgadas, expresadas en milímetros. Sin embargo, las medidas neozelandesas se basan en el diámetro interior nominal en lugar del diámetro exterior nominal (por ejemplo, la tubería neozelandesa de tamaño 20 mide 0,750 pulgadas de diámetro interior, [ 10 ] a diferencia de la DN20 australiana, que mide 0,750 pulgadas de diámetro exterior ). En la práctica, las tuberías neozelandesas tienen las mismas medidas que las estadounidenses y canadienses.
Lixiviación de plomo
Por lo general, los tubos de cobre se sueldan directamente a accesorios de cobre o latón, aunque también se utilizan accesorios de compresión , de engaste o abocinados .
Anteriormente, las preocupaciones con los tubos de suministro de cobre incluían el plomo utilizado en la soldadura de las juntas (50 % estaño y 50 % plomo). Algunos estudios han demostrado una lixiviación significativa de plomo en el flujo de agua potable, particularmente después de largos períodos de bajo uso, seguidos de períodos de alta demanda, con agua blanda y ácida. En aplicaciones de agua dura , poco después de la instalación, el interior de las tuberías se recubrirá con los minerales depositados que se habían disuelto en el agua, por lo que se evita que la gran mayoría del plomo expuesto ingrese al agua potable. Los códigos de construcción en todo Estados Unidos y las Enmiendas a la Ley de Agua Potable Segura de 1986 exigen el uso de soldadura o metales de relleno prácticamente "libres de plomo" (<0,2 % de plomo) en accesorios y aparatos de plomería. [ 11 ]
En Australia, los tubos de cobre generalmente se sueldan con varillas de soldadura fuerte que contienen plata, en lugar de soldarse. Este tipo de conexión garantiza una unión más fuerte entre las tuberías y no utiliza materiales a base de plomo. En Australia, las tuberías de cobre se utilizan tanto para conexiones de agua como de gas. El uso de hierro galvanizado o negro está permitido por las normas australianas, pero no es una práctica común. [ 12 ]
Corrosión
Las tuberías de cobre para agua son susceptibles a la corrosión por picaduras en agua fría causada por la contaminación del interior de la tubería, generalmente con fundente de soldadura ; corrosión por erosión causada por flujo turbulento o de alta velocidad ; y corrosión por corrientes parásitas causada por una técnica deficiente de cableado eléctrico , como una conexión a tierra y una unión inadecuadas.
agujeros de alfiler
Las fugas puntuales con picaduras que se inician en la superficie exterior de la tubería pueden ocurrir si la tubería de cobre no está correctamente conectada a tierra o unida a tierra. Este fenómeno se conoce técnicamente como corrosión por corrientes parásitas o picaduras electrolíticas . Las fugas puntuales debidas a una mala conexión a tierra o una mala unión a tierra ocurren típicamente en hogares donde la plomería original ha sido modificada; los propietarios pueden descubrir que un nuevo dispositivo de filtración de agua de plástico o una unión de reparación de plástico ha interrumpido la continuidad eléctrica de la tubería de agua a tierra, cuando comienzan a ver fugas puntuales de agua después de una instalación reciente. El daño ocurre rápidamente, generalmente haciéndose evidente unos seis meses después de la interrupción de la conexión a tierra. Los aparatos de plomería instalados correctamente tendrán un cable puente de unión de cobre que conecta las secciones de tubería interrumpidas. Las fugas puntuales por corrosión por corrientes parásitas pueden resultar en facturas de plomería elevadas y requerir el reemplazo de toda la línea de agua. La causa es fundamentalmente un defecto eléctrico, no un defecto de plomería; una vez que se repara el daño de plomería, se debe consultar de inmediato a un electricista para que evalúe la conexión a tierra y la unión a tierra de todo el sistema de plomería y eléctrico.
La diferencia entre una conexión a tierra y una unión conductora radica en que la unión conductora conecta los conductores para asegurar que estén al mismo voltaje, mientras que la conexión a tierra conecta los conductores a electrodos que se encuentran al potencial de tierra local. Consulte la sección "Tierra" para obtener una descripción completa.
La corrosión por corrientes parásitas se produce porque: 1) el sistema de tuberías se ha conectado accidental o intencionadamente a una fuente de voltaje CC; 2) la tubería no tiene continuidad eléctrica metal-metal a lo largo de toda su longitud; o 3) si la fuente de voltaje es CA, el óxido de cobre o uno o más minerales naturales que recubren el interior de la tubería pueden actuar como rectificador, convirtiendo la corriente CA en CC. El voltaje CC aplicado provoca que los iones disueltos en el agua dentro de la tubería se muevan transportando carga. La corriente eléctrica es transportada por los iones disueltos a través de una sección no conductora (una carcasa de filtro de plástico, por ejemplo) hacia la tubería del lado opuesto. La corrosión por picaduras se produce en el lado eléctricamente positivo (el ánodo), que puede estar aguas arriba o aguas abajo con respecto a la dirección del flujo de agua. La corrosión por picaduras se produce porque el voltaje eléctrico ioniza el cobre del interior de la tubería, que reacciona químicamente con los minerales disueltos en el agua, creando sales de cobre; estas sales de cobre son solubles en agua y se eliminan con el agua. Con el tiempo, las picaduras microscópicas crecen y se consolidan hasta formar poros. Cuando se descubre una fuga, es casi seguro que existen otras que aún no se han producido. Un análisis completo de la corrosión por corrientes parásitas se puede encontrar en el capítulo 11, sección 11.4.3, del Manual de Ingeniería de la Corrosión, de Pierre Roberge. [ 13 ]
Detectar y eliminar una mala conexión a tierra es relativamente sencillo. La detección se realiza con un voltímetro de CC simple , con puntas de prueba colocadas en varios puntos de la tubería. Se puede usar una punta en una tubería caliente y otra en una tubería fría para determinar si se interrumpió la continuidad de tierra en un calentador de agua. Cualquier valor superior a unos pocos milivoltios es significativo, y los potenciales de 200 mV son comunes. La diferencia de potencial suele ser mayor en el punto donde se interrumpe la continuidad. El potencial eléctrico medido más lejos se ve disminuido por la reacción electroquímica que causa la corrosión de la tubería. La conexión faltante suele estar ubicada cerca de la entrada de agua fría al edificio, donde generalmente se agregan equipos de filtración y tratamiento. Pueden ocurrir fugas puntuales en cualquier punto aguas abajo o aguas arriba de la interrupción de la continuidad eléctrica.
El problema se puede corregir instalando abrazaderas de tierra de bronce en las tuberías a ambos lados del espacio dieléctrico y uniéndolas con un cable de cobre de calibre #6 AWG o superior. Consulte la norma NFPA 70, el Código Eléctrico Nacional (NEC) de EE. UU., para conocer el calibre correcto del conductor de conexión a tierra para un edificio en particular.
Se utiliza un cable de conexión a tierra similar entre la entrada y la salida de los contadores de gas, pero en este caso su propósito es evitar que se produzca una diferencia de voltaje considerable entre el/los electrodo/s de puesta a tierra del edificio y las tuberías de gas natural enterradas a través del contador durante el breve intervalo en que se produce una falla de línea a tierra antes de que el dispositivo de protección contra sobrecorriente interrumpa la corriente. Una falla en el/los electrodo/s de puesta a tierra del edificio también puede provocar que la corriente de tierra se transmita a la tubería de servicio de gas natural enterrada. El cable de conexión a tierra conduce la corriente de tierra alrededor del contador en lugar de a través de él, para asegurar que todas las partes del contador estén al mismo potencial.
Si los ocupantes del edificio experimentan descargas eléctricas o chispas grandes provenientes de accesorios o tuberías de plomería, el servicio eléctrico del edificio debe desconectarse inmediatamente en la entrada de servicio y se debe consultar a un electricista para resolver el riesgo de descarga eléctrica e incendio. Es más grave que una conexión a tierra faltante. Voltajes más altos pueden ser causados por un cable eléctrico con corriente que hace un puente hacia la plomería y una conexión a tierra inadecuada o faltante del sistema de plomería, una falla de los electrodos de tierra o una falla de la conexión entre el conductor de tierra (neutro) y el conductor de puesta a tierra (tierra), lo que representa un riesgo inminente de ruptura del aislamiento, descarga eléctrica e incendio.
Véase también
Referencias
- ↑ "Aplicaciones: Tubos, tuberías y accesorios: Beneficios del cobre para el uso de tuberías de cobre en sistemas mecánicos" . copper.org . Consultado el 18 de marzo de 2024 .
- ↑ "Manual de tubos de cobre: 5. Métodos de unión" . www.copper.org . Consultado el 18 de marzo de 2024 .
- ↑ Groover, Mikell P. (2007). Fundamentos de la fabricación moderna: materiales, procesos y sistemas (2.ª ed.). John Wiley & Sons. págs. 746–748 . ISBN 978-81-265-1266-9.
- ↑ "Tamaños de tubos de cobre" . Archivado del original el 16 de enero de 2018. Consultado el 23 de junio de 2013 .
- ↑ Manual de tubos de cobre (PDF) . McLean, VA: Copper Development Association. 2020. pág. 64. Consultado el 12 de marzo de 2024 .
- 1 2 "Tubos y accesorios de cobre" (PDF) . Canadian Copper & Brass Development Corp. 2000. Archivado del original (PDF) el 28 de julio de 2020., consultado el 19 de febrero de 2018.
- ↑ Tamaños de tuberías Archivado el 15/03/2012 en Wayback Machine
- ↑ Crane Copper - Normas australianas , Normas australianas AS 1432:2000
- ↑ "AS 1432 : 2000 Tamaños de Tubos - Crane Copper Tube, fabricante y proveedor internacional de tubos de cobre para fontanería, refrigeración, aire acondicionado y gases medicinales" . Archivado del original el 28/01/2015 . Consultado el 27/01/2015 .
- ↑ "NZS3501 Folleto de tuberías de cobre" (PDF) . MM Kembla Nueva Zelanda . Consultado el 1 de agosto de 2018 .
- ↑ "Soldaduras sin plomo para sistemas de tuberías de agua potable" . Copper Development Association Inc. Consultado el 12 de septiembre de 2024.
Las soldaduras a base de plomo han sido reemplazadas por soldaduras de estaño-antimonio y estaño-plata.
- ↑ "WS-014 : Fontanería y drenaje" . Catálogo de normas de Australia . Consultado el 12 de septiembre de 2024 .
- ↑ Roberge, PR (1999). Manual de ingeniería de corrosión (1.ª ed.). McGraw-Hill Professional. ISBN 0-07-076516-2.
- Plomería
- Unidades de medida habituales en los Estados Unidos