Los tubos de cobre están disponibles en dos tipos básicos de tubos: tubos de plomería y tubos de aire acondicionado/refrigeración (ACR), y en temple estirado (duro) y recocido (blando). Debido a su alto nivel de resistencia a la corrosión , se utiliza para 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 una conexión abocardada, una conexión por compresión, una conexión prensada o soldadura. [2]
Los tubos de cobre blandos (o dúctiles) se pueden doblar fácilmente para sortear los obstáculos en el camino del tubo. Si bien el endurecimiento por trabajo del proceso de trefilado utilizado para dimensionar los tubos hace que el cobre sea duro o rígido, se recoce cuidadosamente para suavizarlo nuevamente; por lo tanto, es más caro de producir que los tubos de cobre rígidos no recocidos. Se puede unir mediante cualquiera de los tres métodos utilizados para el cobre rígido y es el único tipo de tubo de cobre adecuado para conexiones abocardadas. El cobre blando es la opción más popular para las líneas de refrigerante en sistemas de aire acondicionado divididos y bombas de calor .
El cobre rígido es una opción popular para las líneas de agua. Los tubos de cobre rígidos o "duros" generalmente se denominan "tubería". Las "tuberías" de cobre se denominan tamaño nominal de la tubería o diámetro interior. Se une mediante una conexión de soldadura/exudado, ranurada por laminación, compresión o engarzada/prensada. El cobre rígido, rígido debido al endurecimiento por trabajo del proceso de trefilado, no se puede doblar y debe utilizar codos para rodear esquinas o obstáculos. Si se calienta y se deja enfriar en un proceso llamado recocido , el cobre rígido se ablanda y se puede doblar/formar sin agrietarse.
Los accesorios para soldar son lisos y se deslizan fácilmente en el extremo de una sección de tubo. Luego se calienta la unión con un soplete y la soldadura se funde en la conexión. Cuando la soldadura se enfría, forma una unión muy fuerte que puede durar décadas. El cobre rígido conectado por soldadura es la opción más popular para las líneas de suministro de agua en edificios modernos. En situaciones en las que se deben realizar muchas conexiones a la vez (como en las tuberías de un edificio nuevo), la soldadura ofrece una unión mucho más rápida y menos costosa que los accesorios de compresión o abocardados. El término sudoración se utiliza a veces para describir el proceso de soldar tuberías. El material de relleno utilizado para las juntas tiene un punto de fusión inferior a 800 °F (427 °C).
La soldadura fuerte es un proceso de unión de metales en el que dos o más elementos metálicos se unen fundiendo y haciendo fluir un metal de aportación hacia la unión, teniendo el metal de aportación un punto de fusión más bajo que el metal contiguo.
La soldadura fuerte se diferencia de la soldadura en que no implica fundir las piezas de trabajo y de la soldadura en que se utilizan temperaturas más altas para un proceso similar y, al mismo tiempo, se requieren piezas mucho más ajustadas que cuando se suelda. El metal de aportación fluye hacia el espacio entre las piezas que se ajustan perfectamente por acción capilar . El metal de aportación se lleva ligeramente por encima de su temperatura de fusión ( liquidus ) mientras está protegido por una atmósfera adecuada, normalmente un fundente . Luego fluye sobre el metal base (en un proceso conocido como humectación ) y luego se enfría para unir las piezas de trabajo. [3] Una de las principales ventajas de la soldadura fuerte es la capacidad de unir metales iguales o diferentes con una resistencia considerable. El material de relleno utilizado para las juntas tiene un punto de fusión superior a 800 °F (427 °C).
Los accesorios de compresión utilizan un anillo termoplástico o de metal blando (el anillo de compresión, "oliva" o "férula"), que se aprieta sobre la tubería y dentro del accesorio mediante una tuerca de compresión. El metal blando se adapta a la superficie del tubo y del accesorio y crea un sello. Las conexiones de compresión no suelen tener la larga vida útil que ofrecen las conexiones de sudor, pero en muchos casos son ventajosas porque son fáciles de fabricar con herramientas básicas. Una desventaja de las conexiones de compresión es que tardan más en fabricarse que el sudor y, a veces, es necesario volver a apretarlas con el tiempo para detener las fugas.
Las conexiones abocardadas requieren que el extremo de una sección de tubería se extienda hacia afuera en forma de campana usando una herramienta abocardada . Sólo se puede quemar cobre blando. Luego, una tuerca abocinada comprime este extremo en forma de campana sobre un conector macho. Las conexiones abocardadas son un método que requiere mucha mano de obra para realizar conexiones, pero son bastante confiables a lo largo de muchos años.
Las conexiones prensadas, también llamadas accesorios prensados, son accesorios de cobre especiales que se fijan permanentemente a tubos de cobre rígidos con un prensador manual o eléctrico. Los racores, fabricados con sellador ya en su interior, se deslizan sobre el tubo a conectar. Se utilizan miles de libras de fuerza por pulgada cuadrada de presión para deformar el accesorio y comprimir el sellador contra el tubo de cobre interno, creando un sello hermético. Las ventajas de este método son que debe durar tanto como la tubería, lleva menos tiempo completarlo que otros métodos, es más limpio tanto en apariencia como en los materiales utilizados para realizar la conexión, y no se utilizan llamas abiertas durante la conexión. proceso. Las desventajas son que los accesorios utilizados son más difíciles de encontrar y cuestan mucho más que los de tipo sudor.
Los accesorios de presionar para conectar, también conocidos como presionar para bloquear o simplemente empujar, simplemente se empujan hacia el extremo de un tubo y se mantienen en su lugar mediante dientes dentro del accesorio. No se necesitan llaves ni otras herramientas especiales para la instalación, excepto herramientas para cortar y desbarbar el tubo. A diferencia de los accesorios soldados, se pueden instalar en tubos que estén mojados en el momento de la instalación.
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]
Los tipos K y L generalmente están disponibles tanto en secciones rectas estiradas en duro como en rollos de tubo recocido blando, mientras que los tipos M y DWV generalmente solo están disponibles en secciones rectas estiradas en duro.
Nota: Los reparadores de viviendas novatos a menudo identifican erróneamente los tipos "L" y "M" como diseñados para aplicaciones "calientes" o "frías" por su impresión en rojo y azul. Ésta es una suposición incorrecta. La impresión solo hace referencia al espesor del calibre de la tubería, lo que puede afectar la elección de la aplicación y abordar inquietudes de calidad/durabilidad del producto seleccionado.
En la industria de plomería de América del Norte, el tamaño de la tubería de cobre se designa por su diámetro nominal, que es 1 ⁄ 8 de pulgada menos que el diámetro exterior. El diámetro interior varía según el espesor de la pared de la tubería, que difiere según el tamaño, el material y el grado de la tubería: el diámetro interior es igual al diámetro exterior, menos el doble del espesor de la pared.
La industria de refrigeración de América del Norte utiliza tuberías de cobre designadas como tuberías y tuberías ACR (servicios de campo de refrigeración y aire acondicionado), cuyo tamaño se mide directamente por su diámetro exterior (OD) y una letra mecanografiada que indica el espesor de la pared. Por lo tanto, un tubo de cobre tipo L nominal de una pulgada y 1+Los tubos ACR tipo D de 1 ⁄ 8 de pulgada son exactamente del mismo tamaño, con diferentes designaciones de tamaño. La tubería ACR se fabrica sin procesar aceites que serían incompatibles con los aceites utilizados para lubricar los compresores del sistema de aire acondicionado.
Excepto por esta diferencia entre las tuberías ACR (tipos A y D) y plomería (tipos K, L, M y DWV), el tipo solo indica el espesor de la pared y no afecta el diámetro exterior del tubo. El tipo K 1 ⁄ 2 pulgada, el tipo L 1 ⁄ 2 pulgada y el tipo D 5 ⁄ 8 pulgada ACR tienen el mismo diámetro exterior de 5 ⁄ 8 pulgada.
Tanto en EE. UU. como en Canadá, las tuberías y accesorios de cobre se venden en unidades imperiales únicamente, ya que los tamaños métricos no se fabrican para su uso en América del Norte. [6] Muchos comerciantes canadienses dan tamaños métricos aproximados para productos de construcción, pero en el caso de tuberías y accesorios de cobre, estas aproximaciones no son intercambiables con los componentes métricos.
Los espesores de pared comunes en Europa son "Tipo X", "Tipo Y" y "Tipo Z", definidos por la norma EN 1057.
En el sector de fontanería, el tamaño de los tubos de cobre se mide por su diámetro exterior en milímetros. Los tamaños 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 "microperforación" y son más fáciles de instalar, aunque existe un riesgo ligeramente mayor de obstrucción debido a incrustaciones o residuos. A veces se utiliza para sistemas de calefacción central y se utilizan adaptadores de 15 mm para conectarlo a las válvulas de los radiadores.
En Australia, las clasificaciones de tuberías de cobre son "Tipo A", "Tipo B", "Tipo C" y "Tipo D": [8]
Las tuberías de cobre en Australia se refieren a su número DN (diámetro nominal), que es un milímetro nominal equivalente a su tamaño imperial real. Por ejemplo, DN20 es el tamaño para tuberías de cobre con un diámetro exterior de 19,05 mm o 3 ⁄ 4 pulgadas. Si bien los tamaños de las tuberías en Australia se basan en pulgadas, se clasifican por diámetro exterior en lugar de interior (por ejemplo, una tubería de cobre nominal de 3 ⁄ 4 pulgadas en Australia ha medido diámetros de 0,750 pulgadas exteriores y 0,638 pulgadas interiores, mientras que una tubería nominal de 3 ⁄ 4 pulgadas La tubería de cobre de una pulgada en los EE. UU. y Canadá ha medido diámetros de 0,875 pulgadas en el exterior y 0,745 pulgadas en el interior. [9] Si bien Nueva Zelanda tiene el mismo código de plomería que Australia y ambos usan tubos en pulgadas denominados en milímetros, los tamaños de Nueva Zelanda se basan en. el "diámetro nominal" en lugar del "diámetro nominal" (por ejemplo, el tamaño NZ 20 mide 0,750 pulgadas de diámetro interior, [10] a diferencia del DN20 australiano que mide 0,750 pulgadas de diámetro exterior . Efectivamente, las tuberías de Nueva Zelanda miden lo mismo que las de EE. UU. y las de EE. UU.). Los canadienses.
Generalmente, los tubos de cobre se sueldan directamente a accesorios de cobre o latón, aunque también se utilizan accesorios de compresión , engarzados o abocardados . Anteriormente, las preocupaciones con los tubos de suministro de cobre incluían el plomo utilizado en la soldadura en las uniones (50% estaño y 50% plomo). Algunos estudios han demostrado una lixiviación significativa del plomo en la corriente de agua potable, particularmente después de largos períodos de bajo uso, seguidos de períodos de máxima demanda. En aplicaciones de agua dura , poco después de la instalación, el interior de las tuberías quedará recubierto con los minerales depositados que se habían disuelto en el agua y, por lo tanto, se evita que la gran mayoría del plomo expuesto ingrese al agua potable. Los códigos de construcción en todo Estados Unidos exigen el uso de metales de soldadura o de aportación prácticamente "libres de plomo" (<0,2% de plomo) en accesorios y electrodomésticos de plomería.
En Australia, los tubos de cobre generalmente se sueldan con varillas de soldadura 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. Las normas australianas permiten el uso de hierro galvanizado o negro, pero no es una práctica común. [11]
Los tubos de agua de cobre son susceptibles a las picaduras de agua fría causadas 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 mala técnica de cableado eléctrico, como una conexión a tierra y uniones inadecuadas.
Pueden ocurrir fugas por orificios con picaduras que se inician en la superficie exterior de la tubería si la tubería de cobre no está conectada a tierra o conectada adecuadamente. El fenómeno se conoce técnicamente como corrosión por corrientes parásitas o picadura electrolítica . La formación de poros debido a una mala conexión a tierra o una mala conexión ocurre típicamente en hogares donde se ha modificado la plomería original; Los propietarios de viviendas 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 de agua por orificios después de una instalación reciente. Los daños ocurren rápidamente y generalmente se hacen evidentes unos seis meses después de la interrupción del trabajo. Los aparatos de plomería correctamente instalados tendrán un cable puente de cobre que conectará las secciones de tubería interrumpidas. Las fugas estenopeicas debidas a la corrosión por corrientes parásitas pueden generar 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 reparado el daño de plomería, se debe consultar de inmediato a un electricista para evaluar la conexión a tierra y la unión de todos los sistemas eléctricos y de plomería.
La diferencia entre una conexión a tierra y una conexión es que la conexión une los conductores para garantizar que tengan el mismo voltaje, la conexión a tierra une los conductores a los electrodos que están en el potencial de tierra local. Consulte Tierra para obtener una descripción completa.
La corrosión por corrientes parásitas ocurre porque: 1) el sistema de tuberías se ha conectado accidental o intencionalmente a una fuente de voltaje de CC; 2) la tubería no tiene continuidad eléctrica metal con metal en 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 un rectificador, convirtiendo la corriente CA en CC. El voltaje de CC aplicado hace que los iones disueltos en el agua dentro de la tubería se muevan llevando carga a medida que lo hacen. La corriente eléctrica es transportada por iones disueltos a través de una sección no conductora (por ejemplo, una carcasa de filtro de plástico) hasta la tubería del lado opuesto. Las picaduras se producen en el lado eléctricamente positivo (el ánodo), que puede estar aguas arriba o aguas abajo con respecto a la dirección del flujo de agua. Las picaduras se producen porque el voltaje eléctrico ioniza el metal de cobre 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 lavan. Los hoyos microscópicos eventualmente crecen y se consolidan para formar poros. Cuando se descubre uno, es casi seguro que hay más que aún no se han filtrado. Se puede encontrar una discusión completa sobre la corrosión por corrientes parásitas en el capítulo 11, sección 11.4.3, del Manual de ingeniería de corrosión, de Pierre Roberge. [12]
Detectar y eliminar una vinculación deficiente es relativamente sencillo. La detección se logra usando un simple voltímetro de CC , con cables de sonda de prueba colocados en varios lugares de la plomería. Se puede usar una sonda en una tubería caliente y una sonda en una tubería fría para determinar si se interrumpió la continuidad de tierra en un calentador de agua. Cualquier valor que supere 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 disminuye debido a la reacción electroquímica que provoca la corrosión de las tuberías. La unión que falta suele estar situada cerca de la entrada de agua fría del edificio, donde normalmente se añaden los equipos de filtración y tratamiento. Las fugas por orificios pueden ocurrir en cualquier lugar 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 cada lado del espacio dieléctrico y uniéndolas con un cable de cobre de diámetro n.º 6 AWG o mayor. Consulte NFPA 70, el Manual del Código Eléctrico Nacional (NEC) de EE. UU. para conocer el tamaño correcto del cable conductor de conexión para un edificio en particular.
Se utiliza un cable de puente de conexión similar entre la entrada y la salida de los medidores de gas, pero aquí el propósito es evitar que aparezca una diferencia de voltaje sustancial entre los electrodos de conexión a tierra del edificio y las líneas de gas natural enterradas a través del medidor de gas durante el breve intervalo. cuando se produce una falla de línea a tierra antes de que el dispositivo de protección contra sobrecorriente interrumpa la corriente. Una falla en los electrodos de puesta a tierra del edificio también puede provocar que la corriente de tierra se lleve a la tubería enterrada de servicio de gas natural. El puente de unión transporta corriente a tierra alrededor del medidor en lugar de a través de él, para garantizar que todas las partes del medidor tengan el mismo potencial.
Si los ocupantes del edificio experimentan descargas eléctricas o grandes chispas provenientes de accesorios de plomería o tuberías, 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 un vínculo perdido. Los voltajes más altos pueden ser causados por un cable eléctrico con corriente que hace puente con 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 a tierra (neutro) y el conductor de tierra (tierra). lo que plantea un riesgo inminente de rotura del aislamiento, descarga eléctrica e incendio.