Plomería

La fontanería es cualquier sistema que transporta fluidos para una amplia gama de aplicaciones. La fontanería utiliza tuberías , válvulas , accesorios de fontanería , depósitos y otros aparatos para transportar fluidos. ^{[ 1 ]} La calefacción y la refrigeración (HVAC), la eliminación de residuos y el suministro de agua potable se encuentran entre los usos más comunes de la fontanería, pero no se limita a estas aplicaciones. ^{[ 2 ]} La palabra deriva del latín para plomo , plumbum , ya que las primeras tuberías eficaces utilizadas en la época romana eran de plomo . ^{[ 3 ]}

En el mundo desarrollado, la infraestructura de plomería es fundamental para la salud pública y el saneamiento . ^{[ 4 ] [ 5 ]}

Los caldereros y los instaladores de tuberías no son fontaneros, aunque trabajan con tuberías como parte de su oficio y su trabajo puede incluir algunas tareas de fontanería.

La fontanería se originó durante las civilizaciones antiguas, a medida que desarrollaron baños públicos y necesitaban proporcionar agua potable y eliminar las aguas residuales para un mayor número de personas. ^{[ 6 ]}

Los mesopotámicos introdujeron al mundo las tuberías de alcantarillado de arcilla alrededor del 4000 a. C., con los primeros ejemplos encontrados en el Templo de Bel en Nippur y en Eshnunna , ^{[ 7 ]} utilizadas para eliminar aguas residuales de los sitios y recolectar agua de lluvia en pozos. La ciudad de Uruk contiene los ejemplos más antiguos conocidos de letrinas construidas con ladrillos , construidas sobre tuberías de alcantarillado de arcilla cocida interconectadas, c. 3200 a. C. . ^{[ 8 ] [ 9 ]} Las tuberías de arcilla se utilizaron más tarde en la ciudad hitita de Hattusa . ^{[ 10 ]} Tenían segmentos fácilmente desmontables y reemplazables, y permitían la limpieza.

Las tuberías de tierra estandarizadas con bridas anchas que utilizaban asfalto para evitar fugas aparecieron en los asentamientos urbanos de la civilización del valle del Indo hacia el año 2700 a. C. ^{[ 11 ]}

Las tuberías de cobre aparecieron en Egipto hacia el año 2400 a. C., y se descubrió que la pirámide de Sahure y el complejo de templos adyacente en Abusir estaban conectados por una tubería de desagüe de cobre. ^{[ 12 ]}

La palabra «fontanero» data del Imperio Romano . ^{[ 13 ]} El término latino para plomo es plumbum . Los tejados romanos utilizaban plomo en conductos y tuberías de desagüe ^{[ 14 ]} y algunos también estaban cubiertos de plomo. El plomo también se utilizaba para tuberías y para fabricar baños. ^{[ 15 ]}

La fontanería alcanzó su apogeo en la antigua Roma , donde se introdujeron extensos sistemas de acueductos , la eliminación de aguas residuales mediante tuberías de plomo y el uso generalizado de estas . Los romanos utilizaban inscripciones en las tuberías de plomo para evitar el robo de agua . Tras la caída de Roma, tanto el suministro de agua como el saneamiento se estancaron —o incluso retrocedieron— durante más de 1000 años. La mejora fue muy lenta, con escasos avances efectivos hasta el crecimiento de las ciudades modernas densamente pobladas en el siglo XIX. Durante este periodo, las autoridades sanitarias comenzaron a presionar para que se instalaran mejores sistemas de eliminación de residuos, con el fin de prevenir o controlar las epidemias . Anteriormente, el sistema de eliminación de residuos consistía en recogerlos y verterlos en el suelo o en un río. Finalmente, el desarrollo de sistemas subterráneos separados de agua y alcantarillado eliminó las zanjas y pozos negros abiertos .

Hacia el siglo XV, en la isla de Kilwa , en África Oriental (ubicada en la actual Tanzania ), los ricos disfrutaban de fontanería interior en sus casas de piedra. ^{[ 16 ] [ 17 ]}

Actualmente, la mayoría de las grandes ciudades canalizan los desechos sólidos a plantas de tratamiento de aguas residuales para separar y purificar parcialmente el agua antes de verterla a arroyos u otros cuerpos de agua. Para el agua potable, las tuberías de hierro galvanizado fueron comunes en Estados Unidos desde finales del siglo XIX hasta alrededor de 1960. Después de ese período, las tuberías de cobre se impusieron, primero con cobre blando y conexiones abocinadas, y luego con tuberías de cobre rígido y conexiones soldadas.

El uso de plomo para agua potable disminuyó drásticamente después de la Segunda Guerra Mundial debido a una mayor concienciación sobre los peligros del envenenamiento por plomo . En ese momento, se introdujo la tubería de cobre como una alternativa mejor y más segura a las tuberías de plomo. ^{[ 18 ]}

Las principales categorías de sistemas o subsistemas de plomería son: ^{[ 19 ]}

• suministro de agua potable fría y caliente del grifo
• drenaje de plomería ventilación
• Sistemas de alcantarillado y sistemas sépticos con o sin reciclaje de calor de agua caliente y sistemas de recuperación y tratamiento de aguas grises.
• Drenaje de aguas pluviales, superficiales y subterráneas
• tuberías de gas combustible
• Los sistemas hidráulicos , es decir, los sistemas de calefacción y refrigeración que utilizan agua para transportar energía térmica, como en los sistemas de calefacción urbana , como por ejemplo el sistema de vapor de la ciudad de Nueva York .

Una tubería de agua es una tubería o tubo , frecuentemente hecho de plástico o metal, ^{[ a ]} que transporta agua dulce tratada y a presión a un edificio (como parte de un sistema de agua municipal ), así como dentro del edificio.

Historia

El plomo fue el material preferido para las tuberías de agua durante muchos siglos debido a su maleabilidad , que permitía moldearlo fácilmente . Su uso era tan común que la palabra «fontanería» deriva de plumbum , la palabra latina para plomo. Esto fue una fuente de problemas de salud relacionados con el plomo en los años previos a que se comprendieran plenamente los riesgos para la salud de su ingestión ; entre ellos se encontraban los mortinatos y las altas tasas de mortalidad infantil . Las tuberías de agua de plomo todavía se usaban ampliamente a principios del siglo XX y permanecen en muchos hogares. La soldadura de aleación de plomo y estaño se usaba comúnmente para unir tuberías de cobre , pero la práctica moderna utiliza soldadura de aleación de estaño y antimonio para eliminar los riesgos del plomo. ^{[ 20 ]}

A pesar del uso común de tuberías de plomo por parte de los romanos, sus acueductos rara vez envenenaban a la gente. A diferencia de otras partes del mundo donde las tuberías de plomo causan intoxicación, el agua romana tenía tanto calcio que una capa de placa impedía que el agua entrara en contacto con el plomo. Lo que a menudo causa confusión es la gran cantidad de evidencia de intoxicación generalizada por plomo, particularmente entre aquellos que habrían tenido fácil acceso al agua corriente, ^{[ 21 ]} un desafortunado resultado del uso del plomo en utensilios de cocina y como aditivo en alimentos y bebidas procesados ​​(por ejemplo, como conservante en el vino). ^{[ 22 ]} Las inscripciones en las tuberías de plomo romanas proporcionaban información sobre el propietario para prevenir el robo de agua.

Las tuberías de madera se utilizaron en Londres y otros lugares durante los siglos XVI y XVII. Estas tuberías eran troncos ahuecados que se estrechaban en un extremo con un pequeño orificio por donde pasaba el agua. ^{[ 23 ]} Las múltiples tuberías se sellaban con grasa animal caliente. Las tuberías de madera se utilizaron en Filadelfia, ^{[ 24 ]} Boston y Montreal en el siglo XIX. Los tubos de madera construidos se utilizaron ampliamente en los EE. UU. durante el siglo XX. Estas tuberías (utilizadas en lugar de tuberías de hierro corrugado o de hormigón armado) estaban hechas de secciones cortadas de trozos cortos de madera. El bloqueo de anillos adyacentes con pasadores de madera dura producía una estructura flexible. Aproximadamente 100 000 pies de estas tuberías de madera se instalaron durante la Segunda Guerra Mundial en alcantarillas de drenaje, alcantarillas pluviales y conductos, debajo de carreteras y en campamentos militares, bases navales, aeródromos y fábricas de municiones.

Las tuberías de hierro fundido y hierro dúctil fueron durante mucho tiempo una alternativa más económica al cobre antes de la aparición de los materiales plásticos duraderos, pero deben utilizarse accesorios especiales no conductores en las transiciones a otras tuberías metálicas (excepto en los accesorios terminales) para evitar la corrosión debida a reacciones electroquímicas entre metales diferentes (véase celda galvánica ). ^{[ 25 ]}

Los accesorios de bronce y los segmentos cortos de tubería se utilizan comúnmente en combinación con diversos materiales. ^{[ 26 ]}

La diferencia entre tuberías y tubos radica en su dimensionamiento. Por ejemplo, las tuberías de PVC para aplicaciones de plomería y las de acero galvanizado se miden en pulgadas (IPS). Los tubos de cobre, CPVC , PeX y otros se miden nominalmente, es decir, con un diámetro promedio. Estos sistemas de dimensionamiento permiten la adaptación universal de los accesorios de transición. Por ejemplo, un tubo PeX de 1/2" tiene el mismo tamaño que un tubo de cobre de 1/2". En cambio, un tubo de PVC de 1/2" no tiene el mismo tamaño que un tubo de 1/2", por lo que requiere un adaptador roscado macho o hembra para conectarlos. En el riego agrícola, el término "tubería" se usa a menudo como plural. ^{[ 27 ]}

Las tuberías están disponibles en juntas rígidas , que vienen en varias longitudes según el material. Los tubos, en particular los de cobre, vienen en juntas rígidas templadas o en rollos templados (recocidos). Los tubos de PeX y CPVC también vienen en juntas rígidas o rollos flexibles. El temple del cobre, ya sea en una junta rígida o en un rollo flexible, no afecta el tamaño. ^{[ 27 ]}

El espesor de las paredes de las tuberías de agua puede variar. Dado que las tuberías son productos básicos, un mayor espesor de pared implica un mayor costo inicial. Generalmente, las tuberías de pared más gruesa ofrecen mayor durabilidad y mayor tolerancia a la presión. El espesor de pared se indica mediante diferentes cédulas o, en el caso de tuberías de polietileno de gran diámetro en el Reino Unido, mediante la relación de dimensiones estándar (SDR), definida como la relación entre el diámetro de la tubería y el espesor de su pared. El espesor de pared aumenta con la cédula y está disponible en cédulas 20, 40, 80 y superiores en casos especiales. La cédula está determinada principalmente por la presión de funcionamiento del sistema, requiriendo presiones más altas un mayor espesor. Las tuberías de cobre están disponibles en cuatro espesores de pared: tipo DWV (pared más delgada; solo permitida como tubería de drenaje según la UPC), tipo 'M' (delgada; normalmente solo permitida como tubería de drenaje según el código IPC), tipo 'L' (más gruesa, de uso estándar para líneas de agua y servicio de agua) y tipo 'K' (la más gruesa, normalmente utilizada bajo tierra entre la tubería principal y el contador).

El espesor de la pared no afecta el tamaño de la tubería. ^{[ 28 ]} El cobre L de 1/2" tiene el mismo diámetro exterior que el cobre K o M de 1/2". Lo mismo se aplica a las especificaciones de las tuberías. Como resultado, se produce un ligero aumento en las pérdidas de presión debido a una disminución en la trayectoria del flujo a medida que aumenta el espesor de la pared. En otras palabras, 1 pie de cobre L de 1/2" tiene un volumen ligeramente menor que 1 pie de cobre M de 1/2". ^{[ 29 ]}

Materiales

Los sistemas de agua de la antigüedad dependían de la gravedad para el suministro de agua, utilizando tuberías o canales generalmente hechos de arcilla , plomo , bambú, madera o piedra. Se utilizaban troncos de madera huecos envueltos en bandas de acero para las tuberías de fontanería, especialmente para las tuberías principales de agua. Los troncos se utilizaban para la distribución de agua en Inglaterra hace casi 500 años. Las ciudades estadounidenses comenzaron a utilizar troncos huecos a finales del siglo XVIII y durante el siglo XIX. Hoy en día, la mayoría de las tuberías de suministro de fontanería están hechas de acero, cobre y plástico; la mayoría de los residuos (también conocidos como "tierra") ^{[ 30 ]} están hechos de acero, cobre, plástico y hierro fundido. ^{[ 30 ]}

Las secciones rectas de los sistemas de fontanería se denominan tuberías o tubos. Una tubería se suele fabricar mediante fundición o soldadura , mientras que un tubo se fabrica por extrusión . Las tuberías normalmente tienen paredes más gruesas y pueden estar roscadas o soldadas, mientras que los tubos tienen paredes más delgadas y requieren técnicas de unión especiales como la soldadura fuerte , el acoplamiento por compresión , el engaste o, en el caso de los plásticos, la soldadura con disolvente . Estas técnicas de unión se describen con más detalle en el artículo sobre tuberías y accesorios de fontanería .

Acero

Las tuberías de acero galvanizado para suministro y distribución de agua potable se encuentran comúnmente con diámetros nominales de 3/8 de pulgada (9,5 mm ) a 2 pulgadas (51 mm) . Actualmente, rara vez se utilizan en instalaciones de plomería residenciales de nueva construcción. Las tuberías de acero tienen roscas macho cónicas estándar NPT ( National Pipe Thread ), que se conectan con roscas hembra cónicas en codos, tes, acoplamientos, válvulas y otros accesorios. El acero galvanizado (a menudo conocido simplemente como " galv " o " hierro " en el sector de la plomería) es relativamente caro y difícil de trabajar debido a su peso y a la necesidad de una herramienta para roscar tuberías . Sigue siendo de uso común para la reparación de sistemas "galv" existentes y para cumplir con los requisitos de no combustibilidad del código de construcción, que se encuentran típicamente en hoteles, edificios de apartamentos y otras aplicaciones comerciales. También es extremadamente duradero y resistente al maltrato mecánico. La tubería de acero lacado en negro es el material más utilizado para rociadores contra incendios y gas natural.  

La mayoría de los sistemas típicos de viviendas unifamiliares no requieren tuberías de suministro de más de 19 mm ( 3/4 de pulgada ) debido al costo y a la tendencia de las tuberías de acero a obstruirse con el tiempo por la oxidación interna y la acumulación de depósitos minerales una vez que se degrada el recubrimiento interno de zinc galvanizado. En el servicio de distribución de agua potable, las tuberías de acero galvanizado tienen una vida útil de entre 30 y 50 años, aunque no es raro que sea menor en zonas geográficas con agua contaminada con sustancias corrosivas. 

Cobre

Las tuberías de cobre se utilizaron ampliamente en los sistemas de agua domésticos durante la segunda mitad del siglo XX. La demanda de productos de cobre ha disminuido debido al drástico aumento de su precio, lo que ha generado una mayor demanda de productos alternativos, como el PEX y el acero inoxidable .

Plástico

Las tuberías de plástico se utilizan ampliamente para el suministro de agua potable y para el drenaje, desagüe y ventilación (DWV). Los principales tipos incluyen: El cloruro de polivinilo (PVC) se produjo experimentalmente en el siglo XIX, pero su fabricación no se volvió práctica hasta 1926, cuando Waldo Semon de BF Goodrich Co. desarrolló un método para plastificar el PVC, facilitando su procesamiento. La fabricación de tuberías de PVC comenzó en la década de 1940 y se utilizó ampliamente para el drenaje, desagüe y ventilación durante la reconstrucción de Alemania y Japón tras la Segunda Guerra Mundial. En la década de 1950, los fabricantes de plásticos de Europa Occidental y Japón comenzaron a producir tuberías de acrilonitrilo butadieno estireno (ABS). El método para producir polietileno reticulado (PEX) también se desarrolló en la década de 1950. Las tuberías de suministro de plástico se han vuelto cada vez más comunes, con una variedad de materiales y accesorios empleados.

• PVC / CPVC : tuberías de plástico rígido similares a las de desagüe de PVC, pero con paredes más gruesas para soportar la presión del agua municipal. Se introdujeron alrededor de 1970. PVC significa cloruro de polivinilo y se ha convertido en un sustituto común de las tuberías metálicas. El PVC debe utilizarse únicamente para agua fría o para ventilación. El CPVC puede utilizarse para el suministro de agua potable fría y caliente. Las conexiones se realizan con imprimaciones y cementos solventes según lo exija la normativa. ^{[ 31 ]}
• PP – Este material se utiliza principalmente en artículos para el hogar, envases de alimentos y equipos clínicos, ^{[ 32 ]} pero desde principios de la década de 1970 su uso ha aumentado a nivel mundial para el suministro de agua caliente y fría en hogares. Las tuberías de PP se fusionan mediante calor , por lo que no son aptas para el uso de adhesivos, disolventes o accesorios mecánicos. Las tuberías de PP se utilizan con frecuencia en proyectos de construcción sostenible . ^{[ 33 ]}
• PBT : tubería de plástico flexible (generalmente gris o negra) que se conecta a racores de púas y se fija con un anillo de engaste de cobre. El principal fabricante de tuberías y racores de PBT quebró tras una demanda colectiva por fallos en este sistema. Sin embargo, las tuberías de PB y PBT han vuelto al mercado y se incluyen en las normativas, generalmente en instalaciones expuestas, como las tuberías verticales.
• PEX : sistema de polietileno reticulado con conexiones unidas mecánicamente mediante púas y anillos de acero o cobre engarzados.
• Los depósitos de polietileno (cisternas de polietileno, depósitos de agua subterráneos o elevados) suelen estar fabricados con polietileno lineal apto para el almacenamiento de agua potable y se ofrecen en color blanco, negro o verde.
• Aqua, conocida como PEX-Al-PEX por su sistema sándwich de PEX/aluminio, que consiste en tubería de aluminio intercalada entre capas de PEX y conectada con racores de compresión de latón modificados. En 2005, muchos de estos racores fueron retirados del mercado.

Los sistemas de suministro de agua actuales utilizan una red de bombas de alta presión, y las tuberías en los edificios ahora están hechas de cobre, ^{[ 34 ]} latón, plástico (en particular polietileno reticulado llamado PEX, que se estima que se utiliza en el 60% de las viviendas unifamiliares ^{[ 35 ]} ), u otro material no tóxico. Debido a su toxicidad , la mayoría de las ciudades dejaron de usar tuberías de suministro de agua de plomo en la década de 1920 en los Estados Unidos, ^{[ 36 ]} aunque las tuberías de plomo fueron aprobadas por los códigos nacionales de plomería hasta la década de 1980, ^{[ 37 ]} y el plomo se usó en la soldadura de plomería para agua potable hasta que fue prohibido en 1986. ^{[ 36 ]} Las líneas de drenaje y ventilación están hechas de plástico, acero, hierro fundido o plomo. ^{[ 38 ] [ 39 ]}

Además de tramos de tubería o tubos, en los sistemas de plomería se utilizan accesorios como válvulas, codos, tes y uniones. ^{[ 40 ]} Las tuberías y los accesorios se mantienen en su lugar con soportes y correas .

Los aparatos sanitarios son dispositivos intercambiables que utilizan agua y se pueden conectar al sistema de fontanería de un edificio. Se consideran "accesorios" porque son partes semipermanentes de los edificios, que normalmente no se poseen ni se mantienen por separado. Los aparatos sanitarios son vistos por los usuarios finales y están diseñados para ellos. Algunos ejemplos de aparatos sanitarios incluyen inodoros ^{[ 41 ]} (también conocidos como retretes ), urinarios , bidés , duchas , bañeras , fregaderos de servicio y de cocina , bebederos , máquinas de hielo , humidificadores, purificadores de aire , fuentes y estaciones de lavado de ojos.

Los equipos de plomería incluyen dispositivos que suelen estar detrás de las paredes o en espacios de servicio que no son visibles para el público en general. Entre ellos se incluyen contadores de agua , bombas , tanques de expansión, dispositivos antirretorno , filtros de agua , lámparas de esterilización UV , ablandadores de agua , calentadores de agua , intercambiadores de calor , manómetros y sistemas de control.

Un fontanero necesita muchas herramientas para realizar un buen trabajo. Si bien muchas tareas sencillas se pueden completar con unas pocas herramientas manuales comunes, otros trabajos más complejos requieren herramientas especializadas, diseñadas específicamente para facilitar la labor.

Las herramientas especializadas para fontanería incluyen llaves para tubos , alicates abocinadores , tornillos de banco para tubos, dobladoras de tubos, cortatubos, matrices y herramientas de unión como sopletes de soldadura y herramientas de engaste. Se han desarrollado nuevas herramientas para ayudar a los fontaneros a solucionar problemas de forma más eficiente. Por ejemplo, utilizan cámaras de vídeo para inspeccionar fugas ocultas u otros problemas; también emplean hidrolimpiadoras y bombas hidráulicas de alta presión conectadas a cables de acero para la sustitución de tuberías de alcantarillado sin excavación.

Las inundaciones provocadas por lluvias excesivas o alcantarillas obstruidas pueden requerir equipos especializados, como un camión cisterna de gran capacidad diseñado para aspirar las aguas residuales sin tratar.

Se ha demostrado que las bacterias viven en los "sistemas de plomería de edificios". Este último se refiere a las "tuberías y accesorios dentro de un edificio que transportan agua a los grifos después de que la empresa de servicios públicos la distribuye". ^{[ 43 ]} Se sabe desde hace siglos que los sistemas de agua comunitarios propagan enfermedades transmitidas por el agua, como la fiebre tifoidea y el cólera. Sin embargo, los "patógenos oportunistas de las tuberías de edificios" se han reconocido más recientemente: Legionella pneumophila , descubierta en 1976, Mycobacterium avium y Pseudomonas aeruginosa son las bacterias más comúnmente rastreadas, que las personas con inmunidad deprimida pueden inhalar o ingerir y con las que pueden infectarse. ^{[ 44 ]} Algunos de los lugares donde estos patógenos oportunistas pueden crecer incluyen grifos, cabezales de ducha, calentadores de agua y a lo largo de las paredes de las tuberías. Las razones que favorecen su crecimiento son la "alta relación superficie-volumen, el estancamiento intermitente, el bajo residuo de desinfectante y los ciclos de calentamiento". Una alta relación superficie-volumen, es decir, una superficie relativamente grande, permite que las bacterias formen una biopelícula que las protege de la desinfección. ^{[ 44 ]}

Gran parte de las instalaciones de fontanería en zonas pobladas están reguladas por organismos gubernamentales o semigubernamentales debido a su impacto directo en la salud, la seguridad y el bienestar de la población. Las instalaciones y reparaciones de fontanería en viviendas y otros edificios deben realizarse, por lo general, de acuerdo con los códigos de fontanería y construcción para proteger a los habitantes y garantizar una construcción segura y de calidad para futuros compradores. Si se requieren permisos para la obra, los fontaneros suelen obtenerlos de las autoridades en nombre de los propietarios de las viviendas o edificios.

• Teresi, Dick (2002). Descubrimientos perdidos: Las raíces antiguas de la ciencia moderna, de los babilonios a los mayas . Nueva York: Simon & Schuster. pp. 351–352 . ISBN  0-684-83718-8.

• Tuberías de plomo y mortalidad infantil en Massachusetts a principios del siglo XX

Agencia para el Registro de Sustancias Tóxicas y Enfermedades :

• Estudios de caso de la ATSDR en medicina ambiental: toxicidad por plomo
• Estudios de caso en medicina ambiental: toxicidad por plomo
• Preguntas frecuentes sobre toxicidad: Plomo