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Manual Técnico
Productos Nacobre S.A. de C.V.
ManualTécnico Nacobre
Manual Técnico
I-1
I N D I C E G E N E R A LPágina
1. Capítulo 1
1.1. Introducción 1
1.1.1. Tuberías de cobre 1
1.2. Historia de la empresa 1
2. Capítulo 2
2.1. Tuberías de temple rígido 22.1.1. Tubería tipo “M” 22.1.2. Tubería tipo “L” 32.1.3. Tubería tipo “K” 4
2.2. Características y ventajas de las tuberías de cobre de temple rígido 5
2.3. Sistemas de unión para tubería de cobre temple rígido 52.3.1. Conexiones de bronce 62.3.2. Conexiones de latón 6
2.4. Proceso de unión por soldadura capilar para tuberías de cobre templerígido
7
2.4.1. Material necesario para realizar una unión de tubería de cobre yconexiones soldables
7
2.4.2. Pasos a seguir para realizar una unión con soldadura capilar 92.4.3. Proceso de soldadura paso a paso 10
2.5. Conexiones Soldables 112.5.1. Conexiones de cobre 112.5.2. Conexiones de Latón Forjado 15
3. Capítulo 3
3.1. Tuberías de temple flexible 203.1.1. Tubería tipo “L” flexible 203.1.2. Tubería para gas tipo “Usos Generales” 21
3.2. Características y ventajas de las tuberías de cobre temple flexible 22
3.3. Sistemas de unión para tuberías de cobre temple flexible 22
3.4. Procesos de unión para tubería de cobre de temple flexible con el sistemade abocinado a 45° (flare 45°)
24
3.4.1. Proceso de abocinado a 45°, paso a paso 243.4.2. Pasos a seguir para realizar una unión con abocinado a 45° 25
3.5. Procesos de unión para tubería de cobre de temple flexible con el sistemade compresión con arandela de latón o de neopreno
26
3.5.1. Proceso de compresión, paso a paso 26
Manual Técnico
I-2
Página
3.6. Características y ventajas de las uniones de abocinado a 45° (flare 45°) ycompresión
26
3.7. Conexiones Abocinado a 45° (flare 45°) 273.7.1. Conexiones de latón para gas 27
4 Capítulo 4
4.1. Herramientas 304.1.1. Soplete 30
4.1.1.1. ¿Cuál es el calor necesario para soldar con soplete? 304.1.2. Cortatubos 31
4.1.2.1. Manejo del cortatubos 324.1.3. Rimadores 324.1.4. Abocinador 324.1.5. Herramientas de suajar 33
4.1.5.1. Manejo del suajador 334.1.6. Dobladores 34
5 Capítulo 5
5.1. Soldaduras y fundentes 355.1.1. Soldaduras blandas 35
5.1.1.1. Soldadura 40:60 355.1.1.2. Soldadura 50:50 365.1.1.3. Soldadura 95:5 365.1.1.4. Fundente 36
5.1.2. Soldaduras fuertes 385.1.2.1. UTP 37 385.1.2.2. UTP 35 385.1.2.3. UTP 07 395.1.2.4. Eutrecrod 180 395.1.2.5. Aga fosco 750 395.1.2.6. Oxi weld 280 395.1.2.7. Oxi weld 280 Ag 39
5.1.3. Resistencia de la unión soldada 395.1.4. Importancia de la limpieza en las uniones soldadas 405.1.5. Cantidad de soldadura en las uniones 41
6 Capítulo 6
6.1. Corrosión 42
6.2. Tipos de corrosión 436.2.1. Corrosión aérea 436.2.2. Corrosión terrestre 43
6.2.2.1. Propiedades físicas del suelo que influyen en la corrosión
43
6.2.2.2. Propiedades químicas del suelo que influyen en la corrosión
43
6.2.3. Recomendaciones para evitar la corrosión química 44
Manual Técnico
I-3
Página
6.2.4. Corrosión – erosión o corrosión por choque 44
6.3. Corrosión microbiológica de las tuberías de cobre 45
6.4. Corrosión por electrólisis de corrientes derivadas 46
7 Capítulo 7
7.1. Dilatación térmica 47
7.2. Colocación de las tuberías de cobre 477.2.1. Soportes para las tuberías de cobre 48
7.2.1.1. Caso de una instalación para agua caliente realizadacon tubo de cobre no empotrado
49
7.2.1.2. Caso de una instalación para agua caliente empotrada 50
7.3. Curvas de dilatación 527.3.1. Valores mínimos de Lo y lo en función del diámetro del tubo paralas liras de dilatación
53
8 Capítulo 8
8.1. Prefabricación 548.1.1. Estudios de gabinete 548.1.2. Habilitación en taller 558.1.3. Montaje en obra 55
8.2. Desarrollo de prefabricación de un prototipo, presentando a manera deejemplo, para demostrar la eficiencia de las tuberías de cobre en estesistema
56
9 Capítulo 9
9.1. Usos y aplicaciones de la tubería de cobre 609.1.1. Tipos de flujo 609.1.2. Colocación 60
9.2. Redes de alimentación de agua potable 619.2.1. Tomas domiciliarias 619.2.2. Líneas de agua fría 619.2.3. Líneas de agua caliente 629.2.4. Líneas de retorno de agua caliente 62
9.3. Redes sanitarias 629.3.1. Tuberías de desagüe 629.3.2. Tuberías de ventilación 63
9.4. Redes de aprovechamiento del gas L. P. y natural 639.4.1. Líneas de servicio 639.4.2. Líneas de llenado 639.4.3. Líneas de retorno de vapor 64
Manual Técnico
I-4
Página
9.5. Aprovechamiento de la energía solar 649.5.1. Colectores solares 64
10 Capítulo 10
10.1. Instalaciones Hidráulicas 6710.1.1. Aparatos 6710.1.2. Dotaciones de agua potable 68
10.2. Justificación de reducción de diámetros. Método de suministro de agua apresión
69
10.2.1. Método de cálculo 6910.2.2. Fórmulas usadas 73
10.3. Factores de costo en una instalación hidráulica con tubería de cobre 77
10.4. Simbología de instalaciones hidráulicas 7710.4.1. Claves para la interpretación de proyectos de instalacioneshidráulicas
78
11 Capítulo 11
11.1. Instalaciones de gas 7911.1.1. Líneas de servicio 7911.1.2. Líneas de llenado 7911.1.3. Líneas de retorno de vapores 79
11.2. Desarrollo de la fórmula del Dr. Pole y obtención del factor “f” paratuberías de cobre
79
11.2.1. Fórmula del Dr. Pole 7911.2.2. Factor “f” 80
11.3. Consumo de los aparatos según su tipo en gas L. P. 82
11.4. Cálculo de diámetros y caídas de presión 8211.4.1. Cálculo para tuberías de cobre en instalaciones de gas L. P.; enbaja presión
82
11.5. Tuberías de llenado y retorno de vapores 86
11.6. De los aparatos de consumo 91
11.7. Factores del costo de una instalación de gas 93
11.8. Simbología para planos de instalaciones de gas 94
12 Capítulo 12
12.1. Tomas domiciliarias. Empleo específico de tuberías de cobre tipo “L”flexibles
96
12.1.1. Propiedades del agua 96
Manual Técnico
I-5
Página
12.1.2. Suministro de agua potable 9612.1.3. Factores de selección 97
12.1.3.1. Resistencia mecánica 9712.1.3.2. Resistencia a la ruptura por presión interna 9712.1.3.3. Resistencia a la congelación 9812.1.3.4. Resistencia del tubo de cobre a las fuerzas externas 9812.1.3.5. Resistencia del tubo de cobre a la corrosión 9912.1.3.6. Resistencia a la corrosión interna 10012.1.3.7. Capacidad de flujo 10112.1.3.8. Flexibilidad del tubo de cobre 10212.1.3.9. Instalación del tubo flexible 103
12.2. Observaciones y recomendaciones a tener en cuenta al colocar las tomasdomiciliarias con tubería de cobre tipo “L”
103
I Anexo I
I.1. El cobre y la salud humana 107
II Anexo II
II.1. Guía para el dibujo isométrico de instalaciones con tubería de cobre 110II.1.1. Vista en planta y en isométrico de tuberías y juegos de conexiones 110
Manual Técnico
1
CAPÍTULO
1.1. Introducción
Nacobre presenta este manual a todasaquellas personas relacionadas con larealización de las instalaciones hidráulicas yde gas, dentro de la construcción, tratando deque sea una guía de consulta práctica pararesolver los problemas inherentes de esteoficio.
Los capítulos aquí presentados abarcancuatro aspectos importantes del tema : elconocimiento de los tipos de tuberías decobre fabricados ; sus sistemas de unión y elherramental adecuado ; características aconsiderar de acuerdo a la naturaleza delcobre ; y por último sus usos y aplicaciones.
El conocimiento que con esto se obtenga,creemos ayude a solucionar los aspectosbásicos de las instalaciones mencionadas.En casos más complejos les sugerimos sedirijan a nuestras oficinas, en dondepondremos a su disposición personalaltamente calificado.
1.1.1. Tuberías de cobre
Las tuberías de cobre al ser fabricadas porextrusión y estiradas en frío tienencaracterísticas y ventajas sobre otro tipo demateriales que las hacen altamentecompetitivas en el mercado.
Su fabricación por extrusión que permitetubos de una sola pieza, sin costura y deparedes lisas y tersas, asegura la resistenciaa la presión de manera uniforme y un mínimode pérdidas de presión por fricción en laconducción de fluidos.
Sus dos temples en los tipos normales defabricación, rígido y flexible, dan al usuariouna mayor gama de usos que otras tuberíasque se fabrican en un solo temple.
Su fabricación en aleación 122 “CobreFosforado” exenta de oxígeno, permitetuberías de pared consistente y delgada.
Los seis tipos de tubería fabricados endiámetros desde 1/4"” a 4” dan una ampliagama de posibilidades de uso, adecuándosea cada caso específico.
1.2. Historia de la empresa
Industrias Nacobre, S. A. de C. V. es la másimportante corporación industrial de AméricaLatina, dedicada a la investigación, desarrolloy fabricación de productos primarios de cobrey sus aleaciones; tuberías y conexiones dePVC; y lámina y perfiles de aluminio.
1
Nacobre
2
CAPÍTULO
2.1. Tuberías de temple rígido
Las tuberías rígidas de cobre tienen lacaracterística de ser ideales en la conducciónde fluidos en las instalaciones fijas ; sefabrican 4 tipos, que nos ofrecen una gamade servicios que van desde las redes dedrenaje o ventilación hasta redes de tipoindustrial que conduzcan líquidos o gases atemperaturas y presiones considerablementeelevadas.
A continuación se describen cada uno de loscuatro tipos :
2.1.1. Tubería tipo “M”
Se fabrica para ser usada en instalacioneshidráulicas de agua fría y caliente para casashabitación y edificios, en general en dondelas presiones de servicio sean bajas.
Característica Tubería Tipo“M”
Temple Rígido
Color de identificación Rojo
Grabado (bajo relieve) Sí
Longitud del tramo 6.10 m
Diámetros 1/4” a 4”
Tubería de cobre de temple rígido Tipo “M”MedidaNominal
Pulgadas
milímetros
DiámetroExterior
Pulgadas
milímetros
DiámetroInterior
Pulgadas
milímetros
Espesorde Pared
Pulgadas
milímetros
Peso
Lb/pie
kg/m
Peso portramo
libras
kilogramos
PresiónMáxima
PSI
kg/cm2
PresiónConstante
PSI
kg/cm2
Flujo
G. P. M.
L. P. M.1/4”
6.35 mm
0.375”
9.525
0.325”
8.255
0.025”
0.635
0.107
0.159
2.132
0.968
6,133
431.15
1,226
86.183/8”
9.50 mm
0.500”
12.700
0.450”
11.430
0.025”
0.635
0.145
0.216
2.903
1.318
4,500
316.35
900
63.27
2.247
8.5071/2”
12.7 mm
0.625”
15.875
0.569”
14.453
0.028”
0.711
0.204
0.304
4.083
1.854
4,032
283.45
806
56.66
4.064
15.3823/4”
19 mm
0.875”
22.225
0.811”
20.599
0.032”
0.812
0.328
0.488
6.566
2.981
3,291
231.35
658
46.25
10.656
40.3331”
25 mm
1.125”
28.575
1.055”
26.767
0.035”
0.889
0.465
0.693
9.310
4.227
2,800
196.84
560
39.36
21.970
83.1801 1/4”
32 mm
1.375”
34.925
1.291”
32.791
0.042”
1.067
0.683
1.016
13.656
6.200
2,749
193.25
550
38.66
39.255
148.5801 1/2”
38 mm
1.625”
41.275
1.527”
38.785
0.049”
1.245
0.941
1.400
18.821
8.545
2,713
190.72
542
38.10
62.335
235.9402”
51 mm
2.125”
53.975
2.009”
51.029
0.058”
1.473
1.461
2.176
29.233
13.272
2,470
173.65
491
34.51
131.000
495.8602 1/2”
64 mm
2.625”
66.675
2.495”
63.373
0.065”
1.651
2.032
3.025
40.647
18.454
2,228
156.62
445
31.28
231.461
876.0103”
76 mm
3.125”
79.375
2.981”
75.718
0.072”
1.889
2.683
3.994
53.663
24.363
2,073
145.73
414
29.10
375.189
1,420.094”
102 mm
4.125”
104.775
3.935”
99.949
0.095”
2.413
4.665
6.945
93.310
42.363
2,072
145.65
414
29.10
799.395
3,025.71
2
Manual Técnico
3
2.1.2. Tubería tipo “L”
Es un tipo de tubería a usarse eninstalaciones hidráulicas en condicionesseveras de servicio y seguridad que la tipo“M” ; ejemplo : en instalaciones de gasesmedicinales y combustibles, vapor, airecomprimido, en calefacción, refrigeración,tomas de agua domiciliarías , etc.
Nota:Flujo obtenido con una presión de10PSI.,en una longitud de 25mts.
Característica Tubería Tipo“L”
Temple Rígido
Color de identificación Azul
Grabado (bajo relieve) Sí
Longitud del tramo 6.10 m
Diámetros 1/4” a 4”
Tubería de cobre de temple rígido Tipo “L”MedidaNominal
Pulgadas
milímetros
DiámetroExterior
Pulgadas
milímetros
DiámetroInterior
Pulgadas
milímetros
Espesorde Pared
Pulgadas
milímetros
Peso
Lb/pie
kg/m
Peso portramo
libras
kilogramos
PresiónMáxima
PSI
kg/cm2
PresiónConstante
PSI
kg/cm2
Flujo
G. P. M.
L. P. M.1/4”
6.35 mm
0.375”
9.525
0.315”
8.001
0.030”
0.762
0.126
0.187
2.524
1.146
7,200
506.16
1,440
101.233/8”
9.50 mm
0.500”
12.700
0.430”
10.922
0.035”
0.889
0.198
0.295
3.965
1.800
6,300
442.89
1,260
88.57
1.873
7.0891/2”
12.7 mm
0.625”
15.875
0.545”
13.843
0.040”
1.016
0.285
0.424
5.705
2.590
5,760
404.92
1,152
80.98
3.656
13.4933/4”
19 mm
0.875”
22.225
0.785”
19.939
0.045”
1.143
0.455
0.678
9.110
4.136
4,632
325.62
926
65.09
9.600
36.3361”
25 mm
1.125”
28.575
1.025”
26.035
0.050”
1.270
0.655
0.976
13.114
5.954
4,000
281.20
800
56.24
19.799
74.941 1/4”
32 mm
1.375”
34.925
1.265”
32.131
0.055”
1.397
0.885
1.317
17.700
8.036
3,600
253.08
720
50.61
35.048
132.6601 1/2”
38 mm
1.625”
41.275
1.505”
38.227
0.060”
1.524
1.143
1.698
22.826
10.363
3,323
233.60
664
46.67
56.158
212.5602”
51 mm
2.125”
53.975
1.985”
50.419
0.070”
1.778
1.752
2.608
35.042
15.909
2,965
208.43
593
41.68
119.099
450.7902 1/2”
64 mm
2.625”
66.675
2.465”
62.611
0.080”
2.032
2.483
3.695
49.658
22.545
2,742
192.76
548
38.52
214.298
811.1203”
76 mm
3.125”
79.375
2.945”
74.803
0.090”
2.286
3.332
4.962
66.645
30.257
2,592
182.21
518
36.41
347.397
1,314.904”
102 mm
4.125”
104.775
3.905”
99.187
0.110”
2.794
5.386
8.017
107.729
48.909
2,400
168.72
480
33.74
747.627
2,829.77
Nacobre
4
2.1.3. Tubería tipo “K”
Es la denominación para las tuberías que porsus características se recomienda usar eninstalaciones de tipo industrial, conduciendolíquidos y gases en condiciones más severasde presión y temperatura.
Característica Tubería Tipo“K”
Temple Rígido
Color de identificación Verde
Grabado (bajo relieve) Sí
Longitud del tramo 6.10 m
Diámetros 3/8” a 2”
Tubería de cobre de temple rígido Tipo “K”MedidaNominal
Pulgadas
milímetros
DiámetroExterior
Pulgadas
milímetros
DiámetroInterior
Pulgadas
milímetros
Espesorde Pared
Pulgadas
milímetros
Peso
Lb/pie
kg/m
Peso portramo
libras
kilogramos
PresiónMáxima
PSI
kg/cm2
PresiónConstante
PSI
kg/cm2
Flujo
G. P. M.
L. P. M.3/8”
9.50 mm
0.500”
12.700
0.402”
10.210
0.049”
1.245
0.269
0.400
5.385
2.445
8,820
620.04
1,760
124.00
1.754
6.6401/2”
12.7 mm
0.625”
15.875
0.527”
13.385
0.049”
1.245
0.344
0.512
6.890
3.128
7,056
496.03
1,411
99.19
3.304
12.5073/4”
19 mm
0.875”
22.225
0.745”
18.923
0.065”
1.651
0.640
0.954
12.813
5.817
6,685
469.95
1,337
93.99
8.611
32.5941”
25 mm
1.125”
28.575
0.995”
25.273
0.065”
1.651
0.840
1.250
16.799
7.627
5,200
209.00
1,040
73.11
19.826
75.0421 1/4”
32 mm
1.375”
34.925
1.245”
31.623
0.065”
1.651
1.041
1.549
20.824
9.454
4,260
299.47
852
59.89
34.940
132.2701 1/2”
38 mm
1.625”
41.275
1.481”
37.617
0.072”
1.829
1.361
2.026
27.231
12.363
3,988
280.35
797
56.02
56.074
212.2402”
51 mm
2.125”
53.975
1.959”
49.759
0.083”
2.108
2.062
3.070
41.249
18.727
3,515
247.10
703
49.42
120.158
454.800
Los diámetros de las tuberías rígidas sonnominales (de nombre), para conocer eldiámetro exterior correspondiente se debeaumentar 1/8” al diámetro nominal, y si sequiere conocer el diámetro interior, bastarácon restar 2 veces el espesor de paredcorrespondiente (Fig. 2.1.).
Las presiones máximas dadas, son las quesoporta cada una de las tuberías,recomendándose no llegar nunca a éstas.Las presiones constantes de trabajo son lasrecomendadas a utilizar en la instalacióndurante toda la vida útil, esta presión es cincoveces menor que la máxima, para darseguridad y duración en el servicio.
Manual Técnico
5
2.2. Características y ventajasde las tuberías de cobre detemple rígido
Las tuberías de cobre y sus uso en lasinstalaciones hidrosanitarias presenta lassiguientes características :
A. Resistencia a la corrosión : presenta unexcelente comportamiento frente a latotalidad de los materiales de construccióny de los fluidos a transportar, asegurandoasí una larga vida útil a la instalación.
B. Se fabrica sin costura : por lo cualresiste sin dificultad las presiones internasde trabajo, permitiendo el uso de tubos depared delgada e instalándose en espaciosreducidos.
C. Continuidad de flujo : debido a que suinterior es liso y terso admite un mínimode pérdidas por fricción al paso de losfluidos a conducir, manteniendo los flujosconstantes.
D. Facilidad de unión : los sistemas desoldadura capilar, y el de compresión,permiten efectuar con rapidez y seguridadlas uniones de la tubería.
E. La sencillez del proceso para cortar eltubo y ejecutar las uniones, así como laligereza del material, permiten laprefabricación de gran parte de lasinstalaciones, obteniéndose rapidez ycalidad en el trabajo, así como mayorcontrol de los materiales pudiendo reducirlos costos.
Por lo tanto, cuando se hacen evaluacionesse concluye que las instalaciones con tuberíade cobre son mucho más económicas quecon cualquier otro tipo de tubería, brindandomayor seguridad y confort al usuario.
2.3. Sistemas de unión paratubería de cobre de templerígido
Una de las principales ventajas que nosofrecen las tuberías de cobre de templerígido es precisamente su sistema de uniónpor medio de conexiones soldables ; dichosistema, elimina el uso de complicadasherramientas, así como de esfuerzos inútilesy demoras innecesarias, haciendo másredituable el empleo de la mano de obra, lasoldadura por capilaridad representa ventajasinigualables al ofrecer el medio más rápidoen las uniones de las instalaciones.
Actualmente se cuenta en México con latecnología y la maquinaria adecuada paraproducir conexiones soldables, dichas piezasson manufacturadas de manera tal quepermiten, una vez ensambladas tener unjuego de muy pocas milésimas, justamente lonecesario para realizar el proceso desoldadura capilar. Cabe mencionar que todaslas conexiones cuentan en su interior con untope o asiento, que permite introducir elextremo de la tubería de cobre hasta él, nodejando ningún espacio muerto que pudieracrear turbulencias en los fluidos a conducir ;además, todas las conexiones soldablesvienen grabadas en los extremos con ellogotipo del fabricante, lo que facilita suidentificación.
Es necesario explicar brevemente la fabrica-ción de las conexiones soldables, de acuerdoal material con que estén elaboradas, comoson : cobre, bronce y latón.
En la fabricación de codos de cobre seemplea una maquinaria que realiza conextrema rapidez dos operaciones simul-táneas, dobla la tubería de temple especial a90º o 45º según sea el ángulo requerido ycorta longitudes adecuadas de acuerdo aldiámetro del tubo, en el paso siguiente enotra máquina los extremos de los codos sonensanchados al diámetro deseado quedandolista la pieza para recibir los extremos deltubo al que conectarán. Estas conexionesson las más recomendables, puesto queestán fabricadas con el mismo metal de lastuberías presentando las mismas carac-
Nacobre
6
terísticas de éstas, la gama de conexiones decobre es tan grande, ya que se fabrican ;codos, tés, coples, reducciones bushing ycampana, tapones, etc.
2.3.1. Conexiones de Bronce
La materia prima empleada en este tipo deconexiones es una aleación de cobre, zinc,estaño y plomo en proporciones técnicasadecuadas al trabajo mecánico que serealizará, mismo que mediante un proceso defundición se vacía en moldes de arena con laforma de la conexión deseada ;posteriormente se maquinan los extremospara darles las dimensiones finales deacabado.
Estas conexiones son fáciles de identificarpor tener la superficie exterior rugosa ; sefabrican conexiones soldables y roscables enuno de sus extremos y existen en todas lasformas siguientes : codos, tés, coples,reducciones, yes, tapones, conectores,tuercas unión, etc.
2.3.2. Conexiones de Latón
Son fabricadas de aleación cobre - zinc, quemediante un calentamiento a la temperaturaplástica de dicho material se efectúa elforjado de la pieza a fabricar ; el siguientepaso es el troquelado y maquinado de laconexión ; es decir, la formación de roscas yrefinación de estas ya que las conexiones delatón por lo regular son para unir una piezaroscable a una tubería de cobre. No haymayor problema para identificarlas, puestoque su color amarillo brillante escaracterístico, aunque también pueden sercobrizadas.
Todos estos tipos de conexiones seencuentran a la venta en el mercado y paranombrarlas existe una manera comercial deleerlas, dependiendo de sus diámetrosnominales y de su tipo ; normalmente unaconexión que tiene el mismo diámetro en susextremos, se nombra por la medida nominal ypara el caso de conexiones con rosca, sedebe indicar claramente el lado roscable, asícomo el tipo de rosca ya sea interior oexterior.
Comercialmente una conexión soldable yroscable a la vez, se identifica nombrandoprimero la unión soldable (unión a cobre) yposteriormente la unión roscable. (R. I. o R.E.) (Fig. 2.2.)
Conexión Soldable - Roscable
Para las conexiones soldables con reduc-ción, se da primero el diámetro mayor y luegoel diámetro menor, esto es para el caso decoples reducidos, codos reducidos, etc.
En las tés con reducción, se considera parasu identificación lo siguiente : tomando encuenta que tiene dos lados en línea recta senombra primero el de mayor diámetro, luegoel extremo opuesto y al último el diámetro delcentro (Fig. 2.3.)
Conexión soldable con reducción
Manual Técnico
7
2.4. Proceso de unión porsoldadura capilar paratuberías de cobre templerígido.
La unión de tubería de cobre y conexionessoldables es por medio de “SOLDADURACAPILAR”, basada en el fenómeno físico dela capilaridad que consiste en lo siguiente :cualquier líquido que moje a un cuerpo sólidotiende a deslizarse por la superficie de este,independientemente de la posición en que seencuentre.
Esto lo podemos comprobar si introducimosun tubo de vidrio de diámetro pequeño en unvaso con agua, el líquido subirá de nivel en elinterior del tubo un poco más que el nivel deagua en el vaso. (Fig. 2.4.)
Fig. 2.4. Fenómeno de capilaridad
Este mismo fenómeno lo podemos observarcuando realizamos una soldadura. Al calentarel tubo y la conexión obtenemos latemperatura de fusión donde la soldadurallega al estado líquido y correrá por el espaciocapilar que formen el tubo y la conexión,cualquiera que sea la posición de ellos.
2.4.1. Material necesario pararealizar una unión de tubería decobre y conexiones soldables
1. Corta tubos o segueta de 32 dientes porpulgada (diente fino).
Fig. 2.5. Cortatubos
2. Rimador o lima de media caña
Fig. 2.6. Rimador
3. Lija de esmeril de grano fino o lana deacero fina
Fig. 2.7. Lija
Nacobre
8
4. Soldadura
Fig. 2.8. Soldadura
5. Pasta fundente
Fig. 2.9. Pasta fundente
6. Soplete
Fig. 2.10. Soplete
Manual Técnico
9
2.4.2. Pasos a seguir para realizar una unión con soldadura capilar
Fig. 2.11 Corte del tubo Fig. 2.12. Rimado Fig. 2.13. Limpieza exteriordel tubo e interior de laconexión
Fig. 2.14. Aplicación depasta fundente
Fig. 2.15. Ensamblado de lapieza
Fig. 2.16. Ensamblado de lapieza
Fig. 2.16. Aplicación decalor
Fig. 2.17. Aplicación desoldadura
Fig. 2.18. Limpieza de launión
Nacobre
10
2.4.3. Proceso de soldadura paso a paso
1. Cortar con el cortatubos o con la segueta de diente fino. En caso de usar el segundo, emplearuna guía para obtener un corte a escuadra, y de esta manera se logrará tener asiento perfectoentre el extremo del tubo y y el anillo o tope que tiene la conexión en su interior evitando lasfugas de soldadura.
2. Limpiar la rebaba que se haya formado al realizar el corte, ésto se logra por medio del rimador ola lima de media caña. El cortatubos va provisto de una cuchilla triangular en su parte traseraque sirve para rimar el tubo, es decir quitar la rebaba.
3. Limpiar perfectamente el interior de la conexión y el exterior del tubo, con lana de acero o lija deesmeril.
4. Aplicar una capa delgada y uniforme de pasta fundente en el exterior del tubo, esto se hace conun cepillo o brocha, NUNCA CON LOS DEDOS.
5. Introducir el tubo en la conexión hasta el tope, girando a uno y otro lado para que la pasta sedistribuya uniformemente.
6. Aplicar la flama del soplete en la unión, tratando de realizar un calentamiento uniforme ; si esnecesario, girar el soplete lentamente alrededor de la unión y probando con la punta del cordónde soldadura la temperatura de fusión, después retirar la flama cuando se coloque el cordón yviceversa.
7. Cuando se llegue a la temperatura de fusión de la soldadura, ésta pasará al estado líquido quefluirá por el espacio capilar ; cuando este se encuentre ocupado por la soldadura, se formará unanillo alrededor de la conexión lográndose soldar perfectamente.
8. Finalmente quitar el exceso de soldadura con estopa seca, haciendo esta operación únicamenterozando las piezas unidas, es decir sin provocar ningún movimiento en éstas, que de hacerlopodrían fracturar la soldadura que está solidificando.
Manual Técnico
11
2.5.Conexiones Soldables
2.5.1. Conexiones de Cobre
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
100 COPLE CONRANURACobre a Cobre
100-10100-13100-19100-25100-32100-38100-51
3/81/23/41
1 1/21 1/4
2
10131925323851
20020010050252010
1288121210
101 COPLE SINRANURA (CORRIDO)Cobre a Cobre
101-10101-13101-19101-25101-32101-38101-51
3/81/23/41
1 1/21 1/4
2
10131925323851
20020010050252010
12101012129
101-R COPLEREDUCCIÓNCAMPANACobre a Cobre
101-R-1310101-R-1910101-R-1913101-R-2513101-R-2519101-R-3213101-R-3219101-R-3225101-R-3813101-R-3819101-R-3825101-R-3832101-R-5119101-R-5125101-R-5132101-R-5138101-R-6432101-R-6438101-R-6451101-R-7551101-R-7564
1/2 x 3/83/4 x 3/83/4 x 1/21 x 1/21 x 3/4
1 1/4 x 1/21 1/4 x 3/41 1/4 x 1
1 1/2 x 1/21 1/2 x 3/41 1/2 x 1
1 1/2 x 1 1/42 x 3/42 x 1
2 x 1 1/42 x 1 1/2
2 1/2 x 1 1/42 1/2 x 1 1/2
2 1/2 x 23 x 2
3 x 2 1/2
13 x 1019 x 1019 x 1325 x 1325 x 1932 x 1332 x 1932 x 2538 x 1338 x 1938 x 2538 x 3251 x 1951 x 2551 x 3251 x 3864 x 3264 x 3864 x 5175 x 5175 x 64
2001001005050252525202020201010101055555
1212121214141410101010
10101011
Nacobre
12
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
106 CODO 45ºCobre a Cobre 106-10
106-13106-19106-25106-32106-38106-51
3/81/23/41
1 1/21 1/4
2
10131925323851
200100502520105
141212101210
107 CODO 90ºCobre a Cobre 107-10
107-13107-19107-25107-32107-38107-51
3/81/23/41
1 1/21 1/4
2
10131925323851
100100502520105
221412128109
107-R CODO 90ºREDUCIDOCobre a Cobre
107-R-1310107-R-1913107-R-2513107-R-2519
1/2 x 3/83/4 x 1/21 x 1/21 x 3/4
13 x 1019 x 1325 x 1325 x 19
100502525
16777
111- TECobre a Cobre a Cobre 111-10
111-13111-19111-25111-32111-38111-51
3/81/23/41
1 1/21 1/4
2
10131925323851
10010050202055
1610865127
Manual Técnico
13
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
111-R TE REDUCIDACobre a Cobre a Cobre 111-R-101013
111-R-131010111-R-131013111-R-131310111-R-131319111-R-191310111-R-191313111-R-191319111-R-191910111-R-191913111-R-191925111-R-251313111-R-251319111-R-251325111-R-251913111-R-251925111-R-252513111-R-252519111-R-252532111-R-321919111-R-321925111-R-321932111-R-322519111-R-322525111-R-322532111-R-323219111-R-323225111-R-323238111-R-381338111-R-381919111-R-381932111-R-381938111-R-382519111-R-382525111-R-382532111-R-382538111-R-383219111-R-383225111-R-383232111-R-383238111-R-383813111-R-383819111-R-383825111-R-383832111-R-383851
3/8 x 3/8 x 1/21/2 x 3/8 x 3/81/2 x 3/8 x 1/21/2 x 1/2 x 3/81/2 x 1/2 x 3/43/4 x 1/2 x 3/83/4 x 1/2 x 1/23/4 x 1/2 x 3/43/4 x 3/4 x 3/83/4 x 3/4 x 1/23/4 x 3/4 x 11 x 1/2 x 1/21 x 1/2 x 3/41 x 1/2 x 1
1 x 3/4 x 1/21 x 3/4 x 11 x 1 x 1/21 x 1 x 3/4
1 x 1 x 1 1/41 1/4 x 3/4 x 3/41 1/4 x 3/4 x 1
1 1/4 x 3/4 x 1 1/41 1/4 x 1 x 3/41 1/4 x 1 x 1
1 1/4 x 1 x 1 1/41 1/4 x 1 1/4 x 3/41 1/4 x 1 1/4 x 1
1 1/4 x 1 1/4 x 1 1/21 1/2 x 1/2 x 1 1/21 1/2 x 3/4 x 3/4
1 1/2 x 3/4 x 1 1/41 1/2 x 3/4 x 1 1/2
1 1/2 x 1 x 3/41 1/2 x 1 x 1
1 1/2 x 1 x 1 1/41 1/2 x 1 x 1 1/2
1 1/2 x 1 1/4 x 3/41 1/2 x 1 1/4 x 1
1 1/2 x 1 1/4 x 1 1/41 1/2 x 1 1/4 x 1 1/21 1/2 x 1 1/2 x 1/21 1/2 x 1 1/2 x 3/41 1/2 x 1 1/2 x 1
1 1/2 x 1 1/2 x 1 1/41 1/2 x 1 1/2 x 2
10 x 10 x 1313 x 10 x 1013 x 10 x 1313 x 13 x 1013 x 13 x 1919 x 13 x 1019 x 13 x 1319 x 13 x 1919 x 19 x 1019 x 19 x 1319 x 19 x 2525 x 13 x1325 x 13 x1925 x 13 x 2525 x 19 x 1325 x 19 x 2525 x 25 x 1325 x 25 x 1925 x 25 x 3232 x 19 x 1932 x 19 x 2532 x 19 x 3232 x 25 x 1932 x 25 x 2532 x 25 x 3232 x 32 x 1932 x 32 x 2532 x 32 x 3838 x 13 x 3838 x 19 x 1938 x 19 x 3238 x 19 x 3838 x 25 x 1938 x 25 x 2538 x 25 x 3238 x 25 x 3838 x 32 x 1938 x 32 x 2538 x 32 x 3238 x 32 x 3838 x 38 x 3838 x 38 x 1938 x 38 x 2538 x 38 x 3238 x 38 x 51
10010010010010050505050505025252525252525252020202020202020201010101010101010101010101010101010
8888888888888855555555555555555555555555
Nacobre
14
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
111-R TE REDUCIDACobre a Cobre a Cobre 111-R-513232
111-R-513238111-R-513251111-R-513825111-R-513832111-R-513838111-R-513851111-R-515119111-R-515125111-R-515132111-R-515138
2 x 1 1/4 x 1 1/42 x 1 1/4 x 1 1/2
2 x 1 1/4 x 22 x 1 1/2 x 1
2 x 1 1/2 x 1 1/42 x 1 1/2 x 1 1/2
2 x 1 1/2 x 22 x 2 x 3/42 x 2 x 1
2 x 2 x 1 1/42 x 2 x 1 1/2
51 x 32 x 3251 x 32 x 3851 x 32 x 5151 x 38 x 2551 x 38 x 3251 x 38 x 3851 x 38 x 5151 x 51 x 1951 x 51 x 2551 x 51 x 3251 x 51 x 38
55555555555
88888888888
117 TAPÓN HEMBRAPara tubo 117-10
117-13117-19117-25117-32117-38117-51
3/81/23/41
1 1/41 1/2
2
10131925323851
100100100502525
granel
118 COPLEREDUCCIÓNBUSHINGCobre a Cobre
118-1310118-1910118-1913118-2513118-2519118-3213118-3219118-3225118-3819118-3825118-3832118-5125118-5132118-5138118-6432118-6438118-6451118-7538118-7551118-7564118-10051118-10064118-10075
1/2 x 3/83/4 x 3/83/4 x 1/21 x 1/21 x 3/4
1 1/4 x 1/21 1/4 x 3/41 1/4 x 1
1 1/2 x 3/41 1/2 x 1
1 1/2 x 1 1/42 x 1
2 x 1 1/42 x 1 1/2
2 1/2 x 1 1/42 1/2 x 1 1/2
2 1/2 x 23 x 1 1/2
3 x 23 x 1 1/2
4 x 24 x 2 1/2
4 x 3
13 x 1019 x 1019 x 1325 x 1325 x 1932 x 1332 x 1932 x 2538 x 1938 x 2538 x 3251 x 2551 x 3251 x 3864 x 3264 x 3864 x 5175 x 3875 x 5175 x 64100 x 51100 x 64100 x 75
2001001005050252525202020101010555555
granelgranelgranel
1214141414141414121212141414141414141414
granelgranelgranel
Manual Técnico
15
2.5.2. Conexiones de Latón Forjado
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
102 TUERCA UNIÓNCobre a Cobre 102-10
102-13102-19102-25102-32102-38102-51
3/81/23/41
1 1/21 1/4
2
10131925323851
5050251010105
4435344
102-H TUERCA UNIÓNCobre a Rosca Interior 102-H-13
102-H-19102-H-25102-H-32102-H-38102-H-51
1/23/41
1 1/21 1/4
2
131925323851
50251010105
435345
103 CONECTORCobre a Rosca Interior 103-10
103-13103-19103-25103-32103-38103-51103-64103-75103-100
3/81/23/41
1 1/41 1/2
22 1/2
34
101319253238516475100
100100502510105342
4434546888
103-R CONECTORREDUCIDOCobre a Rosca Interior
103-R-1013103-R-1310103-R-1319103-R-1913103-R-1925103-R-2519
3/8 x 1/21/2 x 3/81/2 x 3/43/4 x 1/23/4 x 11 x 3/4
10 x 1313 x 1013 x 1919 x 1319 x 2525 x 19
100100100505025
444334
Nacobre
16
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
104 CONECTORCobre a Rosca Exterior 104-10
104-13104-19104-25104-32104-38104-51104-64104-75104-100
3/81/23/41
1 1/41 1/2
22 1/2
34
101319253238516475100
100100502510105341
65445448818
104-R CONECTORREDUCIDOCobre a Rosca Exterior
104-R-1013104-R-1310104-R-1319104-R-1913104-R-1925104-R-2519
3/8 x 1/21/2 x 3/81/2 x 3/43/4 x 1/23/4 x 11 x 3/4
10 x 1313 x 1013 x 1919 x 1319 x 2525 x 19
100100100505025
666443
108-M CODO 90ºCobre a Rosca Exterior 108-M-10
108-M-13108-M-19108-M-25108-M-32108-M-38108-M-51
3/81/23/41
1 1/41 1/2
2
10131925323851
5025251055
442336
108-H CODO 90ºCobre a Rosca Interior 108-M-10
108-M-13108-M-19108-M-25108-M-32108-M-38108-M-51
3/81/23/41
1 1/41 1/2
2
10131925323851
10050252020105
6442458
Manual Técnico
17
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
116 TAPÓN MACHOPara conexión 116-10
116-13116-19116-25
3/81/23/41
10131925
100100
105
2.5.3. Conexiones de Bronce
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
106-F CODO 45ºCobre a Cobre 106-F-64
106-F-75106-F-100
2 1/234
6475100
granelgranelgranel
granelgranelgranel
107-F CODO 90ºCobre a Cobre 107-F-64
107-F-75107-F-100
2 1/234
6475100
granelgranelgranel
granelgranelgranel
Nacobre
18
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
111-F TECobre a Cobre a Cobre 108-F-64
108-F-75108-F-100
2 1/234
6475100
108-R CODO 90ºREDUCIDOCobre a Rosca Interior
108-R-1013108-R-1310108-R-1319
3/8 x 1/21/2 x 3/81/2 x 3/4
10 x 1313 x 1013 x 3/4
5025
3
112 TECobre a Cobre a RoscaInterior
112-10112-13112-19112-25112-32112-38112-51
3/81/23/41
1 1/41 1/2
2
10131925323851
505020101055
4343332
113 TECobre a Rosca Interior aCobre
113-10113-13113-19113-25113-32113-38113-51
3/81/23/41
1 1/41 1/2
2
10131925323851
5050201010103
3323468
Manual Técnico
19
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
114 CRUZCobre a Cobre a Cobre aCobre
114-13114-19114-25114-32114-38114-51
1/23/41
1 1/41 1/2
2
131925323851
50201010102
545548
115 YECobre a Cobre a Cobre 115-13
115-19115-25115-32115-38115-51
1/23/41
1 1/41 1/2
2
131925323851
5020101055
333235
Nacobre
20
CAPÍTULO
3.1. Tuberías de templeflexible
Las características de las tuberías de cobreflexible difieren de tuberías rígidas,precisamente en el temple dado en suproceso de fabricación ; por lo tanto, lascondiciones de uso serán diferentes aúncuando las tuberías de los dos temples seanparte de una misma aleación.
Los dos tipos de tuberías de cobre que sefabrican en temple flexible, difieren tanto enlos espesores de pared con que se fabricancomo en sus diámetros.
Las tuberías de cobre flexible a diferencia delas rígidas se identifican solamente por el
grabado (bajo relieve), el color en este casono se usa y se marca solamente el tipo detubería, su diámetro, la marca, la leyenda“Hecho en México” y el sello DGN.
3.1.1. Tubería tipo “L” flexible
Característica Tubería Tipo “L”
Temple Flexible
Color de identificación No aplica
Grabado (bajo relieve) Sí
Longitud del rollo 18.30 m
Diámetros 1/4” a 1”
Tubería de cobre de temple flexible Tipo “L”MedidaNominal
Pulgadas
milímetros
DiámetroExterior
Pulgadas
milímetros
DiámetroInterior
Pulgadas
milímetros
Espesorde Pared
Pulgadas
milímetros
Peso
Lb/pie
kg/m
Peso porrollo
libras
kilogramos1/4”
6.35 mm
0.375”
9.525
0.315”
8.001
0.030”
0.762
0.126
0.188
7.575
3.4393/8”
9.5 mm
0.500”
12.700
0.430”
10.922
0.035”
0.889
0.198
0.295
11.907
5.4061/2”
12.7 mm
0.625”
15.875
0.545”
13.843
0.040”
1.016
0.285
0.424
17.127
7.7765/8”
15.785 mm
0.750”
19.050
0.666”
16.916
0.042”
1.067
0.363
0.539
21.760
9.8793/4”
19 mm
0.875”
22.225
0.785”
19.939
0.045”
1.143
0.455
0.678
27.337
12.4111”
25 mm
1.125”
28.575
1.025”
26.035
0.050”
1.270
0.655
0.976
39.341
17.861
3
Manual Técnico
21
3.1.2. Tubería para gas tipo “UsosGenerales”
En este tipo de tubería el diámetrocorresponde al diámetro exterior.
Característica Tubería Tipo“Usos Generales”
Temple Flexible
Color de identificación No aplica
Grabado (bajo relieve) Sí
Longitud del rollo 15.24 m
Diámetros 1/8” a 3/4”
Tubería de cobre de temple flexible Tipo “Usos Generales”MedidaNominal
Pulgadas
milímetros
DiámetroExterior
Pulgadas
milímetros
DiámetroInterior
Pulgadas
milímetros
Espesorde Pared
Pulgadas
milímetros
Peso
Lb/pie
kg/m
Peso porrollo
libras
kilogramos1/8”
3.175 mm
0.125”
3.175
0.065”
1.651
0.030”
0.762
0.034
0.051
1.735
0.7883/16”
4.762 mm
0.187”
4.762
0.127”
3.238
0.030”
0.762
0.057
0.085
2.870
1.3031/4”
6.350 mm
0.250”
6.350
0.190”
4.826
0.030”
0.762
0.080
0.119
4.022
1.8265/16”
7.937 mm
0.312”
7.937
0.248”
6.311
0.032”
0.813
0.109
0.162
5.460
2.4793/8”
9.525 mm
0.375”
9.525
0.311”
7.899
0.032”
0.813
0.133
0.198
6.665
3.0231/2”
12.700 mm
0.500”
12.700
0.436”
11.074
0.032”
0.813
0.182
0.271
9.094
4.1255/8”
15.875 mm
0.625”
15.875
0.555”
14.097
0.035”
0.889
0.251
0.374
12.586
5.7143/4”
19.000 mm
0.750”
19.00
0.680”
17.222
0.035”
0.889
0.305
0.454
15.240
6.924
Aplicaciones
Los usos para estos tipos de tuberías sondados por la capacidad de movimientos deéstas, sin restar ventajas a la instalación encuestión ; las instalaciones de gas, tomasdomiciliarias, aparatos de refrigeración y aireacondicionado son solamente algunas formasde su uso, sin embargo en cualquierinstalación que requiera de movilidad o endonde se requieren de curvados especiales,las tuberías de cobre están presentes.
Nacobre
22
3.2. Características y ventajasde las tuberías de cobre detemple flexible
A. La longitud de los rollos con que sefabrican estos tipos de tuberías, eliminaen la mayoría de las instalaciones lasuniones de acoplamiento, creando así unainstalación continua y de una sola pieza.El sistema de unión de estas tuberías esvariado y da siempre flexibilidad a lamisma, sin restar hermeticidad yresistencia a la presión.
B. Todas las tuberías de cobre tanto rígidascomo flexibles resisten perfectamente a lacorrosión, lo que les permite un excelentecomportamiento frente a la totalidad de losmateriales tradicionales de construcción yde los fluidos a transportar ; asegurandoasí una larga vida útil a la instalación.Aclarando que esto es debido gracias a lacapa protectora que se forma en lasparedes de la tubería denominada pátina.
C. Las propiedades físicas del cobre con quese fabrican las tuberías, permiten tenercaracterísticas, como son paredesinteriores completamente lisas, que dan alfluido a conducir un mínimo de pérdidasde presión, creando un flujo uniforme alno existir disminución de su diámetrointerior por adherencias o incrustaciones.
Por todo esto, cuando se realizaninstalaciones con tuberías de cobre, seconcluye que son mucho más económicasque las realizadas con otro tipo de tubería,brindando mayor seguridad y confort alusuario
.
3.3. Sistemas de unión paratuberías de cobre de templeflexible
Los sistemas de unión para tuberíasflexibles ; abocinado a 45º (flare 45º) ocompresión por medio de arandelas de latóno neopreno difieren completamente delsistema de unión soldable para tuberíasrígidas, precisamente por que son flexibles ypermiten movimiento en las instalaciones.
Estos dos sistemas de unión (flare 45º ycompresión) están diseñados para unirtuberías flexibles con : aparatos, accesorios,tuberías flexibles y tuberías rígidas, sin restarresistencia a la presión, permitiendomovimiento en éstas. Además de crearuniones herméticas cien por ciento.
Estas uniones en cualquiera de los dossistemas se realizan por medio decompresión a base de elementos roscados, yse forman con una conexión base y unacontra o tuerca cónica de unión que es la quese ajusta, (Fig. 3.1.).
Fig. 3.1. Sistema de unión flare 45º
Estas tuercas cónicas de unión tienen unaextensión o brazo en la misma que refuerzala unión en los posibles movimientos,evitando el estrangulamiento de la tubería,además de que existen dos medidas en estasextensiones o brazos según sea el uso de lared a instalar ; conducción de agua y gas.
La variedad de las conexiones es muy grandepor lo que consideramos necesario explicarbrevemente su fabricación y modo deoperación de los dos tipos : flare 45º ycompresión.
Estos tipos de conexiones normalmenteestán hechos a base de latón, sin embargoalgunas piezas realizadas para las líneas deagua, aún se fabrican en bronce ; el sistemade fabricación de cualquiera de las cone-xiones ya es conocido por nosotros al ser
Manual Técnico
23
igual que el que se explicó ampliamente en elcapítulo anterior, obviamente que las formasde las conexiones difieren completamente ;éstas cuentan con cuerdas y chaflanes quereciben ya sea la bocina del tubo o arandela acomprimir. Las conexiones comúnmenteutilizadas en las instalaciones de gas sonmanufacturadas con el sistema flare 45º yson :
i. Tuerca cónica : esta pieza se utiliza entodas las uniones de tubería flexible porser complemento de la conexión base, sefabrican en medidas iguales (por un ladocuerda y por otro la entrada de la tubería)y reducidas.
ii. Tuercas invertidasiii. Campana niple terminaliv. Codo terminalv. Niple uniónvi. Te terminal al centrovii. Te terminal a un ladoviii. Codo estufaix. Codo uniónx. Te uniónxi. Punta polxii. Válvulas de paso
Todas estas conexiones son fabricadas conmedidas iguales y reducidas en una gama dediámetros nominales de 1/8” a 3/4”.
Para el caso de las piezas reducidas tambiénse da primero el diámetro mayor yposteriormente el otro, explicando cuandosea el caso donde se encuentra la terminal,en las tés la lectura es similar a la de lasconexiones soldables, es importante aclararque cuando se describe una conexión, lapalabra terminal quiere decir que la piezatiene la cuerda en uno de sus extremosterminada en forma recta, similar a la piezade la izquierda en la figura 3.1.
Las conexiones de tubería flexible parainstalaciones de agua, utilizan los sistemasflare 45º y compresión de manera indistinta ysegún sea la pieza a unir.
Nacobre
24
3.4. Procesos de unión para latubería de cobre de templeflexible con el sistema deabocinado a 45º (flare 45º)
Este proceso consiste en la realización de unabocinado o ensanchamiento cónico a 45º enlos extremos de la tubería flexible, formadocon el eje longitudinal de la tubería ; esto selogra con una herramienta especial llamadaabocinador o avellanador como también seconoce. El extremo abocinado de la tubería,conteniendo ya la tuerca cónica, ensamblaperfectamente en el chaflán o cornisa de laconexión base, que a medida que vaajustándose logra un hermetismo en la junta(Fig. 3.1.).
Como resultado práctico de algunas pruebasde laboratorio, para determinar la resistenciaa la tensión de estas uniones se obtuvo losiguiente :
φ de la tubería Fuerza para zafar la tubería1/2” (13 mm) 3,280 PSI - 230.7 kg/cm2
3/4” (19 mm) 4,012 PSI - 282.1 kg/cm2
1” (25 mm) 4,516 PSI - 317.6 kg/cm2
3.4.1. Proceso de abocinado a 45ºpaso a paso
1. Desenrollar únicamente la cantidad detubería necesaria, sobre una superficieplana colocar la mano sobre la partedesplegada, con la otra mano llevar elmovimiento de rodamiento del rollo (Fig.3.2.).
2. Usar el cortatubos a la longitud deseada,sin hacer mucha presión en el tubo,lubricando con unas gotas de aceite lacuchilla circular (Fig. 3.3).
3. Remover la rebaba creada por el corte deltubo, el cortatubos lleva una cuchilla paratal efecto, también se puede usar el barrilescariador o una lima de media caña(Fig 3.4).
4. Colocar la tuerca cónica de unión en eltubo antes de proceder a las siguientesoperaciones, por no poder realizarse unavez que se ha hecho la campana al tubo.
5. Introducir el extremo del tubo en el orificioadecuado del bloque de la herramientalubricando con unas gotas de aceite elcono haciendo que sobresalga 1/8” de lasuperficie del bloque (Fig. 3.5.)
6. Apretar el cono sobre la parte del tubo quesobresale del bloque hasta que ésteasiente sobre el bisel formado (Fig. 3.6.)
7. Retirar la herramienta y centrar lacampana con el chaflán de la conexión,apretando con una llave española o pericola tuerca cónica de unión (Fig. 3.7.)
Nota : Es importante revisar que una vezformada la campana no esté estrellada otenga rababas ; por que no asentaríacorrectamente en el chaflán y el agrie-tamiento produciría fugas. También esimportante que la campana realizada no seamayor o menor que el chaflán, porqueobstruiría el paso de la tuerca cónica o noagarraría la suficiente campana para que launión resista las presiones a las que estarásometida.
Manual Técnico
25
3.4.2. Pasos a seguir para realizar una unión con abocinado a 45º
Fig. 3.3. Desenrollado deltubo sobre una superficieplana
Fig. 3.4. Cortado con elcortatubos
Fig. 3.5. Rimado con lacuchilla que trae consigo elcortatubos
Fig. 3.6. Colocación de latuerca cónica antes delabocinado
Fig. 3.7. Colocación delextremo del tubo en elbloque del abocinador
Fig. 3.8. Apriete del conosobre la parte quesobresale del tubo hasta elasiento en el chaflán
Fig. 3.9. Colocación de laconexión y apriete de latuerca cónica
Nacobre
26
3.5. Proceso de unión paratubería de cobre templeflexible con el sistema decompresión con arandela delatón o de neopreno.
La unión a compresión con arandela de latóno neopreno, no requiere de abocinado en elextremo de la tubería de cobre, simplementese hace un buen rebabado del corte y seensambla hasta el tope de la conexión (demanufactura específica para estas uniones) ;se incluyen en éstas una arandela de latón oneopreno ; dando los mismos resultadosambas, a medida que apretamos las tuercasvan comprimiendo al contorno de la tubería ;para el caso de conexiones de arandelametálica, si desunimos la conexiónapreciaríamos la deformación de la tuberíaprovocado por la arandela, lo que nos puededar una idea del hermetismo que se logra conestas uniones. Se indica enseguida elprocedimiento de operación para uniones acompresión.
3.5.1. Proceso de unión porcompresión paso a paso
1. Desenrollar únicamente la cantidad detubería necesaria, sobre una superficieplana colocar la mano sobre la partedesplegada, con la otra mano llevar elmovimiento de rodamiento del rollo.
2. Usar el cortatubos a la longitud deseada,sin hacer mucha presión en el tubo,lubricando con unas gotas de aceite lacuchilla circular.
3. Remover la rebaba creada por el corte deltubo, el cortatubos lleva una cuchilla paratal efecto, también se puede usar el barrilescariador o una lima de media caña.
4. Colocar la tuerca cónica de unión (com-presión) en el tubo antes de proceder alas siguientes operaciones.
5. Colocar la arandela en el tubo, cuidandode limpiar bien éste de tierra y polvo, paraque la arandela actúe bien.
6. Introducir el tubo en la parte correspon-diente cuidando de que llegue al tope, unavez hecho esto se procede al apriete de latuerca de unión, la que al ir ajustándoseprovocará el estrangula-miento del barril oarandela.
Nota : Es importante que la boca del tubo noesté chupada hacia el interior, producto de uncorte rápido lo cual reduciría la seccióntransversal de ésta, creando turbulencias yerosiones en las paredes. Las arandelas deneopreno pueden ser reutilizables, al eliminarla presión de éstas y volver a su estadooriginal, no así las de latón.
3.6. Características y ventajasde las uniones de abocinadoa 45º (flare 45º) y compresión.
• En caso de que se requiera realizar denuevo la operación, permiten desunir yreutilizar las conexiones, sin ningunadificultad.
• Para instalaciones con mucho movi-miento, tiene una alta resistencia a lasvibraciones y movimientos bruscos.
• Se realizan con un menor número deherramientas y menos tiempo de opera-ciones que otros tipos de unión.
• Las uniones realizadas, por su diseñoresisten altas presiones de trabajo y nopermiten fugas.
• Establecen continuidad de flujo.
Manual Técnico
27
3.7.Conexiones Abocinado a 45º (flare 45º)
3.7.1. Conexiones de Latón para Gas
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
20-F CODO ESTUFAAbocinado a 45º a RoscaInterior
20-F-100320-F-101020-F-101320-F-101920-F-130620-F-131020-F-1313
3/8 x 1/83/8 x 3/83/8 x 1/23/8 x 3/41/2 x 1/41/2 x 3/81/2 x 1/2
10 x 310 x 1010 x 1310 x 1913 x 613 x 1013 x 13
1001001001001005050
5555523
21-FS TUERCACÓNICA CORTA 21-FS-06
21-FS-0821-FS-1021-FS-1321-FS-19
1/45/163/81/23/4
68101319
10010010010050
1511833
22-F NIPLE UNIÓNAbocinado a 45º 22-F-06
22-F-0822-F-1022-F-13
1/45/163/81/2
681013
100100100100
6633
24-F TE UNIÓNAbocinado a 45º 24-F-06
24-F-0824-F-1024-F-13
1/45/163/81/2
681013
10010010050
3533
Nacobre
28
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
25-F TE TERMINAL ALCENTROAbocinado a 45º a RoscaExterior
25-F-10 3/8 10 50 3
26-F CAMPANA NIPLEAbocinado a 45º a RoscaInterior
26-F-060326-F-060626-F-061326-F-081026-F-081326-F-100326-F-100626-F-101026-F-101326-F-131026-F-131326-F-1319
1/4 x 1/81/4 x 1/41/4 x 1/25/16 x 3/85/16 x 1/23/8 x 1/83/8 x 1/43/8 x 3/83/8 x 1/21/2 x 3/81/2 x 1/21/2 x 3/4
6 x 36 x 66 x 138 x 108 x 1310 x 310 x 610 x 1010 x 1313 x 1013 x 1313 x 19
1001001001001001001001001001005050
35546355353
28-F NIPLE TERMINALAbocinado a 45º a RoscaExterior
28-F-060328-F-060628-F-061028-F-061328-F-080628-F-081028-F-081328-F-100328-F-100628-F-101028-F-101328-F-131028-F-1313
1/4 x 1/81/4 x 1/41/4 x 3/81/4 x 1/25/16 x 1/45/16 x 3/85/16 x 1/23/8 x 1/83/8 x 1/43/8 x 3/83/8 x 1/21/2 x 3/81/2 x 1/2
6 x 36 x 66 x 106 x 138 x 68 x 108 x 1310 x 310 x 610 x 1010 x 1313 x 1013 x 13
100100100100100100100100100100100100100
6633334443436
29-F CODO UNIÓNAbocinado a 45º a RoscaExterior
29-F-060329-F-060629-F-080629-F-100629-F-101029-F-101329-F-131029-F-1313
1/4 x 1/81/4 x 1/45/16 x 1/43/8 x 1/43/8 x 3/83/8 x 1/21/2 x 3/81/2 x 1/2
6 x 36 x 68 x 610 x 610 x 1010 x 1313 x 1013 x 13
10010010010010010010050
66644333
Manual Técnico
29
Número decatálogo
Medida enpulgadas
Medida enmilímetros
Piezaspor
bolsa
Bolsasporcaja
30-F TUERCA CÓNICAREDUCCIÓN 30-F-0806
30-F-100630-F-100830-F-1310
5/16 x 1/43/8 x 1/43/8 x 5/161/2 x 3/8
8 x 610 x 610 x 813 x 10
100100100100
6993
35-F CODO UNIÓN 90ºAbocinado a 45º 35-F-06
35-F-0835-F-1035-F-13
5/16 x 1/43/8 x 1/43/8 x 5/161/2 x 3/8
8 x 610 x 610 x 813 x 10
100100100100
6993
TIP-25 TUERCAIZQUIERDAPara Pigtail
TIP-25 1 25 100 4
PPR-101 PUNTA POLPPR-101-1006 3/8 x 1/4 10 x 6 50 4
PTI PIGTAILTuerca Invertida PTI-06500 1/4 x 20 6 x 500 20 10
Nacobre
30
CAPÍTULO
4.1. Herramientas
Es indiscutible que a pesar de estar viviendoen una época de grandes innovacionestécnicas, nos encontramos con el mismoproblema que tenían nuestros antepasadospara hacer uso de las herramientas ; por talmotivo es importante hablar de las herra-mientas que se emplean en la unión de lastuberías de cobre de temple rígido o flexible.A continuación se enlistan las herramientasutilizadas en la unión de tuberías de cobre :
• Soplete de gasolina o gas L. P.
• Cortatubos
• Escariadores o rimadores
• Abocinadores
• Expansionadores
• Dobla tubos de resorte
• Dobla tubos de palanca
4.1.1. El soplete
Al tratar el tema del proceso de la soldadura,se aclaró que es necesario aplicar calor a lostubos de cobre cuando se va a unir por mediode una conexión. Este calor lo proporcionauna flama suficientemente in-tensa, queaplicada al tubo, el alambre de soldadura alcontacto se derrite. El artefacto máselemental y sencillo que puede proporcionareste calor es el soplete de gasolina(actualmente existen en el mercado sopletesmanuales de gas, similares al de gasolinaaquí descrito) y cuyo dibujo lo describe. Por lodemás es suficientemente conocido, losmismos instructivos que llevan los modelosde las diversas marcas, indican los cuidadosde mantenimiento que hay que tener, asícomo las precauciones en su encendido. Noestará de más insistir que hay una regla quedeberá seguirse sobre todo si no se quiereestar expuesto a un accidente : nunca debebombearse intensamente hasta no estar
encendida la mezcla gas - aire que sale de laboquilla ; una vez que mediante un cerillo, sevea que prendió la llama sin fuerza, entoncesse bombea aire hasta alcanzar la intensidadque se desee.
Fig. 4.1. Soplete de gasolina
Naturalmente que esta precaución es menor,cuando la cazoleta de alcohol está fuera delmismo envase del soplete. La razón de estaprecaución es que al calentarse la lámina delenvase, expansiona el aire interior y si esteaire ya está comprimido por un bombeointenso al calentarse por el fuego de lacazoleta, puede provocar una sobre presión.
4.1.1.1. ¿Cuál es el calor necesariopara soldar con soplete ?
La llama tiene dos coloraciones quecorresponden a diversos grados de calor, lallama amarilla es luminosa pero no calorífica.Al abrir poco a poco la esprea pasa másmezcla gas - aire y si la presión interior essuficiente, desaparece la flama amarilla paraconvertirse en azulada que es calorífica,intensificándose más a medida que se abremás la esprea. Recomendamos que parasoldar tubos hasta de 1” no se emplee unaflama demasiado fuerte pues el calenta-miento de la conexión sería demasiadorápido y no se podría controlar fácilmente,con el peligro de una evaporación inmediata
4
Manual Técnico
31
del fúndente y oxidación subsiguiente delcobre, impidiendo el corrimiento de lasoldadura. En medidas superiores a 1” puedeemplearse una flama intensa pues siendomayor la superficie a calentar ya no existeese peligro. En diámetros de 3” a 4” seráconveniente emplear más de un soplete degasolina.
Aunque como hemos visto no es necesariootra clase de soplete para soldar tubería decobre, la industria moderna ha puesto encirculación otra clase de sopletes a base degas L. P. y que varían desde el cilindroportátil manual tipo “spray” (Fig. 4.2.)pasando por el portátil de 2 (Fig. 4.3.)kghasta el de 20 kg. (Fig. 4.4.) con boquillas de
Fig. 4.2. Soplete manual portátilde gas tipo “spray”
perforaciones múltiples y de asidero depinzas que permite mantener el tubo dentro yuniformizar el calor. Naturalmente que cuantomás completo en servicio es el soplete debede esperarse más rendimiento en el trabajo.
Creemos que un equipo oxiacetilénico esexcesivo para este tipo de trabajo aunque noestá contraindicado el uso. Quien lo tenga yquiera usarlo puede hacerlo con la salvedadde que tendrá que pagar más por elcombustible.
Fig. 4.3. Cilindro portátil de 2 kg
Fig. 4.4. Cilindro semiportátil de 20 kg
4.1.2. El Cortatubos
Es una herramienta sencilla, constituida dedos partes ; una fija y otra móvil, en la partefija se encuentran dos rodillos guía que sirvende asiento a la tubería y en la parte móvilexiste un disco o cuchilla de acero que sedesplaza por medio de un husillo roscado conempuñadura.
Existen diferentes cortatubos, los quecomúnmente se emplean son aquellos quesirven para realizar cortes en tuberías quevan de 1/8” a 5/8”, 3/8” a 1 1/8”, 1/2” a 2 1/8”,1/2” a 3 1/8” y de 1” a 4 1/8” de diámetroexterior. La mayoría de estos cortatubosllevan consigo una cuchilla triangular quesirve para eliminar las rebabas una vezefectuado el corte. También existen corta-tubos que tienen un mecanismo de crema-
Nacobre
32
llera (clutch) que permite acelerar laoperación de corte, ya que se abrenrápidamente para colocar el tubo,deslizándose el disco o cuchilla automá-ticamente para dejarlo en posición de corte(Fig. 4.5.)
Fig. 4.5. Cortatubos
4.1.2.1. Manejo del cortatubos
El manejo de esta herramienta es sencillo yseguro, primeramente se coloca el tubo sobrelos rodillos guía, posteriormente se hacedesplazar el disco o cuchilla, que realizará elcorte ; para esto se hace girar el cortatuboshacia afuera lo que permita eldesplazamiento del disco por medio de laempuñadura cada vez que se haga girar éste.En los casos de no tener este tipo deherramienta y para efectuar cortes en lastuberías de diámetros mayores de 4” (5” y 6”)dichos cortes se pueden efectuar con unasegueta de diente fino (32 dientes por pul-gada) teniendo cuidado de usar una guíapara realizar los cortes, según se muestra enla figura 4.6.
Fig. 4.6. Corte del tubo utilizando segueta
4.1.3. Rimadores
Para eliminar la rebaba que resulte del corte,se puede hacer con la cuchilla triangular quetrae consigo el cortatubos o bien con losrimadores en forma de barril (Fig. 4.7.) queen su interior llevan un cono formado por trescuchillas. La parte interior del cono sirve paraeliminar la rebaba exterior del tubo ; y la parteexterior para eliminar la rebaba interior deltubo, esto se logra solamente asentando eltubo sobre el cono y haciéndolo girar.
Fig. 4.7. Rimador tipo barril
Si los diámetros de la tubería son muygrandes, puede usarse un lima de mediacaña, la cual tiene una parte curva que seutiliza para el interior del tubo y la parte planaen el exterior del mismo.
4.1.4. Abocinador
El abocinador es una herramienta que sirvepara trabajar la tubería flexible ; es la queexpansiona o abocarda en formación cónica(45º) los extremos del tubo que han deapoyarse sobre los chaflanes de la conexión.
Fig. 4.8. Abocinador
Existen diverso modelos y todos se basan enel mismo principio. Constan de dos partes,una fija y otra móvil, la parte fija es un bloque
Manual Técnico
33
metálico dividido en dos mitades iguales quegiran a charnela (bisagra), además tienenuna serie de orificios graduados exactamenteal diámetro exterior de las tuberías aexpansionar ; la parte móvil se compone deun mandril cónico a 45º que se desplaza pormedio de u maneral y sirve para centrar altubo a expansionar (Fig. 4.6.)
4.1.5. Herramienta de suajar
Existen dos tipos de herramienta de suajar yse emplean indistintamente tanto para tuberíaflexible como rígida ; una de estasherramientas es casi similar a la de abocinar,difiere únicamente en el mandril, el cual no escónico sino cilíndrico, dicho mandril existe endiferentes medidas en las que su diámetroexterior está calibrado exactamente aldiámetro exterior de la tubería a ensanchar(Fig. 4.9.)
Fig. 4.9. Suajador
El otro tipo de herramienta es de golpe y secompone de una serie de mandriles de golpeque van en diámetros de 1/4” a 5/8”(Fig. 4.10.).
4.1.5.1. Manejo del suajador
El manejo de esta herramienta es sencillo yrápido de efectuar ; los pasos a seguir sonlos siguientes :
1. Se deposita el tubo a ensanchar en elorificio adecuado del bloque de laherramienta, procurando que el extremodel tubo sobresalga del bloqueaproximadamente 2 cm.
2. Se aprieta el bloque amordazando el tuboa ensanchar.
3. Posteriormente se introduce el mandrilcilíndrico y se dan vueltas (apretando)para ir realizando el ensanchamientohasta llegar al tope.
Este sistema se sigue similarmente para losmandriles de golpe, sólo que hay queauxiliarse de un martillo; y considerar tambiénque al efectuar el golpeteo el bloque estéasentado sobre una superficie plana.
Fig. 4.10. Estuche de abocinador,cortatubos y mandriles para ensan-chamiento.
Anteriormente se habló de que estaherramienta se puede emplear también entubería rígida, sólo que hay que considerarque los extremos de los tubos a sufrir elensanchamiento se deben recocer paradestemplarlos y no permitir que se agrietencuando se efectúe la operación.
El ensanchamiento como se menciono, actúapor medio de golpe hasta lograr ensanchar laboca del tubo en cuestión al diámetro deltubo que penetrará en éste, para proceder arealizar la soldadura.
El suajador que es similar al abocinador,también se puede utilizar para tubería rígida,tomando la precaución de recalentar latubería antes de ensancharla.
Nacobre
34
4.1.6. Dobladores
El doblador de tubería más sencillo yeconómico que realiza doblados seguros esel manual, el cual consiste de un muelle dealambre acerado en forma de espiralcomúnmente conocido como doblador degusano (Fig. 4.11.) ; este se expende enjuegos que van de 1/4” a 5/8” de diámetroexterior. Se marcan en el tubo las señalesentre las que va a producir el doblez, seintroduce el tubo en el doblador de muellecentrando las marcas hechas y se le vadando poco a poco la curva que se desee. Sila curva no es muy cerrada, el muelle salefácilmente ; por el contrario, si la curva es tancerrada como por ejemplo 90º, se lubrica el“gusano” y se saca dando vueltas en elsentido del enrrollamiento del alambre delmuelle.
Fig. 4.11. Doblador de muelle o “gusano”
Otros dobladores que tienen ciertos principiosde mecánica también manuales son muyútiles cuando hay que sistematizar el trabajode doblar, bien por el número de doblecesque haya que hacer o por la exactitud en elángulo de los mismos, están basados en losiguiente : una mordaza que sujeta el tubo ylo afirma ; un disco o semidisco cuya periferiatiene forma exterior del tubo a doblar ; unapalanca giratoria desde el centro del discocon el extremo en forma de media caña y quese acopla al tubo que se va doblando en todoel recorrido de la vuelta (Fig. 4.12.)
Fig. 4.12. Doblador de palanca
Manual Técnico
35
CAPÍTULO
5.1. Soldaduras y fundentes
En general se puededecir que lassoldaduras sonaleaciones de dos omás metales que endiferentesproporciones seemplean para unirpiezas, ya sea porcalor directo o por latemperaturaalcanzada por las mismas.
Como norma se puede decir que lassoldaduras funden a temperaturas menoresque las piezas metálicas a unir ; por talmotivo, no todos los metales se pueden alearpara formar soldaduras : primero, por fundir aelevadas temperaturas ; segundo por carecerde resistencia adecuada a la presión o a latensión (según sea el caso) y tercero, por noaceptar la aleación o liga con las piezasmetálicas a unir.
Aún cuando existen muchas soldaduras,únicamente se hablará de aquellas que sirvanpara unir tuberías de cobre y conexiones delmismo metal o aleaciones de éste.
Al sistema de unión de tuberías de cobre sele denomina SOLDADURA CAPILAR y se lellama así debido a que el espacio que existeentre la tubería y la conexión a unir es tanpequeño que compara con el grosor de uncabello (pelo) ; mientras más pequeño seadicho espacio, con mayor facilidad seejercerá la capilaridad.
El fenómeno físico de la capilaridad se definede la siguiente manera : un cuerpo deparedes cercanas entre sí sumergido en elseno de un líquido, provoca que el líquidoascienda por las paredes del cuerpo.Ejemplos de capilaridad. Ejemplos de dichofenómeno se observan en la vida diaria comolos siguientes : el papel secante, el cualabsorbe la tinta , el quinqué o lámpara depetróleo en la que la mecha de lino retorcidoabsorbe el combustible hasta llegar a su
inicio para que con un simple cerillo nosproporcione la luminosidad requerida, portales razones es fácil comprender que lasoldadura fundida (líquido) al mojar la tuberíay la conexión (sólido) circula por su superficiecualquiera que sea la posición que se tengaal realizar la unión (vertical, horizontal oinclinada).
La unión de las tuberías de cobre se realizapor medio de soldaduras blandas o fuertes(según sea el caso), dichas soldaduras sedescriben a continuación.
5.1.1. Soldaduras blandas
Son todas aquellas soldaduras que tienenpunto de fusión abajo de 450º C ; en el grupode estas soldaduras existen tres de uso muycomún y se emplean de acuerdo al fluido aconducir.
Todas las soldaduras, menos la llamadaeutéctica pasan por un estado pastoso a los183º C intermedio entre sólido y líquido.
La soldadura eutéctica es una solución de37% de plomo y 63% de estaño.
5.1.1.1. Soldadura 40 :60
Está compuesta de 40% de estaño (Sn) y60% de plomo (Pb), es de color gris opaco(plomo).
Característica DescripciónComposición 40% Sn y 60% PbApariencia Opaca (plomo)Color GrisTemperatura de fusiónsólido 183º CTemperatura de fusiónlíquido 238º CResistencia a lapresión a temperaturaambiente 8 kg/cm2
Temperatura máximade servicio 70 º C
5
Nacobre
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No se recomienda el uso de esta soldaduraen instalaciones de agua caliente.
Se recomienda en instalaciones de agua fríaen casas de interés social y de tiporesidencial, en edificios habitacionales ycomerciales.
5.1.1.2. Soldadura 50:50
Esta soldadura se compone de 50% deestaño (Sn) y 50% de plomo (Pb)
Característica DescripciónComposición 50% Sn y 50% PbApariencia BrillanteColor GrisáceaTemperatura de fusiónsólido 183º CTemperatura de fusiónlíquido 216º CResistencia a lapresión a temperaturaambiente 10 kg/cm2
Temperatura máximade servicio 120 º C
Se recomienda emplear en instalacioneshidráulicas de casas de interés social yresidencial, en edificios habitacionales ycomerciales.
En vapor se recomiendan a presionesmáximas de 0.5 kg/cm2.
5.1.1.3. Soldadura 95:5
La composición de esta soldadura es 95% deestaño (Sn) por 5% de antimonio (Sb).
Característica DescripciónComposición 95% Sn y 5% SbApariencia brillanteColor GrisáceoTemperatura de fusiónsólido 232º CTemperatura de fusiónlíquido 238º CResistencia a lapresión a temperaturaambiente 18 kg/cm2
Temperatura máximade servicio 155 º C
Se recomienda usar en instalaciones devapor húmedo a presiones máximas de 1.0kg/cm2.
Se recomienda usar en clínicas, hospitales,baños públicos, etc., también en instala-ciones de gas, ya sea natural o L. P. ; en laconducción de aire acondicionado, airecomprimido y calefacción.
Otra aplicación que tiene esta soldadura esen aquellas líneas donde se pudiera llegar acongelar el agua ; naturalmente que unainstalación no se diseña esperando que secongele el agua ; sin embargo ocasional-mente puede llegar a congelarse.
5.1.1.4. Fundente
Al aplicar cualquiera de las soldadurasblandas se hace indispensable hacer uso depasta fundente, dicha pasta debe tener lacaracterística de ser anticorrosiva o exclusivapara soldar tubería de cobre.
Las funciones que desempeña la pastafundente son : evitar la oxidación del cobrecomo metal cuando se aplica calor y romperla tensión superficial para facilitar elcorrimiento de la soldadura.
Nota : En el mercado existen otros tipos desoldaduras que en su interior tienen unaresina (alma ácida) ; sin embargo estassoldaduras NO son recomendables paraemplearse en la unión de tubería de cobre,pues el poder mojante del fundente quecontiene, es insuficiente ya que viene enmínimas proporciones, además de contenerácido, lo que provocaría la corrosión en elcobre.
A continuación se presentan en resumen lasdiferentes características de las soldadurasblandas.
Manual Técnico
37
Características de las soldaduras blandas
Aleación ComposiciónTemperatura
de fusiónº C
Temperaturamáxima de
trabajo
Presión máxima detrabajo
(kg/cm2)
Densidadespecífica
Sólido Líquido º C Agua Vapor g/cm3
40/60 40% estaño60% plomo
183 238 70 8 9.30
50/50 50% estaño50% plomo
183 216 120 10 0.5 8.85
95/5 95% estaño5% antimonio
232 238 155 18 1.0 7.50
Fig. 5.1. Puntos de fusión de la soldaduras blandasdependiendo de la composición de estaño y plomo
Nacobre
38
Fig. 5.2. Comportamiento de la soldadura según el porcentaje de estaño contenido
5.1.2. Soldaduras fuertes
Las soldaduras fuertes se dividen en dosclases: las que contienen plata (Ag) y las quecontienen cobre (Cu) y fósforo (P), éstasúltimas son las más adecuadas para unirtuberías de cobre.
Las soldaduras de cobre (Cu) y fósforo (P)prácticamente sustituyen a las soldadurascon alto contenido de plata (5 a 20%), ya quecon estas aleaciones se obtienen losresultados requeridos en las uniones detubería de cobre y conexiones del mismometal o de aleaciones del mismo.
Algunas soldaduras que se pueden reco-mendar se enlistan a continuación.
5.1.2.1. UTP 37
Esta soldadura de flujo a base de cobre (Cu)y fósforo (P), se emplean en uniones de altaresistencia en cobre, latón y bronce, en laindustria de refrigeración, eléctrica ehidráulica. No usar fundentes en uniones decobre.
5.1.2.2. UTP 35
Es una soldadura de aleación universal con5% de contenido de plata (Ag), es para usosgenerales en uniones de metales ferrosos yno ferrosos. Su temperatura de fusión es de710º C. Úsese fundente: UTP 35, cuando seune cobre con cobre no requiere fundente.
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5.1.2.3. UTP 07
Es una soldadura aleada con 20% de plata(Ag). Especial para refrigeración, calefac-ción, oxígeno, gas, etc., su temperatura defusión es de 78-810º C.
Úsese fundente : UTP AGM
5.1.2.4. Eutecrod 180
Soldadura especial, sirve para remplazar alas soldaduras de plata. Se recomienda en lareparación de partes delgadas ya sea decobre o bronce. También se emplea enaparatos eléctricos, en refrigeración, aireacondicionado, rotores y en tuberías decobre. Se identifica por tener marcadas suspuntas en color amarillo. Su temperatura deFusión es de 700º C.
Úsese fundente : Wonder Flux
5.1.2.5. Aga fosco 750
Soldadura que sirve para remplazar a lassoldaduras de plata, al igual que lasanteriores es de flujo capilar y alta resistenciaa la tracción.
Se emplea en piezas de cobre y aleacionesdel mismo metal ; en juntas tope, a solapa yen tés. Se identifica por tener en susextremos marcado el color amarillo.
Úsese fundente : Aga - 2800
5.1.2.6. Oxi weld 280
Soldadura de flujo capilar a base de cobrefosforado (sustituto de plata), con altaresistencia a la tensión (2,800 kg/cm2). Serecomienda emplear en tuberías de cobre ysus aleaciones ; en instalaciones sanitarias,motores eléctricos, serpentines de refrige-ración, contactores, fabricación de artículosdecorativos y artesanales.
Se identifica por tener en sus extremosmarcado el color amarillo.
Úsese fundente Flux weld 280 en uniones decobre - bronce y cobre - latón.
En uniones de cobre a cobre no se requierefundente.
5.1.2.7. Oxi weld 280 Ag
Soldadura de cobre fosforado con contenidode plata (5%), con alta resistencia a latensión (2,920 kg/cm2).
Se recomienda emplear en tuberías de cobrey aleaciones del mismo metal, en instala-ciones sanitarias, contactos eléctricos, mor-dazas de hornos, serpentines de unidades derefrigeración y aire acondicionado, etc.
Úsese fundente : Flux weld 280 en unionesde cobre - bronce y cobre - latón.
En uniones de cobre a cobre no requierefundente.
5.1.3. Resistencia de la uniónsoldada
Para determinar la resistencia de la unión esconveniente considerar si la unión está o nocompletamente llena. Se sabe que en lasmanos de un técnico capaz, la unión quedarállena porque el espacio capilar está correcto,porque la unión se calentará a la temperaturaadecuada y porque la unión se habrálimpiado bien y se habrá recibido la cantidadcorrecta de fundente.
El siguiente cuadro muestra las presiones detrabajo que soportan las uniones soldadassegún el tipo de soldadura utilizado
Nacobre
40
Valores de la presión de trabajo en las juntas o uniones soldadas
Soldadurausada en las
uniones
Temperaturade servicio
Presión en agua (kg/cm2)medidas nominales
Presión envapor
saturadoº C 1/4” a 1” 1 1/4” a 2” 2 1/2” a 4” kg/cm2
No. 50 37.8 14.06 12.30 10.55 -50 % estaño 65.6 10.55 8.79 7.03 -50 % plomo 93.3 7.03 6.33 5.27 -
121.1 5.98 5.27 3.52 0.5No. 95 37.8 35.15 28.12 21.09 -95% estaño 65.6 28.12 24.61 19.33 - 5% antimonio 93.3 21.09 17.58 14.06 -
121.1 14.06 12.30 10.55 1.05
5.1.4. Importancia de la limpieza enlas uniones soldadas
Los metales, al contacto con el aire, tienden aoxidarse en menor o mayor grado depen-diendo de su capacidad de reacción química(valencia), el cobre forma dos óxidos segúnla valencia con que se combine. Una de lascaracterísticas principales de los metales esel aspecto brillante que presentan, cuando elcobre se oxida pierde su brillantés,presentando un aspecto opaco. De ahí laimportancia de la limpieza (con lija) anterior ala aplicación de la soldadura de las tuberías yconexiones a unir.
En una unión hecha correctamente lassuperficies se humedecen con el estaño de lasoldadura. El lazo de unión químico no puedetener lugar sin la superficie metálica.
Es importante hacer notar que no se debedejar la acción limpiadora al fundente y serecomienda insistentemente que no se usenfundentes que contengan ácidos u otrosagentes que se añadan para que actúen delimpiadores.
El fundente tiene una función muy apropiada,debe disolver o absorber los óxidos, tanto enla superficie del metal como en la superficiede la soldadura, que se formen durante laoperación de soldadura. O si se ve en otraforma, debe evitarse la formación de óxidosmientras se sueldan las superficies limpiadaspreviamente. Con este fin el fundente debeadherirse tan ligeramente a la superficiemetálica que la soldadura pueda sacarlo deahí conforme avanza sobre la superficie.
Manual Técnico
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5.1.5. Cantidad de soldadura en las uniones
Diámetro Cantidad de Soldadurade la unión Por unión Por 100 uniones
mm cm m 40/60kg
50/50kg
95/5kg
9.5 1.3 1.30 0.114 0.108 0.09112.7 1.6 1.60 0.140 0.133 0.11219.0 2.2 2.20 0.193 0.183 0.15425.4 2.9 2.90 0.254 0.241 0.20431.7 3.5 3.50 0.307 0.291 0.24638.1 4.1 4.10 0.359 0.341 0.28850.8 5.4 5.40 0.473 0.450 0.37963.5 6.7 6.70 0.588 0.558 0.47176.2 8.0 8.00 0.702 0.666 0.562101.6 10.5 10.50 0.921 0.875 0.738
Nota : Úsese una parte de pasta fundente por cada 8 de soldadura
Los carretes de soldadura, de acuerdo a su peso específico, tiene las siguientes longitudes :
• No. 50 Alambre de 3 mm de diámetro 5.40 m
• No. 40 Alambre de 3 mm de diámetro 5.13 m
• No. 95 Alambre de 3 mm de diámetro 6.40 m
Nacobre
42
CAPÍTULO
6. Protección de las tuberíasde cobre
6.1. Corrosión
Debido a que la mayoría de los metales en suestado natural forman compuestos ; óxidos,sales, etc. ; la corrosión se puede definircomo : “La tendencia de los metales a volvera su estado natural” ; debe quedar demanifiesto que la corrosión es un fenómenoelectroquímico, es decir que se presenta através de una transferencia de electrones.
Aún cuando hay un gran número de factoresque influyen en la corrosión de los metales, lamayor parte de ellos la afectan única-menteen cuanto a la cantidad y distribución de lamisma. Químicamente podemos clasificar lacorrosión en dos tipos :
• Ataque debido a la presencia de oxígeno.
• Ataque por ácidos oxidantes con despren-dimiento de hidrógeno.
De acuerdo a la teoría electroquímica, paraque empiece la corrosión es preciso tener unmetal cuyo potencial sea diferente del poten-cial de los iones catódicos de la solución conla cual está en contacto. Los iones catódicosmás comúnmente encontrados en lassoluciones corrosivas naturales, son los dehidrógeno. De ahí que ordinariamente latendencia de un metal hacia la corrosión esdeterminada por su potencial con respecto alhidrógeno.
En la tabla que se da a continuación sepueden encontrar los potenciales electro-químicos de los principales metales, sepuede ver que la mayor parte de los metalescomerciales son de potencial negativo conrespecto al hidrógeno, en tanto que el cobre(Cu) es el único de ellos con potencialpositivo, por lo cual, junto a la plata (Ag),mercurio (Hg), oro (Au) y platino (Pt) sondenominado como metales nobles.
En consecuencia, el cobre, dentro de losmetales comúnmente usados en la
fabricación de tuberías, es el que tiene lamenor tendencia hacia la corrosión ypermanece inafectado frente a condicionesque hacen que otros metales se corroan.
Serie de potenciales de los metales
Metal Símboloquímico
Potencial(voltios)
Magnesio Mg - 2.40Aluminio Al - 1.69Manganeso Mn - 1.10Zinc Zn - 0.76Fierro Fe - 0.44Cadmio Cd - 0.40Níquel Ni - 0.25Estaño Sn - 0.16Plomo Pb - 0.13Hidrógeno H ± 0.00Cobre Cu + 0.35Plata Ag + 0.81Mercurio Hg + 0.86Oro Au + 1.38Platino Pt + 1.60
El potencial negativo es la disposición deceder electrones (cátodo), y el potencialpositivo la disposición de admitir electrones(ánodo).
Como se dijo anteriormente, la corrosión deun metal es generalmente una reacciónelectroquímica, que comprende la soluciónde un metal con iones en áreas anódicas ydeposiciones de hidrógeno del electrolito enárea catódica. La reducción del oxígeno paraformar iones hidróxilo es la reacción catódicapredominante en el cobre y sus aleaciones,de ahí que la presencia de oxígeno y otrosagentes oxidantes sea esencial para causarla corrosión en estos metales. Como losiones en solución van unidos con ioneshidróxilos metálicos, puede darse el caso deque formen un recubrimiento adherente y noporoso, que protegerá al metal de unacorrosión ulterior, esta producción dependeráen gran escala de la solubilidad del productode corrosión en el medio ambiente.
Por otro lado, en presencia de oxígeno, elcobre es el único metal que tiene la
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propiedad de formar en su superficie unacapa protectora de óxido y sulfato de cobrellamada pátina, que a diferencia de otrosmetales, que también lo hacen, es comple-tamente lisa e insoluble en agua y en lugar deque afecte al metal lo protege contra elataque del medio que lo rodea ; el poco óxidoque al principio de la formación de la capa sellegara a desprender, no es perjudicial a lasalud ya que por un lado el cobre esnecesario al metabolismo humano y por otro,se requerirían tomar 22.5 litros de agua entubería de cobre nueva para consumir lamisma cantidad de cobre que contiene unplato de ostiones. Esto es contrario a otrostipos de tuberías metálicas en las que elóxido que forman puede tenerconcentraciones tales que lleguen a serperjudiciales a la salud.
Frecuentemente, sobre la primera película(pátina) se depositan otras constituidas desales cúpricas que generalmente mejoran laprotección. Cuando por algún motivo, quepuede ser inclusive un exceso de velocidad,se desprenda del tubo la película de óxidocuproso, ocasionaría que aumentase lacorrosión de la tubería.
Hay otros tipos de corrosión que puedensufrir ciertos metales y sus aleacionesdependiendo del medio y condiciones detrabajo, a continuación se describen.
6.2. Tipos de corrosión
6.2.1. Corrosión aérea
En la cual el electrolito es la capa conden-sada de aire, que cubre el metal.
6.2.2. Corrosión terrestre
En este tipo de corrosión, el electrolito estáformado de una capa condensada dehumedad, no proveniente de la atmósfera,sino del suelo donde está el material. Lacorrosión del cobre y sus aleaciones por elsuelo, dependen de sus propiedades físicas yquímicas de manera compleja.
Se han reconocido como causas de corrosiónlas siguientes :
a) Aereación diferencial
b) Ácidos y sales del suelo
c) Distinta composición química y propie-dades físicas del suelo, en contacto conun mismo metal
d) Presencia en el suelo de materiales dedesecho, cenizas, detritus, etc.
e) Corrientes perdidas
f) Bacterias anaerobias
g) Par galvánico
Con exclusión de los tres últimos casos, lascausas de corrosión residen en el suelo, elcual por sus propiedades físicas y químicasdetermina el ataque.
6.2.2.1. Propiedades físicas delsuelo que influyen en la corrosión
Desde el punto de vista de la corrosión, sonel conjunto de propiedades interdependien-tes, tales como la textura, estructura,porosidad, contenido de humedad, drenaje(filtración), etc., de las cuales depende laaereación del suelo.
6.2.2.2. Propiedades químicas delsuelo que influyen en la corrosión
Interesa la composición del estrato acuoso,es decir, de las sales como cloruros, sulfatos,carbonatos, bicarbonatos, alcalinos y alcalinotérreos, amonio, acidez y pH ; del conjunto detodas ellas depende la resistividad.
Concebida la corrosión metálica en un medioelectrolítico como un fenómeno electro-químico, con áreas catódicas y anódicasdiscretas, la existencia de las mismas seríauna consecuencia de heterogeneidad en elmetal o en el medio de contacto con él.Causas a, c y f.
En las numerosas pilas en corto circuito quese forman, los ánodos y catódos estánpolarizados con concentración y sobrevoltaje, en un grado que depende de lacomposición química del electrolito (sales delsuelo), de la aereación del mismo (oxígeno) y
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de la naturaleza del metal, las zonas donde elacceso de oxígeno es más fácil, cuando elmetal es único, son siempre catódicas y ellasse comportan como un electrodo de oxígenomás o menos irreversible y las zonas dondeel acceso de oxígeno es nulo o pequeño, sonlas zonas anódicas. La acidez total actúa enel sentido de mantener la superficie de loselectrodos libres de deposito.
La velocidad con que los distintos tipos desuelo atacan al cobre, dependen en granparte de la rapidez con que polarizan lasáreas catódicas y anódicas.
6.2.3. Recomendaciones paraevitar la corrosión química
Una regla fundamental que se deberáprocurar respetar al instalar la tubería decobre consiste en lo siguiente :
Nunca se debe instalar tubería de fierrogalvanizado abajo de la tubería de cobreen dirección al flujo, esto con el propósitode evitar la corrosión del tubo de fierro porelectrólisis, ya que el óxido de cobre que sellegue a desprender de la tubería y quellegara a depositarse en la superficie del tubode fierro formaría pares galvánicos,sirviendo el agua como electrolito.
Debido a que la tubería de cobre no permiteadherencias ni incrustaciones, el óxido defierro no llega a depositarse en el tubo decobre al colocar las tuberías a la inversa.
El par galvánico es un fenómeno electro-químico en el cual, al estar dos metales dediferente potencial electroquímico encontacto directo en un medio electrolítico, elmetal menos noble (ánodo) tiende adisolverse.
En las instalaciones hidráulicas, tanto el aguacomo la humedad del aire pueden servir deelectrolitos, por lo cual se deberá evitar elcontacto directo entre ambos metales(Cobre y Fierro).
No obstante la gran resistencia a la corrosiónde la tubería de cobre dentro de lasinstalaciones, es menester tomar algunasmedidas preventivas.
Para anular o disminuir el indicio de corrosiónde la tubería de cobre, la forma más eficaz esevitando el contacto directo, es decir,aislando la tubería de cobre.
Las condiciones de prevención que semencionaran más adelante, son válidassolamente para situaciones donde el agentecorrosivo no es muy agresivo. Para el casode agentes más corrosivos es forzosorealizar un análisis meticuloso de loselementos que propician la corrosión y apartir de éste se define el mejor método deprotección a utilizar.
6.2.4. Corrosión - erosión ocorrosión por choque
Este tipo de corrosión, se presenta al hacercircular agua a velocidades inapropiadas.Cabe mencionar que el ataque es también denaturaleza electroquímica ; lo que sucede esque las altas velocidades del flujo interfierenen la formación de la película protector, estopermite el ataque en forma desigual.
Desde el punto de vista práctico, no seconsideran favorables velocidades queexcedan 2.9 m/s para cobre en la mayoríade las aguas municipales.
Existen varios factores que incrementansusceptiblemente el ataque por choque ydeberán evitarse. Entre los principales estánlos gases o sólidos atrapados, lasturbulencias que se producen por cambiosdireccionales en las conexiones (codos, tes)lo cual ocasiona que queden porciones delmetal desprotegidas adyacentes a ellas,provocando corrosión por el choque yperforaciones en la tubería.
La susceptibilidad del cobre a la corrosión- erosión, aumenta cuando el pH es menora 6.8 y también en un medio altamenteclorinado (ejemplo, agua de mar y salmuera).
Se deberá hacer una cuidadosa inspecciónantes de utilizar el tubo de cobre, tomandolas precauciones necesarias para evitar queel tubo quede expuesto a la corrosión porpicaduras ; siendo admisible que hasta esemomento se desconozcan las condicionesexactas de la superficie del tubo paraevitarlas ; es aconsejable considerar que
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cualquier depósito en la tubería que no seaóxido cuproso, sea considerado comosospechoso. Si se van a usar tubos en estascondiciones, deberán limpiarse para removerdicho material antes de instalarse.
SI existe merma o disolución de la película deóxido en el cobre, es seguro que haya unataque generalizado, pudiendo evitarlo con laelevación del pH, que por lo regular essuficiente para reducir el ataque y desdeluego a que el cobre del tubo entre ensolución, manteniéndose a niveles muy bajos.
La corrosión por choque resulta cuando elflujo es lo suficientemente rápido pararemover los iones de cobre antes de laformación de la película de óxido cuproso.
Considerando la naturaleza del fenómeno decorrosión por picadura y basado en laspruebas laboratorio, deberá haber una capalocalmente interrumpida y eléctricamenteconductora, sobre la zona de ataque comocondición para perforaciones. Dicha mem-brana está compuesta por lo general de óxidocuproso, actuando en su parte inferior comoánodo y en la parte superior como cátodo.
Los iones de Cu+ (monovalentes) que sedesarrollan en una picadura pueden seroxidados a iones Cu++ (bivalentes) en la parteinferior de la capa. Con el cobre metálico, losiones Cu++ forman además iones Cu+
manteniéndose así el ciclo. Una parte de losiones Cu+ , atraviesa la capa ; siendooxidados por el oxígeno del agua, cayendoasí a su forma bivalente, parcial-mente comouna sal básica, ésta hace que se forme una“marca de viruela” en la parte superior de lapicadura. El resto de la capa en su partesuperior, se ha convertido catódica, asíreduce el ion monovalente y continua suparticipación en el ciclo, asegu-rando el flujode la corriente a través capa. La fuerzacreada es la diferencia de concentración deiones de Cu+ entre la parte interior de laperforación y la exterior que la rodea. Laconcentración de iones Cu++ no tieneinfluencia.
Las condiciones para iniciar la corrosión porpicadura, son capas de óxido cuproso, coninclusiones de cloruro de cobre entre el óxidoy el metal base.
6.3. Corrosión microbiológicade las tuberías de cobre
En general, la mayoría de los sueloscontienen una enorme población demicroorganismos, tanto en número como endiversidad ; bacterias, hongos, algas y otros,son de los grupos mayormente encontradosen los suelos.
Entre los miles de microorganismos, sola-mente algunos han sido realmente consi-derados como agentes corrosivos biológicos.Estos tienen forma de barra o coma, loscuales traen como consecuencia transforma-ciones en el azufre (S). El primer grupo deestas bacterias, es el Thiobacilli, una bacteriaaerobia, esto es que requiere la presencia deaire para crecer.
Ellas son también únicas en el mundomicrobiológico, porque obtienen su energíade la oxidación del azufre elemental, como eltiosulfato y en algunos casos, de lospolitionatos, sulfuros y sulfitos. El productofinal de su oxidación, es el ácido sulfúrico,que puede ser formado en cultivos con pHtan bajo como 0.7.
El segundo grupo de estas bacterias “azufre”,son estrictamente anaerobias, esto es que norequieren del oxígeno para crecer. Enocasiones se encuentran aparentementecreciendo en un ambiente rico en oxígeno, yaque utilizándolo provoca el ambienteanaerobio requerido. Estas bacteriasanaerobias, pueden reducir compuestos deazufre oxigenados, como sulfatos, cedersulfuro si existe una fuente de electrones o siel hidrógeno está presente.
Este grupo de bacterias reductoras desulfato, se divide en dos : un grupo queproduce esporas, cuerpos minúsculosresistentes que se forman en la celdabacterial y las bacterias que no formanesporas.
Las que forman esporas han sido clasifi-cadas en un nuevo género, Sulfotomcaulum.Algunos de estos organismos son termo-fílicos, o sea que requieren altas tempera-turas (45º C a 55º C) para crecer.
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Las bacterias no formadoras de esporas deltipo reductoras de sulfato, son miembros delgénero Disulfovibrio, requieren de un pHfavorable, son más comunes para la genterelacionada en el campo de la corrosión. Lahabilidad de estas bacterias a utilizarhidrógeno molecular como un electróndonador, forma la parte esencial de la teoríade la despolarización catódica de la corrosiónanaerobia.
En adición a las condiciones anaerobias dehidrógeno donado y otros nutrientes, lasDisulfovibrio requieren de un pH favorable, seha demostrado que debe estar entre 6.5 a 8.0con rango límite de 5.5 a 9.0.
Aparte de este grupo de bacterias de azufre,un gran número de otras bacterias estánasociadas con la corrosión microbiológica ymuchos de estos organismos están tambiénasociados con reductores de sulfato, otrasllamadas bacterias de hierro que oxidacompuestos de hierro.
6.4. Corrosión por electrólisisde corrientes derivadas
A la electrólisis se le atribuye frecuentementela corrosión de la tubería del subsuelo,cuando en realidad, la dificultad se debeenteramente a las condiciones del terreno.
No obstante, casos reales de este tipo decorrosión están siendo grandemente dismi-nuidos con el empleo de mejores métodos enla distribución de la energía y la modernatendencia de reemplazar los tranvías eléc-tricos.
En contraste con otras clases de corrosión,los materiales y las condiciones del ambienteson de importancia en este caso. La formamás efectiva de prevenirla es por medio delcontrol de las corrientes directas, línea atierra o el empleo de juntas aisladas, si sesabe que la electrólisis tiene efecto perju-dicial sobre el tubo de cobre, estas medidaspreventivas pueden ser empleadas en formaefectiva con él.
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CAPÍTULO
7.1. Dilatación térmica
Cuando se calienta un cuerpo sólido, laenergía cinética de sus átomos aumenta detal modo que las distancias entre lasmoléculas crece, expandiéndose así elcuerpo, o contrayéndose si es enfriado. Estasexpansiones y contracciones causadas porvariación de temperatura en el medio que lerodea debe tomarse en cuenta siempre undiseño ; por ejemplo, cuando se construyenpuentes con pavimento de hormigón, sedejan huecos entre tramos para evitaragrietaduras o abombamientos si se hace elpavimento de una sola pieza. De igual formalos rieles de la vía del ferrocarril tienen entretramo y tramo una separación para evitar losefectos de las variaciones de temperatura. (alhacer referencia a dilatación térmica, quedaimplícita la existencia de contraccióntérmica).
Cuando las tuberías de cobre conducenfluidos a temperaturas diferentes a las delmedio ambiente sufren de este fenómeno,por lo cual su colocación y fijación se debenprevenir ya sea cuando estén empotradas ovisibles, por lo que a continuación se hablaráde esto ; primeramente observando cuantose dilata o contrae la tubería, si estemovimiento no es excesivo se preverá sufijación y aislamiento, y cuando éste seamayor se diseñará la curva de dilatación quecontrarreste el movimiento.
El coeficiente de dilatación térmicadel cobre es de 17.0 x 10-6 /ºC de
20º a 100ºC
Esto significa que un metro de tubo se alarga1.7 mm cuando su temperatura aumenta100ºC, por lo tanto, es necesario tomar encuenta este factor en el montaje de tuberíasde cobre.
El diagrama de la figura 7.1 permite deter-minar fácilmente la dilatación térmica detramos de tubo de hasta 10 m de longitud.Las variaciones de longitud se obtienen delas siguiente fórmula :
DL L t= × ×0 017. (7.1.)
Siendo :
DL = Variación de longitud, en mm
L = Longitud inicial del tubo, en m
t = Diferencia de temperaturas, en ºC
Se considera como diferencia de tempera-turas la diferencia entre la temperaturaambiente y la temperatura máxima deservicio.
7.2. Colocación de lastuberías de cobre
Puesto que proporcionarán un servicio muyprolongado y durarán por lo menos, tantocomo el inmueble, las tuberías de cobre sedeben de colocar cuidadosamente. Paraejecutar bien este trabajo hay que tener encuenta las tres reglas siguientes :
1. Realizar uniones que sean perfectamenteherméticas, sin remiendos de ningunaclase.
2. Apoyar las tuberías de modo que el pesode los tubos cargue sobre los soportes yno sobre las uniones.
3. Tomar las medidas necesarias para lalibre contracción y dilatación de los tubospor los cambios de temperatura.
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Fig. 7.1. Dilatación de los tubos de cobre en función de la diferencia de temperatura
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1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
DIFERENCIA DE TEMPERATURA ºC
DIL
ATA
CIÓ
N L
INEA
L m
m
Dilatación Lineal
DL = 0.017 x Longitud x DiferenciaTemperatura
1 m
2 m
3 m
4 m
5 m
6 m
7 m
8 m
9 m
10 m
7.2.1. Soportes para las tuberías decobre
Los tubos de cobre se fijarán a lo largo de lasparedes o se colgarán del techo por medio deabrazaderas, de las que existen una granvariedad en el mercado (Fig. 7.2.).
Las abrazaderas serán preferentemente delatón o de cobre, o en su defecto de cualquierotro material no ferroso, ; para evitar que seoxiden y duren así indefini-damente, sinprovocar para galvánico.
Fig. 7.2. Diferentes tipos de abrazaderasempleadas en tubo de cobre.
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Se pueden también preparar soportesdestinados a fijar los tubos al techo, a lasesquinas de las paredes, a las vigas deacero, o que sirvan de soporte común avarios tubos (Fig. 7.3.).
Fig. 7.3. Preparación de soportes paratubos de cobre
Para las tuberías horizontales, con tubos de10 a 25 mm (3/8” a 1”) de diámetro, lossoportes se colocarán cada uno a dosmetros. Si los tubos son de dimensionessuperiores se podrán colocar cada dos o tresmetros.
Las tuberías verticales, hasta 25 mm (1”) dediámetro, requieren de un punto de sujeciónpor piso. Para los diámetros superioresbastará con dos soportes por piso.
Si las tuberías para agua caliente vanempotradas, es necesario dejar espacio librealrededor de los tubos y sobre todo en losextremos, lo que se logra forrando lastuberías con revestimiento impermeable alcemento o al yeso, que si no lo inutilizarían.El espesor del revestimiento no será, por lotanto, solamente función del aislamientodeseado sino también de la dilatación quehaya que permitir.
Esto se debe tener en cuenta principalmenteen las curvas y derivaciones, para quepuedan desplazarse libremente. Hay quedisponer de las cosas de modo que haya unaposibilidad de libre movimiento entre dospuntos fijos ; se consigue con cambios de
dirección de las tuberías o liras de radiosuficiente.
Para mayor claridad se exponen algunosdiseños sencillos de instalaciones, con lasdisposiciones erróneas y las correctas.
7.2.1.1. Caso de una instalación paraagua caliente realizada con tubo decobre no empotrado
Fig. 7.4. Tubería de agua caliente no empo-trada
Para el caso a, las abrazaderas no han sidocorrectamente dispuestas ; el tramo de tuboque atraviesa la pared cerca del punto A hasido revestido de cartón ondulado para quepueda absorber la dilatación del tramo A-B.Además ha sido completamente empotradoel pequeño tramo de tubo que sale de lapared cerca del punto A. Los errores son lossiguientes :
a) El empotramiento y la mala colocación dela abrazadera B, colocada demasiadocerca de la conexión, impide elmovimiento del tramo A-B.
b) La errónea colocación de la abrazadera C,impide el movimiento del tramo B-C.
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Como consecuencia, cuando la instalación seponga en servicio, se producirá elagrietamiento del revestimiento de la pared.
En el caso b de figura 7.4., se muestra ladisposición correcta ; la apropiada colocaciónde las abrazaderas evitará que se produzcandesperfectos.
7.2.1.2. Caso de una instalación deagua caliente empotrada
Fig. 7.5. Derivación de agua calienteempotrada
La figura 7.5. caso a, representa la ejecuciónerrónea del detalle de una derivación paraagua caliente, empotrada, en la quesolamente han sido revestidos los tramos detubería en la zona próxima a la unión. Lostubos, revestido solamente de cartónondulado, están empotrados rígidamente. Enestas condiciones, cuando el tubo se dilatano encuentra posibilidad de movimiento y seproducen tensiones que repercuten sobre lasuniones. Como consecuencia la soldadurablanda puede ceder y se pueden producirfugas.
El caso b de la figura 7.5., se presenta laejecución correcta de la misma instalación,revistiendo los tubos en toda la su longitud. Elrevestimiento permitirá el movimiento yevitará así que las uniones sean fastidiadasfuertemente.
Fig. 7.6. Tuberías de agua calienteempotrada
En la figura 7.6.a. se presenta la ejecuciónerrónea de una derivación para agua caliente.La disposición de las distintas partes de lainstalación es tal que se impide todomovimiento debido a la dilatación térmica.Como consecuencia ocurrirá que las unionespuedan llegar a fastidiarse y se podríanproducir fugas. La figura 7.6.b. presenta elcorrespondiente montaje correcto de lamisma derivación.
La figura 7.7. presenta la ejecución de unacolumna ascendente para agua caliente enuna casa de 4 pisos. Las consideraciones seefectúan sobre las condiciones de dilataciónque tienen lugar para una diferencia demáxima de temperatura de 80º C.
En la figura 7.7.A. se presenta la ejecuciónerrónea de la instalación ; la abrazadera desuspensión de la tubería en el sótano deledificio ha sido colocada demasiado cerca dela columna ascendente y así impide sumovimiento hacia abajo.
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Fig. 7.7. Columna ascendente para agua caliente en una casa de 4 pisosA) Ejecución erróneaB) Ejecución correctaC) Detalle de la parte inferior de la columna ascendente, ejecución (B) (la dilatación se ha representado exagerada)D) Otra posible solución. Es preferible la solución (B)
La dilatación se verifica solamente haciaarriba.
Las dilataciones de los diferentes tramos seindican en el cuadro siguiente :
Derivación Altura de lasderivacionesrespecto a latubería delsótano (m)
Dilatacioneshacia arriba
(mm)
I 9.35 12.3II 6.65 8.8III 3.95 5.2IV 1.25 1.6
Estas dilataciones son importantes y nopueden ser absorbidas de ningún modo.
En la figura 7.7.B. se presenta la ejecucióncorrecta. Aquí se a colocado una lira “S”entre las derivaciones II y III, además de losdos anclajes F1 y F2, separados entre sí5.40 m.
Las dilataciones de los diversos tramos deesta instalación se indican en el cuadrosiguiente :
Derivación Distancias alpunto fijo más
cercano(m)
Dilataciones(mm)
IV 1.35 1.8F2 0.00 0.0III 1.35 1.8II 1.35 1.8
F1 0.00 0.0I 1.35 1.8A 2.60 3.4
La dilatación absorbida por la lira S, para unadiferencia de 80º C, es de :
5.40 x 0.0170 x 80 = 7.3 mm
En la figura 7.7.C. se presenta el detalle de laparte inferior de la columna ascendente.
La figura 7.7.D. presenta una soluciónalternativa, pero es preferible la solución de lafigura 7.7.B.
Las dilataciones, en la disposición de la figura7.7.D., son las indicadas en el siguientecuadro :
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Derivación Distancias alpunto fijo F
(m)
Dilataciones(mm)
IV 4.05 5.3III 1.35 1.8F 0.00 0.0II 1.35 1.8I 4.05 5.3A 5.30 7.0
En montaje se deberá tener en cuenta que,cuando la instalación esté en funciona-miento, el punto “A” se desplazará haciaabajo 7 mm.
7.3. Curvas de dilatación
Las curvas de dilatación pueden ser dedistintas formas, en la figura 7.8. se presentael tipo que, a igualdad de espacio ocupado yfacilidad de ejecución, da el mejor resultado.
Los valores mínimos de Lo y lo en función dediámetro del tubo se indican en el siguientecuadro. Se trata de valores informativos
solamente válidos en condiciones tales que lalira y todo el tramo A-B puedan moverselibremente en el sentido del tramo Lo.
Fig. 7.8. Ejemplo de lira de dilatación
Fig. 7.9. Diagrama que da el desarrollo mínimo de las liras en función de la dilatación térmicaa compensar.
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7.3.1. Valores mínimos de Lo y loen función del diámetro del tubopara las liras de dilatación
Diámetro del tubo mm13 16 19 25 32
Lo mínimocm
100 120 140 160 180
lo mínimocm
25 30 35 40 45
Nota : si dos derivaciones resultaran estarmás próximas que el valor mínimo Lo, seelegirá una lira de mayor desarrollo,colocándola, si es posible, en el punto medioentre las dos derivaciones.
Hay que hacer notar que la lira debe estarsituada a una distancia de la derivación máspróxima al menos igual a lo. Se obtiene elmejor resultado cuando la línea media de lalira está equidistante de las dos derivacionesmás próximas.
Cualquier obstáculo a la movilidad del tramode tubo en forma de U, derivado, porejemplo, de acanaladuras en la pareddemasiado estrechas, o de abrazaderas malsituadas, producirá mayores esfuerzos en el
tubo o en los puntos de unión A y B, y así enun tiempo más o menos breve, se producirándesperfectos.
El desarrollo de las liras se obtiene deldiagrama de la figura 7.9.
Si dos derivaciones estuvieran más próximasque el valor mínimo Lo, indicado en elcuadro, se deberá realizar una lira con mayordesarrollo que el del valor de H del diagrama.
Como regla se puede tomar que para unvalor Lo inferior en 25% al valor mínimo de latabla, hay que aumentar H en 10% ; para unadisminución de Lo del 50% hay que aumentarH en un 40% aproximadamente.
También se pueden utilizar dispositivoscompensadores de dilatación axiales, queocupan poco espacio (Fig. 7.10.)
Fig. 7.10. Compensador de dilatación axial(Doc. Rudolph)
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CAPÍTULO
8.1. Prefabricación
La prefabricación se define como lahabilitación de elementos fuera de obra,permitiendo que el ahorro de los tiempos deentrega y reducción en los costos debido a suhabilitación simultánea a la construcción, alahorro y control de los materiales y a laoptimización de los rendimientos de lostiempos y movimientos en mano de obra.Esto provoca el disponer de espaciosalternos adecuados para la realización de loselementos.
Para poder ser rentable el utilizar estesistema, requiere de un alto volumen deproducción que permita costos más bajosque el de los sistemas tradicionales. Por lotanto la prefabricación de redes hidráulicases factible, considerando beneficios econó-micos, si se sigue el método adecuado.
Nacobre, apoyando la prefabricación deredes hidráulicas propone la siguientemetodología, basándose en las caracte-rísticas y ventajas de sus tuberías. En lossistemas de prefabricación se considerangeneralmente tres etapas :
A) Estudios de gabinete
B) Habilitación del taller (fabricación)
C) Ajuste y montaje en obra
8.1.1. Estudios de Gabinete
La etapa de estudios, es la etapa deplaneación en donde el procedimiento aseguir determinará la eficiencia del sistemapropuesto, cada detalle debe ser cuidado-samente estudiado con el objeto de que losprocesos en taller y en obra no tengan ningúncontratiempo. La referencia para esta etapasiempre será el proyecto arquitec-tónico yalimentará a las etapas de diseño y cálculo,derivándose por separado de éstas, una seriede procesos que finalmente integrados dancomo resultado el proyecto hidráulico.
El diseño de las redes de las tuberías debeser un proceso racional, el cual defina lamejor disposición de éstas ; asegurando elmínimo recorrido del agua para evitarpérdidas de presión por fricción, un trazolimpio y sencillo evitando cambios dedirección innecesarios ; respetando todo elsistema estructural del inmueble y trazandopor lugares de fácil acceso a la instalación,etc.
Cuando se tenga éste, es convenienteconsultar para efectuar el cálculo de diáme-tros de la memoria “Justificación de Re-ducción de diámetros. Métodos deSuministro de Agua a Presión” queNacobre edita, de acuerdo a ésta memoriapodremos obtener los diámetros adecuadospara cada uno de los ramales.
La codificación de materiales se obtiene deacuerdo a los dos puntos anteriores y se leagrega máximo el 1% de desperdicio a latubería. En el caso de las conexiones, válvu-las y accesorios no se da ningún porcentajepor desperdicio ya que el control de éstos enalmacén es estricto y solamente piezasdefectuosas o de desecho por malos proce-sos de unión serán repuestas.
El estudio de arneses, es un procesocomplejo y delicado que requiere coor-dinación con el personal de campo paradeterminar las partes a habilitar en el taller,con el objeto que la colocación de piezas enobra sea fácil y sencilla.
El programa de corte define el proceso entaller, con él se optimizan los materiales ymano de obra, cumpliendo en gran parte losprogramas establecidos.
Con todo lo anterior se suministra el materialy los datos necesarios al taller para su buenfuncionamiento, serían los siguientes
• Cantidad de material a utilizar y que elalmacén debe proveer.
• Programa de corte de tramos de tuberías.
• Programa de arneses a habilitar.
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8.1.2. Habilitación en taller
Del almacén saldrán los tramos de tuberíaque el operario cortará en una sierra circularde acuerdo al programa establecido, poste-riormente se clasificarán los pedazos encasilleros para que otro los prepare para suunión, es decir que elimine la rebaba, efectúela limpieza y aplique la pasta fundente.Paralelamente del almacén de conexiones,válvulas y accesorios, saldrán las piezasadecuadas para efectuar las uniones, éstasse prepararán previamente en su limpieza.
Una vez que tubos y conexiones hayan sidopreparados serán ubicados en su posicióndefinitiva para efectuar las uniones corres-pondientes, para la colocación de la tuberíase tendrá que auxiliar con guías diseñadasespecialmente para tal efecto y que permitanmantener sujetadas las tuberías en laposición correcta hasta efectuar lassoldaduras.
Una vez realizados todos estos pasos lainspección visual y un control de calidad mása fondo son necesarios con el objeto de
manejar arneses confiables para su posteriorcolocación. Por último es necesario mantenerun almacén transitorio de arnesesterminados, con el objeto de manejarpaquetes completos en el montaje de la obra.
8.1.3. Montaje en obra
El montaje en obra se realizará en elmomento en que las ranuras se hayanefectuado y la obra lo permita, el operario conun ayudante procederá a realizar la unión delos arneses de acuerdo a los programas,ajustándose a los obstáculos previstos de laobra, por último se realizarán las pruebas dehermeticidad correspon-dientes para poderentregar el trabajo.
Cuando las cosas no se planeancuidadosamente los errores se reflejan, nopudiendo en muchas ocasiones dar lasolución, provocando que se repita todo elproceso.
Fig. 8.1. Diagrama de flujo de la prefabricación
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8.2. Desarrollo de la prefabricación de un prototipo, presentado amanera de ejemplo , para demostrar la eficiencia de las tuberíasde cobre en este sistema.
A) Estudio de gabinete
1) Criterio de diseño
De acuerdo al prototipo presentado en losplanos 1, 2 y 3 se desarrolló el trazo de lastuberías considerando la ubicación propuestade los muebles y la posibilidad de alimen-tación de la red (gravedad o presión). Lastuberías horizontales se trazaron en el firmedando un separación entre tuberías y conrespecto al muro de 5 cm, las tuberíasverticales se empotraron en el muro, por loque se ranura éste ; las tuberías dealimentación a muebles se consideraron deacuerdo a las distancias marcadas por losfabricantes.
Se diseñó considerando los siguientesmuebles :
• Un lavabo
• Una regadera
• Un fregadero
• Un lavadero
• Un calentador
• Una llave de nariz
Los diámetros de alimentación a los mueblespara agua fría y caliente (según sea el caso)son de 13 mm (1/2”) excepto el lavabo quetiene 10 mm (3/8”).
El diseño resultante se encuentra en elplano No. 4
2) Dimensionamiento de diámetros
Los diámetros en la práctica de obtienen deacuerdo a la memoria “Justificación deReducción de Diámetros. Método deSuministro de Agua por Presión”, para el
prototipo presentado éstos se consideraronde acuerdo a criterios, debido a la falta demayor información.
La especificación de materiales se realizó deacuerdo a la disposición de los aparatos y alos diámetros resultantes, se anexa lista demateriales para el prototipo y por 100 casas.Se aumenta el 10% de desperdicio paratuberías y 5% para conexiones en el sistematradicional, para el de prefabricación seconsideró el 1% en tuberías y 0% enconexiones y se eliminan los coples debido alprograma de corte.
3) Estudio de arneses
Después de efectuar el diseño y cálculo dediámetros de la red a instalar se procede aanalizar las posibilidades de seccionamientode acuerdo a su posición en la obra ; esto escon el objeto de determinar las partes afabricar en el taller.
Para este efecto debemos considerar lossiguientes puntos :
a) El arnés o pieza debe ser transportado enun vehículo de determinadas dimensionespor lo que no debe exceder de éstas.
b) Debe permitir su penetración y colocaciónen el lugar de su ubicación, por lo que hayque considerar todos los obstáculos quelimiten estos movimientos.
c) La unión para que se realice adecuada-mente y con rapidez debe de ubicarse enun lugar accesible, por lo que al diseñarlos arneses se debe considerar esto.
d) Cuando el arnés no tenga que atravesarun muro las uniones se deberán realizar lomás alejado de este.
e) Es necesario aclarar que la fabricación delos arneses a la vez de realizarla,considerando los puntos antes expuestos,
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se debe realizar con la precisión y calidadque nos dan un buen diseño y un buenequipo de fabricación, por lo que esimportante el considerar la fabricación oadquisición de un buen sistema de guíasque sujeten cada tramo o pieza en laposición correcta, en el plano 5 encon-trará la mejor disposición que se obtuvodel prototipo presentado.
4) Programa de corte
El programa, consiste en organizar el cortadode los tramos a utilizar según su diámetro ylongitud, de acuerdo al proyecto presentadoen el punto, ajustando las sumas a 6.10 m,con el objeto de disminuir al máximo posibleel desperdicio.
De acuerdo al prototipo el programa sedetermina de la siguiente manera :
Análisis de tuberías de 10 mm(3/8”)
Tramo Longitud Cantidadpara 100 casas
T 0.65 65.00U 0.05 5.00V 0.60 60.00W 0.10 10.00L’ 1.80 180.00LL’ 0.10 10.00M’ 0.60 60.00N’ 0.10 10.00
400.00
No. deAjuste
Descripción del ajuste No. detramos
1º Suma de tramos : L’ + M’ + T = 3.05 m, para un tramo de 6.10 m seobtienen 2 grupos
Si se requieren 100 de cada uno, se necesitarán : 50 tramos2º Suma de tramos : 10 V + W = 6.10 m
Si se requieren 100 de cada uno, se necesitarán :para obtener 100 V y 10 W faltando 90 W 10 tramos
3º Los tramos W, LL’ y N’ tienen la misma dimensión y ésta es múltiplo de 6.10m, 61 veces exactas por lo que se realizará la suma directa :
90 W + 100 LL’ + 100 N’ = 290 ÷÷÷÷ 61 veces = 4.75Quedando un sobrante de : 290 - 244 = 46Faltan 46 tramos W
4 tramos
4º El tramo U es igual a 0.05 m, 100 U = 5 m46 W son igual a 4.6 mEn total se requieren de 9.6 mQuedando un tramo sobrante de 2.6 m
2 tramos
Resumen
Se requieren 400 m.
Se ocupan 66 tramos que son igual a 402.6 m y sobran 2.6 m
2.6 m ÷÷÷÷ 400 m = 0.65 % de desperdicio
El tramo de 2.6 m sobrante en proyectos consecutivos puede ser ocupado por lo que virtualmenteno existe desperdicio.
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Análisis de tuberías de 13 mm (1/2”)
Tramo Longitud Cantidadpara 100 casas
Tramo Longitud Cantidadpara 100 casas
A 0.15 15.00 R 0.20 20.00B 0.05 5.00 S 0.10 10.00C 0.05 5.00 A’ 0.15 15.00
CH 0.10 10.00 B’ 0.35 35.00E 0.10 10.00 C’ 2.20 220.00I 0.05 5.00 CH’ 0.20 20.00J 0.10 10.00 D’ 0.25 25.00K 0.55 55.00 E’ 1.00 100.00L 0.10 10.00 F’ 0.40 40.00M 0.10 10.00 G’ 0.10 10.00N 0.15 15.00 H’ 0.95 95.00Ñ 0.20 20.00 I’ 0.10 10.00O 1.00 100.00 J’ 0.15 15.00P 1.15 115.00 K’ 0.90 90.00Q 0.05 5.00
1,095.00
No. deAjuste
Descripción del ajuste No. detramos
1º Suma de tramos : K’ + O + P = 3.05 m, para un tramo de 6.10 m se obtienen2 grupos
Si se requieren 100 de cada uno, se necesitarán : 50 tramos2º Suma de tramos : C’ + K + A + N = 3.05 m, para un tramo de 6.10 m se
obtienen 2 grupos
Si se requieren 100 de cada uno, se necesitarán : 50 tramos3º Suma de tramos : H’ + F’ + E’ + D’ + CH’ + J’ + I’ = 3.05 m, para un tramo
de 6.10 m se obtienen 2 grupos
Si se requieren 100 de cada uno, se necesitarán : 50 tramos4º Suma de tramos : CH + E + J + L + M + S = son múltiplos de 6.10 m
Caben 61 veces en un tramo, se requieren 60 m y sobra 1 m 10 tramos5º Suma de tramos : 17 B’ + 3 B = 6.1 m, 100 ÷÷÷÷ 17= 5.88
Nos da 100 B’ y 18 B sobran 0.7 m0.70 m nos da 14 B + 1 m del 4º ajuste,que nos da 20 B y un total de 52 B faltan 48 B
6 tramos
6º Suma de tramos Ñ y R son múltiplos de 6 m, se requieren 200,o sea 40 m , por lo que se requiereny sobran 7 tramos de 0.1 m y un tramo de 2.00 mque sumados dan 2.70 m, 48 B suma 2.40 my sobran 3 tramos de 0.10 m
7 tramos
7º Suma de tramos : 40 A’ = 6 m, para 100 tramos A’ se requiere de 2.5y sobran 2 tramos de 0.1 m y un tramo de 3.3 m
3 tramos
Continuación con tubería de 13 mm (1/2”)
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No. deAjuste
Descripción del ajuste No. detramos
8º Suma de tramos : 61 G’ = 6.1 m, 100 ÷÷÷÷ 61 = 1.63y sobra 1 tramo de 2.2 m
2 tramos
9º Suma de tramos sobrantes3 tramos de 0.10 m1 tramo de 3.3 m1 tramo de 2.20 mTotal : 5.8 m
Se requieren 300 tramos C, I y Q = 15 m15 m - 5.8 m = 9.2 m
y sobran 3 m
2 tramos
Resumen
Se requieren 1,095 m.
Se ocupan 180 tramos que son igual a 1,098 m y sobran 3 m
3 m ÷÷÷÷ 1,098 m = 0.27 % de desperdicio
Análisis de tuberías de 19 mm (3/4”)
Tramo Longitud Cantidadpara 100 casas
D 1.30 130.00F 0.70 70.00G 0.10 10.00H 0.40 40.00
250.00
No. deAjuste
Descripción del ajuste No. detramos
1º Suma de tramos : 3 D + 3 F + G = 6.1 m, 100 ÷÷÷÷ 3 = 33.3Nos da 100 D, 100 F y 34 G y sobra 1 tramo de 4 mque nos da 40 G + 34 G = 74 G faltan 26 G
34 tramos
2º Suma de tramos : 15 H + G = 6.10 m, 100 ÷÷÷÷ 15 = 6.66 tramosNos dan 100 H y 7 G y sobra 1 tramo de 2 m26 G - 7 G = 19.G igual a 1.9 m2 m - 1.9 m = 0.1 m de desperdicio
7 tramos
Resumen
Se requieren 250 m.
Se ocupan 41 tramos que son igual a 250.1 m y sobran 0.1 m
0.1 m ÷÷÷÷ 250 m = 0.04 % de desperdicio
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CAPÍTULO
9.1. Usos y aplicaciones de latubería de cobre
Consideramos necesario aclarar a través deeste capítulo algunos conceptos sobre lasventajas que ofrecen los diferentes tipos detuberías de cobre, en las principales redesinstaladas en cualquier inmueble, que tenganimportancia para el desarrollo de lasactividades humanas.
Con el objeto de no hacer repetitivos algunosconceptos se describirá brevemente cadauna de las redes ; en cuanto al fluido aconducir, su lugar de colocación, el tipo detubería utilizado y si trabaja con presión o no,de esta manera se aclararán lascaracterísticas y ventajas de las tuberías, noes necesario volver a repetir conceptosvertidos sobre sistemas de unión, corrosión ydilatación ampliamente explicados encapítulos anteriores.
9.1.1. Tipos de flujo
La conducción del fluido tiene importancia enlas pérdidas por fricción causadas al paso deéste o por la cantidad de adherencias eincrustaciones que permitan las paredesinteriores de la línea, lo primero permite eluso racional de los diámetros con posibilidadde reducirlos según sea el material, losegundo nos da seguridad en la continuidaddel flujo a lo largo de la vida de la red.
Las tuberías de cobre cuando conducenagua limpia o agua potable ; esto es en lasredes hidráulicas, tomas domiciliarias, redescontra incendio, riego, calefacción solar,ofrecen ventajas muy especiales. El aguapotable siempre va a ser conducida conpresión hasta el final de la red, esto hace queexista fricción entre el agua y la red de latubería, si combinamos esto con la presióninicial, la cantidad de agua requerida, lalongitud de la línea y las pérdidas de presiónpor fricción sufridas al roce del agua con lared interior nos da como resultado eldiámetro. De todos estos puntos dossolamente son variables, los demás son
constantes normalmente (presión porfricción), esto quiere decir que el roce delagua con la pared interior hace que el aguallegue o no llegue a su destino.
Para calcular los diámetros de las tuberías,éstas se han clasificado en rugosas,semirugosas y lisas, dependiendo de ésto laspérdidas por fricción, las tuberías de cobre seclasifican como lisas y sus principalescompetidoras como semirugosas, con estose puede decir que a igualdad decircunstancias una red hidráulica realizadacon tubería de cobre reduce el diámetrocomparándola con otra de otro material.
La clasificación de las paredes internas delas tuberías, aparte de observar las pérdidasde presión por fricción, aclaran los conceptossobre adherencia o incrustaciones, es obvioque una pared entre más irregular sea sesuperficie al paso del líquido detendrá estassustancias , las tuberías de cobre cuandoconducen aguas normales no aceptanadherencias o incrustaciones, en caso de quelas aguas tengan alto contenido de sarro, sílo llega a aceptar, pero en grado muchomenor que cualquiera de sus competidores.Esto origina la longevidad de la red, por loque se puede resumir que en estos dospuntos las tuberías de cobre para conducciónde agua potable aparte de reducir diámetrostienen mayor vida útil, dando un servicioconstante a los usuarios.
Cuando las tuberías de cobre conducen odesalojan aguas negras o jabonosas tambiénllamadas aguas servidas, las redes desalojanlas aguas en base a gravedad oescurrimiento, éstas contienen gran cantidadde grasas jabonosas y sólidos en proceso dedisolución, fácilmente adheribles a lasparedes de las mismas por lo que el tipo depared es tan importante como el diseño ycálculo de las redes, de nueva cuenta lastuberías de cobre por ser lisas y tersas nopermiten las incrustaciones o adherencias.
9.1.2 Colocación
Referente a la colocación de tuberías decobre existen tres posibilidades de acuerdo
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al tipo de red a instalar, algunas tienen quecorrer bajo tierra, otras empotradas en losmuros o en los pisos, o bien colocadasvisiblemente, también combinadas las tres.Esto en realidad tiene importancia aunquemuchos instaladores no lo consideren así, enlos capítulos de protección y dilatacióntérmica se explican ampliamente algunascausas de corrosión y su manera deprevención o protección y también laprevención en las fijaciones de la tubería deacuerdo a las dilataciones calculadas.
9.2. Redes de alimentación deagua potable
9.2.1. Tomas domiciliarias
En las instalaciones de las tomas domici-liarias cuya función primordial es conectar lared municipal de distribución de agua potablea la red interna de servicio de una construc-ción, las tuberías de cobre tipo “L” flexible,presentan un excelente comportamientosobre todo tratándose de un servicio en elsubsuelo donde las vibraciones y asenta-mientos provocados por el paso de vehículosen la superficie o bien por movimientosnaturales, son comunes ya que el templedado a la manufactura admite elongacionesde hasta 40% absorbiendo ampliamentecualquier sobrecarga sin causar fatiga en elmaterial.
Para la instalación de las tomas domiciliariasse emplea el procedimiento de cepacorriente, aprovechando la flexibilidad de latubería de cobre, se efectúa un curvado apartir de la conexión con la red municipal (llave de inserción), regularmente barrenada aun ángulo de 45º respecto al eje horizontal deésta, el curvado se conoce como “cuello deganso” y su objetivo es anular los efectos delos asentamientos, inclusive de la misma redmunicipal, también por la misma flexibilidadpueden salvarse fácilmente obstáculos quepudieran existir dentro de la zanja comoraíces, rocas, etc., ya que en muchasocasiones es más económico dejarlos quetratar de quitarlos ; el curvado puede hacersecon las manos o bien apoyándosesuavemente en la rodilla, limitándose a hacersolamente curvas de radios amplios. Paradobleces más pronun-ciados que los que
pueden hacerse a mano, existen en elmercado dobladoras sencillas que producenun curva uniforme y sin ninguna deformaciónen la tubería.
Algunas veces no se hace la cepa completa,se taladra el terreno a manera de túnel, ypara atravesar la tubería se jala con unalambre previamente pasado por el orificio,tal como se hace con el alambre eléctrico alintroducirlo al tubo conduit, la longitud delrollo flexible (18.30 m) facilita la operación aleliminar conexiones. Después de pasar elmuro de fachada y subir al cuadro demedidor es común emplear tubería rígida decobre ya sea del tipo “M” o “L” apoyándose enla pared, donde se hace descansar elmedidor.
El diseño de las tomas domiciliarias estásujeto a criterios del Departamento deAguas ; aquí las conexiones y accesorios ausarse dependen de éste, así como elsistema de unión a emplear (abocinado a 45ºo compresión). En las figuras 9.1. y 9.2. sepresentan ejemplos de tomas domiciliariascon y sin válvula de banqueta y susrespectivos accesorios.
9.2.2. Líneas de agua fría
En los diferentes sistemas de conducción deagua fría dentro de una construcción, ya seapor gravedad o presión, podemos aceptar enprincipio que las tuberías deben ir ocultas depreferencia, de tal manera que no interfieranen la forma arquitectónica ; o bien debendisponerse de ductos donde se concentrenlas instalaciones hidrosanitarias ; facilitandode esta manera la distribución horizontal oramaleo hacia las zonas de servicio.
Ante estas condiciones las tuberías de cobretipo “M” ofrecen grandes ventajas por sularga vida en servicio, alta resistencia a lacorrosión, eficiencia y nulo mantenimiento ;además las operaciones de instalación sonmínimas y simples al emplear conexiones yaccesorios soldables o por sistemas decompresión.
En cuanto a las presiones constantes detrabajo que una tubería de cobre tipo “M” ylas uniones realizadas con soldadura deestaño y plomo soportan, son más que
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suficientes para resistir las presiones quepuedan generarse en los diferentes sistemasde abastecimiento de agua fría paraedificaciones de todo tipo ; siempre y cuandolas velocidades del fluido no excedan de3 m/s, de lo contrario por efecto de erosión -corrosión se desgastaría la pared del tubo enun tiempo menor de servicio.
9.2.3. Líneas de agua caliente
La necesidad de contar con un servicio deagua caliente, es imprescindible, principal-mente en construcciones habitacionales (ca-sas, edificios de departamentos, hoteles, etc.)algunas de servicio público (clubesdeportivos, baños públicos, etc.) industrialesy comerciales. El calentamiento puedehacerse con un calentador de almacena-miento común para casas habitación yedificios de departamentos, o por medio decalderas o cambiadores de calor, en hoteles,baños públicos, etc. Considerando que elagua caliente se suministra más o menos de50º a 60º C y en casos especiales entre 70º y80º C ; la tubería tipo “M” cumplesatisfactoriamente, aunque el empleo desoldaduras en las uniones difiera ; pudiendoutilizar eficazmente soldaduras de estaño -antimonio (95 - 5). Las tuberías que con-ducen agua caliente normalmente se instalanjunto a las de agua fría, sin que lleguen ajuntarse para no tener pérdidas de calor. Porrazones de duración, en los ramalesprincipales o columnas de agua caliente, serecomienda emplear tubería de cobre tipo “L”de mayor espesor de pared que la de tipo “M”dando mayor margen al desgaste por elrozamiento del agua, que es favorecido por latemperatura del fluido.
9.2.4. Líneas de retorno de aguacaliente
Cuando se requiera de un consumo cons-tante de agua caliente o los ramales deabastecimiento sean largos y se tenga quealimentar varios muebles, es necesariocontar con una tubería de retorno de aguacaliente la cual permitirá renovarcontinuamente el agua de servicio ymantendrá de esta manera su temperatura,evitando el desperdicio de agua al hacer usode los muebles en servicio. Esta planeación
debe hacerse seleccionando la red del aguacaliente en circuitos cortos de alimentación acierto número de muebles, o por lo menos acada ramal principal o columna de aguacaliente, continuarla con una tubería deretorno, que a la vez debe canalizarse a lalínea general de retorno.
El diámetro de la tubería de retorno puededeterminarse por la velocidad de circulacióndel agua considerando el diámetro del últimoramal de alimentación de agua caliente quesería el diámetro inicial de la tubería deretorno y a medida que reciba otras notifi-caciones se incrementará, en edificios degran altura, cuando el sistema de alimen-tación es mediante un equipo de presión, elflujo en la línea de retorno sería en formadescendente, no existiendo mayor dificultadde recirculación ; en cambio si elabastecimiento es por gravedad, la columnade retorno sería de flujo ascendente y porconsiguiente debe preverse una bomba derecirculación además de ubicar en el sistemaválvulas de no - retroceso (check) de flujoque pudiera ocasionarse por variaciones depresión en la líneas de alimentación de aguacaliente y de retorno.
9.3. Redes sanitarias
9.3.1. Tuberías de desagüe
Las necesidades fisiológicas y de aseo delser humano, producen necesariamente unacantidad de aguas sucias con materiasinorgánicas de fácil descomposición que lasinstalaciones de desagüe o sanitarias de-salojan inmediatamente mediante canaliza-ciones verticales y horizontales diseñadasconsiderando ciertas exigencias higiénicas,empleando materiales eficientes, durables,resistentes a al desgaste, a la corrosión, y alas adherencias previendo un mínimo demantenimiento.
Las tuberías de cobre “DWV” aseguran estasdisposiciones y aunque su costo inicialparezca elevado, se reditúa en ahorro pormantenimiento y duración. En las bajadas deaguas negras o pluviales de edificaciones dealtura, la tubería de cobre es muy práctica porsu longitud de tramos que pueden eliminarempalmes y mediante el uso de la
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derivadora, pueden conectarse ramales demenor diámetro sin utilizar conexiones,soldando directamente. La instalación sani-taria con tuberías de cobre “DWV” sedesarrolla de igual forma que la instalaciónhidráulica ; empleando el sistema de uniónpor soldadura capilar para conexionessoldables.
9.3.2. Tuberías de ventilación
No obstante de considerar nulas las presio-nes en la instalación sanitaria, puede darse elcaso que las descargas rápidas de losmuebles provoquen en su descensodepresiones que anulen el efecto de lastrampas, sellos hidráulicos y obturadores queexistan en la red, y en consecuencia liberarlos malos olores dentro de la habitación. Lastuberías de ventilación ; normalmente decobre tipo “DWV”, de bajo espesor de pared,permiten ventilar la instalación sanitaria dediferentes maneras :
a) Ventilación primaria : Cuando se continúala tubería vertical hasta una alturaconveniente sobre el nivel de la azotea,favorece hasta cierto punto la obstrucciónde las tuberías, acelerando el movimientode desagüe.
b) Ventilación secundaria : Es la ventilación aramales también conocida comoventilación individual y se debe hacer conel objeto de que el agua de losobturadores quede conectada a laatmósfera, nivelando la presión en amboslados de éste ; la tubería de ventilación delos ramales puede conectarse a un ramalvertical de ventilación.
c) Doble ventilación : Es el sistema queincluye la ventilación de muebles enservicio y la ventilación de columnas deaguas negras, logrando una mejoraereación en la red sanitaria.
En el caso de tuberías de cobre, tanto enlíneas de desagüe como de ventilación,permite desarrollar la capa protectora deóxido cuproso (pátina) lo que hace aún másresistente a la corrosión.
9.4. Redes de aprovechamiento delgas L. P. y natural
9.4.1. Líneas de servicio
El uso de las tuberías de cobre en lasinstalaciones de servicio para consumo degas doméstico y comercial, se ha genera-lizado por las ventajas que proporciona, tantoen la realización de la instalación como en elfuncionamiento de ésta, además de quepermite alternativas en el diseño, es decir quepueden elegirse entre tuberías de templerígido y flexible, cuando las condiciones enlos aparatos de consumo lo requieran comoen el caso de estufas, calentadores, hornos,etc. donde por mantenimiento, cambios delugar o limpieza se requiera movimiento,utilizando para estos casos tuberías decobre en temple flexible de tipo “L” o“Usos Generales” haciendo un doblez o rizoque une la línea de servicio de tubería rígiday el aparato de consumo ; si fuera la tuberíade servicio de temple flexible, únicamente setermina haciendo el rizo y conectando elaparato, en ambos casos se debe incluir unallave de paso que controle el flujo de gas.
En cuanto a las tuberías de cobre en templerígido, se usa por reglamento el tipo “L” porrazones de seguridad en el manejo de estosgases ; ya que la presión constante detrabajo que soporta la tubería es muchomayor a las presiones de las líneas deservicio, que no rebasa los 27.94 gr/cm2 porser ésta la presión máxima para el correctofuncionamiento de las espreas en los dife-rentes aparatos domésticos y comercialesque utilicen gas L. P. Estas presiones estáncorrectamente controladas por un reguladorde baja que se localiza en el ramal principal,antes de alimentar a cualquier aparato quebien puede ponerse a la salida del recipiente(fijo o portátil) o antes de los medidores.
9.4.2. Líneas de llenado
Cuando el tanque estacionario de gas L. P.se encuentra ubicado fuera del alcance de lamanguera del auto tanque, reglamentaria-mente debe disponerse de una línea dellenado que permita esta operación con unmáximo de seguridad. La tubería debe ser decobre tipo “L” o tipo “K” con el espesor de
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pared suficiente para soportar las presionesde llenado hasta 17.58 kg/cm2 que es lapresión de ajuste de la válvula de seguridaden la línea de desfogue ; esta tubería debeser visible en todo su recorrido, pudiéndoseadosar por el extremo exterior de laconstrucción, sobre fachadas y situando latoma a 2.5 m sobre el nivel de banqueta.
9.4.3.Línea de retorno de vapor
La línea de retorno de vapor, se instalageneralmente en los tanques estacionariosde gran capacidad y localizados a consi-derable altura ; su función es desalojar elvapor con reducido poder calorífico que pordiferencia de densidad se acumula en laparte superior de los recipientes. En elmomento que la presión de vapor en elinterior del recipiente, sea mayor que la quehubiera en el auto tanque abastecedor,puede reducirse para que el flujo del gas enestado líquido no sufra restricción, ademáspermite una buena eficiencia de la bomba deinyección.
9.5. Aprovechamiento de laenergía solar
9.5.1. Colectores solares
El desarrollo de la utilización directa de laenergía solar para satisfacer las necesidadeshumanas, tiene cada día mayor aceptacióncomo alternativa para sustituir o complemen-tar con éxito las actuales fuentes de energía.El principio de aceptación de la energía solaren el calentamiento de agua se basa en lainstalación de colectores solares, general-mente de forma rectangular y superficie planaque absorben un alto porcentaje de calorirradiado por el sol en su forma simple, y lotransfieren a un medio circulante de agua o
aire ; por lo tanto tiene aplicaciones para usodoméstico, industrial y agrícola. La energíasolar también puede ser convertidadirectamente a energía eléctrica por mediode un proceso fotovoltáico o aprovechando elcalor concentrado para la producción devapores que muevan un generador.
Los colectores solares dentro de la construc-ción permiten aplicarse a sistemas decalentamiento de agua, sustituyendo a loscalentadores de gas o eléctricos, sobretodoen casas habitación y hoteles para el serviciode agua caliente a baños cocinas,climatización de piscinas, etc., ya sea quecubran el consumo en forma total o parcialdependiendo de la insolación en la zona.
El éxito de cualquier sistema de calenta-miento solar se basa en la eficienteconversión de energía de los materialesempleados ; es decir su conductividadtérmica, tanto como su resistencia a lacorrosión. La tubería de cobre es el materialidóneo para ser usado en el aprovechamientode la energía solar, por su alta transferenciade calor (0.092 cal/gr ºC @ 20º C)
La forma más común de un colector solar esel tipo panel, que consiste en un conjunto detuberías de cobre a manera de espiralintegrado al panel o por separado y soldadoal colector con soldadura blanda. Cuando laradiación solar llega a la tapa transparente(de vidrio) ocurren tres cosas : una pequeñacantidad de energía la absorbe la propia tapa,otra se refleja en la misma y el resto incide enla placa de absorción y se transforma encalor, el cual pasa al agua contenida en elcircuito del colector que a su vez sealmacena en un recipiente aisladotérmicamente.
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CAPÍTULO
10.1. InstalacionesHidráulicas
Las instalaciones hidráulicas dentro de laconstrucción agrupan a las siguientes redesde tuberías :
• Tuberías del medidor a la cisterna, altinaco o a los muebles.
• Tuberías de la cisterna al tinaco o alequipo de presión.
• Tuberías del tinaco o del equipo depresión a los muebles.
Todas ellas conducen agua potable apresión, con el objeto de que finalmente seautilizada en cada uno de los aparatossanitarios instalados. Independientemente deconducir agua potable a presión tienencaracterísticas particulares que las diferen-cian unas de otras, sin embargo combinadaspueden formar parte de un mismo sistema ;estos sistemas se complementan de equiposde presión, depósitos, válvulas y accesoriosque permiten un correcto funcionamiento.
Las características que deben tener estasredes son las siguientes :
• Deben conducir el agua a presión con unmínimo de pérdidas de carga, con elobjeto de que las fuentes de presión detrabajo disminuyan al máximo posible sucapacidad, provocando ahorro en suinversión, mantenimiento y consumo deenergía.
• Deben instalarse con facilidad, con elmenor herramental posible permitiendo aloperario disminuir el tiempo de montaje yevitar fatigas exageradas en su jornadade trabajo.
• Deben durar bastante tiempo ; el mismoque la construcción, esto se logra con unabuena instalación, con una adecuadavelocidad de flujo y con una excelenteresistencia a cualquier tipo de corrosión.
La selección de los materiales deberealizarse en base a estos puntos, laimportancia de esto se refleja directamenteen la calidad de la instalación y por lo tantode la obra, es conveniente aclarar que lacalidad de la obra no debe estar en funcióndel tipo, ya sea éste residencial, interéssocial, etc. sino de quien lo ejecuta.
Las tuberías de cobre en las instalacioneshidráulicas tradicionalmente se utilizan,debido a que los usuarios se han percatadode sus ventajas, permitiendo ahorrosimportantes en cuanto a mantenimiento,duración y conducción del flujo.
La adaptabilidad a los diseños másintrincados, permitiendo la ejecución, sinnecesitar herramental pesado y costoso,hace que se utilicen en todo tipo de obra.
10.1.1. Aparatos
Los aparatos pueden dividirse en tres grupos,de acuerdo con el uso al cual se destinan :1) Evacuadores
• W. C.
• Mingitorios
• Vertederos2) De limpieza de objetos
• Fregaderos
• Lavaplatos
• Lavaderos3) De higiene corporal
• Lavabos
• Regaderas
• Tinas
• Bidets4) Algunos aparatos no se agrupan por
tener condiciones especiales como elcaso de las lavadoras de ropa,lavaplatos eléctricos, mangueras dejardín, etc. ; sin embargo requierende determinado flujo. Su carac-
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terística común es ser alimentadospor una llave de nariz.
Todos los evacuadores requieren de grancantidad de agua en poco tiempo con elobjeto de efectuar una limpieza profunda delmueble, permitiéndole ser reutilizable encondiciones higiénicas.
Los aparatos que se utilizan para efectuar lalimpieza de objetos requieren de recipientesen donde el agua se pueda acumular y losobjetos se puedan colocar, requieren de unflujo más bien bajo y constante.
Los aparatos usados para la higiene corporaltienen características individuales, el lavaborequiere de un flujo mínimo en poco tiempo,la regadera requiere buen flujo y en bastantetiempo, etc.
Una segunda clasificación de los aparatos sepuede realizar de acuerdo al tipo de válvulaque usan en los sellos terminales.
1) Sistemas de válvulas de globo :Este tipo de sello es muy común, sinembargo en su forma terminalpueden tener apariencias muydiferentes, los casos más comunesson :
• Llaves de lavabo y fregaderoindividuales o mezcladoras.
• Llaves empotrables deregadera y tina
• Llaves de nariz con y sinrosca para lavaderos, lava-latos, vertederos, lavadorasde ropa, mangueras dejardín, etc.
• Llave para mingitorio
• Llaves para bidet
2) Sistemas de válvulas de tanquebajo (válvula de flotador) : Esutilizado en los W. C. ; se fabrica envarios materiales y modelos (tambiénse utiliza en la alimentación de tinacoy cisterna) el sello se realiza deacuerdo al nivel de agua acumulado y
que el flotador transmite a la válvulapara accionarla.
3) Sistemas Fluxómetros : Este tipo desello se utiliza en los W. C. ymingitorios que estén instalados enlugares públicos.
Algunos aparatos pueden colocarse enedificios públicos y todos en edificacionesprivadas, la diferencia estriba no en sufuncionamiento sino en su rapidez dereutilización, esto se refleja en el diámetro delas tuberías que lo alimentan.
10.1.2. Dotaciones de agua potable
A continuación se da un cuadro con lasdotaciones en litros por persona por día quedeben considerarse cuando se hacencálculos de redes hidráulicas.
Dotaciones recomendadas de aguapotable
Dotación Edificación85 l/persona/día Zonas rurales150 l/persona/día Habitación popular (D.
F.)200 l/persona/día Habitación de interés
(D. F.)250 l/persona/día Departamento de lujo
(D. F.)500 l/persona/día Residencia con
alberca (D. F.)70 l/empleado/día Edificios de oficinas200 l/huésped/día Hoteles (con todos los
servicios)2 l/espectador/función
Cines
60 l/obrero/día Fábricas sin consumoindustrial
200 l/bañista/día Baños públicos50 l/alumno/día Escuelas primarias300 l/bañista/día Clubes con servicio
de baño15 l/comensal Restaurantes30 l/comensal Restaurantes de lujo20 l/kg ropa seca Lavanderías200 l/cama /día Hospitales300 l/cama/día Hospitales10 l/m2 área rentable Edificios de oficinas5 l/m2 superficiesembrada en cesped
Jardines
2 l/m2 superficie Riego de patios
Manual Técnico
69
10.2. Justificación dereducción de diámetros.Método de suministro de aguapor presión
La finalidad de esta metodología de cálculoes la de difundir una forma sencilla deobtener los diámetros mínimos requeridos enuna instalación hidráulica, garantizando elsuministro de agua adecuado y necesario, locual redundará en un eficiente funciona-miento ; así como en un ahorro substancialen el costo de la instalación.
Esta metodología está basada en laexperiencia de personal capacitado en elramo, así como de sistemas de publicacionesaceptados como : National Plumbing CodeAsa-40.8 ; Copper Hand Book C. D. A. Inc.,etc., razones por las cuales se propone aingenieros, arquitectos y a todas aquellaspersonas relacionadas con las instalacioneshidráulicas en la industria de la construcción.
10.2.1. Método de cálculo
1. Presión inicial o presión de la red(Pr=kg/cm2) : Dato que se obtiene de laJunta de Agua Potable de la localidad omunicipio donde se efectúa laconstrucción, o en su defecto sedetermina la presión de trabajo del equipohidroneumático.
2. Estimación de la demanda (Gasto =litros por minuto L. P. M.) : La demandatotal está basada en el consumo de aguade cada uno de los muebles o aparatossanitarios por instalar, existiendo tablas ygráficas de consumo para cada tipo demueble sanitario, expresados en unidadesmueble, dichas tablas y gráficas estánconstruidas considerando la probabilidadde ocurrencia en el funcionamientosimultáneo de los muebles sanitariosinstalados (ver tabla 10.1. y Fig. 10.1.).Los datos proporcionados, están calcu-lados para ramales que alimenten aguafría y caliente ; en el caso de existiraparatos que consuman agua fría ycaliente y se desee únicamente calcular elramal de agua fría, se considerará el 75%del consumo total del aparato ; si por el
contrario se requiere calcular sólo el ramalde agua caliente éste se considerará al56% del consumo del aparato. Ahora,cuando el aparato consuma únicamenteagua fría, se considerará el 100% delconsumo del mismo.
3. Determinación del diámetro delmedidor : Existen tablas de fabricantes demedidores (Fig. 10.2.) que proporcionan eldiámetro del medidor, tomando en cuentaúnicamente el consumo de la instalación.
4. Pérdidas de presión en el medidor (Pm= kg/cm2) : Las pérdidas por fricción estánbasadas de acuerdo al consumo de lainstalación y del diámetro del medidor(Fig. 10.2.)
5. Pérdidas de presión por altura (Ph =kg/cm2) : Estas pérdidas son consecuen-cia de la altura, debido a la gravedad quedebe vencer el fluido. Dichas pérdidas seobtienen multiplicando la diferencia dealtura en metros entre la red dealimentación y la salida del mueble másalto por 0.1, obteniéndose así las pérdidasen kg/cm2.
6. Presión de salida en el mueble másdesfavorable (Ps = kg/cm2) : Se cuentacon tablas previamente calculadas (tabla10.3.) las que determinan la presiónmínima de salida de cada mueble. Paraencontrar Ps ; se considera únicamente elmás alejado de los muebles instalados.
7. Presión libre (Pl = kg/cm2) :Esta presiónse refiere a la presión disponible paravencer pérdidas por fricción debida atuberías en la instalación. Se obtienerestando a la presión de la red (Pr), lasuma de las pérdidas de presión debidasal medidor (Pm), las pérdidas de presiónpor elevación (Ph) y la presión de salidaen el mueble más desfavorable (Ps).
PL = Pr - ( Pm + Ph + Ps )
8. Longitud equivalente (L = m) : Estalongitud se obtiene sumando a la longitudde tubería, la longitud equivalente de lasconexiones y accesorios instalados en lared. La longitud equivalente de lasconexiones y accesorios se obtienedirectamente de la tabla 10.5.
Nacobre
70
9. Factor de presión (Fp = kg/cm2) : Eneste paso se obtiene la presión con quese dispone para vencer las pérdidas defricción en 100 m de tubería, pues lasgráficas con que se cuenta estándiseñadas para esta longitud.
Fp PlL
kg cm= × =100 2/
10. Diámetro del ramal principal (φφφφ = pulg)y velocidad de flujo (V = m/s) : Ambosdatos se obtienende las figuras 10.3. y10.4., en las cuales se localiza la
demanda (L. P. M.) en el eje vertical y elfactor de presión (kg/cm2) en el ejehorizontal ; en el punto en que se crucenla línea vertical y la horizontal se obtendráel diámetro del ramal principal y lavelocidad de flujo. Se hace incapié en quela velocidad de flujo no debe ser mayor a2.9 m/s para evitar ruidos molestos en lainstalación ni debe ser menor de 0.9 m/s,pues con esta velocidad no se contaríacon el flujo suficiente.
Tabla 10.1. Unidades de consumo o unidades mueble (U. M.)
Aparato ogrupo de aparatos
UsoPúblico
UsoParticular
Forma deInstalación
W. C. 10 6 Válvula de descargaW. C. 5 2 Tanque de descargaLavabo 2 1 GrifoBañera 4 2 GrifoDucha 4 2 Válvula mezcladoraFregadero 4 2 GrifoPileta de office 3 GrifoMingitorio de pedestal 10 Válvula de descargaMingitorio mural 5 Válvula de descargaMingitorio mural 3 Tanque de descargaCuarto de baño completo 8 Válvula de descarga para W. C.Cuarto de baño completo 6 Tanque de descarga para W. C.Ducha adicional 2 Válvula mezcladoraLavadero 3 GrifoCombinación de lavadero y fregadero 3 Grifo
Tabla 10.2. Relación de unidades mueble con respecto a la demanda de agua
Total deunidades mueble
Demanda de aguaen L. P. M.
5 1510 3020 5330 7640 9050 10575 140100 165200 250300 320
Manual Técnico
71
Tabla 10.3. Presión de salida de mueble
(A)Aparato
(B)Diámetro de la tubería(pulgadas)
(C)Presión
(kg/cm2)
(D)Caudal
(L. P. M.)Lavabo 3/8 0.58 12Grifo de cierre automático 1/2 0.87 10Lavabo público, 3/8” 3/8 0.73 15Fregadero, 1/2” 1/2 0.36 15Bañera 1/2 0.36 25Lavadero 1/2 0.36 20Ducha 1/2 0.58 20W. C : con tanque de descarga 1/2 0.58 12W. C. con válvula de descarga 1 0.73 - 1.46 75 - 150Mingitorio con válvula de descarga 1 1.09 60Manguera de jardín de 15 m 1/2 2.19 20
Tabla 10.4. Gasto de medidores
Diámetro(pulgadas)
Ensayo normallímites de caudal
(L. P. M.)
Diámetro(pulgadas)
Ensayo normallímites de caudal
(L. P. M.)5/8 4 a 75 2 30 a 6003/4 8 a 130 3 60 a 1201 11 a 200 4 105 a 1,900
1 1/2 20 a 375 6 180 a 3,800
Tabla 10.5. Longitud equivalente de conexiones a tubería en m
Diámetro(pulgadas)
Codo90º
Codo45º
Te giro de90º
Te pasorecto
Válvula decompuerta
Válvula deglobo
Válvula deángulo
3/8 0.30 0.20 0.45 0.10 0.06 2.45 1.201/2 0.60 0.40 0.90 0.20 0.12 4.40 2.453/4 0.75 0.45 1.20 0.25 0.15 6.10 3.651 0.90 0.55 1.50 0.27 0.20 7.60 4.60
1 1/4 1.20 0.80 1.80 0.40 0.25 10.50 5.501 1/2 1.50 0.90 2.15 0.45 0.30 13.50 6.70
2 2.15 1.20 3.05 0.60 0.40 16.50 8.502 1/2 2.45 1.50 3.65 0.75 0.50 19.50 10.50
3 3.05 1.80 4.60 0.90 0.60 24.50 12.203 1/2 3.65 2.15 5.50 1.10 0.70 30.00 15.00
4 4.25 2.45 6.40 1.20 0.80 37.50 16.505 5.20 3.05 7.60 1.50 1.00 42.50 21.006 6.10 3.65 9.15 1.80 1.20 50.00 24.50
Nacobre
72
Fig. 10.1. Estimación de la demanda (U. M. en L. P. M.)
1 Instalaciones e las que predominan válvulas de descarga (fluxómetro)2. Instalaciones en las que predominan tanques de descarga
Fig. 10.2. Pérdidas de presión en el medidor
Manual Técnico
73
Se utiliza la fórmula de Hazen - Williamsdesarrollada, aplicando directamente cadauno de los datos de gasto, presión disponibley longitud.
Es muy importante el que se comprenda quese puede dimensionar tanto el ramal princi-pal como los ramales secundarios, las carac-terísticas individuales son las que diferen-ciarán los resultados obtenidos.
10.2.2. Fórmulas usadas
Hazen - Williams (Sistema Inglés)
87.485.1
85.152.4dCQPf
××=
Despejando para el diámetro se tiene :
87.41
85.1
85.152.4
×
×=PfC
Qd
y para gasto :
85.11
87.485.1
52.4
××= dCPfQ
Donde :Pf = Pérdidas por fricción (m)d = Diámetro interno de la tubería (mm)Q = Gasto o caudal (LPM)L = Longitud del tubo (m)C = Coeficiente de pérdidas (adim)4.52=Constante de proporcionalidad para
unidades inglesas.
Coeficientes “C” de Hazen - Williams
Material de la tubería CTubería recta lisa nueva(cobre - plomo) 140Tubería de acero lisa nueva 120Tubería de fundición nueva 110Tubería de fundición usada 100Tubería de fundición vieja 80Tubería de fierro galvanizado 90
Hazen - Williams (Sistema Métrico)
87.4
85.161052.9d
LQPf ×××=−
Despejando para el diámetro se tiene :
87.41
85.161052.9
×××=−
PfLQd
y para gasto :
85.11
6
87.4
1052.9
××
×= − LdPfQ
4.52=Constante de proporcionalidad paraunidades metricas.
Darcy
gdvLhf2
2
××=
Darcy - Weisbach
HfPf =
dLv
gdvfLPf
232.3322
22
=×=
LfgdPfv
×××= 22
LPfdv ××= 232.332
Siendo:Hf = Pérdidas por fricción en mts. col. de
aguad = Diámetro interno de la tubería (m)L = Longitud del tubo (m)f = Coeficiente de fricción (adim)v = Velocidad del flujo (m/s)g = Gravedad (9.81 m/s2)
Nacobre
74
Fig. 10.3. Gráfico para el cálculo del factor de presión en tubería deCobre
Manual Técnico
75
Fig. 10.4. Gráfico para el cálculo del factor de presión en tubería de Fierro Galvanizado
Nacobre
76
Continuando con el ejemplo pero utilizandoel nomograma para un gasto o caudal de 30LPM se tendría el siguiente resultado :
Entrando en el eje vertical (Caudal) con 30 setraza una la línea en forma horizontal hastaque cruce con la línea diagonal de la tuberíade cobre rígido tipo “M” de 3/4”, en este puntose traza ahora una línea vertical hacia abajohasta que cruce con el eje horizontal (Presióndisponible) el valor encontrado es de 1.5kg/cm2 por cada 100 m.
El paso siguiente es transformar las unidadesa metros y la longitud a 20 m, para ello sedebe tener presente que 1 kg/cm2 es igual a10 metros de columna de agua (m. c. a.), porlo tanto se tiene :
1.0 kg/cm2 es a 10 m
1.5 kg/cm2 es a x
x m= ⋅ =15 1010
15..
y para 20 m :
15 m. c. a. es a 100 m de longitud
y es a 20 m de longitud
y m= ⋅ =20 15100
3
Por lo tanto Pf = 3 m
Fig. 10.5 Ejemplo de cálculo usando el nomograma
Manual Técnico
77
10.3. Factores de costo enuna instalación hidráulica contubería de cobre
La reducción de diámetros en las tuberías decobre queda ampliamente demostrado alobtener los factores de rugosidad de diversastuberías, por lo que inclusive el consumo detubería de cobre de 10 mm de diámetro se havisto incrementado últimamente al adop-tarseen más muebles cada vez.
La rapidez con que se instala la tuberíadebido a su sistema de unión y a su ligerezapermiten al operario mayores rendimientosen sus jornadas de trabajo, además evita el
uso de tuercas unión en lugares en dondecon otros materiales roscables las cuerdasquedarían encontradas.
La resistencia a la corrosión es mayor que lade cualquier metal ferroso, proporciona laseguridad de que es un material duradero, debuena calidad y que permite el mismo flujodurante toda su vida útil.
Todo esto redunda en un ahorro considerableen los costos de la instalación tanto en lainversión original como en el mantenimiento,por lo que es conveniente para realizarinstalaciones de insuperable calidad,duración y fáciles de instalar, usar tubería decobre.
10.4. Simbología de instalaciones hidráulicas
Alimentación agua fría dela toma a tinaco o
cisterna
Tubería de agua fría Tubería de agua caliente Tubería de retorno
Tubería de vapor Tubería de aguadestilada
Tubería sistema contraincendio Válvula de compuerta
Válvula de Globo Válvula check Válvula check con filtro Válvula de seguridad
Válvula de compuertaangular
Válvula de globo angular BombaCodo de 90º
Codo de 45ºTe Ye Tuerca unión
Nacobre
78
10.4.1. Claves para la interpretación de proyectos de instalacioneshidráulicas
AL.
C. A.
C. A. C.
C. A. F.
C. D. A. F.
C. V.
D. A. C.
D. A. F.
R. A. C.
S. A. C.
B. A. C.
S. A. F.
Alimentación
Cámara de aire
Columna de agua caliente
Columna de agua fría
Columna de distribución de agua
fría
Columna o cabezal de vapor
Derivación de agua caliente
Derivación de agua fría
Retorno de agua caliente
Sube agua caliente
Baja agua caliente
Sube agua fría
B. A. F.
R. D. A. C.
R. D. A. F.
R. D. R.
T. A. C.
T. M.
T. R. A. C.
V. A.
V. E. A.
R. P. I.
C. P. I.
Baja agua fría
Red distribución de agua caliente
Red distribución de agua fría
Red de riego
Tubería de agua caliente
Toma municipal
Tubería de retorno agua caliente
Válvula de alivio
Válvula eliminadora de aire
Red protección contra incendio
Columna protección contra
incendio
Manual Técnico
79
CAPÍTULO
11.1. Instalaciones de gas
El uso de las tuberías de cobre en lasinstalaciones de gas doméstico y comercial,se ha generalizado por las ventajas queproporciona, tanto en la realización de lainstalación como de su funcionamiento,además de que permite alternativas en eldiseño al poder elegir entre tuberías detemple rígido y flexible.
Los tipos de tubería utilizados y que elreglamento indica son tuberías de cobrerígido y flexible tipo “L” y tuberías de cobreflexible tipo “Usos Generales”. La razón deutilizar tipos de tuberías que soportanpresiones de trabajo mucho muy elevadas eninstalaciones en donde la presión no rebasalos 27.94 gr/cm2 es debido a la seguridad quese debe guardar con respecto a los posiblesimpactos a que están expuestas las líneas aldiseñarse (también por reglamento) en formavisible.
Las instalaciones de gas se pueden compo-ner de varios tipos de redes :
• Líneas de servicio
• Líneas de llenado de tanques estacionario
• Líneas de retorno de vapor de las líneasde llenado
11.1.1. Líneas de servicio
Las líneas de servicio se pueden clasificar devarias maneras por el tipo de recipientes fijoso portátiles, por la presión a la que conducenel gas, de baja presión o de alta presión(27.94 gr/cm2 o 1.5 kg/cm2), por la capacidadde alimentación, ya sea unifamiliar omultifamiliar.
También se pueden clasificar por conducirgas L. P. o natural. Sin embargo, encualquiera de estos casos las tuberías decobre cumplen su cometido con eficiencia yseguridad. Los diámetros que normalmentese utilizan son de 3/8” a 3/4” en templeflexible, y de 3/8” a 1” en temple rígido.
11.1.2. Líneas de llenado
Las líneas de llenado cumplen una funciónespecífica cuando los tanques estacionariosquedan retirados de los autotanques que losreabastecen, la presión a la que se trabaja enestas líneas es de 17.58 kg/cm2 ; por suscaracterísticas especiales se describirándetalladamente en otro punto de estecapítulo.
11.1.3. Líneas de retorno devapores
La línea de retorno de vapores tiene unafunción especial, desalojar los vapores ogases acumulados en la parte superior deltanque estacionario al momento de que secarga éste la densidad de éstos los haceprácticamente incompresibles por lo que sudesalojo es recomendable en tanquesestacionarios de gran capacidad con el objetode aumentar su eficiencia. Se describe juntocon las líneas de llenado en un puntoposterior.
11.2. Desarrollo de la fórmuladel Dr. Pole y obtención delfactor “f” para tuberías decobre.
11.2.1. Fórmula del Dr. Pole
La fórmula del Dr. Pole, utilizada para elcálculo de la caída de presión eninstalaciones de servicio de gas L. P. a bajapresión, es la siguiente :
Q K d hS L
= ⋅ ⋅⋅
5
(1)
En la cual :
11
Nacobre
80
Q = Gasto (pies cúbicos de gas por hora) también G
K = Coeficiente de flujo
d = Diámetro interior de la tubería (pulgadas)
h = Caída de presión expresada (pulgadas de columna de agua)
S = Gravedad específica del gas (aire=1)
L = Longitud de tuberías (yardas)
Nota : El factor K corresponde a una tuberíade hierro de aspereza promedio, tiene unvalor de 1350.
Todos los cálculos en México se realizan conel sistema métrico decimal, el primer pasopara tener la fórmula en este sistema, serádeterminar K, por lo que realizaremos lasoperaciones convenientes considerando :
1 pie cúbico = 0.0283 m3
1 pulgada de columna de agua = 0.00254001kg/cm2
1 yarda = 0.914401 m
K’ = Factor que sustituye a 1350 para uso dela fórmula con el sistema métrico decimal.
La fórmula queda de la siguiente forma :
Q K d hS L
= ⋅ ⋅⋅
'5
(2)
K K Qd hS L
'= ⋅⋅⋅
5
(3)
K K' .. .
.
= ⋅⋅
⋅
0 02831685105724863 0 0025401
1 0 914402
K K
K KK
' .. .
' .' . .
= ⋅
= ⋅= ⋅ =
0 028316850 29 6806
0 052271350 0 05227 70 6
La Dirección General de Gas ha determinadoel valor de K’= 70.7 por lo que la fórmulaqueda:
G d hS L
= ⋅ ⋅⋅
70 75
.(4)
Despejando para la caída de presión (h)
h G S Ld
h G S Ld
= ⋅ ⋅
= ⋅ ⋅⋅
2
2 5
2
5
70 7
4 998 49
.
, .
ya que 4,998.49 ≈ 5,000 y tomando S=2 delgas butano se tiene :
h L Gd
= ⋅ ⋅⋅
25 000
2
5, (5)
11.2.2. Factor “f”
Los valores de G2 y L son conocidos alplantear el problema, es decir el gastomáximo de aparatos en metros cúbicos porhora y la longitud de tubería en metros.
Los factores restantes, se agrupan paraobtener el factor “f” como sigue :
fd
=⋅
25 000 5, (6)
El cual depende del diámetro de la tubería,por lo que la fórmula (5) queda :
H G L f= ⋅ ⋅2(7)
Como h se expresa en kg/cm2 es conve-niente afectarla de tal manera que H sea lacaída de presión expresada en un porcentajede L original
Manual Técnico
81
Si se tiene que la presión original en la salidadel regulador de baja H1 es de 0.02336kg/cm2 . La división de H entre H1 dará elporcentaje de disminución o aumento de éstapara lo que (6) se planteará de la siguientemanera :
fd
fd
=⋅ ⋅
=⋅
25 000 0 0002636
21318
5
5
, .
.
fd
= 1517455
.(8)
A continuación se presentan los valores delfactor “f” para los diferentes tipos de tuberíasde cobre utilizados en conducción de gas.
Factores “f” para tuberías de cobre tipo “L” rígidoD. N.(mm)
D. E.(mm)
D. I.(cm)
f según (8) f según D. G. G.
10 12.700 1.0922 0.976 0.98013 15.875 1.3843 0.298 0.29719 22.225 1.9939 0.048 0.04825 28.575 2.6035 0.0127 0.012732 34.925 3.2131 0.0044 0.004438 41.275 3.8227 0.00186 0.0018651 53.975 5.0419 0.00046 0.00046
Factores “f” para tuberías de cobre tipo “L” flexibleD. N.(mm)
D. E.(mm)
D. I.(cm)
f según (8) f según D. G. G.
6.350 9.525 0.8001 4.628 4.6009.500 12.700 1.0922 0.976 0.97012.700 15.875 1.384 0.29915.785 19.050 1.6916 0.10919.00 22.225 1.9939
Factores “f” para tuberías de cobre tipo “Usos Generales” flexibleD. N.(mm)
D. E.(mm)
D. I.(cm)
f según (8)
6.350 6.350 0.4826 57.9609.500 7.937 0.6311 15.15715.785 15.875 1.4097 0.27219.00 19.000 1.7222 0.100
Nacobre
82
11.3. Consumo de losaparatos según su tipo en gasL. P.
Cualquier quemador de tipo doméstico queopere con gas licuado de petróleo sediseñará par alcanzar una eficiencia óptimacuando la presión del gas a través delmezclador de aire sea de 27.94 gr/cm2.
Si esta presión es mayor o no se alcanza, elquemador consumirá deficientemente el gasinyectado, la flama se apagará por exceso oescasez de presión. La Dirección General deGas, tratando de evitar esto señala un valorpara la presión al manejarse el gas entuberías de servicio de baja presión y unmáximo de tolerancia que es del 5% enexceso o en defecto. Este valor se determinóen 26.36 cm columna de agua, por lo que lamáxima será de 27.68 cm y la mínima de25.04cm.
El gasto por aparato se determinará por elcalibre y cantidad de espreas de cada uno deellos.
Ejemplo :
A modo de ejemplo, se anexan tres aparatosde uso común en los que se puede apreciarsu consumo total, de acuerdo a las espreasque emplean :
• Una estufa con 4 quemadores y hornoconsume:
4QH = 0.062 x 4 = 0.248 + 0.170= 0.418 m3/h
• Estufa con 4 quemadores, horno y comal:
4QHC = 0.062 x 4 = 0.248 + 0.062 + 0.170= 0.480 m3/h
• Estufa con 4 quemadores, horno, comal yrosticero :
4QHCR = 0.062x4 = 0.248 + 0.062 + 0.170 +0.170 =0.650 m3/h
11.4. Cálculo de diámetros ycaídas de presión
11.4.1. Cálculo para tuberías decobre en instalaciones de gasL. P. ; en baja presión.
Considerando la formula del Dr. Pole (7)
H G L f= ⋅ ⋅2
Siendo :
H = Caída de presión en % del original
G = Consumo de gas en m3/h
L = Longitud del tramo a calcular en m
f = Factor para los diferentes diámetros de tubería
El gasto y la longitud son datos conocidos, sila caída de presión se iguala a la unidad, sepuede obtener un factor X e igualarlo al delas tuberías comerciales.
f HG L
=⋅2
(9)
Según el diámetro comercial y con su factorreal, se podrá obtener la caída de presiónreal de los tramos calculados.
Siguiendo el mismo criterio que en loscálculos hidráulicos, la suma de caídas depresión de los diferentes tramos se haráúnicamente con respecto al mueble másdesfavorable en la línea, o sea a la suma delos tramos que se involucren para llegar aeste aparato.
El gasto de los ramales estará dado por elnúmero y consumo de los aparatos queabastezcan.
Manual Técnico
83
Consumos Típicos para el Cálculo de Diámetros de Tubería paraInstalaciones de Gas L. P. y Natural
Formula del Dr. Pole abreviada
% H G L f= ⋅ ⋅2
S = Gravedad específica del Propano = 1.53 ; Gas natural = 0.6 ; Aire = 1
P = 27.40 kPa (27.94 gr/cm2) Gas L. P.
APARATO ESPREAGAS L. P.
CAL / H BTU / H GAS L. P.m3/h
ESTUFA DOMÉSTICAComal o Quemador 70 1,379 5,473 0.062Horno, Asador o Rosticero 56 3,782 15,008 0.1704 QH 9,298 36,896 0.4184 QHC 10,677 42,369 0.4804 QHCA ó 4 QHCR 14,458 57,374 0.650ESTUFA RESTAURANTEQuemador 66 1,913 7,591 0.086Plancha o Asador 56 3,782 15,008 0.170Horno 50 8,630 34,248 0.388PARRILLA O CAFETERA 70 1,379 5,473 0.062CONSERVADOR DE ALIMENTOSCALIENTES /Q 74 890 3,531 0.040CALEFACTOR PARA :120 m3 64 2,269 9,003 0.102240 m3 56 3,782 15,008 0.170360 m3 52 7,073 28,069 0.318CALENTADOR DE AGUA CONALMACENAMIENTOHasta 110 Lts. 54 5,316 21,096 0.239Hasta 240 Lts. 47 10,655 42,280 0.479INFRAROJO POR QUEMADOR 59 3,003 11,916 0.133REFRIGERADOR DOMÉSTICO 79 369 1,465 0.0166INCINERADOR 56 3,782 15,008 0.170CALENTADOR DE AGUAAL PASO SENCILLO 20,686 82,089 0.930AL PASO DOBLE 33,365 132,402 1.500AL PASO TRIPLE 46,711 185,363 2.100MECHERO BUNSEN 512 2,030 0.023MÁQUINA TORTILLADORA 48,936 194,190 2.200
Nacobre
84
Ejemplo :
Para hacer más comprensible el cálculo seanexan planos (planta e isométrico) de unacasa habitación tipo, en la cual ha sidodiseñada la instalación de gas apegándose alinstructivo.
Los tramos se enumeran de la siguientemanera :
AB BC CD BE EF, , , ,
Los aparatos instalados son :
! Calentador de almacenamiento de 110Lts., consume 0.239 m3/h
! Estufa de 4 quemadores y horno,consume 0.418 m3/h
Según (9) para el tramo AB o principal
L = 3 m
G = 0.239 + 0.418 = 0.657 m3/h
f =⋅
=10 657 3
0 7722..
Con este valor y comparando con las tablasde los diferentes factores de tuberías decobre, se observa que se puede utilizartubería de cobre rígido de menos 3/8” dediámetro.
Sin embargo se propone utilizar una tuberíade 3/8” cuyo factor es de 0.980. con estevalor se obtiene la caída de presión (H)según la fórmula (7)
HH
AB
AB
= ⋅ ⋅=
0 657 3 0 981269%
2. ..
El cálculo de los tramos siguientes se harábasándose en este diámetro. Sus diámetrosserán igual o menores a éste. Para el tramoBC
HH CRL
BC
BC
= ⋅ ⋅=
0 418 2 7 0 980 462% 3 8
2. . .. ( / " )
Para el tramo CD :
HH CRL
CD
CD
= ⋅ ⋅=
0 418 15 4 61205% 3 8
2. . .. ( / " )
Tramo BE :
HH CRL
BE
BE
= ⋅ ⋅=
0 239 0 3 0 980 016% 3 8
2. . .. ( / " )
Tramo EF :
HH CFL
EF
EF
= ⋅ ⋅=
0 239 05 4 60131% 1 4
2. . .. ( / " )
La suma de los porcentajes de caída depresión se hará con respecto al mueble másdesfavorable ya sea por longitud o porconsumo, se consideran en este caso dosposibilidades por lo que loa tramos AB, BE yEF, representará una opción y los tramos AB,BC y CD, la otra.
AB
CD
EF
=
=
=
1296%
0 016%
0131%
.
.
. 1.416% menor a 5%
Nota : conforme el factor aumenta, eldiámetro disminuye.
La otra posibilidad sería :
AB
BC
CD
=
=
=
1296%
0 462%
1205%
.
.
. 2.936% menor a 5%
La 2ª posibilidad es la mayor de las dos, estosignifica que tiene menores diámetros y esmucho menor a 5% por lo que los diámetrospropuestos están bien calculados, pudién-dose inclusive reducir, solamente que entuberías y sobre todo en conexiones de cobreno existen medidas comerciales máspequeñas.
Manual Técnico
85
Fig. 11.1. Planos del ejemplo de cálculo de instalación de gas a baja presión
Nacobre
86
11.5. Tubería de llenado yretorno de vapores
Las tuberías de llenado y de retorno devapores para recipientes fijos, deberán ser decobre rígido de Norma para las presiones detrabajo correspondientes, cuando no esténexpuestas a daños mecánicos.
1. Tendido y localización
a) Deberán instalarse por el exterior delas construcciones y ser visibles entodo su recorrido. No se consideraoculto el tramo que solo atraviese unmuro macizo. Si es hueco deberáahogarse con concreto la parte de latubería que se aloje en el muro.
b) Salvo que se les aísle apropiadamente,quedarán separadas 20 centímetroscomo mínimo de conductoreseléctricos y de tuberías para usosindustriales que conduzcan fluidoscorrosivos o de alta tempe-ratura y nocruzaran ambientes corro-sivos.
c) Las bocas de toma se situarán alexterior de las construcciones a unaaltura de 2.50 m o a una altura menorsi se les aloja en una caja adecuadapara evitar su manejo por personasextrañas al servicio. Se prohibelocalizarlas al nivel de la banqueta o auno de inferior. La distancia mínima dela boca de toma a flama deberá ser de3 m.
d) Siempre se preferirá, para el tendidode la tubería de llenado, que su bajadasea desde las fachadas de laconstrucción o las paredes lateralesque no sean colindantes con otrapropiedad. En los casos especialesdonde esto no sea posible, el técnicoresponsable proyectará la solución ypedirá la aprobación de la Secretariade Comercio. Si la solución implica eltender la bajada por cubos de luz o elrecorrido por pasillos, se cumplirán lossiguientes requisitos
i) Se utilizará tubo de cobre rígido denorma para las presiones de trabajocorrespondientes.
ii) La boca de toma se situará alexterior de las construcciones enlas condiciones del punto c).También podrá localizarse en cubosde luz si éste tiene comunicaciónpermanente a la calle y siguiendo elcriterio expresado en el inciso b) dela regla 2 de este capítulo.
iii) Se prohibe el recorrido por pasillosdestinados exclusivamente altránsito de personas, si no estánsuficientemente ventilados en formapermanente en ambos extremos.
e) La instalación de la tubería de retornode vapor será optativa a juicio deltécnico responsable.
2. Se omitirán las tuberías de llenado,siempre que la manguera, en toda suextensión quede a la vista de las dospersonas que lleven a cabo la maniobra,en los siguientes casos :
a) Cuando el recipiente a llenar estélocalizado en un sitio de acceso directopara el vehículo suministrador.
b) Cuando el recipiente no esté en un sitiode acceso directo para el vehículosuministrador, pero se puede llegar aél con la manguera sin añadirle tramosadicionales, siempre que todo eltendido de la manguera se haga a laintemperie o cruzando en longitud nomayor de 12 m, lugares tales comococheras no subterráneas o abajo decobertizos, o por pasillos o lugaressimilares y que en cualquiera de estoscasos se encuentre a la intemperie enambos extremos. No se permitirárecorrer con manguera pasilloscubiertos que estén destinados exclu-sivamente al tránsito de personas.
c) Que estando el recipiente localizado enazotea se cumplan las siguientescondiciones:
i) Que la azotea tenga una altura nomayor a 7 m sobre el nivel del piso.
Manual Técnico
87
ii) Que el sitio de ubicación del tanquesea accesible y alejado del pañofrontal de la construcción no más de10 m.
iii) Que el lugar de paso de la man-guera esté libre de obstáculos y quede existir cables de alta tensión,anuncios eléctricos o flamas decualquier naturaleza, la distancia aque se encuentren elimine laposibilidad de riesgo anormal.
iv) Que el tendido de la mangueradesde el autotanque hasta el pañode la construcción se haga sobre elpiso.
3. Las tuberías de llenado de líquidodeberán contar con los siguientes acce-sorios :
a) Válvula de control manual para unapresión de trabajo de 28 kg/cm2, inme-diatamente después del acoplador concuerda ACME al recipiente.
b) En la boca de toma, una válvula deacción manual para una presión detrabajo de 28 kg/cm2 y una válvulaautomática de no retroceso, sencilla odoble, con cuerda ACME para recibiracoplador.
c) Válvula de seguridad localizada entrelas dos válvulas de cierre manual, en lazona más alta de esta tubería, cuyo
ajuste de apertura deberá ser de 17.58kg/cm2.
d) Tubería de purga, controlada con vál-vula de control manual, que terminaráhasta sobresalir en un lugar bienventilado y orientada en forma tal quesean mínimos los riesgos por el gaspurgado.
4. Las tuberías de llenado deberán ostentarel color rojo cuando estén destinadas aconducir gas L. P. en estado líquido yamarillo las que se utilicen para el retornode vapores, La Dirección General de Gaspodrá autorizar el uso de otros colores, silo justifican razones de estética y no hayposibilidad de confusiones.
5. Las tuberías de retorno de vapor deberánestar dotadas de los siguientesaccesorios :
a) Inmediatamente después delacoplador, dotado de opresor concuerda ACME al recipiente, una vál-vula de cierre a mano de presión detrabajo de 28 kg/cm2.
b) En la boca de la toma una válvula decierre a mano para una presión detrabajo de 28 kg/cm2 y una válvulaautomática combinada de excesos deflujo y de no retroceso.
Nacobre
88
Fig. 11.2. Línea de llenado para tanque estacionario de gas.
Manual Técnico
89
Caídas de presión para tubería de cobre de temple rígido “L”(CR-L) y temple flexible (CF)
Aparato deGastogas
Gastogas Tipo de
% de caída de presión por metro lineal de tubería
consumo L. P. natural tubería φ para gas L. P. φ para gas naturalm3/h m3/h 9.5 mm 12.7
mm19.1mm
25.4mm
9.5 mm 12.7mm
19.1mm
25.4mm
Parrilla2 Q 0.124 0.340
CR- LCF
0.0150.070
0.0530.247
0.0160.052
Incinerador 0.170 0.442CR- LCF
0.0280.133
0.0090.028
0.0900.418
0.0270.088
Cafetera 0.186 0.490CR- LCF
0.0330.159
0.0100.033
0.1100.513
0.0330.108
0.005
Cal. Alm.100 Lts 0.239 0.621
CR- LCF
0.0560.262
0.0170.055
0.003 0.1770.825
0.0530.174
0.008
Calef.360 0.318 0.836
CR- LCF
0.0990.465
0.0300.098
0.005 0.3221.495
0.0970.316
0.015
Estufa4 QH 0.418 1.086
CR- LCF
0.1720.805
0.0520.170
0.008 0.5432.523
0.1640.533
0.026
Cal. Alm.Doble 0.480 1.250
CR- LCF
0.2251.058
0.0680.223
0.011 0.7203.344
0.2170.706
0.035
Estufa4QHC 0.480 1.250
CR- LCF
0.2251.058
0.0680.223
0.011 0.7203.344
0.2170.706
0.035
Estufa4QHCA ó4QHCR
0.650 1.690CR- LCF
0.4151.946
0.1260.410
0.020 1.3166.112
0.3971.290
0.064 0.016
Estufa4QH+Cal 0.657 1.712
CR- LCF
0.4231.987
0.1280.419
0.021 0.005 1.351 0.4071.325
0.066 0.017
E. Rest4QHP 0.902 2.370
CR- LCF
0.7973.742
0.2410.790
0.039 0.010 2.589 0.7802.539
0.126 0.033
Cal. PasoSencillo 0.930 2.445
CR- LCF
0.8483.979
0.2570.839
0.042 0.011 2.756 0.8312.702
0.134 0.035
Factores de Tuberías = F
mm pulg Galv. CR-L CF9.5 3/8 0.493 0.980 4.60012.7 1/2 0.1540 0.297 0.97019.1 3/4 0.042 0.04825.4 1 0.012 0.012732.0 1 1/4 0.0028 0.004438.0 1 1/2 0.0013 0.0018450.8 2 0.0003 0.00046
Nacobre
90
Tablas para el cálculo de caída de presión en tuberías que conducen gas L. P.
Aparato Tubería% de caída de presión en
cada metro lineal de tubería Aparato Tubería% de caída de presión en
cada metro lineal de tuberíade consumo Material 9.5
mm12.7mm
19.1mm
25.4mm
de consumo Material 9.5mm
12.7mm
19.1mm
25.4mm
Incinerador
0.170 m3/h
CR-LCFGALV.
0.0280.133
0.0090.0280.004
E4QHC+CA2
H +
0.960 m3/h
CR-LCFGALV.
0.903
0.454
0.2730.8930.141
0.044
0.038
0.011
0.011
Cal. Alim. 110 Lts
0.239 m3/h
CR-LCFGALV.
0.0560.262
0.0170.0550.009
0.003
0.002
E4QHCR + CA2
HR +
1.130 m3/h
CR-LCFGALV.
1.2515.8740.629
0.3791.2380.196
0.061
0.053
0.016
0.015
Calefactor 360
0.318 m3/h
CR-LCFGALV.
0.0990.465
0.0300.0980.016
0.005
0.004
E4QH + Cal. de paso
H +
1.348 m3/h
CR-LCFGALV.
1.780
0.895
0.5401.7620.280
0.087
0.076
0.023
0.021
Estufa 4QH
H
0.418 m3/h
CR-LCFGALV.
0.1720.805
0.0520.1700.027
0.008
0.007
E4QHC + CP
H +
1.410 m3/h
CR-LCFGALV.
1.948 0.5901.9280.306
0.095
0.083
0.025
0.024
E4QHC ó CA2
H ó
0.480 m3/h
CR-LCFGALV.
0.2251.058
0.0680.2230.035
0.011
0.010
E4QHC + CA2 + CA2
H + +
1.440 m3/h
CR-LCFGALV.
2.032
1.022
0.6152.0110.319
0.099
0.087
0.026
0.025
E4QHCR
HR
0.650 m3/h
CR-LCFGALV.
0.4151.946
0.1260.4100.065
0.0200.018
CP Doble
1.500 m3/h
CR-LCFGALV.
2.205 0.0532.1630.347
0.108
0.095
0.029
0.027
E4QH + CA
H +
0.657 m3/h
CR-LCFGALV.
0.4231.987
0.1280.4190.067
0.021
0.018
0.005
0.005
E4QHC + CA + CP
H + +
1.649 m3/h
CR-LCFGALV.
2.665 0.8082.6370.419
0.131
0.114
0.033
0.033
E4QHC + CA
H +
0.719 m3/h
CR-LCFGALV.
0.5072.378
0.1540.5010.080
0.025
0.022
0.007
0.006
E4QHCR + CA + CP
HR + +
1.719 m3/h
CR-LCFGALV.
2.896 0.8782.8660.453
0.142
0.124
0.038
0.033
E4QHCR + CA
HR +
0.889 m3/h
CR-LCFGALV.
0.790
0.397
0.2390.7820.124
0.038
0.033
0.010
0.009
E4QHC + CA2 + CP
H + +
1.990 m3/h
CR-LCFGALV.
3.881 1.1763.0410.610
0.190
0.166
0.030
0.048
E Rest. 4QHP
0.902 m3/h
CR-LCFGALV.
0.7973.7420.401
0.2410.7900.125
0.039
0.034
0.010
0.009
CP Triple
2.100 m3/h
CR-LCFGALV.
4.322 1.3104.2780.679
0.212
0.185
0.056
0.053
Cal. de paso
0.930 m3/h
CR-LCFGALV.
0.8483.979
0.2570.8390.133
0.042
0.036
0.011
0.010
Tortilladora
2.200 m3/h
CR-LCFGALV.
4.743 1.4374.6950.745
0.232
0.395
0.061
0.113
Manual Técnico
91
11.6. De los aparatos deconsumo
1. La presión de gas en los orificios desalida de las espreas de los aparatosdomésticos será de 26.36 gr/cm2 con unatolerancia máxima de 5%. Esta presiónse denominará Baja Presión Regulada.Los cálculos de caída de presión para lasinstalaciones de las clases A, B y D, seregirán por la fórmula del Dr. Pole; en lasinstalaciones de las clases C y F podránutilizarse otras que deberán especificarseen el reporte.
2. La presión del gas en los orificios desalida de las espreas de los aparatoscomerciales o industriales será la ade-cuada, según las especificaciones dediseño y de fabricación de los quema-dores, autorizados por la Secretaría deComercio
3. El gasto por aparato se determinará,siempre que sea posible, directamentepor las especificaciones señaladas por elfabricante o bien basándose en el calibrede la esprea.
Consumo de propano en espreasCondiciones :• m3/h a nivel del mar• Propano = 88,268 BTU/m3 = 22,244
kcal/m3.• Presión en la esprea = 27.40 kPa = 27.94
gr/cm2 gas L. P.• S = 1.54 gas L. P. ; 1 = aire
Esprea m3/h Esprea m3/h0.008 0.0050 72 0.0490.009 0.0065 71 0.0530.010 0.0079 70 0.0620.011 0.0095 69 0.0670.012 0.0113 68 0.076
80 0.0143 67 0.08179 0.0166 66 0.08678 0.020 65 0.09777 0.026 64 0.10276 0.031 63 0.10875 0.035 62 0.11474 0.040 61 0.12073 0.045 60 0.126
Consumo de propano en espreas(continuación)
Esprea m3/h Esprea m3/h59 0.133 38 0.81158 0.139 37 0.85157 0.150 36 0.89556 0.170 35 0.95455 0.213 34 0.97354 0.239 33 1.01353 0.279 32 1.06152 0.318 31 1.13551 0.354 30 1.30150 0.388 29 1.46249 0.420 28 1.55248 0.456 27 1.63647 0.479 26 1.71646 0.517 25 1.77245 0.530 24 1.83444 0.582 23 1.88543 0.624 22 1.95042 0.690 21 2.00441 0.727 20 2.05540 0.756 19 2.19039 0.781 18 2.263
4. Además de las válvulas de control que seinstalen para comodidad de los usuarios,serán obligatorias las siguientes :
a) Una llave de corte con maneral decierre a mano, antes de cada aparatode consumo, instalada en la tuberíarígida. Cuando la totalidad de la ins-talación sea de cobre flexible, se podráinstalar la llave de paso en la tuberíaflexible, debiendo quedar firmementesujeta al muro con abrazaderas ograpas a ambos lados de la llave.
Tratándose de aparatos de consumopermanentemente fijos tales comohornos empotrados, calentadores deagua, cocinas integrales, etc., tambiénse podrá instalar la llave de corte en latubería flexible sin engrapar si el tramode ésta tiene una longitud no mayor a50 centímetros. Cuando las condi-ciones de instalación y aparatos nopermitan la colocación de una llave decorte accesible para cada aparato, seinstalarán una o más llaves de cortemediante la cual o las cuales se cuente
Nacobre
92
con el medio para controlar la totalidadde los aparatos.
b) En locales comerciales o industriales,una válvula de cierre general, deacción manual, localizada bien visible,en el interior, en sitio libre y de fácilacceso. Cuando no sea posible cumplirestos requisitos de localización en elinterior, se colocará al exterior en lascondiciones señaladas. Pero en estecaso se proveerá el medio adecuadopara evitar que manejen la válvulapersonas ajenas al servicio del usuario.
c) Cuando los aparatos de consumo seande uso colectivo (escuelas, labora-torios, sanatorios, etc.) se instalará unaválvula general de cierre a mano en unlugar adecuado, bien visible y de fácilacceso, para que sea operadaexclusivamente por personal docente oadministrativo.
d) En las instalaciones domésticasmúltiples abastecidas por tanque fijoen que no se usen medidores deberáinstalarse una válvula de cierre manualen lugar accesible en un punto antesde la entrada individual de la tubería acada departamento o casa.
5. Todo aparato de consumo se localizaráen forma tal que fácil acceso al mismo y asus llaves de control.
6. Cuando los aparatos sean instalados enel interior de las construcciones, el sitioelegido para localizarlos deberá permitiruna ventilación satisfactoria, que impidaque el ambiente se vicie con los gases decombustión y sin corrientes de aireexcesivas que puedan apagar los pilotosquemadores.
7. Cuando los aparatos de consumo deinstalen en recintos cerrados (closets,nichos, cuarto de máquinas, etc.), seráobligatorio instalar chimenea o tiro directohasta el exterior para desalojar los gasesde la combustión, así como proveer elmedio adecuado para permitir la entradapermanente de aire del exterior en can-tidad suficiente para que el funciona-miento del quemador sea eficiente.
8. Se prohibe instalar calentadores de aguaen cuartos de baño, recámaras dormi-torios ; la localización de estos aparatosdeberá llenar los siguientes requisitos :
a) Preferiblemente se instalarán a la in-temperie o en sitios al aire libre,permanentemente ventilados, consoportes adecuados que impidan es-fuerzos a las tuberías de agua y degas, Debiendo observarse para suinstalación, las recomendaciones delfabricante que no se opongan a esteinstructivo.
b) Si se instalan en lugares cerrados(cocinas, closets, nichos interiores,cuartos de lavado o planchado, etc.),será obligatorio instalar tiro o chime-nea que desaloje libremente los gasesde combustión. Estos tiros deberántener un diámetro no menor al de lasalida del difusor (el cual no deberá serremovido del propio aparato), ydeberán tener pendiente ascendenteen toda su trayectoria hacia la salida.En caso de que varios calentadoresdesalojen a una chimenea, ésta deberátener el diámetro adecuado para sufuncionamiento satisfactorio.
c) Cuando la instalación de agua estéalimentada por tinacos elevados, loscalentadores de almacenamientodeberán estar provistos de jarro de airecuyo extremo final rebase el bordesuperior del tinaco ; o bien de válvulasde relevo de presión si se trata de unsistema cerrado de tubería de agua.En este último caso, si el calentadorqueda localizado a la intemperie, debevigilarse que el escape de la válvulaquede orientado hacia donde norepresente peligro ; si el calentadorqueda instalado en el interior de laconstrucción, debe vigilarse que laválvula de presión esté dotada detubería que desaloje agua y vapor a laintemperie.
9. La localización de los calefactores deberáreunir los siguientes requisitos :
a) Los que se instalen en recámaras ydormitorios deberán ser de “tipo venti-
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lado”, cuyo diseño permita desalojar alexterior los gases de combustión.
b) Los movibles se conectarán a latubería fija con rizo de cobre flexible de1.20 a 1.50 m de longitud. Podránconectarse con la manguera adecuadapara conducir gas L. P. en estado devapor, cuya longitud no sea mayor de1.5 m.
10. Tratándose de estufas domésticas nofijas, será obligatoria la instalación de unrizo de tubo de cobre flexible cuya longitudmínima será de 1.5 m.
11. Si las condiciones de la habitación detipo popular hacen indispensable que laestufa tipo doméstico se instale enrecámara, será obligatorio proveer ventilaspermanentes abiertas hacia el exterior anivel del piso y a nivel superior al de lacubierta de la estufa.
12. En las instalaciones de aparatos deconsumo se atenderán las instruccionesdel fabricante que no se opongan a esteinstructivo y en defecto de ellas, seadoptarán las medidas de seguridad queaconseje la técnica aceptada como buenapara estos trabajos, a juicio del técnicoresponsable.
11.7. Factores del costo deuna instalación de gas
La sencillez de los diferentes sistemas deunión : por soldadura capilar para tuberíasrígidas ; compresión y abocinado a 45º, paratuberías flexibles, elimina el uso de costosasy pesadas herramientas a la vez que ahorratiempo de instalación con mayor rendimientode mano de obra.
Las longitudes de los rollos y tramos rectos,permiten el ahorro de conexiones además deque pueden librarse en líneas ocultasdistancias reglamentarias sin ningún en-samble.
La natural formación de la capa de óxido decobre, que con el tiempo se convierte encarbonato básico de cobre (pátina) ; le da unaextremada resistencia a la corrosión y porconsiguiente un mayor tiempo de servicioeficiente.
Para construcciones en serie realizadassobre prototipos, es decir, de modelos repe-titivos las tuberías de cobre son las másindicadas para prefabricar la red de servicio,que por su ligereza en el manejo y transpor-tación resulta económico.
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11.8. Simbología para planos de instalaciones de gas
Tanque Fijo Equipo portátil Rizo Omega Medidor de vapor Tubería Visible
Tubería oculta Regulador baja Regulador alta Parrilla 1 quemador Parrilla 2 quemadores Parrilla 3 quemadores
Parrilla 4 quemadores Estufa 4 quemadores Estufa 4 quemadores yhorno
Estufa 4 quemadores yrosticero
Estufa 4 quemadoreshorno y comal
Estufa 4 quemadoreshorno rosticero y comal
Horno Calentadoralmacenamiento menor
110 Lts. S/A
Calentadoralmacenamiento mayor
100 Lts S/A
Calentadoralmacenamiento
automático
Calentador de agua alpaso
Calentador doble al paso
Calentador triple al paso Calefactor Vaporera o baño maría Cafetera Incinerador Tortilladora sencilla
Tortilladora doble Quemador bunsen Caldera con quemadoratmosférico
Horno industrial conquemador atmosférico
Aparato industrial conquemador aire - gas
Quemador
Vaporizador Válvula de globo Válvula de ángulo Válvula de seguridad orelevo de presión
Retorno automático Válvula de aguja
Válvula de 3 vías Válvula de 3 usos Llave de paso Reducción Medidor venturi Medidor de orificio
Manómetro Filtro Ventilador Bomba Compresora Extinguidor
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Simbología (continuación)
Hidrante Llovizna contra incendio Ánodo Tierra Conexión abocinada Conexión pol
Llave de cuadro Llave de cuadro conorejas
Válvula macho lubricada Válvula bridada Válvula solenoide Válvula de cierre rápido
Válvula de no retrocesosencilla
Válvula de exceso deflujo
Válvula de corteautomática y manual
Válvula de no retrocesodoble
Unión soldada Unión roscada
Unión bridada Tuerca unión Punta taponada Conexión ACME Válvula de 4 pasos
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CAPÍTULO
12.1. Tomas domiciliariasEmpleo específico de tuberías decobre tipo “L” flexible
Debido a la importancia de las tomasdomiciliarias en el suministro de aguapotable; se dedica en este manual un temaespecífico, para orientar el correcto uso delas tuberías de cobre tipo “L” flexible en lainstalación de aquellas, haciendo prime-ramente un análisis genérico de las carac-terísticas del agua.
12.1.1. Propiedades del agua
El agua es un líquido que químicamente estácompuesto de dos partes de hidrógeno poruna de oxígeno, tiene una fuerte tendencia aabsorber los gases que están en contactocon su superficie y esta absorción seráintensa cuanto mayor sea la presión quetenga el gas.
En el agua se disuelven multitud deelementos químicos y es capaz también detener otros en suspensión. El agua es dura oblanda según sea la proporción relativa de lassales que contenga, en su recorrido por elsuelo y por el subsuelo, una corriente deagua normalmente puede adquirirproporciones grandes de sales de cal.
Esta agua se denomina dura. En cambio elagua de lluvia no toma estas sales y sedenomina blanda.
Sobre la acción del agua desde el punto devista de la corrosividad mencionaremos lossiguientes resultados según estudiosrealizados :
1. Las aguas suaves, especialmentecontienen ácido carbónico, son máscorrosivas a los metales que las aguasduras.
2. Las aguas superficiales que acarrean ensuspensión materiales colorantes, gene-ralmente son más corrosivas que las
aguas incoloras del mismo grado dedureza.
3. Las aguas subterráneas son máscorrosivas que las de superficie en partedebido a que generalmente contienengrandes cantidades de ácido carbónico yen parte, a que no forman capas lamosasen las paredes de la tubería.
4. Las aguas filtradas son más corrosivasque las mismas aguas sin filtrar, debido aque no forman capas lamosas en lasparedes interiores de la tubería.
5. Las aguas filtradas mecánicamente sonmás corrosivas que aquellas filtradas conarena, debido al uso de alumbre, queaumenta la cantidad de ácido carbónicoen el agua.
6. Aguas impregnadas de agua de mar, ocon cantidades grandes de cloruros onitratos, son más corrosivas que lasaguas libres de estas sales.
7. Las aguas calientes son más corrosivasque las frías.
En cuanto al agua potable, su control estáestrictamente sujeto a límites y tolerancias enel contenido de sustancias tóxicas disueltas yelementos en suspensión que pueden afectarla salud humana y las propiedades del aguapara el uso doméstico. (mayor informaciónsobre el cobre y la salud en el anexo I)
12.1.2. Suministro de agua potable
En el proyecto de una vivienda o cualquierotra construcción debe incluirse unplanteamiento del suministro de agua potablede la red municipal, acondicionado a lasnecesidades de consumo y presiones deésta, y además procurar que los materialesempleados para la conducción del agua,garanticen en óptimas condiciones higiénicasy de calidad el abastecimiento ; esto es, quelas tuberías y accesorios a emplear noproduzcan adherencias, obturaciones y/ocorrosión en sus paredes externas o internas
12
Manual Técnico
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y que alteren las características de calidaddel agua potabilizada.
Las tomas domiciliarias de agua potable,como parte esencial en las instalacionessubterráneas requieren, aparte de cubrir lascaracterísticas mencionadas, una mayorduración en servicio ; razón por lo cual lastuberías de cobre tipo “L” de temple flexiblejustifican plenamente su uso en este tipo deinstalaciones.
12.1.3. Factores de selección
1) Resistencia mecánica contra :
• Presión interna
• Congelación
• Fuerzas externas
• Vibraciones y fatiga
2) Alta resistencia a la corrosión por :
• Corrosión externa del subsuelo
• Corrosión interna
3) Capacidad de flujo
4) Flexibilidad
5) Conexiones y accesorios
6) Métodos y costos de instalación
12.1.3.1. Resistencia mecánica
Muchos de los factores deseables de unatubería se oponen entre sí, desde el punto devista de su diseño. Para obtener el máximobeneficio, se llegó a la conclusión de que eranecesario desarrollar nuevas dimensionespara los tubos de cobre.
En términos generales, estas dimensionesestán diseñadas para sustituir lascorrespondientes de los tubos ferrosos encuanto a capacidad, después de habercomprobado que cuando las paredesinteriores son pulidas y no propensas acorrosión permiten una ligera reducción en lamedida del diámetro interior.
El uso de una junta no fileteada permitefabricar más delgadas las paredes del tubo,cosa deseable desde el punto de vista de laflexibilidad y la economía del metal.
Para mantener una alta fuerza mecánica, sehizo un estudio completo del proceso demanufactura. El tubo de cobre se fabrica delingote de cobre especialmente preparado,desoxidado y con un 99% de pureza.Fabricado sin costura y con tal grado depureza, es inusitadamente fuerte y altamenteresistente a la corrosión. Los dados deestiramiento son cuidadosamenteinspeccionados a fin de conservar lasmedidas uniformes y exactas.
Después del estirado, el tubo es templadopor un procedimiento especial que le dasuavidad y contextura uniforme. Talesdetalles y otros muchos se combinan parahacer del tubo de cobre un producto desuprema calidad.
12.1.3.2. Resistencia a la ruptura porpresión interna
Se han efectuado muchas pruebas paradeterminar la fuerza de reventamiento deltubo de cobre. Esas pruebas se han llevado acabo, cerrando uno de los extremos de untubo de corta longitud con conexionesregulares y conectándolo por el otro extremoa un bomba de inyección. Se llena de aguapreviamente el tubo y se usa una máquina depruebas de presión. En las numerosaspruebas efectuadas, no ha habido fugas enlos acoplamientos, lo cual indica que lasjuntas tienen una resistencia mayor que lostubos. La tabla siguiente indica algunaspresiones medias de rotura para algunostubos de cobre comunes.
Se notará que el tubo de cobre tiene uncoeficiente de seguridad de 40 a 70 sobre elpromedio de las presiones en los serviciosmunicipales y sus cualidades no corrosivas lolibran de ser debilitado en servicio comosucede con tubos fabricados con metalesferrosos. Se notará igualmente que el tubo decobre es de 3 a 4 veces más fuerte que eltubo de plomo (xx) extra fuerte
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Presiones medias de ruptura para tuberías de diferentes materiales (PSI)
Medidanominal
Tubo de cobre(Temple suave)
Tubo de hierroestándar
Tubo de aceroestándar
Tubo de plomox fuerte
Tubo de plomoxx fuerte
1/2”
3/4”
1”
3,800
3,100
2,700
7,650
6,150
5,740
10,384
8,608
8,088
1,095
920
807
1,150
964
895
2.1.3.3. Resistencia a la congelación
Ningún material de tubería de lasdimensiones que se dispone en la prácticapuede resistir la tremenda fuerza deexpansión del agua al congelarse. El tubo decobre tiene la cualidad más alta que seguiríaa esa resistencia; da de sí sin destruirse en laexpansión y sin sufrir una seria pérdida en suresistencia. Tiene capacidad de alargarse deun 25 a un 40% sin destruirse. Elalargamiento endurece y refuerza al cobre,de tal manera que no resulta ninguna pérdidaapreciable en fuerza, como sucede con eltubo de plomo.
El tubo de cobre, en pruebas reales haresistido de 6 a 12 congelaciones sindestruirse, en tanto que el tubo de hierrogeneralmente se destruye en la primeracongelación y el de plomo después de laprimera o segunda.
El tubo de plomo con frecuencia es debilitadoen la primera congelación de tal manera quelas presiones de servicio pueden, más tarde,llevar a cabo su destrucción. En la siguientetabla aparecen los resultados de algunaspruebas efectuadas en materiales de tuberíascomunes.
Pruebas de ruptura por congelación para tuberías de diferentes materiales
Clase de tubo 1ª Congelación11 hrs a -23ºC
2ª Congelación2 1/2 hrs a -23ºC
3ª Congelación2 1/2 hrs a -23ºC
De cobre
Plomo extra grueso
Hierro estándar
Abolsado un 12%de su diámetro
Abolsado y estrellado
Roto
Abolsado un 5%de su diámetro
Abolsado un 2%de su diámetro
12.1.3.4. Resistencia del tubo decobre a las fuerzas externas
Por supuesto que hay que partir de la baseque el tubo de cobre hecho con material másblando y con paredes más delgadas nopuede equipararse al hierro cuando ha desometerse a fuerzas exteriores que pueden
llevar a su maltrato y destrucción. Tampocose ha construido para eso. Su primordialventaja que es la durabilidad ante la accióncorrosiva del medio ambiente, no debe sersacrificada por otras causas que sonfácilmente evitables con un poco de cuidadoy de buen trato a una tubería que va aresponder con creces, a lo que se le exige.Pero, no obstante las paredes delgadas y lacondición del temple suave del tubo de cobre
Manual Técnico
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tipo “L”, tienen una notable resistencia a esasfuerzas exteriores.
Exagerando cualquier condición que puedapresentarse en la práctica, se llevó a cabouna prueba en la cual un tramo de tubo decobre de 3/4” se sujetó por ambos extremosa una estructura por medio de conexionescomunes, apoyándose en dichos extremossobre dos bloques de pino duro de topeadelgazado. Sobre la parte no apoyada deltubo fueron colocados 20 sacos de cemento,haciendo un total de 2,000 libras, al fin deconcentrar el esfuerzo sobre las dos partesadelgazadas de los bloques de madera.
Se agregó y adjuntó un vibrador de aire paradar 1,200 vibraciones de aire por minuto. Alterminar la prueba se encontró que el tubohabía cedido 8 3/4” en el centro, lo cualcorrespondió a un alargamiento de 3.75pulgadas por pie o sea un 30%. Sin embargo,el tubo en las partes que recibieron el peso,solamente se aplastó un proporción queredujo el área de su sección en un 10% sinque hubiese habido indicio de tendencia a laruptura del tubo en esos puntos.
Se mantuvo constantemente en la tubería,durante la prueba, una presión de agua de 40libras por pulgada cuadrada y no hubohuellas de alguna filtración o fuga ni en eltubo ni en las juntas. Aún cuando lascondiciones de esta prueba fueron muchomás severas que las que se hubiesenpresentado en el trabajo real, ello indica quela tubería y conexiones de bronce fácilmenteresistirán las instalaciones y las condicionesdestructivas originadas por apoyosdesiguales, asentamientos en el suelo,expansión y contracción o vibración.
12.1.3.5. Resistencia del tubo decobre a la corrosión
Aún cuando hay un gran número de factoresque influyen en la corrosión de cualquiermetal, la mayor parte de ellos afectanúnicamente en cuanto a la cantidad y a ladistribución de la corrosión. Un númerocomparativamente corto de factores origina latendencia a la corrosión y hace que avance.
De acuerdo con la teoría electroquímica, paraque empiece la corrosión, es preciso tener un
metal cuyo potencial sea más elevado que elpotencial de los iones catódicos de lasolución con la cual está en contacto.
Los iones catódicos más comúnmenteencontrados en las soluciones corrosivasnaturales, son los de hidrógeno. De aquí que,ordinariamente la tendencia de un metalhacia la corrosión inicial es determinada porsu potencial con respecto al hidrógeno.
La mayor parte de los metales comercialescomunes son positivos con respecto alhidrógeno, en tanto que el cobre es el únicometal de los que se emplean para hacer tubo,que es negativo con respecto al hidrógeno. Elcobre, en consecuencia, es el que tiene lamenor tendencia hacia la corrosión inicial detodos estos metales y permaneceráinafectado frente a condiciones que hacenque otros metales se corroan. Generalmenteno resulta práctico apegarse completamentea la teoría de la corrosión para la resoluciónde los problemas específicos ; el mejormétodo es la deter-minación cuantitativa deresultados en las condiciones encontradas.En las siguientes líneas se da un brevememoria de los conocimientos actuales sobreel compor-tamiento del tubo de cobre cuandose usa para propósitos de trabajo dedistribución de aguas.
Resistencia del tubo de cobre a lacorrosión del suelo.
Las condiciones del suelo varían grande-mente en todo el territorio de la RepúblicaMexicana, pero en general, de las pruebasprácticas se ha comprobado que el cobre ylas aleaciones que lo contienen en altoporcentaje, se corroen mucho más lenta-mente que los materiales ferrosos.
En terrenos altamente alcalinos, el cobrepierde en peso la vigésima arte de lavelocidad con que lo pierde el hierro.
En suelos fangosos y en barrizales gruesos,que son de reacción ácida, el cobre pierde supeso aproximadamente en una porción de undécimo de la velocidad en el hierro.
En los terrenos menos corrosivos, tales comolos de grava arenosa el tubo de hierro no secorroe muy rápidamente, siendo el efecto dela corrosión sobre el cobre tan solo alrededor
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100
de una cuarta parte de la corrosión sobre elhierro.
En terrenos francamente alcalinos o ácidos,se encontró que el tubo de hierro se picó auna profundidad de hasta 1” en un periodo de6 años, en tanto que el cobre, bajo lasmismas condiciones no se picó, habiéndosehecho solo ligeramente áspero. En general, elcobre no tiene la tendencia hacia la corrosiónlocalizada y a la picadura, tan destructivas enlos tubos ferrosos.
Corrosión exterior debido a cenizas
Muchas cenizas contienen azufre que enpresencia de la humedad forman ácidosulfúrico. Este es extremadamentedestructivo para toda clase de metal,particularmente se tales residuos se ponenen contacto con las tuberías, en cuyo caso selocaliza en los puntos de contacto, originandouna picadura muy seria. Aún cuando el tubode cobre soporta esta acción mejor que otrosmateriales, también puede ser afectadoseriamente, por lo que deben siempretomarse precauciones cuando sea necesariotender tubería en un terreno de estanaturaleza.
Cuando esto sea inevitable, el tubo deberárodearse de unas seis pulgadas de arena ograva y, todavía mejor si la arena se mezclacon piedra caliza, yeso o cualquier materialalcalino que neutralice el ácido.
Corrosión por electrólisis de corrientesderivadas
A la electrólisis se le atribuye frecuentementela corrosión de la tubería del subsuelo,cuando en realidad, la dificultad se debe a lascondiciones del terreno. No obstante, casosreales de este tipo de corrosión están siendograndemente disminuidos con el empleo demejores métodos en la distribución deenergía y la moderna tendencia dereemplazar los tranvías eléctricos controlebuses.
En contraste con otras clases de corrosión,los materiales y las condiciones del ambienteson de importancia en este caso. La formamás efectiva de prevenirles es por medio delcontrol de las corrientes directas, drenajeeléctrico o el empleo de juntas aisladas. Si se
sabe que la electrólisis tiene un efectoperjudicial sobre el tubo de cobre, estasmedidas preventivas pueden ser empleadasen forma efectiva en él.
12.1.3.6. Resistencia a la corrosióninterna
La corrosión interna de la tubería dedistribución que resulte de la conducción deaguas domésticas, depende de un grannúmero de factores, siendo uno de los másimportantes la tendencia del agua a formaruna escama protectora en el tubo. Esto esgeneralmente originado por la clase ycantidad de sales disueltas en el agua y porla relación mantenida entre ellas y elcontenido de bióxido de carbono y el valor delpH.
Las aguas que tienen una dureza total demenos de 100, con una alcalinidad menor a25 y grandes cantidades de bióxido decarbono no disuelto, posiblemente 20 ó 30partes por millón con un bajo valor de pH noforman la escama protectora y son muycorrosivas para los materiales ferrosos. Talesaguas, que comúnmente son obtenidas depozos artesianos, prácticamente requieren eluso de tubo de cobre, puesto que éste resistela corrosión desde todos los puntos de vistamejor que cualquier otro material de tubocomún.
Las aguas que tienen una dureza total dealrededor de 100, una alcalinidad entre 50 y100 y un contenido de bióxido de carbono,tienen un alto valor de pH, son generalmentede las que forman escamas y no son muycorrosivas, particularmente si la alcalinidadse debe a los bicarbonatos de calcio ymagnesio. Si el agua es naturalmente tratadapara que forme una escama de protección, eltubo de cobre tiene la ventaja de que sudiámetro interno y su capacidad deconducción no serán reducidos tanto comoen el tubo ferroso a causa de que lasescamas en éste se incrementangrandemente con el sarro.
Las aguas sucias en las que la alcalinidad esalta y debido a carbonatos de sodio y potasiopueden ser corrosivas por que son alcalinas.Tales aguas generalmente no forman sarro yson activas en algunas clases de tuberías.
Manual Técnico
101
Sin embargo, tienen poco o ningún efectosobre el tubo de cobre.
12.1.3.7. Capacidad de flujo
El hecho de que el tubo de cobre sea estiradolo hace muy liso por su parte interior, lo cualse traduce en una resistencia menor al flujode la corriente, para el mismo diámetrointerior efectivo que cualquier otro tubocomún, excepto el de latón y el de plomo quetambién son estirados en su fabricación. Losresultados de muchas pruebas reales sobrelas características de corriente de agua entuberías, coinciden con gran aproximación,con los resultados indicados por la fórmulanacional.
Esta fórmula, simplificada para tubo de cobre,plomo y latón, se representa en la expresión :
H f l Qd
= ⋅ ⋅ ⋅0 312 2
5
.
En donde :
H = Pérdida hidrostática en pies deagua
l = Longitud del tubo en pies
Q = Gasto en G. P. M.
d = Diámetro interior real enpulgadas
f = Factor de fricción, que depen-de del diámetro, de la velo-cidad media del agua en eltubo, de la densidad y de laviscosidad absoluta del fluido,o sea :
f dQ
= + ⋅0 0072 0 03640 355
. ..
Este factor es para tubo estirado de cobre,latón o plomo.
Los resultados calculados de esta fórmula semuestran en la gráfica anexa. Los resultadospara tubo de hierro, delineados en la mismagráfica han sido tomados de la fórmula deSaph y Schoder para corriente de agua entuberías de hierro y acero en condicionesmedias. Esta fórmula establece :
P Qd
=⋅
1 86
514 35
.
.
En la que :
P = Caída de presión en PSI por100 pies de tubería
Q = Gasto en G. P. M.
d = Diámetro interior en pulgadas
En la figura 12.1. aparece una gráfica en laque se nota que los tubos de cobre y deplomo limpios tienen aproximadamente lamisma pérdida por fricción, diferenciándosesolamente en los distintos diámetrosinteriores, y que ambos tienen una capacidadligeramente mayor que los tubos de hierro encondiciones medias.
Las capacidades se dan para el tubo limpiode cobre y de plomo, contra tubo de fierro encondiciones normales, porque los tubos demetales no ferrosos no perderán sucapacidad original en ninguna proporción enla conducción de la mayoría de las aguas, entanto que el tubo de hierro se corroerá yformará tubérculos en una extensiónsuficiente como para reducir su capacidad,como se muestra, en muy poco tiempo. Deahí que estos datos sirven para propósitos dediseño tratándose de aguas que no tienenmucha tendencia a la formación de sarro.
Si por el contrario, las aguas tienden a formarsarro, deberá dárseles un margen parareducción en la capacidad de flujo en todaclase de tubo, siendo ese margen muchomenor para tubo de cobre que para
Fig. 12.1. Capacidad de flujo y pérdida por fricción de los tubos
Nacobre
102
tubo de hierro, debido al hecho de que no seagrega el sarro a la escama en el primercaso, la escama en el hierro ocupaaproximadamente 10 veces más volumenque el metal en que se forma. Porconsiguiente, una pequeña cantidad de sarroagregado a la escama depositada por elagua, reduce el diámetro interior y lacapacidad de flujo del tubo de hierro muchomás que en tubo de metal no ferroso.
Las pruebas efectivas hechas sobre lareducción de la capacidad de flujo usandoagua normal, indican que un tubo de fierrogalvanizado de 3/4” tiene ligeramente menosde 80% de la capacidad de flujo del tubo decobre cuando ha conducido 250,000 piescúbicos de agua fría. La capacidad de flujorelativa del tubo de fierro galvanizado fueúnicamente de 60% de la del cobre, despuésde conducir 30,000 pies cúbicos de aguacaliente a una temperatura de 60º C.
De estos hechos podría concluirse que untubo de cobre de menor diámetro puedereemplazar satisfactoriamente a uno de fierrode diámetro mayor, lo cual en ciertas
condiciones, sucede en la práctica. Sinembargo, debe recordarse que el tubo decobre está diseñado para una capacidadligeramente mayor que la del tubo de fierroen condiciones normales y que aún cuandoéste puede sufrir una reducción mucho mayorque tal excedente, por lo general no resultasatisfactorio hacer tal sustitución, a menosque desde su origen se planeara uninstalación con tubo de diámetro mayor.
12.1.3.8. Flexibilidad del tubo decobre
La natural ductilidad del cobre aunada a supureza, a la precisión de manufactura, altemple y a las proporciones científicas deltubo de cobre, lo hace extremadamenteflexible y fácil de doblar en radios cortos. Estacaracterística es muy estimable tratándosede tubo de cobre para su servicio en elsubsuelo.
Por su flexibilidad, el tubo de cobre da de sícuando es sometido a esfuerzos pormovimiento del suelo o a expansiones ocontracciones, sin transmitir esfuerzo
Manual Técnico
103
indebido a las juntas o al tubo mismo. Lafacilidad con que puede doblarse el tubo decobre hace que sea fácilmente curvadoalrededor de cualquier obstáculo en la cepa,permitiendo su instalación a través deperforaciones o conductos con muy ligeraexcavación.
Esta cualidad también elimina la necesidadde muchas conexiones.
Las medidas más pequeñas y populares deltubo de cobre vienen enrolladas, lo cual nosólo es económico, sino que permite lafabricación en tramos muy largos (18.3 m)ahorrando conexiones y proporcionando unapieza continua de tubo.
Las pruebas efectuadas sobre el encorvadode tubo de cobre demuestra que puede serdoblado en ángulo de 30º varias veces, sinexperimentar ningún efecto deteriorante. Porsupuesto que esta prueba resulta más severaque cualquier condición real, pero sirve parailustrar su extrema flexibilidad.
En instalaciones de servicio normal, el tubode cobre puede ser doblado, colocándolo enuna superficie plana que tenga una plantillacurva adherida ; curvándolo presionándolocontra la rodilla ; sujetando el tubo recto auna conexión fija y curvándolo con lasmanos. Los radios de tales curvas estánlimitados aproximadamente a los que se danen el siguiente cuadro, ya que una curva máspronunciada puede originar el aplastamientodel tubo.
Tratándose de dobleces más pronunciadosque los que pueden hacerse a mano y sinningún equipo, existen en el mercadomuchas dobladoras sencillas que producenun curva uniforme y lisa de radio queaproxima a los indicados en el cuadro.
Se pueden hacer curvas aún máspronunciadas pero éstas requieren el uso demaquinaria especial.
Radio mínimo de curvamiento del eje del tubo de cobre
Tamaño nominal deltubo
A mano, sindoblador
A mano, condoblador
Curvado en taller o defábrica
1/2”
3/4”
1”
4 - 1/2”
6 - 1/2”
10 - 1/2”
2”
3”
4 - 3/4”
1 - 1/2”
2”
3 - 1/2”
12.1.3.9. Instalación del tubo flexible
Cuando se instala tubería de cobre flexible enel subsuelo pueden emplearse variosprocedimientos.
a) El de cepa corriente. Por su flexibilidadpueden salvarse, con doblecescorrespondientes, los obstáculos que seencuentran a su paso.
b) Agujerando o taladrando el terreno a laprofundidad que se desea. El enrolladooriginal facilita la introducción en elagujero, y su penetración con la condiciónde jalar de su extremo sujeto a unalambre previamente pasado en el orificio,
tal como se hace con el alambre eléctricoal introducirlo en el tubo conduit.
c) En terrenos blandos, fangosos o de cultivoo similares. Hay máquinas semejantes ala reja de un arado que penetran en elterreno a la profundidad que se desee,teniendo un dispositivo para sujetar lapunta del tubo. Un alambre se enrolla altambor de un cabrestante al mismotiempo que va transportando la cuchillaque abre una hendidura en el terreno. Pordebajo de esta cuchilla está sujeto el tubode cobre que avanza con ella.
12.2. Observaciones yrecomendaciones a tener en
Nacobre
104
cuenta al colocar las tomasdomiciliarias con tubería decobre tipo “L”
A. No es recomendable soldar tuberíaflexible a conexiones de bronce. Estatubería tiene su tipo de unión específicaque es la de abocinado 45° ( flare )
B. Antes de hacer contacto el chaflán de laválvula de inserción con la puntaexpansionada del tubo, cuídese de limpiarbien ambas partes, removiendo cualquiercuerpo extraño para que el asiento de lasmismas sea perfecto. Para prevenir estono se deje la tubería entre el polvo ysuciedades del suelo.
C. Para encontrar una sustancial economíaen la mano de obra, cuando el número detomas domiciliarias sea importante,hágase el trabajo de confección en serie,y luego transpórtese con cuidado a laszanjas abiertas. Conéctese allí a la líneaprincipal de la calle.
D. No dejar la tubería tirante entre llaves, conobjeto de que no queden forzadas lasuniones. Esto se consigue haciendo undoblez de “cuello de ganso” en la parte dela tubería que sale de la válvula deinserción. En caso de haber asentamientode la tubería maestra de la calle estacurva absorberá las tensiones que puedanproducirse.
E. Si hay obstáculos fuertes en las zanjascomo raíces, rocas, etc. ; pueden salvarsecurvando la tubería alrededor de losmismos. Esto, en muchas ocasiones,puede ser más económico que tratar dequitarnos a base de esfuerzos y mano deobra. No tratar de poner directamente latubería sobre elementos duros dentro dela zanja. Hágase primero una buena camade tierra para que se apoye el tubo.Evítese siempre el contacto directo de latubería de cobre con otras tuberíasferrosas que ocasionalmente puedanencontrarse en el subsuelo.
F. Si los suelos por los que ha de pasar latubería son manifiestamente corrosivoshay que prever el contacto directo
añadiendo una capa de material aislante oneutralizante en la zanja, tal comodesechos de argamasa, piedra calizapicada, yeso viejo y arena, alrededor de lalínea de alimentación. También sueleemplearse arena de mina o ríosimplemente o impregnar la tubería convarias capas de asfalto derretido(chapopote). Estas capas de asfalto seaplican con una brocha de hilo dehenequén de las que usan los albañilespara blanquear las paredes. En el caso demuchas tomas será más práctico colocaruna serie de ellas sobre polines,impregnar dejando los cabos de los tuboslibres y por último, una vez colocadas lastomas en las cepas y atornilladas lasválvulas, impregnar totalmente estasúltimas.
G. En el caso de que un obstáculo sea de talfirmeza que no sea posible derribarlo (unapared muerta, castillete enterrado, etc.) laflexibilidad de la tubería permite hacerlapasar por un agujero practicadopreviamente en el obstáculo y salvarlo.
H. Evitar doblar o retorcer el tuboinnecesariamente pues se endurece cadavez más en cada movimiento llegando aperder la suavidad del temple.
I. El cuadro donde se encuentra el medidordebe ser empotrado en la pared, sujeto conlas abrazaderas correspondientes y cubiertocon revestimiento. Naturalmente la partevisible y manipulable debe ser la superior. Decualquier forma y para evitar que el peso delmedidor gravite sobre los tubos de cobre,debe apoyarse aquel sobre algún salientehecho en la pared en forma de ménsula. (Unladrillo empotrado; una solera, o simplementesobre el piso de una ranura donde seencuentre alojado el medidor)
Aún cuando el costo por kilo de cobre es másalto que el de otros materiales empleados enla fabricación de tubería, el empleoeconómico en el tubo de cobre de serviciohace que el costo por metro resulteligeramente más bajo que el del tubo de fierrogalvanizado y mucho menor que el de plomo.
La fabricación en tramos largos ahorramuchas conexiones y una gran cantidad detrabajo de instalación. Las sencillas juntas
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reducen el costo de trabajo de manera muyapreciable.
La larga vida útil y el no estar sujeto acorrosión reducen los costos demantenimiento y reposición, conservando almismo tiempo la buena voluntad del cliente.
La facilidad con que puede doblarse el tubode cobre, permite que las uniones se hagansobre el terreno, reduciendo el tamaño de lacepa, y consecuentemente el costo de lainstalación. Esto permite también un mayoruso de perforaciones, lo cual reduce el costo.
Una tubería de cobre para servicio puedeinstalarse aproximadamente en una terceraparte del tiempo empleado en otra clase detubería ferrosa y en una séptima parte delempleado para el plomo.
Los resultados de muchas instalaciones en lapráctica indican que el costo de la instalaciónoriginal con tubo de cobre, es únicamentealrededor del 3% mayor que el tubo de fierroen los casos más desfavorables, de 10 a25% mas bajo que el de las tubería s depolietileno con alma de aluminio y de 25 a50% más abajo que las de plomo. Estascifras no incluyen la depreciación, reparacióny otros renglones reales que deben tomarseen consideración, cuando se trata demateriales ferrosos o PEAD. También lapráctica ha demostrado que cuando seplanea bien el trabajo de instalaciones detomas domiciliarias, se adiestran bien losequipos y se prefabrican en el taller, el costode mano de obra es tan bajo que debecompensar con creces el costo del materialempleado.
En el acoplamiento a compresión con tubo decobre no hay efecto debilitador y al propiotiempo permite fabricar el tubo con paredesmás delgadas, se puede hacer la unión en untiempo más breve, usando las herramientascomunes y dando una unión muy superiordesde el punto de vista de la presión.
En la unión a compresión como se puedeapreciar en la figura 12.2.A. ; no se requierede abocinar la tubería, sólo hay que colocaren el tubo a unir la tuerca cónica de unión,enseguida se inserta el barril o empaque debuna “N” o neopreno y por último se introduceel tubo en la parte correspondiente de la
válvula de inserción para que al momento deir apretando la tuerca, provoque ésta elestrangulamiento del barril quedando así unaunión completamente hermética.
La junta de cobre, como se ilustra en la figura12.2.B., fue desarrollada por medio deexperimentos laboriosos con los numerososfactores que abarca su diseño. El extremo deltubo de cobre de temple suave se dobla enángulo de 45º por medio del abocinador. Latuerca y el extremo del tubo contiene cornisasconvexas y opuestas, que cuando seatornillan hasta juntarse teniendo el “flange”o campana en medio, causan unas muescasen la parte central de éste, formando unaunión eficiente a prueba de presión. Elextremo del tubo que se ha endurecido alabocardarlo, no es comprimido por la junta,de tal manera que permanece más gruesoque la parte comprimida, ofreciendo unaresistencia adicional para impedir que el tubose salga de la junta.
La resistencia a la tensión de estas juntasaparece en la siguiente tabla.
Fuerza necesaria en libras para sacar eltubo por tensión.
Medida del tubo
(pulg)
Fuerza necesaria paradesunir(libras)
1/2”
3/4”
1”
3,280
4,012
4,516
La tuerca de unión que se usa con estesistema de juntas tiene una camisa extralarga y amplio radio que impide que cualquieresfuerzo lateral afecte la junta o lastime eltubo. La junta de cobre cumple el propósitode una unión, permitiendo, además,desacoplar la tubería en cualquier momentoque se desee.
Todas las juntas y conexiones están hechasde bronce extrafuerte y son cuidadosamentefabricadas con completo conocimiento de lascaracterísticas necesarias para un serviciosatisfactorio.
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Fig. 12.2. Sistemas de unión de tubería flexible para tomas de agua domiciliarias
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ANEXO
I.1. El cobre y la saludhumana
Con frecuencia, en la labor de informaciónsobre las aplicaciones del tubo de cobre enlas instalaciones de la edificación, se planteala siguiente pregunta : ¿El cobre no esvenenoso o dañino para la salud humana ?.Para el conocimiento de cuantos puedanestar afectados : proyectista, constructores einstaladores, se incluye una breve explicaciónque esperando sea suficiente para aclarartodas las dudas al respecto.
La frecuente asociación de ideas cobre -cardenillo - veneno, puede traer consigo elque la aparición de una débil coloraciónverdosa en el agua procedente de tubería decobre nueva, en la que todavía no se haformado completamente la capa de óxidoprotector, pueda causar alarma ; sin em-bargo una coloración marrón rojiza muchomás intensa del agua procedente de unatubería de hierro se considera totalmenteinofensiva ; el usuario se limita a dejar correrel agua y la toma tranquilamente un pocodespués, apenas ha pasado el color intenso.
Por ello se debe decir, ante todo, que talcoloración verdosa nada tiene que ver con elcardenillo, que es una combinación del cobrecon ácido acético, cuya presencia en unatubería de agua es prácticamente imposible.
Es cierto que en tiempo de los Borgia losvenenos llevaban siempre vitriolo (sulfato decobre), ¡pero también es cierto que llevabansiempre arsénico !.
Los utensilios de cocina de cobre se estañanpara evitar el ataque del cobre por los ácidosde los alimentos, que producirán salesverdes, de mal sabor. Pero esto esprecisamente una ventaja de las sales decobre : que generalmente saben mal y porello no se toleran, sin que, por otra parte, suefecto no pueda ser mayor que de producirvómitos, pero sin intoxicaciones.
El estañado se ha efectuado algunas vecescon algo de plomo, menos caro que el
estaño, y las sales de plomo sin sabor, sípueden ser tóxicas, en la industria de laconservación se añade cobre para mantenerel color de las frutas y legumbres.
También se fabrican en recipientes de cobrepuro : queso, cerveza, alcoholes (whisky) yconfituras.
Tampoco existen enfermedades profesio-nales de cobre, ni se conocen casos deintoxicación de cobre.
El cobre es necesario para la vida humana,como para de los animales y plantas,especialmente en las etapas iniciales dedesarrollo. Su falta puede producirmanifestaciones de carencia que puedentener consecuencias fatales.
El cobre desempeña un papel importante enla formación de la hemoglobina de la sangrey en el desarrollo, estando ligado a lasproteínas con las que forma una enzima : laceruloplasmina.
El cobre es necesario para la vida humana, elhombre lo ingiere por los alimentos queconsume, los cuales lo contienen enproporciones muy variables, compensándoseasí el que se pierde por eliminación natural.
La concentración de iones de cobre en lasangre humana es de 1 a 3 mg/l; y la de losdiferentes órganos es de 6.4 mg/kg enpromedio; un individuo medio contiene de120 a 150 mg de cobre, en los niños ylactantes la proporción es mucho mayor.
El contenido medio de cobre en la alimen-tación humana diaria es de 4 a 5 mg/kg dealimento, llegando a ser de 125 mg/kg enchocolates. La tabla que a continuación seexpone muestra el contenido de cobre paradiferentes alimentos.
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Contenido medio de cobre en distintosalimentos.
Alimento Contenido de cobremg/kg
Leche de vaca hasta 1.6Carne de vaca hasta 1.0Carne de cerdo hasta 2.0Carne de pollo hasta 3.4Riñones hasta 8.0Hígado hasta 5.1Sangre hasta 5.6Clara de huevo hasta 7.2Yema de huevo hasta 5.6Harina de trigo hasta 8.4Harina de centeno hasta 5.0Cebada hasta 10.8Avena hasta 10.3Arroz hasta 6.3Pan blanco hasta 2.0Lentejas hasta 6.8Judías hasta 11.0Papas hasta 2.2Nueces hasta 5.0Manzanas y peras hasta 0.9Plátanos hasta 1.3Cacao hasta 40.0Chocolate hasta 125.0Cangrejos hasta 167.0
En cuanto a que el agua potable puedacontener cobre, ya sea naturalmente o ya seapor las tuberías en que ha circulado, se hademostrado que:
1. El contenido de cobre en el agua potableestancada en un tubería de cobre esprácticamente estable y no sobrepasa los0.125 mg/l.
2. El contenido de cobre en el agua potableen circulación por una tubería de cobredecrece con el tiempo, a partir de las dosprimeras horas del principio del uso de latubería, llegando a ser luegoprácticamente nulo, debido a la formaciónde la capa de óxido superficial, muyadherente, que impide la oxidaciónposterior.
Ni en condiciones especiales desfavorables,como aguas con mucho anhídrido carbónicoo tratadas con cloro libre, no se sobrepasanunca un contenido de cobre de 0.5 a 3.3
mg/l. Ciertas aguas minero - medicinalestienen contenidos de cobre mucho más altos.
Por todo ello, la cantidad de cobre quepodemos ingerir con el agua transportada poruna tubería de cobre es de la décima a lacentésima parte de la de nuestraalimentación diaria. Por lo tanto, ni en casosmás extremos, el cobre ingerido por mediodel agua puede resultar nocivo para la saludhumana.
O dicho de otro modo, para que el cobre queel organismo humano pudiera ingerir por elagua transportada por tubería de cobrepudiera causarle daño sería necesario bebertanta agua que lo que causaría daño sería elagua sola por pura que esta fuera.
A mayor abundamiento, podemos decir:
a) Que las Normas Tecnológicas de laEdificación, del Ministerio de la Vivienda,relativas a la fontanería contemplan lastuberías de cobre como uno de losmateriales para agua fría o caliente sinrestricción alguna.
b) Que también lo contempla el “Manual defontanería y Saneamiento” y el “P. I. E. T.70- Fontanería y Saneamiento” delInstituto E. Torroja de la Construcción ydel Cemento, sin restricción alguna.
c) Que la “Norma para el Suministro de Aguapor Contador a Edificios y Viviendas”, delCentro de Estudios, Investigaciones yAplicaciones del Agua, Barcelona,también contempla las tuberías de cobrepara agua.
d) Que el Código Alimentario Español,aprobado por Decreto 2848/1967, de 21de septiembre de 1967, capítulo XXVII“Agua, hielo”, señala un contenido máximode cobre en el agua potable de 1.5 mg/l, sibien las aguas sanitariamente tolerablespueden sobrepasar el límite indicado.
e) Que la Organización Mundial de la Saludno ha clasificado el cobre entre lassustancias nocivas para la salud y admitehasta 1.5 mg/l para el agua potable, y ellono por razones de toxicidad sino de malsabor.
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f) Que el tubo de cobre se usa exten-samente para conducciones de aguapotable en Alemania, Austria, Bélgica,Dinamarca, Francia, Holanda, Suecia,Noruega, Inglaterra, Suiza, Chile, Canadá,Estados Unidos, Japón, Nigeria,Sudáfrica, Zaire, Zambia, etc., en algunoscasi con exclusión de otros materiales,países muchos de ellos con reglamentossanitarios mucho más rígidos yestrictamente observado que los nuestros.
En Italia fue derogada en 1967 una ley queprohibía el uso del tubo de cobre para lastuberías de agua potable y actualmentetambién se emplea cada vez más para esteuso.
Se espera con la anterior explicación haberdisipado las dudas de los posibles utiliza-dores del tubo de cobre para su empleo enconducciones de agua potable.
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ANEXO
II.1. Guía para el dibujoisométrico de instalacionescon tubería de cobre.
II.1.1. Vista en planta y enisométrico de tuberías y juegos deconexiones
Para dar mayor objetividad y enseñarse aobservar con cierta facilidad pero conexactitud, tanto tuberías como juego deconexiones en isométricos es necesarioconocer lo siguiente: los isométricos selevantan a 30º con respecto a una líneahorizontal tomada como referencia, en tantoel observador siempre deberá ubicarseformando un ángulo de 45º con respecto alas tuberías que se tomen como punto departida.
Existe un método sencillo para ayudarse aobservar las tuberías y juegos de conexionesen isométrico.
Método del cubo en isométrico.
1. Se dibuja un cubo en planta, ubicando alobservador en ángulo de 45º con relaciónal lado que se va a tomar comoreferencia.
2. Se traza un cubo isométrico conservandoel observador su posición.
Para observar, inclusive dibujar tuberías yjuegos de conexiones en isométricos, esnecesario tener presente :
1. Cuando se tienen cambios de dirección a90º, basta seguir paralelos a los trescatetos marcados con línea gruesa. Comopuede verse, las verticales siguenconservando su posición vertical, no asílas que van o vienen a la derecha o laizquierda del observador, que debentrazarse a 30º con respecto a la horizontal.
2. Cuando se tienen cambios de dirección a45º es necesario seguir paralelas a lasdiagonales punteadas.
En los cambios de dirección a 45º quecorresponden a las diagonales del cubo lasposiciones de las líneas en isométrico eshorizontal o vertical, según sea el casoespecífico por resolver.
Si aún existiera alguna duda de parte dequien necesita observar o dibujar tantotubería como juego de conexiones, o unisométrico de una instalación o parte de ella,existe un método menos técnico pero mássencillo y es el siguiente :
Se dibujaría en isométrico la construcción, enla que para trazar el isométrico de lainstalación (caso explicativo sólo parte de la
II
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hidráulica) bastaría seguir paralelas conrespecto al piso, muros, azotea, límites de
lozas, etc.
Obsérvese con detenimiento la siguienteconstrucción en isométrico, en donde partede la instalación hidráulica se trazará deacuerdo al criterio anterior.
Es importante en el trazo de isométricos,indicar correctamente las diferentesposiciones de codos, tees, válvulas, etc.
Ello puede lograrse con relativa facilidad,ayudándose nuevamente con cubosisométricos, en donde pueden mostrarse lasconexiones que van hacia arriba, hacia abajo,a la derecha, a la izquierda, con cambios dedirección a 45º, a 90º, etc.
Así como las que acostadas en susdiferentes posiciones, como puede verse enlas siguientes figuras :
Considerando que ya se tiene plenoconocimiento de la representación gráfica deconexiones y juegos de conexiones tanto enplanta como en isométricos, se procede aindicara algunas conexiones de uso común.
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Tuercas unión y codos de 90º, con cambios de dirección sólo a 90º
Tuercas unión y codos de 90º, con cambios de dirección sólo a 90º
Codos de 45º y de 90º, haciendo cambios de dirección a 45º,en uno de tantos arreglos de uso diario
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Planta Descripción Isométrico Planta Descripción Isométrico
Codo de 90º hacia arriba Juego de codos haciaarriba con derivación al
frente
Codo de 90º hacia abajo Juego de codos haciaabajo con derivación
al frente
Codo de 90º hacia arriba Juego de codos haciaabajo con derivación
a la derecha
Codo de 90º hacia abajo Juego de codos haciaarriba con derivación
a la izquierda
Codo de 90º hacia arriba Juego de codos haciaarriba con derivación
a la derecha
Codo de 90º hacia abajo Juego de codos haciaabajo con derivación
a la izquierda
Codo de 90º hacia arriba Te con salida hacia arribacon tapón macho en la
boca derecha
Codo de 90º hacia abajo Te con salida haciaarriba con derivación
a la derecha
Te con salida hacia arribaTe con salida hacia
arriba con derivaciónal frente
Te con salida hacia abajoJuego de codos haciaabajo con derivacióna 45º a la derecha
Te con salida hacia arriba Juego de codos haciaarriba, hacia el frente yabajo con derivación
al frente
Te con salida hacia abajo
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