¿Qué tuberías elegir para la instalación?
El agua corriente en casa y la calefacción central son hoy en día un estándar. Todo inversor, tarde o temprano, debe decidir qué material elegir para la instalación. Hace unas décadas, el material básico para las instalaciones eran las tuberías de acero. Actualmente se utilizan cada vez menos: han sido sustituidas por tuberías de materiales como el cobre y los plásticos. Son más resistentes a la corrosión y no se obstruyen con la cal. Tampoco carece de importancia el hecho de que las instalaciones con estos materiales se realizan de manera mucho más sencilla y rápida.
Para la construcción de instalaciones de agua fría y caliente, al igual que para las instalaciones de calefacción central, se utilizan tres grupos básicos de materiales:
-acero-cobre -plásticosEn cada uno de estos grupos existen diferentes variedades de tuberías, por ejemplo tuberías de acero: negras o galvanizadas; tuberías de cobre: rígidas, semirrígidas o recocidas (blandas); y tuberías de diversos tipos de plásticos.
A veces vale la pena reflexionar más tiempo. Comparar varios productos. Sopesar todas las ventajas e inconvenientes, la facilidad de montaje, el servicio posgarantía y muchos factores importantes que a menudo se pasan por alto al tomar la decisión de compra. Puede resultar que las soluciones baratas no cumplan en absoluto con nuestras expectativas.
ACERO
Hasta hace poco, el material principal con el que se realizaban las instalaciones de agua en nuestro entorno era el acero, que tiene una resistencia mecánica muy elevada. Esto evita, entre otras cosas, la necesidad de colocar puntos de fijación de tuberías muy seguidos. Una ventaja indudable del acero es su resistencia a las altas temperaturas y el hecho de que destaca por tener una expansión térmica relativamente baja. Sin embargo, es pesado y propenso a la corrosión. Conduce bien el calor, por lo que el agua en estas tuberías se enfría rápidamente. Es elástico y transmite bien los ruidos. Tiene una superficie rugosa, lo que favorece el depósito de incrustaciones y una rápida reducción de la sección interna de los tubos ("obstrucción" de la instalación). Los elementos de las instalaciones de acero se conectan mediante roscado o soldadura. Para las instalaciones de calefacción se utilizan tubos de acero "negro", no protegido contra la corrosión. Pueden conectarse mediante soldadura y curvarse en caliente, lo que simplifica enormemente el trazado de la instalación. Sin embargo, para soldar acero se requiere una temperatura muy elevada, que solo se puede obtener con sopletes especiales de oxiacetileno. La soldadura también permite evitar parte de los accesorios de conexión (fittings), los cuales aumentan la resistencia al flujo. Esto es especialmente importante en los sistemas tradicionales de calefacción central por gravedad. Este acero no es apto para agua potable debido a su susceptibilidad a la corrosión. Para las instalaciones de agua potable solo son aptas las tuberías galvanizadas (acero "blanco"). Estas, a su vez, no se pueden utilizar para instalaciones de calefacción. A temperaturas superiores a 60°C, la capa de zinc pierde sus propiedades protectoras. Las tuberías de acero galvanizado no deben soldarse ni curvarse en caliente. Por lo tanto, el consumo de accesorios es elevado, el esfuerzo de trabajo es significativo y las pérdidas de carga son mayores. Hoy en día, en la construcción de viviendas unifamiliares, el acero está cayendo en desuso. Aunque el material en sí es varias decenas de puntos porcentuales más barato que las alternativas modernas, el peso y las dificultades de procesamiento hacen que la mano de obra sea casi una vez y media más cara que con otros materiales. Lo que es peor, el acero no es muy duradero. La durabilidad de una instalación de acero se ve afectada principalmente por la calidad del agua transportada. Los tubos de acero son susceptibles a la corrosión causada por el oxígeno, el dióxido de carbono y los compuestos minerales disueltos en el agua. Los iones de calcio y magnesio se depositan muy fácilmente en las paredes rugosas de los tubos de acero, formando incrustaciones de cal. Las averías por corrosión pueden aparecer tras pocos años, y a veces ha sido necesaria una sustitución completa a los diez años.
COBRE
Sin duda, el cobre es mejor material para instalaciones de agua que el acero. El cobre es resistente a la temperatura, la presión y los rayos ultravioleta. No envejece. Los tubos de cobre ofrecen una resistencia hidráulica insignificante, por lo que pueden tener un diámetro reducido; esto ahorra material y espacio, y la instalación se coloca fácilmente bajo el yeso, por lo que funcionan bien, por ejemplo, como derivaciones de las tuberías montantes de agua fría y caliente. A diferencia de algunos plásticos, en él no se produce la difusión de oxígeno, lo cual es fundamental para los sistemas de calefacción central. El montaje es sencillo y rápido, y el espacio de trabajo requerido es pequeño. La instalación de cobre no se obstruye con la cal. Muy importante: el cobre inhibe el crecimiento de bacterias (incluida la peligrosísima Legionella) y algas, que suelen aparecer con frecuencia en las tuberías de plástico. El precio del material supera en un 40% al del acero, pero el coste de mano de obra es un 30% inferior y la vida útil es al menos cuatro veces mayor (¡de 50 a 100 años!). Las tuberías de cobre tienen baja resistencia a los arañazos. Por ello, debemos proteger bien la instalación de cobre contra la entrada de pequeñas partículas sólidas como arena, mortero y partículas de óxido. En la entrada de la instalación debe colocarse un filtro de malla con un paso no superior a 80 µm (0,08 mm). Aunque las tuberías de cobre son resistentes al agua fría y caliente, pueden corroerse si el agua es blanda y contiene grandes cantidades de dióxido de carbono agresivo. En Polonia, las restricciones al uso de cobre se aplican principalmente a las zonas montañosas, donde el agua suele ser blanda. La corrosión también puede ser causada por la integración en la instalación de cobre de componentes como grifos o dispositivos de acero galvanizado o aluminio. Las tuberías de cobre se fabrican en tres variedades: rígidas, semirrígidas y recocidas (blandas). - Las tuberías blandas se pueden conformar sin mayores problemas, lo que reduce drásticamente el número de conexiones y acorta el tiempo de instalación. Estas tuberías se utilizan principalmente para tramos largos de instalación colocados bajo el suelo (calefacción por suelo radiante), conexión de radiadores o para instalaciones de agua que van en el recrecido del suelo. Son las menos resistentes a los daños mecánicos y no deben conectarse mediante racores de compresión. - Las tuberías semirrígidas son más resistentes a los daños mecánicos que las blandas, pero se pueden doblar fácilmente con curvadoras o muelles interiores, siempre que sean del tamaño adecuado. - Las tuberías rígidas, disponibles en tramos de hasta 6 m, no son aptas para el curvado. Cada cambio de dirección del tubo requiere el uso de un accesorio adecuado, que se une al tubo mediante soldadura o prensado. Son las más resistentes desde el punto de vista mecánico, por lo que se utilizan en tramos de instalaciones de calefacción, agua fría y caliente sanitaria expuestos a daños, empotrados en rozas o directamente en la pared. Los tubos rígidos de cobre son perfectos para las tuberías dentro del cuarto de calderas. También se utilizan a menudo para la modernización de sistemas antiguos, sustituyendo a las viejas tuberías de acero. La gama de accesorios de unión es muy amplia. Característico de este material son las curvas suaves: además de los codos estándar, se fabrican curvas de amplio radio para una transición más suave, reduciendo las turbulencias en el flujo de agua. El método principal para unir elementos de cobre es la soldadura. En algunos puntos de la instalación, especialmente al conectar con los equipos terminales o al unirse con instalaciones de otros materiales (acero o plásticos), también se utilizan conexiones roscadas. Otro tipo de conectores – los racores de compresión – son muy fáciles de usar incluso para aficionados. En el caso de un sistema pequeño en el que el mayor coste no sea significativo, podemos utilizarlos en toda la instalación.
PLÁSTICOS
Actualmente, las instalaciones de agua de plástico están ganando cada vez más popularidad. En las tuberías de plástico no se produce corrosión ni se forman incrustaciones de cal. Las tuberías de plástico no transmiten vibraciones y amortiguan los ruidos que se generan en la instalación. Son químicamente inertes, por lo que no reaccionan con el agua ni con los compuestos contenidos en ella. Tampoco influyen en el sabor, color u olor del agua. Las tuberías de plástico son ligeras. Son fáciles de transportar y de instalar por uno mismo. Realizar las uniones es relativamente sencillo y requiere muy poco tiempo, aunque a veces se necesitan máquinas de soldar o prensar bastante costosas.
La principal desventaja de las tuberías plásticas es la penetración de oxígeno a través de sus paredes. Cuanto mayor sea la temperatura del fluido de trabajo en la tubería, más oxígeno penetra. Esto no afecta a la durabilidad del propio conducto, pero el oxígeno en el agua de la instalación es perjudicial para todos los elementos y dispositivos metálicos (por ejemplo, radiadores) presentes en el sistema.
A diferencia de las rígidas tuberías de acero, requieren una mejor fijación a las paredes porque, bajo el efecto de las altas temperaturas en la instalación de agua caliente, pueden sufrir deformaciones. También tienen una gran deformación longitudinal, por lo que requieren compensadores en tramos largos. En comparación con las tuberías de cobre, presentan paredes muy gruesas, requiriendo por tanto rozas muy profundas para su empotrado bajo el yeso. Un factor muy importante es que la mayoría de los plásticos (excepto el polibutileno) protegen mucho peor que el cobre y el acero contra el desarrollo de la flora bacteriana en las tuberías, especialmente contra la peligrosísima bacteria Legionella.
Tipos de plástico con los que se fabrican las tuberías:
- PVC (cloruro de polivinilo) y CPVC (cloruro de polivinilo clorado),
- PE (polietileno: PE-LD blando y PE-HD rígido),
- PE-X (polietileno reticulado),
- PP (polipropileno),
- PB (polibutileno),
- Tuberías multistrato o multicapa (combinación de diferentes plásticos y capas intermedias, por ejemplo, de lámina de aluminio).
PVC (cloruro de polivinilo) y CPVC (cloruro de polivinilo clorado).
Estos son los plásticos más antiguos utilizados para instalaciones.
El PVC tiene una aplicación muy limitada. El bajo rango de temperaturas (0 - 50°C) en el que mantiene sus propiedades hace que este material solo sea adecuado para instalaciones de agua fría; a temperaturas bajo cero el PVC es frágil y no es resistente a la tracción ni a la flexión. El CPVC presenta mejores propiedades y se puede utilizar no solo para agua caliente sino también para calefacción central (rango de temperaturas 0 - 100°C), aunque la temperatura de fragilidad sigue siendo de 0°C. El CPVC también se puede utilizar para agua fría, pero es más caro que el PVC.
Las tuberías de este material se suministran exclusivamente en tramos rectos. Las reglas de instalación no se desvían mucho de las aplicables a las instalaciones de acero. A temperaturas más elevadas la resistencia mecánica del PVC disminuye considerablemente. Comienza a ablandarse un poco por debajo de los 80°C, pero la temperatura considerada segura es de 60°C.
El método principal para unir elementos de PVC es el encolado. En algunos puntos de la instalación, el PVC debe conectarse con metal (salida de la caldera, grifería, etc.). En esos lugares se utilizan conexiones roscadas. Los accesorios están preparados de fábrica. La presencia de conexiones roscadas reduce la resistencia a la presión de la instalación.
Las instalaciones de PVC y sus variantes son muy fáciles de realizar por uno mismo, por supuesto, según un proyecto elaborado por un especialista autorizado. Para los trabajos no se necesitan herramientas especializadas, bastan una sierra para metales, un cuchillo afilado y un destornillador.
PE polietileno.
Otro plástico utilizado en instalaciones de agua es el polietileno PE. Se presenta en muchas variantes.
Las dos más populares son:
- tipo "blando", identificado por las siglas LDPE o PE-LD (Low Density Polyethylene – PE de baja densidad), destinado a instalaciones de baja presión,
- tipo "rígido" HDPE o PE-HD (High Density Polyethylene – PE de alta densidad) para instalaciones de alta presión.
Ambos destacan por su alta resistencia química, bajo peso específico y gran lisura de las paredes internas. Solo se pueden utilizar para instalaciones de agua fría; a temperaturas superiores a 20°C su resistencia disminuye drásticamente.
También existe el polietileno de media densidad con estabilidad térmica mejorada, denominado PE-RT. El polietileno reticulado de alta densidad, PEX, presenta una resistencia considerablemente superior – hasta +95°C en servicio continuo, permitiendo el uso de las tuberías para ambos tipos de agua y para calefacción.
Todas las tuberías de polietileno son flexibles y dúctiles, por lo que se pueden curvar de forma pronunciada, ahorrando en accesorios (especialmente codos). Una ventaja importante del polietileno es la baja temperatura de fragilidad: -25°C. Prácticamente no existen contraindicaciones para su uso en exteriores en instalaciones expuestas a heladas. Para la unión se puede utilizar la soldadura y los racores de compresión.
PE-X polietileno reticulado
Se trata de polietileno sometido a un tratamiento especial (reticulación, es decir, introducción de enlaces transversales entre las cadenas poliméricas), disponible en varias variantes con propiedades ligeramente diferentes.
Es flexible y resistente a los daños causados por tensiones. Las tuberías se caracterizan por tener memoria de forma. También destaca por su resistencia a los iones metálicos y a los rayos UV. La temperatura de trabajo de -10 a 95°C permite realizar instalaciones de agua fría, caliente y de calefacción.
Es un material duradero (vida útil de la instalación superior a 50 años), no se produce corrosión ni obstrucción por depósitos, las tuberías son ligeras y flexibles, lo que facilita su tendido, y también son resistentes a impactos mecánicos accidentales. Una instalación realizada en PE-X amortigua los ruidos y no transmite vibraciones.
El polietileno reticulado está especialmente recomendado como material para tuberías de agua potable, ya que es atóxico, libre de iones de metales pesados y microbiológicamente resistente. Para las conexiones se utilizan racores de compresión roscados o racores para prensar. Las tuberías de polietileno reticulado se fabrican habitualmente como tuberías multicapa PE-X/AL/PE-X con barrera de oxígeno (capa antidifusión), que limita la penetración de oxígeno en su interior.
PP polipropileno
En el sector de las instalaciones de agua, el polipropileno PP ha encontrado una amplia aplicación, concretamente una de sus variantes designada por las siglas PP-R o PP tipo 3, abreviado PP-3.
Se fabrican tuberías de PP normales y "estabilizadas térmicamente". Las primeras se usan en instalaciones de agua fría, y las segundas en instalaciones de calefacción y agua caliente. Esto se debe a que, aunque el polipropileno tolera altas temperaturas (incluso superiores a +95°C), presenta un elevado coeficiente de dilatación térmica lineal. Al diseñar e instalar tuberías de polipropileno se debe tener en cuenta esta propiedad. En las tuberías "estabilizadas térmicamente", la dilatación térmica se reduce hasta seis veces.
También existen tuberías de PP con revestimiento antidifusión, que impide la penetración de oxígeno en su interior (fenómeno que acelera la corrosión de las partes metálicas de la instalación, como los radiadores).
Las tuberías de PP son bastante rígidas, por lo que cualquier cambio de dirección requiere el uso de accesorios. Se unen a los tubos mediante el método de soldadura por polifusión. Además, se utilizan enlaces de unión, terminales roscados y bloques de conexión especiales.
Las tuberías de polipropileno son muy resistentes a las bajas temperaturas (hasta -40°C) y suelen instalarse a la vista. Pueden dejarse descubiertas, ocultas en canaletas o detrás de paneles de protección. Si se empotran en rozas, estas no deben rellenarse con mortero para no impedir los movimientos libres de los tubos debido a los cambios de temperatura.
La radiación ultravioleta influye negativamente en los productos de polipropileno; por lo tanto, las tuberías expuestas a los rayos UV deben protegerse mediante un revestimiento o pintura protectora. El polipropileno acumula electricidad estática en su superficie y no debe utilizarse para el transporte de sustancias inflamables o explosivas.
PB polibutileno
El polibutileno es el más reciente de los materiales plásticos para instalaciones.
Es sumamente flexible y, característica rara entre las materias plásticas, no tiene memoria de forma (el tubo no tiende a enrollarse tras ser desenrollado). Se distingue por su flexibilidad (ahorro en accesorios), resistencia al impacto (no se agrieta por golpes), alta resistencia al creep (deformación lenta bajo carga prolongada), al desgaste, al agrietamiento por tensión y al envejecimiento. Los productos de PB son fáciles de transportar e instalar: las tuberías se pueden curvar y tender con la misma facilidad que un cable eléctrico.
La temperatura de fragilidad es de -25°C. Por encima de ella (es decir, prácticamente siempre en nuestras condiciones climáticas), la congelación del agua en su interior no daña el tubo. Si se forma un tapón de hielo, el tubo simplemente se dilata y, tras el deshielo, vuelve a su forma original. Es además excepcionalmente resistente a las altas temperaturas hasta 90°C, siendo apto para todo tipo de instalaciones de agua.
Una característica esencial del PB es la capacidad de inhibir la proliferación bacteriana. En este aspecto, está muy cerca del cobre, que entre los materiales metálicos ejerce la acción bacteriostática más fuerte. Se sabe de fabricantes que, por este motivo, recubren con una fina capa de PB la superficie interna de los tubos de acero.
El montaje de la instalación consiste simplemente en cortar la longitud de tubo necesaria de la bobina e introducirla en el racor adecuado (de compresión o roscado de latón). Las tuberías de polibutileno también se pueden conectar mediante soldadura, operación que requiere sin embargo equipos específicos. Aunque el material en sí es el más costoso entre los plásticos utilizados, la facilidad de montaje y las ventajas de uso hacen que las instalaciones de PB sean económicamente competitivas.
Tuberías multicapa
Esta solución permite unir las mejores propiedades de los metales y de las materias plásticas. Las tuberías están compuestas por tres capas: interna y externa de polietileno PE-HD, reticular PE-X o polipropileno, y una capa intermedia de lámina de aluminio. El aluminio impide la penetración de oxígeno en el tubo, reduce considerablemente la dilatación térmica y elimina la memoria de forma; el tubo se puede curvar de forma permanente según las necesidades. El inserto metálico aumenta también la resistencia térmica de las tuberías (algunas resisten exposiciones temporales de hasta 110°C). Por ello, las tuberías multicapa se aplican sobre todo en instalaciones de calefacción. El plástico aporta resistencia química, lisura superficial, aislamiento térmico y amortigua los ruidos. El metal impide el paso del oxígeno, reduce la dilatación térmica, elimina la memoria de forma y aumenta la resistencia a la temperatura.
Las tuberías multicapa con aislamiento térmico protegen la instalación de agua fría contra la condensación y la de agua caliente contra las pérdidas de calor. Una ventaja adicional es su buen aislamiento acústico. La superficie interna de las tuberías de plástico es hasta varias cientos de veces más lisa que la de las tuberías de acero. Esto reduce considerablemente las pérdidas de carga y previene la formación de depósitos en las paredes. Las materias plásticas son químicamente inertes, por lo que no reaccionan con el agua ni con los compuestos disueltos. Se trata de una gran ventaja. Sin embargo, también hay inconvenientes. La mayoría de los plásticos (excepto el polibutileno) protegen las tuberías contra el desarrollo de la flora bacteriana en una medida significativamente menor en comparación con el cobre y el acero.
Dependiendo del tipo de plástico, las tuberías se venden en bobinas o en tramos rectos. Las de bobina son flexibles, por lo que son adecuadas para instalaciones de calefacción por suelo radiante, donde deben curvarse y no deben presentar uniones intermedias.
La inscripción impresa en el lateral del tubo informa sobre los materiales que lo componen, indicando los materiales de las distintas capas, por ejemplo:
PEX/Al/PEX (polietileno reticulado / aluminio / polietileno reticulado),
PP-R/Al/PP (polipropileno tipo 3 / aluminio / polipropileno),
PEX/Al/HDPE (polietileno reticulado / aluminio / polietileno de alta densidad).
El método fundamental para unir las tuberías multicapa es el uso de racores de compresión o de prensar. En el caso del PP con inserto de aluminio, también se puede proceder a la soldadura tras haber retirado la capa de aluminio en el extremo de los tubos con un raspador especial.
Coeficientes de dilatación térmica de los plásticos
plástico: tuberías multicapa PVC y CPVC PB PE PP PEX
coef. de dilatación: 0,03 - 0,05 0,08 0,13 0,14 0,15 0,18
Se debe prestar atención al radio de curvatura mínimo permitido para las distintas tuberías. Un curvado excesivo provoca la rotura del material. Las tuberías de plástico no transmiten las vibraciones y amortiguan los ruidos. La durabilidad de la instalación depende de la temperatura y la presión del agua transportada. Una temperatura demasiado elevada acelera los procesos de envejecimiento del material. Los más resistentes son: polipropileno, polibutileno (hasta 90°C), PE-X y tuberías multicapa (hasta 95°C). Las instalaciones de agua fría son por tanto las que duran más tiempo, pero también aquí se registran diferencias evidentes: los tubos de PVC son los menos resistentes a las bajas temperaturas (hasta 0°C), mientras que el polipropileno es el más resistente (hasta -40°C).
El defecto principal de las tuberías de „plástico“ es la facilidad con la que el oxígeno penetra a través de las paredes (cuanto mayor sea la temperatura del fluido, mayor es la cantidad de oxígeno que penetra). Aunque esto no afecta a la durabilidad de las tuberías en sí, el oxígeno en el agua actúa negativamente sobre todos los elementos y dispositivos metálicos de la instalación (favoreciendo su corrosión).
Por este motivo, para los **sistemas de calefacción central** y para el agua caliente sanitaria son más indicadas las tuberías con barrera antidifusión (que limita el paso del oxígeno al interior) o con alma de metal, que sella completamente el tubo y limita las variaciones dimensionales debido a los cambios de temperatura.