Tuberías de cobre para agua: marcado de surtido, ámbito de aplicación, ventajas

La excepcional fiabilidad, las cualidades anticorrosivas y la resistencia a los golpes de ariete sitúan a las tuberías de cobre para agua como líderes en válvulas y accesorios. La limitación en la operación de los perfiles de cobre es consecuencia del alto costo de los productos.

No obstante, las inversiones de capital en el sistema de suministro de agua están totalmente justificadas y permiten al usuario no preocuparse por la reconstrucción de la red de ingeniería durante décadas. Además de la durabilidad, en este artículo analizaremos otras ventajas de la tubería de cobre y señalaremos sus desventajas.

También examinaremos la composición, las características principales, las particularidades del marcado de las tuberías de cobre y sus aplicaciones en diferentes ámbitos.

Composición y características de las tuberías de cobre

La tubería de cobre es una opción bastante exclusiva para el diseño de un sistema de comunicaciones. A pesar de las numerosas ventajas absolutas, el uso del cobre es cada vez menos frecuente. La razón principal es la aparición de materiales alternativos asequibles (tuberías de plástico y metal-plástico).

La aleación metálica M1 se caracteriza por el mayor contenido de cobre. La pureza de la aleación proporciona alta plasticidad, conductividad eléctrica y térmica, así como resistencia a la corrosión. El material es maleable a diferentes tecnologías de procesamiento.

Los productos tubulares de cobre se fabrican con diferentes grados de cobre. La composición química está regulada por la norma GOST 24231-80. Para la producción se permiten aleaciones de los grados: M1, M2, M3

Fracción másica de los componentes de la aleación M1:

• cobre y plata – 99,9;
• oxígeno – 50;
• hierro, plomo – 5 cada uno;
• azufre, zinc – 4 cada uno;
• estaño, antimonio, arsénico y níquel – 2 cada uno;
• bismuto – 1.

En la composición M2, la fracción másica de cobre/plata se reduce al 99,7, el contenido de níquel y oxígeno aumenta a 200 y 70 respectivamente. Se incrementa la proporción de estaño y hierro hasta 50. La aleación de cobre primario posee características similares a la aleación metálica M1.

El cobre técnico (M3) es el resultado de una refundición secundaria o refinación por fuego. El material se caracteriza por una fracción másica significativa de níquel (200), estaño, plomo y arsénico (80 cada uno). El contenido de cobre es de 99,5. Las tuberías de cobre de la aleación M3 tienen buena resistencia y un costo accesible.

Las características mecánicas de la tubería de cobre dependen de la composición cualitativa de la aleación y de la tecnología de fabricación de los tubos. Las propiedades del producto terminado están normalizadas por la norma GOST 617

Características de los tubos de cobre:

• rango de temperaturas de trabajo: desde -200 °C hasta +300 °C;
• presión admisible: 100-200 atmósferas (para algunas marcas, el valor límite alcanza las 450 atmósferas);
• alargamiento relativo a la rotura: 10-40%;
• diámetro de la tubería de agua: 3-350 mm, espesor de pared: 0,8-10 mm;
• vida útil estimada: más de 70 años.

La temperatura crítica de funcionamiento de una tubería de cobre depende del método de unión de los elementos y del tipo de soldadura utilizada. Para obtener más información sobre la tecnología de instalación de tuberías de cobre, hablamos aquí.

El período real de servicio supera significativamente la vida útil declarada por el fabricante. Las comunicaciones de cobre más antiguas de Europa se utilizan sin reemplazo desde hace un segundo siglo.

Fortalezas y debilidades de la tubería de cobre para agua

Los tubos de cobre son similares a sus competidores más cercanos (tuberías de acero) en cuanto a características de resistencia y temperatura. Sin embargo, el cobre es más preferible debido a sus propiedades únicas.

Principales ventajas de las tuberías de cobre

Los tubos de cobre tienen aspectos positivos y negativos. Para empezar, consideremos las ventajas de la tubería de cobre.

Resistencia a la corrosión y plasticidad

Quizás el principal argumento a favor de la tubería de agua de cobre sea su inmunidad a la aparición de óxido. Esta propiedad explica la larga duración del funcionamiento ininterrumpido de las redes de ingeniería y minimiza el impacto negativo en los accesorios de plomería.

A diferencia de los productos de acero, los accesorios de cobre requieren menos material: no es necesario instalar tubos con espesor de pared excesivo como reserva en caso de procesos de corrosión.

Plasticidad – esta cualidad explica una serie de importantes ventajas operativas de la tubería de cobre:

• maleabilidad del material en el procesamiento: los tubos se pueden doblar para crear redes complejas de tuberías principales utilizando herramientas manuales;
• mantenimiento de la forma dada: esta propiedad no la pueden presumir los productos de polímeros blandos;
• posibilidad de utilizar racores de conexión;
• probabilidad de deformaciones sin destrucción mecánica;
• los cambios bruscos de temperatura no provocan cambios en los parámetros lineales;
• resistencia a ciclos de congelación/descongelación manteniendo la integridad.

Otro punto – mayor resistencia a golpes de ariete. El índice de presión de rotura permite no temer por la integridad del sistema durante las variaciones de presión.

Suavidad superficial y capacidad bactericida

Un argumento de suma importancia a favor del sistema de agua de cobre. La alta homogeneidad del material proporciona un recubrimiento perfectamente liso, lo que reduce los enlaces moleculares del metal y, por tanto, disminuye la formación de sales y óxidos.

El coeficiente mínimo de fricción permite utilizar en las redes de suministro de agua tubos de cobre de menor diámetro que los de acero o plástico. En las paredes internas no se acumulan depósitos, por lo que la capacidad de flujo no se deteriora con el tiempo.

La aleación de cobre posee propiedades antibacterianas: al circular por las tuberías, el agua se desinfecta parcialmente. Una ventaja adicional: en las paredes no se reproducen colonias de microorganismos.

Resistencia a reactivos químicos y rayos UV

El cobre no se deteriora al interactuar con soluciones salinas, formol y ácidos no oxidantes diluidos. Al contacto con el cloro no forma óxidos peligrosos para el ser humano.

El cobre no pierde sus propiedades bajo la acción de la radiación UV, algo que no puede decirse de las tuberías de polímeros termoplásticos.

La presencia de un circuito de cobre en el baño es un elemento decorativo exclusivo y un claro signo de prosperidad en el hogar. La tubería de cobre requiere poco mantenimiento y no necesita pintura periódica, a diferencia de la tubería de acero o hierro fundido.

Junto con buenos indicadores de resistencia, los tubos de aleación de cobre son algo más ligeros que sus homólogos de acero. Esto facilita su transporte e instalación. Una ventaja indiscutible de la tubería de cobre es la posibilidad de su reutilización.

Desventajas de la tubería de cobre

La tubería de cobre también tiene sus aspectos negativos. Examinémoslos en detalle.

Entre las desventajas de un sistema de agua de cobre se incluyen:

1. Alto precio. En comparación con el costo de productos similares, los de cobre pierden. La instalación de una red de este 'metal amarillo' costará varias veces más que la instalación de una tubería de plástico o acero.
2. Dificultad de montaje. Todas las tecnologías de unión de la tubería de cobre (montaje con racores o soldadura) son procesos bastante complejos que requieren habilidades de trabajo.
3. Intolerancia a los ácidos. No se pueden usar tuberías de cobre para transportar un medio ácido con un pH superior a 9. El agua con ese valor no es apta para beber.
4. Conductividad térmica. El parámetro es 1,7 veces mayor que el de los productos de aluminio y casi seis veces superior a la conductividad térmica del acero. Al transportar un medio caliente, la tubería se calienta: aumentan las pérdidas térmicas y existe riesgo de quemaduras. En los sistemas de suministro de agua fría, se forma condensación en la tubería.

Resolver el problema es posible mediante el uso de una cubierta de cloruro de polivinilo o polietileno. La funda exterior evita la formación de condensación, enfría la superficie, mantiene la temperatura del medio transportado y reduce el ruido.

Las tuberías de cobre con aislamiento térmico externo se utilizan solo en los casos en que es necesario reducir el impacto del entorno externo sobre el agua suministrada por el sistema. También son necesarias para evitar un atasco de hielo que pueda alterar el funcionamiento de la tubería de agua.

Los propios tubos de cobre no corren peligro de congelación y posterior descongelación. La plasticidad del cobre permite mantener la estanqueidad incluso si la tubería se ha deformado ligeramente bajo la acción de un tapón de hielo.

El aislamiento de polietileno, debido a la presencia de canales de aire, no reduce en absoluto el nivel de deformación térmica del tubo; este material es mejor utilizarlo en tramos con pocas conexiones. El «revestimiento» de espuma (espuma de poliuretano blando, caucho sintético) es adecuado para calefacción y redes de ACS.

Como desventajas adicionales del uso de tuberías de cobre se consideran la conductividad eléctrica y la incompatibilidad con elementos de aluminio y acero en la tubería de agua. Para evitar el riesgo de descarga eléctrica, durante la instalación se debe prestar atención a la correcta conexión a tierra del equipo.

Una desventaja significativa de las tuberías de cobre es la aparición de corrosión electroquímica, que surge del contacto del cobre con otros materiales:

Variedad de tuberías de cobre laminadas

La selección del material para la instalación de una tubería de cobre debe basarse en la evaluación de varios parámetros: el método de fabricación, el nivel de ductilidad y resistencia, así como las dimensiones. La capacidad de interpretar el marcado del surtido ayudará a orientarse en la variedad de accesorios de tuberías.

Clasificación #1 — según el método de producción

La obtención de una tubería de cobre según GOST se realiza mediante una de las tecnologías: laminado en frío, prensado con soldadura posterior. La táctica de producción afecta las cualidades operativas del producto terminado.

¿Cómo se fabrican las tuberías mediante el método de laminado?

La tecnología implica la deformación de la pieza metálica durante su paso entre los rodillos giratorios de la máquina laminadora de tubos.

El manguito se lamina simultáneamente con dos calibres de rodillos: la parte ancha corresponde al diámetro exterior de la pieza, y la parte estrecha al diámetro del producto terminado.

El laminado se realiza paso a paso – con cada avance, el manguito gira 90°, asegurando la uniformidad del procesamiento y la ausencia de marcas longitudinales en la tubería.

Ventajas de los accesorios 'laminados':

• La construcción sin costuras proporciona alta resistencia;
• Precisión de parámetros a lo largo de toda la longitud del producto.

Mediante el método de deformación en frío se fabrican tuberías de cobre para agua y calefacción que experimentan una presión significativa desde el interior durante su servicio.

En la etapa de procesamiento final, los accesorios de tubería pueden someterse a tratamiento térmico. Esto se hace con el fin de devolverle al cobre su elasticidad.

Durante el recocido, la tubería se calienta hasta +700 °C y luego se enfría gradualmente. Como resultado, el margen de resistencia disminuye ligeramente, mientras que la resistencia a la tracción aumenta.

Las tuberías pueden ser:

• sin recocer;
• recocidas.

Las tuberías sin recocer tienen las siguientes características – rigidez a la flexión, resistencia a daños externos y golpes de ariete (límite – 450 MPa). Son adecuadas para el montaje de un sistema de agua de configuración simple.

Las tuberías recocidas tienen los siguientes parámetros: alta ductilidad (al estirarse a lo largo, mantienen la integridad en 1,5 veces), aumento del costo.

Fabricación mediante prensado

Los tubos se fabrican a partir de láminas de cobre: la pieza en bruto de la lámina metálica se introduce en los rodillos de conformado de la prensa de la máquina. Después de dar forma, la junta de unión se suelda.

La etapa final es el paso del tubo a través de rodillos calibradores para alinear el perfil y eliminar la deformación longitudinal.

Clasificación #2 — según el grado de dureza

Las propiedades mecánicas y el ámbito de aplicación vienen determinados por el tipo de tubo. Los accesorios de cobre suelen clasificarse en tres categorías que caracterizan la plasticidad y la resistencia del producto.

Productos de laminado duro

Esta categoría está representada por ejemplares sin recocer. Posible marcado de tubos duros: T, N, z6, F30. El material es óptimo para la creación de canales centrales de redes de suministro de agua, donde se realiza el suministro de agua a alta presión.

El laminado duro se suministra en tramos de longitud de 3-5 m. La tubería principal hecha de dicho tubo no puede ser multidireccional con curvaturas múltiples; la distribución de la tubería solo es posible con calentamiento.

Tipo de tubo semiduro

Opciones de codificación de tubos semirrígidos: P, NN o z. Se distinguen por características equilibradas de elasticidad y resistencia. El alargamiento relativo de un tubo con diámetro exterior de 3 mm y espesor de pared de 0,8 mm es del 10%. Este mismo indicador para el laminado blando de tamaño similar es del 38%.

Las piezas de material semirrígido soportan una expansión al aumentar el diámetro exterior en un 15%. El cambio de geometría de la tubería se realiza con un curvador de tubos.

Características de los tubos blandos

El marcado de los tubos blandos es M, W, F22 o r. Los productos son flexibles y no se rompen al expandir el diámetro exterior hasta un 25%. Los tubos se suministran en rollos.

El ámbito principal de aplicación es la instalación de redes de servicios públicos con distribución radial de conexiones a los dispositivos. Se puede dar la forma deseada a una tubería de pequeño diámetro manualmente sin equipos especiales.

Las propiedades mecánicas de elasticidad y resistencia de los tubos de cobre deformados en frío deben corresponder a los datos indicados en la tabla (indicadores normalizados según GOST 617-2006).

Clasificación #3 — según las dimensiones

Los parámetros principales de las dimensiones de los tubos son: diámetro interior, diámetro exterior y espesor de pared. La maleabilidad del cobre permite fabricar tuberías de diversas formas y tamaños. GOST 617-2006 incluye en la gama de accesorios de cobre alrededor de 130 artículos con indicadores de sección originales, de los cuales unos 70 son productos laminados.

A diferencia del documento anteriormente vigente (GOST 617-19), en la nueva normativa las dimensiones se expresan en milímetros, no en pulgadas. Las dimensiones principales se indican como fracción. El numerador identifica el diámetro exterior, el denominador el espesor de la pared. Anteriormente solo se indicaba la medida exterior (3/8 de pulgada).

Ejemplo de interpretación de la dimensión del tubo 15/1:

• diámetro exterior – 15 mm;
• sección interior – 14 mm;
• espesor de la pared – 1 mm.

La longitud de los tubos laminados de producción nacional depende del diámetro. Para un tamaño de sección de hasta 18 mm, se suministran en rollos de 10 m de largo o en segmentos de medida de 1-6 m (paso de surtido de 0,5 m). Las piezas más grandes se fabrican en segmentos de 1,5-6 m.

Para la organización de redes de suministro de agua, se demandan tubos con diámetro de 10-22 mm, y para sistemas de desagüe, de 32-42 mm.

Con mucha menos frecuencia se utilizan en el suministro de agua tubos de sección rectangular. Los productos se fabrican principalmente mediante tecnología de extrusión. Dimensiones: diámetro de 30-280 mm, espesor de pared de 5-30 mm.

Requisitos normativos según GOST

Los parámetros externos, las características mecánicas, la composición de la aleación, la gama y las designaciones de marcado están regulados por dos disposiciones principales: GOST 617-2006 (tubos de cobre de uso general) y GOST 11383-75. Los productos de fabricación europea cumplen con la norma EN-1057 de 2006.

Compendio de requisitos:

1. La superficie interior y exterior del tubo no debe tener contaminantes que impidan la inspección de los productos. No se permite la presencia de delaminaciones, oxidaciones, grietas y cavidades en el «cuerpo» del tubo.
2. Se permite la presencia de abolladuras con una profundidad de hasta 0,25 mm. Límite de cantidad: no más de dos por metro lineal y no más del 10% de productos defectuosos por lote de suministro.
3. Ausencia de rebabas en los extremos de los tubos. El bisel de corte normalizado para muestras con diámetro hasta 20 mm es de 2 mm, para productos con sección de 20-170 mm es de 3-5 mm respectivamente, para tuberías con diámetro desde 170 mm se permite un bisel de 7 mm.
4. Para bobinas y tubos blandos, la ovalidad no está limitada.

Cada bobina o lote de tramos de tubería debe ir acompañado de una hoja de embalaje y una etiqueta informativa.

Datos obligatorios del documento adjunto: marca comercial de la empresa, dirección legal del fabricante, marcado de composición y dimensiones de los tubos, número de lote, fecha de fabricación, sello de control técnico.

Interpretación de las designaciones de los productos tubulares

Las características básicas se agrupan en el marcado de los tubos.

Los indicadores condicionales se escriben según un esquema claramente definido:

1. Tecnología de fabricación: D – conformado en frío, G – prensado.
2. Geometría de la sección transversal: KR – forma redonda.
3. Indicador de precisión de fabricación: N – dentro de la norma, P – precisión mejorada en relación con el diámetro/espesor de pared, I – alta precisión en el diámetro, K – máxima precisión en la pared.
4. Tipo de material según plasticidad. Además de las abreviaturas indicadas M/P/T (tubo blando/semiduro/duro), se aplican las siguientes marcas de productos: L – blandos con alta elasticidad, F – semiduros de mayor resistencia, Ch – duros de alta resistencia.
5. Dimensiones – valor del diámetro exterior/espesor de pared.
6. Longitud: ND y MD – tubería de longitud no medida y medida respectivamente, KD – laminado múltiplo de la longitud medida, BT – suministro en bobinas.
7. Grado del metal, que determina la composición de la aleación.
8. Condiciones especiales: B – alta precisión en longitud, O – precisión en curvatura, R – norma reglamentada sobre tracción, N – dureza confirmada según Vickers, BU y BS – bobinado ordenado y en espiral de la bobina respectivamente.

En lugar de los datos faltantes se coloca la designación «X».

Ejemplo de marcado: Tubo DKRPM 28/3 3000 M1 GOST 617-2006. Interpretación de la designación: tubo circular deformado en frío con precisión mejorada de las dimensiones de la pared (3 mm) y del diámetro (28 mm), blando, de 3 m de longitud, de aleación M1. El producto cumple con las normas GOST.

Ámbito de aplicación y limitaciones de uso

Los tubos de cobre laminado se emplean en diversos sistemas de conducción para uso doméstico e industrial.

Red de agua y sistema de calefacción

Tradicionalmente se utilizan en la instalación de sistemas de abastecimiento de agua de diferentes propósitos. Las características del cobre y la amplia gama de tubos laminados permiten instalar tuberías de diferentes capacidades y longitudes.

El cobre sanitario es neutro frente a bajas concentraciones de cloro presentes en el agua potable (norma: no más de 0,5 mg/l). La tubería de cobre ha demostrado un buen rendimiento en desagües pluviales y sistemas de alcantarillado.

En la red de calefacción se logra un doble efecto. Por un lado, durabilidad de funcionamiento gracias a la resistencia a la corrosión; por otro, protección del sistema contra picos no controlados de temperatura del fluido caloportador. Pero estos efectos solo se alcanzan con un montaje correcto de la tubería.

Más detalles sobre los tipos de tuberías de cobre para calefacción y las características de su instalación los escribimos en el siguiente artículo.

El uso de tubería de cobre con revestimiento aislante está justificado en sistemas de 'suelo radiante'.

Gasoducto y sistema de combustible

La ventaja del cobre laminado radica en la estanqueidad de la tubería. Durante el transporte de gas no se produce oxidación ni corrosión galvánica. La fiabilidad de las uniones prensadas y soldaduras aumenta la seguridad del gasoducto en zonas con actividad sísmica.

Debido a su neutralidad, los accesorios de cobre se utilizan en redes para el bombeo de fueloil; no hay riesgo de ignición ni de formación de carga estática.

Los tubos de cobre se utilizan en intercambiadores de calor de calentadores de agua a gas, sistemas hidráulicos y de frenos de vehículos y aviones, circuitos de refrigeración de frigoríficos y sistemas de climatización.

Particularidades y limitaciones de uso:

1. La velocidad límite de transporte de líquido en la tubería de agua es de 2 m/s. El cumplimiento de esta recomendación prolongará la vida útil de la tubería dúctil.
2. El cobre es un metal blando y el contacto constante con un medio lleno de partículas sólidas puede provocar la erosión de las paredes. Para prevenir la formación de erosión, es recomendable asegurar una limpieza previa del agua de sedimentos extraños. Es suficiente instalar un filtro de limpieza gruesa (mecánica).
3. En las paredes internas de una tubería de cobre, en condiciones favorables, aparece una película de óxido: el recubrimiento no deteriora la calidad del agua y protege el metal del desgaste. Requisitos para la formación de pátina: acidez del flujo de agua pH – 6-9, dureza – 1,42-3,42 mg/l. Con otros parámetros, se produce una destrucción y restauración cíclica de la película a expensas del consumo de metal.
4. Para la instalación de una tubería de agua potable no se debe usar soldadura de plomo, ya que el metal y sus compuestos son tóxicos. Esta sustancia puede acumularse en el organismo, ejerciendo un efecto perjudicial gradual en diferentes órganos.

Es aceptable la conexión de tuberías de cobre con tuberías de latón y plástico. Al combinar tubos de cobre con elementos de acero y aluminio, se debe seguir un orden de conexión.

Además de la soldadura, en la unión de tubos de cobre se utilizan técnicas de compresión y prensado:

Los tubos de cobre de gran diámetro se unen principalmente con bridas y pernos insertados en ellas; se permite la soldadura por enchufe, y los métodos de compresión se usan muy raramente.

Conclusiones y video útil sobre el tema

Los videos de revisión complementarán la información presentada. Ventajas competitivas y características negativas de las tuberías de cobre, particularidades de los trabajos de instalación:

Tecnología de unión de tubos mediante racores y método de soldadura:

Las ventajas de la tubería de cobre son innegables. La amplia gama de productos tubulares permite seleccionar el material óptimo para resolver una tarea específica. Si se siguen las técnicas de instalación y las recomendaciones de funcionamiento, se garantiza un servicio ininterrumpido de la tubería durante más de 50 años.

¿Ha pensado en comprar tuberías de cobre para instalar un sistema de fontanería, pero aún duda de la conveniencia de esta solución? Haga sus preguntas debajo de nuestro artículo – nuestros expertos y propietarios de tuberías de cobre le ayudarán a disipar sus dudas.

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