Pub Doc Tabla Aen 6432 1

Manual de tubo y accesorios de cobre2.a edicin

Centro Espaol de Informacin del Cobre (CEDIC)

Ttulo: Manual de tubo y accesorios de cobre (2.a edicin) Autor: Centro Espaol de Informacin del Cobre (CEDIC)

AENOR (Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin), 2010 Todos los derechos reservados. Queda prohibida la reproduccin total o parcial en cualquier soporte, sin la previa autorizacin escrita de AENOR. de las ilustraciones: AENOR, CEDIC, Deutsches Kupferinstitut (DKI), Gas Natural, IBP Atcosa, Leaf Business Holdings Spain, S.A. (antes Outokumpu Copper Tubes, S.A.) ISBN: 978-84-8143-623-5 Depsito Legal: M-20790-2009 Impreso en Espaa - Printed in Spain Edita: AENOR Maqueta y diseo de cubierta: AENOR Imprime: Rotbook, S.L.

Nota: AENOR no se hace responsable de las opiniones expresadas por el autor en esta obra.

Gnova, 6. 28004 Madrid Tel.: 902 102 201 Fax: 913 103 695 [email protected] www.aenor.es

Prlogo

La ECPPC, European Copper Plumbing Promotion Campaign (Campaa Europea de Informacin de Tubo y Accesorios de Cobre para las instalaciones de agua, gas y calefaccin) se viene desarrollando en varios pases de Europa desde hace ms de una dcada, coordinada por el European Copper Institute (ECI) y con el apoyo de los fabricantes europeos de tubo y accesorios de cobre. En Espaa esta Campaa est coordinada por el Comit Espaol del que forman parte el Centro Espaol de Informacin del Cobre (CEDIC), junto con tres fabricantes nacionales de tubo de cobre y uno de accesorios. Este Comit, en el desarrollo de sus actividades, ha dado siempre prioridad a mantener informados a los profesionales de la construccin sobre las tcnicas de empleo del tubo y accesorios de cobre en las instalaciones termohidrosanitarias, y sta es precisamente la finalidad de la presente publicacin. El cobre es ya un material de sobra contrastado, que ha demostrado su fiabilidad y durabilidad, pero a su vez es un material moderno que se ha adaptado a la evolucin de las necesidades que demanda el mercado. Los nuevos productos de cobre para estas aplicaciones, las nuevas tcnicas de unin en fro cada vez ms extendidas, la nueva legislacin han promovido la edicin de este Manual, el cual estamos seguros de que servir de gua de referencia a los profesionales. Debemos hacer presente nuestro agradecimiento a la International Copper Association (ICA) y al European Copper Institute (ECI), patrocinadores de la ECPPC, sin cuyo apoyo esta publicacin no habra sido posible.Armando Gallego PRESIDENTE DEL COMIT ESPAOL DE LA ECPPC

ndice

1.

Generalidades ..................................................................................... 1.1. 1.2. 1.3. 1.4. 1.5. El cobre en la tabla peridica ......................................................... Caractersticas fsicas del cobre (DHP) ............................................. Caractersticas mecnicas de los tubos de cobre segn la Norma UNE-EN 1057 .............................................................................. Caractersticas y ventajas del tubo de cobre ..................................... Otras caractersticas del tubo de cobre ............................................ 1.5.1. 1.5.2. 1.6. 1.6.1. 1.6.2. 1.6.3. 1.6.4. 1.6.5. 1.6.6. Formas de suministro ........................................................ Dimensiones y pesos ......................................................... Fundicin ......................................................................... Extrusin .......................................................................... Laminado ......................................................................... Trefilado de tubos ............................................................. Acabado .......................................................................... Embalado ........................................................................

17 17 19 19 19 22 22 23 24 25 26 26 28 28 29 31 31 33 33 35

Proceso de elaboracin del tubo de cobre .......................................

2.

Instalaciones con tubo de cobre ............................................................ 2.1. 2.2. Tubos ............................................................................................ Accesorios .................................................................................... 2.2.1. 2.2.2. Accesorios para soldar ...................................................... Accesorios mecnicos .......................................................

8

Manual de tubo y accesorios de cobre

2.2.3. 2.2.4. 2.3.

Accesorios por empuje (push-fitting) ................................. Accesorios con extremos a presin para tubos metlicos (press fitting) ..................................................................... Empalme recto ................................................................. Empalme en derivacin .....................................................

37 40 48 48 50 52 53 54 57 60 65 65 68 72 72 72 74 75 76 77 78 78 79 79 80 80 81 82 82 85 85

Uniones sin accesorio .................................................................... 2.3.1. 2.3.2.

2.4. 2.5.

Decapantes ................................................................................... Material de aporte ......................................................................... 2.5.1. 2.5.2. Material de aporte para soldadura blanda .......................... Material de aporte para soldadura fuerte ............................

2.6. 3.

Clculo de la longitud del material de aporte necesario ....................

Proceso de soldadura ........................................................................... 3.1. 3.2. Fenmeno de capilaridad ............................................................... 3.1.1. 3.2.1. 3.2.2. 3.2.3. 3.2.4. 3.2.5. 3.2.6. 3.2.7. 3.2.8. 3.2.9. 3.3. Tolerancias ....................................................................... Corte a medida del tubo ................................................... Eliminacin de rebabas ..................................................... Recalibrado de los extremos .............................................. Limpieza de las partes en contacto ..................................... Aplicacin del decapante .................................................. Montaje de la unin .......................................................... Limpieza del exceso de decapante ...................................... Calentamiento .................................................................. Aplicacin de la soldadura ................................................ Ejecucin de la soldadura blanda ...................................................

3.2.10. Enfriamiento y limpieza final .............................................. Ejecucin de la soldadura fuerte ..................................................... 3.3.1. 3.3.2. 3.3.3. 3.3.4. Aplicacin del decapante .................................................. Calentamiento .................................................................. Aplicacin de la soldadura ................................................ Enfriamiento y limpieza ......................................................

4. Diseo, montaje e instalacin con tubo y accesorios de cobre .................. 4.1. Curvado del tubo de cobre .............................................................

ndice

9

4.2.

Dilataciones .................................................................................. 4.2.1. 4.2.2. 4.2.3. Ejemplos de diseo de instalaciones ................................... Curvas de dilatacin ......................................................... Dilatadores ......................................................................

89 92 95 98

4.3. 4.4.

Soportes ....................................................................................... 100 Modalidades de ubicacin de tuberas ............................................ 102 4.4.1. 4.4.2. 4.4.3. 4.4.4. 4.4.5. 4.4.6. 4.4.7. Tuberas vistas ................................................................... 103 Tuberas enterradas desnudas ............................................ 104 Tuberas en vainas ............................................................ 106 Vainas pasamuros ............................................................. 107 Interrupcin del servicio (DB HS Salubridad, apartados 7.1 y 7.2 del CTE) ..................................................................... 109 Aislamiento trmico de redes de tuberas ............................ 109 Materiales aislantes trmicos .............................................. 113

5. Contacto del cobre con otros metales. Precauciones a adoptar ................. 117 5.1. Circuitos mixtos cobre-hierro .......................................................... 117 5.1.1. Circuitos mixtos de calefaccin central ................................ 118 5.1.2. Circuitos de distribucin de agua fra ................................. 119 5.1.3. Circuitos de distribucin de agua caliente ........................... 119 5.2. 5.3. 5.4. 5.5. Unin entre distintos metales .......................................................... 123 Tipos de corrosin en circuitos ........................................................ 124 5.3.1. Teora de la corrosin ........................................................ 124 Corrosin atmosfrica (ptina verdosa) ........................................... 130 Comportamiento del cobre en diferentes ambientes de trabajo (agentes qumicos y atmsferas habituales) ...................................... 133

6. Tubera de cobre en instalaciones de gas ................................................. 141 6.1. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. Marco normativo/reglamentacin vigente ........................................ 141 Estructura del Reglamento .............................................................. 141 Aspectos regulatorios ..................................................................... 141 Instrucciones Tcnicas Complementarias (ITC) ................................. 142 Ventajas de las aplicaciones del tubo de cobre en instalaciones de gas .......................................................................................... 144

10


6.6.

Terminologa en instalaciones de gas .............................................. 147 6.6.1. 6.6.2. 6.6.3. 6.6.4. 6.6.5. 6.6.6. 6.6.7. 6.6.8. 6.6.9. ndice de Wobbe segn el Reglamento de gas (RD 919/2006, de 28 de julio de 2006, UNE 60002) ......... 147 Unidades ......................................................................... 147 Densidad ......................................................................... 148 Condiciones de referencia ................................................. 148 Poder calorfico superior (PCS) ........................................... 148 Poder calorfico inferior (PCI) ............................................. 148 Unidades de presin ......................................................... 149 Unidades de potencia ....................................................... 149 Unidades de energa ......................................................... 149

6.6.10. Aparato a gas de tipo A (de evacuacin no conducida) ....... 150 6.6.11. Aparato a gas tipo B (de evacuacin conducida) ................. 150 6.6.12. Aparato a gas tipo C (de circuito estanco) .......................... 150 6.6.13. Presin de operacin (OP) ................................................. 150 6.6.14. Presin mxima de operacin (MOP) .................................. 150 6.7. Familia de gases ............................................................................ 150 6.7.1. 6.8. Clasificacin de los combustibles gaseosos en familias (segn la Norma UNE 60002 o UNE-EN 437) .................... 150 Presin minima de gas en la llave del aparato ..................... 151 Presiones en instalaciones receptoras .................................. 152 Instalacin receptora comn .............................................. 152 Instalacin receptora individual .......................................... 152

Rango de presiones segn la Norma UNE 60670-1 ......................... 151 6.8.1. 6.8.2.

6.9.

Smbolos ....................................................................................... 152 6.9.1. 6.9.2.

6.10. Velocidad del gas .......................................................................... 153 6.11. Instaladores y empresas instaladoras de gas .................................... 153 6.11.1. Instalador autorizado de gas .............................................. 153 6.11.2. Empresa instaladora .......................................................... 155 6.11.3. Puesta en servicio .............................................................. 156 6.12. Instalaciones de gas ....................................................................... 157 6.12.1. Definicin de instalacin receptora de gas .......................... 157 6.13. Instalaciones de gas con tubera de cobre ....................................... 164 6.13.1. Dimensiones ..................................................................... 164 6.13.2. Tipos de uniones para tuberas, elementos y accesorios ....... 165

ndice

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6.14. Simbologa para instalaciones receptoras ........................................ 170 6.15. Instalaciones GLP (depsitos fijos) .................................................... 174 6.15.1. Instalaciones fijas .............................................................. 174 6.15.2. Aplicaciones con gases licuados del petrleo ...................... 174 6.15.3. Materiales y elementos debern asimismo cumplir con la Norma UNE 60250 .......................................................... 174 6.15.4. Canalizaciones (UNE 60250) ............................................ 175 6.16. Elementos de una instalacin .......................................................... 176 6.16.1. Denominacin de elementos .............................................. 177 6.17. Gas natural ................................................................................... 182 6.18. Gas manufacturado ....................................................................... 183 6.19. Instalacin de gas canalizado tipo industrial y comercial ................... 183 6.20. Diseo y caractersticas de la instalacin segn la Norma UNE 60670-4 .................................................................... 183 6.20.1. Tubera vista ..................................................................... 183 6.20.2. Tuberas alojadas en vainas o conductos ............................ 186 6.20.3. Tuberas enterradas. Tallos ................................................. 189 6.20.4. Tuberas empotradas ......................................................... 190 6.21. Prohibicin de paso de tuberas ...................................................... 192 6.22. Dimensiones de las instalaciones receptoras de gas .......................... 192 6.22.1. Dimetro de la tubera a instalar ........................................ 193 6.23. Grado de gasificacin. Potencia de diseo de la instalacin (PCS, Poder Calorfico Superior del gas) .......................................... 194 6.24. Dimensionado de las instalaciones receptoras de gas ........................ 195 6.24.1. Potencia y caudal de diseo de la instalacin individual ....... 195 6.25. Potencia de diseo y factor de simultaneidad de la instalacin comn .. 198 6.25.1. Gasificacin de instalaciones con calefaccin central. Sin calefaccin individual. Coeficiente S1 ............................ 201 6.25.2. Gasificacin de instalaciones con calefaccin individual. Coeficiente S2 .................................................................. 203 6.26. Clculo de una instalacin tipo ...................................................... 205 6.26.1. Determinacin del caudal nominal de un aparato a gas ...... 205 6.26.2. Caudal de diseo de instalaciones individuales ................... 205 6.26.3. Caudal de diseo de la instalacin comn .......................... 206

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6.26.4. Potencia nominal de utilizacin simultnea .......................... 206 6.26.5. Longitud equivalente de la instalacin ................................ 207 6.26.6. Mtodo de clculo de la prdida de carga .......................... 207 6.26.7. Prdida de carga admitida ................................................ 208 6.26.8. Proceso de clculo a seguir ............................................... 212 6.27. Ejemplo prctico ............................................................................ 214 6.27.1. Material de las conducciones ............................................. 214 6.27.2. Determinacion del caudal nominal de cada tipo de aparato a gas ............................................................................... 216 6.27.3. Determinacin del caudal de diseo de las instalaciones individuales ...................................................................... 216 6.27.4. Determinacin del caudal de diseo de la instalacin comn .. 217 6.27.5. Determinacin de la longitud equivalente de cada tramo de instalacin receptora ......................................................... 217 6.27.6. Distribucin de la prdida de carga y dimetro mnimo en cada tramo de instalacin receptora ................................... 218 6.27.7. Determinacin del dimetro de clculo y del dimetro comercial de cada tramo. Clculo de la prdida de carga real en cada tramo ........................................................... 219 6.27.8. Desarrollo por tramos ....................................................... 219 6.28. Clasificacin de anomalas ............................................................. 228 6.29. Modelos de impresos ..................................................................... 231 6.29.1. IRG-1 Certificado de acometida interior de gas ................... 231 6.29.2 IRG-2 Certificado de instalacin comn de gas ................... 231 6.29.3. IRG-3 Certificado de instalacin individual de gas ............... 231 7. Instalaciones de extincin de incendios .................................................. 235 7.1. 7.2. 7.3. Marco normativo y legislacin vigente ............................................. 235 Rociadores automticos ................................................................. 235 Desarrollo resumido del marco normativo ....................................... 238 7.3.1. 7.3.2. 7.3.3. 7.3.4. 7.3.5. Dimensionado de tubera .................................................. 238 Clculo de prdidas de carga en tubera ............................ 239 Los edificios y sus contenidos estn definidos y catalogados en la normativa, segn su nivel de riesgo ............................ 240 Instalaciones mojadas ....................................................... 240 Instalaciones susceptibles a heladas ................................... 241

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7.3.6. 7.3.7. 7.3.8. 7.3.9.

Sistemas que requieran anticongelante ............................... 241 Suministro de agua ........................................................... 241 Diseo hidrulico .............................................................. 241 Temperatura de funcionamiento ......................................... 242

7.3.10. Velocidad ......................................................................... 242 7.3.11. Puesta en servicio .............................................................. 242 7.3.12. Ubicacin de los rociadores .............................................. 242 7.4. 7.5. Soportes de la tubera .................................................................... 243 7.4.1. Distribucin de los soportes ............................................... 243 Resumen frmulas de clculo ......................................................... 243

8. Cdigo Tcnico de la Edificacin ............................................................. 247 8.1. 8.2. 8.3. Desglose de la parte I del CTE ........................................................ 247 Desglose de la parte II del CTE ....................................................... 248 DB HE 4 Contribucin solar mnima de agua caliente sanitaria ......... 250 8.3.1. 8.3.2. 8.3.3. 8.3.5. 8.4. 8.5. 8.4.1. 8.5.1. 8.5.2. 8.6. 8.7. Zonas climticas ............................................................... 252 Definicin de instalacin solar trmica ................................ 257 Condiciones generales ...................................................... 259 Proteccin contra heladas .................................................. 260 Tuberas ........................................................................... 261 Prdidas por orientacin .................................................... 262 Prdidas por orientacin e inclinacin ................................ 262

Materiales ..................................................................................... 261 Clculo de prdidas ....................................................................... 262

Aislamiento trmico ....................................................................... 263 Clculo de la demanda de agua caliente ........................................ 264 8.7.1. 8.7.2. Clculo del nmero de personas por vivienda ..................... 265 Clculo de la demanda de agua caliente mensual .............. 266

8.8. 8.9.

Sistema de acumulacin solar ......................................................... 267 Caudal del circuito primario ........................................................... 268 8.10.1. Prdida de carga lineal en las tuberas ............................... 270 8.10.2. Prdidas de carga aisladas en las tuberas .......................... 274

8.10. Dimensionado de las tuberas ......................................................... 268

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8.10.3. Circuito hidrulico de distribucin de ACS ........................ 275 8.10.4. Sistema de energa convencional auxiliar .......................... 276 8.10.5. Terminologa .................................................................. 276 9 Certificacin energtica en los edificios .................................................. 279

10 Caractersticas y dimensionado de las instalaciones de agua .................. 283 10.1. 10.2. 10.3. Terminologa correspondiente a las instalaciones de agua para consumo humano dentro de los edificios ....................................... 283 Tipo de agua en la red ................................................................. 285 Aislamiento trmico de las tuberas ............................................... 285 10.3.1. Separacin de otras instalaciones ..................................... 285 10.3.2. Velocidad del agua ......................................................... 285 10.3.3. Proteccin contra ruidos .................................................. 286 10.3.4. Montaje de los filtros ....................................................... 286 10.3.5. Montaje de equipos de descalcificacin (si se precisa) ....... 287 10.4. Bases de clculo para el dimensionado ......................................... 287 10.4.1. Unidades de medida segn el Sistema Internacional (SI) ..... 287 10.4.2. Dimetros mnimos de alimentacin ................................. 288 10.5. 10.6. Dimensionados de las derivaciones a cuartos hmedos y ramales de enlace y caudales instantneos mnimos ........................................ 289 Presin ........................................................................................ 290 10.6.1. Prdida de presin total de la instalacin .......................... 290 10.6.2. Presin disponible en la instalacin .................................. 290 10.7. Caudal de clculo ....................................................................... 291 10.7.1. Edificios de viviendas ....................................................... 291 10.7.2. Edificios de oficinas, estaciones, aeropuertos, etc. ............. 292 10.7.3. Edificios de hoteles, discotecas, museos ............................ 292 10.7.4. Edificios centros comerciales ............................................ 292 10.7.5. Edificios hospitales .......................................................... 292 10.7.6. Edificios de escuelas, polideportivos ................................. 293 10.8. Prdida de carga ......................................................................... 293 10.8.1. Prdida de carga en los tubos .......................................... 293 10.8.2. Prdida de carga en accesorios ........................................ 296 10.8.3. Prdida total de carga ..................................................... 299

ndice

15

10.9.

Resumen del procedimiento de clculo utilizado en la elaboracin de las tablas, basado en la Norma UNE 149201 ........................... 316 10.9.1. Datos a considerar para el clculo ................................... 316 10.9.2. Determinacin del caudal total de la instalacin ................ 316 10.9.3. Determinacin del caudal de clculo ................................ 316 10.9.4. Determinacin del caudal de la instalacin en funcin del material ......................................................................... 317 10.9.5. Determinacin de las prdidas de presin (carga) por rozamiento en tuberas .................................................... 317

10.10. Simbologa .................................................................................. 318 10.11. Caudal de clculo o caudal simultneo ......................................... 319 Anexo A ...................................................................................................... 321 A.1. A.2. A.3. A.4. A.5. Dimensiones normalizadas de los tubos. Norma UNE-EN 1057 ........ 321 Dimensiones normalizadas de los accesorios ................................... 322 Longitudes mnimas de acoplamiento para accesorio segn la Norma UNE-EN 1254-1 ................................................................ 329 Peso del tubo de cobre en las dimensiones recomendadas segn la Norma UNE-EN 1057 ................................................................ 330 Presin de trabajo de los tubos de cobre ......................................... 331 A.5.1. A.5.2. A.5.3. A.6. A.7. Presin de trabajo ............................................................. 331 Presiones de trabajo, bajo criterios combinados de presin /temperatura ......................................................... 333 Presin de rotura en estado recocido y duro, en las dimensiones ms utilizadas ................................................ 334

Golpe de ariete ............................................................................. 335 Prdidas de carga .......................................................................... 336 A.7.1. A.7.2. A.7.3. A.7.4. A.7.5. baco para el clculo de prdidas de carga en tuberas de cobre con agua fra. Temperatura: 10 C ........................... 336 baco para el clculo de prdidas de carga en tuberas de cobre con agua a temperatura de 60 C ............................ 337 baco de prdidas de carga en tubos de cobre para una temperatura de 45 C ....................................................... 338 baco de prdidas de carga segn velocidad ..................... 339 Coeficientes de prdidas de carga localizadas para piezas especiales (segn Riestchel) ............................................... 340

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A.8. A.9.

Instruccin para utilizacin de las tablas y diagramas ....................... 341 Caudales mnimos en los aparatos domsticos (CTE, RD 314/2006, de 17 marzo de 2006) ................................................................... 343

A.10. Datos del tubo de cobre ................................................................. 344 A.11. Incremento de la posibilidad de multiplicacin de legionella en funcin de la temperatura del agua de algunas instalaciones ............ 346 A.12. Unidades de medida segn SI (Sistema Internacional) ....................... 347 A.13. Ejemplo grfico de dilatacin de los tubos de cobre ......................... 348 A.14. Marcado CE ................................................................................. 349 A.14.1. Diferencias entre Marcado CE y Marca de Calidad AENOR .. 349 Bibliografa y otras fuentes ........................................................................... 351

1Nmero atmico: 29 Smbolo fsico-qumico: Cu Densidad: 8,92 kg/dm3 Punto de fusin: 1 083 C Denominacin en espaol: Cobre (Vase la figura 1.1)Smbolo fsico-qumico Densidad (kg/dm3) Punto de fusin (C) Denominacin en espaol

Generalidades

1.1. El cobre en la tabla peridica

Nmero atmico (n. de electrones, orden en la tabla)

Cu

29

8,92 1083 CobreFigura 1.1

El cobre cristaliza en el sistema cbico de cara centrada, lo que permite un fcil deslizamiento molecular que le aporta las caractersticas de dctil y maleable (vanse las figuras 1.2, 1.3 y 1.4).

18


Gas

Lquido

Slido

Figura 1.2 Figura 1.3

1

H0,071 -259Hidrgeno

Cu4

Total 29 e-

Situacin del Cu

22

He0,126 -270Helio

3

18 2 8

1

5

6

7

8

9

10

Li0,53 109Litio

Be1,85 1277Berilio

B2,34 2030Boro

C2,26 3727Carbono

N0,81 -210Nitrgeno

O1,14 -218,8Oxigeno

F1,11 -219,6Flor

Ne1,20 -248,6Nen

11 0,97 97,8Sodio

12 1,74 650Magnesio

13

14

15

16

17

18

Na Mg19 20 21 22 23 24 7,19 1875Cromo

Al2,70 650Aluminio

Si2,33 1410Silicio

P1,82 280Fsforo

S2,07 119Azufre

Cl1,56 -101Cloro

Ar1,40 -189,4Argn

25 7,43 1245Manganeso

26 7,86 1536Hierro

27

28

29

30 7,14 419,5Cinc

31 5,91 298Galio

32 5,32 937,4Germanio

33

34

35

36

K0,86 63,7Potasio

Ca1,55 838Calcio

Sc3,0 1539Escandio

Ti4,51 1668Titanio

V6,1 1900Vanadio

Cr Mn Fe42 10,2 2610Molibdeno

Co8,9 1495Cobalto

Ni8,9 1435Nquel

Cu8,92 1083 Cobre 47 10,5 960,8Plata

Zn Ga Ge48 8,65 320,9Cadmio

As5,92 817Arsnico

Se4,97 217Selenio

Br3,12 -7,2Bromo

Kr2,6 -157,3Criptn

37

38

39

40

41 8,4 2415Niobio

43

44

45

46 12,0 1552Paladio

49

50

51

52

53

54

Rb1,53 38,9Rubidio

Sr2,6 768Estroncio

Y4,47 1509Ytrio

Zr6,49 1852Circonio

Nb Mo73 74

Tc11,5 2200Tecnecio

Ru12,2 2500Rutenio

Rh12,4 1966Rodio

Pd Ag Cd78 79 19,3 1063Oro

In7,31 156,2Indio

Sn7,30 231,9Estao

Sb6,62 630,5Antimonio

Te6,24 449,5Telurio

I4,94 113,7Iodo

Xe3,06 -111,9Xenon

55

56 3,5 714Bario

57 6,17 920Lantano

72

75

76

77

80 13,6 -38,4Mercurio

81

82

83

84

85

86

Cs1,90 28,7Cesio

Ba La88 89

Hf13,1 2222Hafnio

Ta16,6 2996Tantalio

W19,3 3410Tungsteno

Re21,0 3180Renio

Os22,6 2700Osmio

Ir22,5 2454Iridio

Pt21,4 1769Platino

Au Hg

Tl11,85 303Talio

Pb11,4 327,7Plomo

Bi9,8 271,3Bismuto

Po9,2 254Polonio

At 302Astato

Rn -71Radn

87

Fr 27Francio

Ra5 700Radio

Ac 1050Actinio

Figura 1.4

Generalidades

19

1.2. Caractersticas fsicas del cobre (DHP)(Vase la tabla 1.1.)Tabla 1.1. Caractersticas fsicas del cobreDensidad Temperatura de fusin Conductividad trmica a 20 C Conductividad elctrica a 20 C Coeficiente de dilatacin lineal Calor especfico de 0 C a 100 C Resistividad elctrica a 20 C (inverso de conductividad) Coeficiente trmico de resistencia por C Reaccin al fuego (segn cdigo europeo Euroclases) Mdulo de elasticidad a 20 C 8,92 kg/dm3 1 083 C 293-364 W (m K) 0,923 cal/cm2 cm s C 68-90% IACS 41-52 m/Ohm mm2 16,5 x 106 0,092 cal/g C 0,022 Ohm mm2/m 1,915-2,53 microohm cm 0,00393 Clase A1No inflamable

12 000 kg/mm2

1.3. Caractersticas mecnicas de los tubos de cobre segn la Norma UNE-EN 1057(Vase la tabla 1.2.)

1.4. Caractersticas y ventajas del tubo de cobreEl cobre, por sus caractersticas, es sin duda el metal ms apropiado para la fabricacin de tubos para toda clase de aplicaciones, tanto en la construccin como en la

20


Tabla 1.2. Caractersticas mecnicas de los tubos de cobreEstado de tratamiento Designacin segn EN 1173 Dimetro exterior nominal (DN) (mm) Mn. Mx. Resistencia a la traccin (Rm) (MPa 1) Mn.

Designacin usual

Alargamiento (A) (%)

Mn. dureza (indicativa) HV5

R 220

Recocido

6 6

54 66,7

220

40 30

(40 a 70) 2

R 250

Semiduro 6 159 267

250 20 290 3

(70 a 100)

R 2901 2

Duro

6

(mn. 100)

1 MPa equivale a 1 N/mm2.

Los valores de dureza que figuran entre parntesis, no son requisitos de esta norma. Se dan slo a ttulo orientativo.

industria. Como materia prima se utiliza cobre desoxidado al fsforo, Cu-DHP, con una pureza de cobre ms plata 99,90%. Como caractersticas ms destacadas del tubo de cobre, se pueden resear las siguientes: Alta resistencia a la corrosin. Pequeas prdidas de carga, debido a una superficie interior lisa. Inalterable con el paso del tiempo, en sus caractersticas fsicas y qumicas. Permite montajes rpidos y fciles, utilizando diversos tipos de accesorios, tales como los soldados por capilaridad, a compresin, y uniones en fro. Excelente comportamiento con la gran mayora de los materiales de construccin habituales y de los fluidos a transportar. (Vase captulo 5, tabla 5.1, bajo denominacin Cu-DHP .) Soporta elevadas presiones interiores, permitiendo el uso de tubos de pared delgada. (Vase la figura A.2 en el anexo A.5.2.) Como consecuencia de sus peculiares caractersticas, el tubo de cobre presenta las siguientes ventajas respecto a otros materiales: Garantiza un caudal constante debido a su pared interior completamente lisa (rugosidad: 0,0015 mm).

Generalidades

21

Menor dimensin de las instalaciones frente a igualdad de flujo transportado. Permite fcilmente su empotrado. Permite montajes exteriores debido a su alta resistencia a la corrosin y a su inalterabilidad frente a los rayos ultravioleta. Adems, el cobre ofrece una completa impermeabilidad frente al oxgeno, protegiendo as la instalacin frente a corrosiones. Por su alta resistencia al ataque de los materiales empleados en la construccin (cemento, yeso, escayola, etc.), est especialmente indicado para instalaciones empotradas. Sin embargo, se ha de tener precaucin con los aditivos incorporados a cementos y hormigones que contengan productos amoniacales, a los que el cobre es vulnerable. Debido a su espesor uniforme y medidas exactas, y sobre todo a su pared interna lisa, presenta unas prdidas de carga muy reducidas en comparacin con tubos de otros materiales. Gran ahorro en las instalaciones realizadas con uniones en fro, por la facilidad y rapidez en su ejecucin. Debido a su elevada conductividad trmica es el material idneo para instalaciones basadas en energas alternativas (solar, biomasa, trmica y geotrmica) y de calefaccin (suelo radiante). Reducido peso por metro lineal de tubera, lo que abarata el transporte, facilita la manipulacin y resulta ideal para la prefabricacin en serie de instalaciones tipo. Protege el medio ambiente al ser reciclable en su totalidad, permitiendo as un importante ahorro energtico y de los recursos naturales del planeta. Despus de reciclado, el cobre mantiene intactas sus propiedades. Gran elasticidad que le permite soportar altas presiones. Universalidad. Todos los componentes de una instalacin con tubo de cobre se fabrican en medidas estndar; por ello, no habr problemas de incompatibilidad de componentes entre los distintos fabricantes y se tendr garanta de suministro durante muchos aos. Resistencia al fuego: el cobre no se quema, resiste altas temperaturas sin fundirse y no desprende gases txicos. La clasificacin que corresponde al tubo de cobre segn el sistema europeo euroclases es: A1 (cumple los requisitos exigibles no inflamable sin necesidad de realizar ensayos). No existe propagacin exterior ni penetracin de fuego.

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Gran resistencia frente a la combinacin de presiones altas y temperaturas elevadas que permite un ptimo tratamiento contra la legionella. Bajo coeficiente de dilatacin, tanto lineal como transversal, garantizando la estabilidad de las instalaciones. Material bacteriosttico, frena la proliferacin de bacterias. Su denominacin de material criognico lo hace resistente a las bajas temperaturas. Inmune a la accin de roedores. Permite instalaciones vistas ms estticas. Elemento natural, presente en la naturaleza, y esencial para el organismo humano. Constancia en sus caractersticas. El tubo de cobre permanece inalterable con el paso del tiempo.

1.5. Otras caractersticas del tubo de cobre1.5.1. Formas de suministroLos tubos de cobre se suministran en tiras rectas y en rollos.

Tiras rectasEstos tubos se suministran en estado duro, lo que les confiere rigidez, excelente resistencia al choque y un perfecto acabado. Los tubos en tiras son perfectamente circulares y el acoplamiento a los accesorios se puede hacer sin calibrado previo. Habitualmente se suministran en longitudes de 5 m. Tambin pueden suministrarse en estado semiduro.

RollosLos tubos recocidos se obtienen a partir de los duros por medio de un tratamiento trmico. Despus de este tratamiento, sus caractersticas de carga de rotura, alargamiento y lmite elstico son diferentes a las que tenan en estado duro (vase la tabla 1.2).

Generalidades

23

Los tubos en rollos se suministran hasta un dimetro exterior de 22 mm, en longitud estndar de 50 m. Se pueden solicitar rollos con cromado exterior para instalaciones vistas. En estado recocido, el tubo de cobre se curva fcilmente utilizando las herramientas adecuadas con radios normalizados. Se recomienda recalibrar los extremos del tubo recocido por medio de una simple herramienta, cuando se efecten soldaduras por capilaridad, para garantizar la estanquidad. Las caractersticas de la instalacin de agua o calefaccin a la que va destinado el tubo de cobre son las que determinan la eleccin del estado del tubo: duro, semiduro o recocido. Los tubos en estado duro se utilizan en instalaciones que requieren una gran rigidez o en aquellas en que los tramos rectos son de gran longitud. Adems, estos tubos pueden ser curvados utilizando mquinas adecuadas y herramientas homologadas. Por su parte, los tubos de cobre recocidos se utilizan en instalaciones con recorridos de gran longitud, sinuosos o irregulares, cuando es necesario adaptarlos al lugar en que vayan a ser colocados.

1.5.2. Dimensiones y pesosLas dimensiones del tubo de cobre para uso sanitario, as como su peso por metro lineal y frmula para la determinacin del mismo, se encuentran en los anexos al final del libro.

CaudalIgualmente, en el anexo A aparecen las tablas y bacos para agua a 10 C, 45 C y 60 C, que permiten determinar los dimetros de las tuberas en funcin de los diversos elementos que entran en clculo: caudal, prdida de carga y velocidad. Llamamos la atencin sobre el margen izquierdo de la grfica donde se recoge la relacin directa entre la velocidad del agua y el ruido producido. Asimismo, en el anexo se puede encontrar ms informacin sobre el ruido producido por el golpe de ariete.

24


1.6. Proceso de elaboracin del tubo de cobreEl proceso de elaboracin del tubo de cobre (vase la figura 1.5) consta de las siguientes etapas:

Reciclaje

Ctodo

Utilizacin y consumo

Fusin

Productos acabados

Extrusin

Laminacin Limpieza

Tratamiento trmico

Estirado

Bobinado

Figura 1.5. Proceso de elaboracin del tubo de cobre

Generalidades

25

1.6.1. FundicinLa materia prima de un tubo de cobre se compone de: Ctodos de cobre: la pureza de su composicin es auditada (vase la figura 1.6).

Figura 1.6. Ctodos de cobre

Reciclados de cobre: el cobre es infinitamente reciclable, y puede ser reintroducido sin problemas en la cadena productiva (vase la figura 1.7).

Figura 1.7. Chatarra del proceso productivo, compactada para ser introducida en el horno

26


Cupro-fsforo: una aleacin cuya finalidad es desoxidar el cobre, y a su vez incorporar el fsforo necesario al mismo, facilitando la soldadura y mejorando sus cualidades mecnicas de cara a su posterior deformacin en fro. Todos estos elementos se funden en un horno entre 1 100 y 1 200 C, bien de gas o elctrico, para lograr una mezcla homognea (vase la figura 1.8). Durante este proceso es necesario mantener siempre la temperatura estable. De esta manera se obtienen lingotes, con una calidad homognea en toda su longitud, que sern cortados para ser procesados en la prensa de extrusin (vase la figura 1.9).

Figura 1.8. Fundicin del cobre. Colada

Figura 1.9. Lingotes obtenidos en fundicin

1.6.2. ExtrusinSe trata de la transformacin en caliente del lingote en tubo mediante la utilizacin de una prensa hidrulica. Este proceso consiste en perforar y conformar el tocho (o trozo de lingote), previamente calentado a 850 C (vase la figura 1.10), en un semidesbaste de tubo denominado shell.

1.6.3. LaminadoEs un proceso de deformacin en fro del shell. Un mandrino cnico templado configura el dimetro interior, mientras que unos anillos templados y calibrados conforman el dimetro exterior mediante un movimiento de avance y retroceso al mismo tiempo que el tubo gira en cada uno de ellos (vase la figura 1.11).

Generalidades

27

Figura 1.10. Prensa de extrusin

Figura 1.11. Laminador

28


1.6.4. Trefilado de tubosAl igual que el laminado, es un proceso de deformacin en fro en el cual, por estirado simple y mediante una hilera (dimetro exterior) y un mandrino (dimetro interior), se van rebajando el dimetro y el espesor del tubo hasta obtener las dimensiones deseadas (vase la figura 1.12).

Figura 1.12. Trefilado

1.6.5. AcabadoDespus de dimensionar el tubo segn la Norma UNE-EN 1057, las tiras de tubo de cobre en estado duro se someten a limpieza, tal y como exige dicha norma. Se trata de eliminar los restos del lubricante procedentes del proceso de trefilado. La limpieza se realiza por inmersin de los tubos en un medio desengrasante a una temperatura determinada (vase la figura 1.14). Para obtener el tubo de cobre recocido, se procesa en rollos que se someten a un tratamiento trmico en un horno de pasaje y atmsfera neutra, donde alcanzan las caractersticas mecnicas requeridas por la norma

Figura 1.13. Tratamiento trmico de los tubos para obtencin del estado recocido

Generalidades

29

para este estado del cobre. A su vez, con este tratamiento se eliminan los restos de lubricantes (vase la figura 1.13). Ambos tipos de tubo recocido y duro deben superar distintas pruebas y ensayos (traccin, curvado, lmite elstico, tamao del grano, etc.) para comprobar que cumplen con la normativa vigente.

Figura 1.14. Limpieza de los tubos en estado duro

1.6.6. EmbaladoEl tubo de cobre duro en tiras de 5 m se presenta en fajos o atados, sujetos por cintas de plstico (vase la figura 1.15).

Figura 1.15. Embalado de tubo de cobre en tiras

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El tubo de cobre recocido se presenta en rollos estndar de 50 m embalados en mdulos de cartn que los protegen (vase la figura 1.16).

Figura 1.16. Embalado de tubo de cobre en rollos

El resultado de todo este proceso se puede apreciar en la figura 1.17.

Figura 1.17. Tubo de cobre

22.1. Tubos

Instalaciones con tubo de cobre

En una instalacin hecha con tubo de cobre, pueden utilizarse diferentes tipos de accesorios: los de unin en fro y los soldados por capilaridad. En este ltimo caso, intervienen otros dos materiales, el decapante y el material de aporte, los cuales tienen una gran importancia en la calidad final de la instalacin.

Son el principal elemento de la instalacin y, como tales, deben cumplir la normativa aplicable (la norma de aplicacin es la UNE-EN 1057 Cobre y aleaciones de cobre. Tubos redondos sin soldadura, para agua y gas en aplicaciones sanitarias y de calefaccin). Asimismo, en el Reglamento de Instalaciones Trmicas en los Edificios (RITE), en sus Instrucciones Tcnicas Complementarias (ITE), se especifica que: Las tuberas y sus accesorios cumplirn los requisitos de las normas UNE correspondientes en relacin con el uso al que vayan a ser destinadas. La Norma UNE-EN 1057 define cmo debe ir marcado el tubo normalizado (vase la figura 2.1). Los tubos de dimetro comprendido entre 10 mm y 54 mm (ambos inclusive) deben marcarse indeleblemente, a intervalos no superiores a 600 mm a lo largo de su longitud, con al menos las siguientes indicaciones (vase la figura 2.2). Los tubos de dimetro superiores a 6 mm e inferiores a 10 mm, o superiores a 54 mm, deben marcarse legiblemente de forma similar y legible, al menos, en los dos extremos.

32


UNE-EN 1057

15 x 1

RRR

00 IV

(1)

(2)

(3)

(4)

Figura 2.1. Marcado de tubo normalizado

(1) Nmero de la Norma (UNE-EN 1057) *. (2) Las medidas nominales de la seccin transversal: dimetro exterior multiplicado por espesor de pared **. (a) La identificacin del estado metalrgico R250 (semiduro), mediante el smbolo siguiente III **. (3) La marca de identificacin del fabricante *. (4) La fecha de fabricacin: ao y trimestre (I a IV) o ao y mes (1 al 12) *. El marcado no debe ser perjudicial para el empleo del tubo. El marcado de los tubos no inducir a confusin con otros marcados reglamentarios, como por ejemplo el marcado CE. Cualquier tubo que no cumpla estos requisitos, no debera ser instalado ya que de otra forma puede incurrirse en responsabilidades. Si, adems, el tubo lleva en la posicin (A) (vase la figura 2.2) el sello de calidad internacionalmente reconocido otorgado por el organismo de certificacin, y en la posicin (B) lleva el nmero asignado al fabricante por dicho organismo de certificacin, sabremos que se trata de tubo de cobre certificado.

N(A)

UNE-EN 1057

15 x 1

RRR

004 / XXX

00 IV

(B)

Figura 2.2. Marcado de tubo certificado

* Marcado permanente (1) (3) (4): marcado de tal manera que la marca permanece legible hasta el final del ciclo de vida de la instalacin, por ejemplo, por estampado, grabado o ataque al cido. ** Marcado duradero o permanente (2) (a): marcado de tal manera que la marca permanece legible hasta el momento de la puesta en marcha de la instalacin.

Instalaciones con tubo de cobre

33

Existen organismos independientes en Espaa es AENOR (Asociacin Espaola de Normalizacin y Certificacin), que tras estrictos controles y auditoras certifican que el fabricante produce tubo de cobre cumpliendo las normas de calidad vigentes. Este organismo otorga entonces al fabricante el uso del sello de certificacin, en este caso la N, que constituye por tanto una garanta de calidad del producto y que permite la identificacin como tal a los profesionales del sector de la construccin.

2.2. AccesoriosA los accesorios para tuberas de cobre, les son de aplicacin la siguiente normativa: UNE-EN 1254-1 Cobre y aleaciones de cobre. Accesorios. Parte 1: Accesorios para soldeo o soldeo fuerte por capilaridad para tuberas de cobre. UNE-EN 1254-2 Cobre y aleaciones de cobre. Accesorios. Parte 2: Accesorios de compresin para tuberas de cobre. UNE-EN 1254-4 Cobre y aleaciones de cobre. Accesorios. Parte 4: Accesorios para soldar por capilaridad o de compresin para montar con otros tipos de conexiones. UNE-EN 1254-5 Cobre y aleaciones de cobre. Accesorios. Parte 5: Accesorios de embocadura corta para soldar por capilaridad con soldeo fuerte para tuberas de cobre. prEN 1254-6 Cobre y aleaciones de cobre. Accesorios. Parte 6: Accesorios con montaje a presin. prEN 1254-7 Cobre y aleaciones de cobre. Accesorios. Parte 7: Accesorios con extremos a presin para tubos metlicos. PNE 131001 Cobre y aleaciones de cobre. Accesorios. Accesorios con montaje por presin en sus extremos para tubos metlicos.

2.2.1. Accesorios para soldarLas modernas instalaciones sanitarias y de gas no se conciben sin accesorios para soldar por capilaridad, obtenidos mediante la deformacin en fro del tubo de cobre. La gama de fabricacin de accesorios comprende, entre otros: manguitos, curvas, codos, reducciones y Tes con unas dimensiones en dimetro exterior que abarcan

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de 6 a 108 mm, en fabricacin estndar. En el anexo A.2 (vase de la tabla A.2 a la A.7) se puede apreciar la variedad de formas posibles en el mercado de accesorios de cobre y bronce para soldar, as como los ms habituales para uniones en fro (vanse las figuras 2.3 y 2.4).

Codo 90

Enlace de tres piezas

Te

Unin de tres piezas

Enlace soldar/hembra

Enlace soldar/macho

Figura 2.3. Accesorios de cobre para soldar/roscar

Codo 90

Te

Manguito reduccin

Manguito

Figura 2.4. Accesorios de cobre para soldar

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