Las tuberías de CPVC y PVC mueven agua y comparten otras características, pero solo una se usa en la protección contra incendios
Desde su primer uso en sistemas de protección contra incendios en la década de 1980, las tuberías de cloruro de polivinilo clorado (CPVC) han surgido como una alternativa resistente a la corrosión, más liviana, menos costosa y más duradera a las tuberías de metal en rociadores húmedos residenciales y de riesgo leve. Y aunque el acero ha dominado tradicionalmente el mercado, las ventajas únicas de las tuberías de CPVC para rociadores contra incendios hacen que gane participación rápidamente.
Anteriormente, sopesamos los beneficios del CPVC frente a otros materiales de tubería para usos residenciales y analizamos detenidamente los pros y los contras del CPVC y otro material no metálico popular en los rociadores contra incendios residenciales: el polietileno reticulado (PEX).
En este blog, aclaramos cualquier confusión entre CPVC y PVC (cloruro de polivinilo), el material termoplástico popular en soluciones de plomería y drenaje, pero no aprobado para sistemas de protección contra incendios.
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PVC 101: la historia de la tubería no metálica
Comúnmente utilizado para crear tuberías y accesorios de plomería, el PVC es un material de polímero plástico hecho por el hombre compuesto por 57 por ciento de cloro y 43 por ciento de carbono. El cloro proviene de la sal de grado industrial y el carbón se deriva del etileno del petróleo o del gas.
El PVC fue sintetizado accidentalmente por un químico alemán a fines del siglo XIX, apareciendo como un sólido blanco dentro de un frasco de gas de cloruro de vinilo que había quedado expuesto a la luz solar. Pero no fue hasta 1925 que un científico industrial de BFGoodrich tropezó con una forma de hacer que el PVC fuera útil. Mientras buscaba una forma de unir el metal con el caucho, descubrió cómo hacer que el PVC fuera elástico y moldeable, allanando el camino para aplicaciones comerciales como aislamientos de cables eléctricos, revestimientos de telas y sellos de amortiguadores.
Después de la Segunda Guerra Mundial, las empresas estadounidenses de alcantarillado, drenaje y distribución de agua se interesaron por las tuberías de PVC utilizadas en Europa, atraídas por su capacidad para resistir la oxidación y la putrefacción. Pero fue la escasez de metal después de que terminó la Guerra de Corea lo que consolidó la popularidad de las tuberías termoplásticas en los EE. UU., lo que hizo que el PVC se destacara como una alternativa duradera y asequible en la década de 1950.
En la actualidad, la resistencia, la confiabilidad, el costo relativamente bajo y la facilidad de uso del material han llevado a la instalación de más de dos millones de millas de tubería de PVC en toda América del Norte. Las tuberías de PVC disfrutan de una vida útil promedio de 50 años o más, y la mayoría de las razones de falla se reducen a defectos de fabricación o usos inadecuados, como juntas mal pegadas, sobrepresión o exposición a productos químicos incompatibles.
CPVC vs PVC: Entonces, ¿Qué es realmente diferente?
El PVC tiene un gran inconveniente: su uso está limitado a aplicaciones de agua más fría porque solo puede soportar temperaturas de 140 °F antes de que se ablande, se agriete o se produzcan fugas que pueden causar fallas en las tuberías o juntas. Entonces, en 1959, BFGoodrich Performance Materials (ahora Lubrizol Corp.) fue pionera en las primeras tuberías de CPVC, ofreciendo una alternativa resistente a la corrosión a los sistemas de tuberías metálicas tradicionales que también podían manejar temperaturas más altas.
La diferencia está ahí mismo en el nombre: clorado cloruro de polivinilo
En el mundo de la ciencia química, un único y pequeño cambio en una estructura molecular puede tener un gran impacto en el comportamiento de un material en situaciones del mundo real. El PVC y el CPVC están hechos de los mismos elementos básicos con una diferencia: los fabricantes de CPVC toman PVC fuerte y moldeable y lo alteran con una reacción de cloración de radicales libres, aumentando su contenido de cloro del 57 por ciento al 74 por ciento.
El siguiente cuadro demuestra un proceso típico de ingeniería y producción de CPVC:
Esencialmente, el proceso consiste en bombardear material de PVC con radiación ultravioleta, lo que hace que las moléculas de hidrógeno sean desplazadas por iones de cloro. El mayor contenido de cloro protege la columna vertebral de carbono del polímero, lo que permite que las tuberías de CPVC resistan temperaturas de hasta 200 °F antes de comenzar a ablandarse. Aún así, NFPA 13: Norma para la Instalación de Sistemas de Rociadores (A.7.3.2) señala que la temperatura de servicio superior de la tubería de rociador de CPVC actualmente listada es de 65,5 °C (150 °F) a 12,1 bar (175 psi).
Los átomos de cloro más grandes también impiden físicamente que los oxidantes y los productos químicos ataquen la estructura de la cadena de CPVC, mejorando su resistencia inherente a la degradación. Una vez que se forma la resina de CPVC, se le pueden infundir aditivos que también aumentan otras propiedades protectoras, como la resistencia a los rayos UV.
CPVC vs PVC: Las diferencias prácticas
Al igual que el PVC, el CPVC es un material termoplástico que se puede moldear fácilmente en diferentes formas para crear tuberías, accesorios, válvulas y otros suministros para el manejo de líquidos. El CPVC también comparte otras características atractivas del PVC: es resistente a los impactos, resistente, no se corroe como el metal y resiste la degradación de los productos químicos clasificados como ácidos, álcalis o materiales inorgánicos. Estas tuberías también tienen un aislamiento innato que reduce la condensación y ayuda a mantener la temperatura del agua.
Una superficie resbaladiza e impermeable mantiene a raya la contaminación bacteriana en ambas tuberías, aunque el cloro adicional en el CPVC agrega una capa adicional de protección. También es menos probable que los depósitos se adhieran a la superficie lisa y obstruyan estas tuberías, manteniendo altas las características de flujo y aumentando la eficiencia energética.
El CPVC también refleja la longevidad del PVC: los primeros sistemas de tuberías de CPVC instalados en 1959 siguen en servicio 60 años después, aunque la vida útil promedio es de 50 años. Pueden tener diferentes tamaños: la tubería de PVC usa el tamaño nominal de la tubería, que mide el diámetro del orificio interior, y el CPVC se basa en el tamaño nominal o el tamaño del tubo de cobre, que hace referencia al diámetro exterior del tubo.
El CPVC es más caro, pero ambos materiales son más baratos que las tuberías de metal. También están disponibles en longitudes similares y opciones de forma final. De hecho, el PVC y el CPVC se ven tan similares que los fabricantes usan diferentes colores para diferenciarlos. La tubería y los accesorios de CPVC que se utilizan en los sistemas de rociadores contra incendios son de color naranja.
Las ventajas únicas del CPVC para rociadores contra incendios
Las primeras tuberías y accesorios de CPVC se destinaron a aplicaciones de plomería residencial de agua caliente. Pero no pasó mucho tiempo antes de que los fabricantes se dieran cuenta de que la mayor resistencia al calor del cloro agregado también hacía que el CPVC fuera perfecto para el mercado de protección contra incendios.
El material de CPVC mantiene una temperatura de ignición instantánea de 900 °F (482 °C), que es la temperatura más baja a la que una pequeña llama externa puede encender suficiente gas combustible. La tubería de PVC tiene una temperatura de ignición instantánea de solo 750 °F (399 °C). En comparación, muchos combustibles ordinarios como la madera se encienden a 500 °F o menos.
El material de CPVC también mantiene un índice de oxígeno límite (LOI) de 60, lo que significa que necesita un 60 por ciento de oxígeno en la atmósfera que lo rodea para sostener una llama. Dado que la atmósfera de la Tierra solo contiene un 21 por ciento de oxígeno, el CPVC debe forzarse a arder y deja de arder tan pronto como se quita el fuego. En cambio, se forma una capa de carbonización en el exterior de la tubería cuando entra en contacto directo con el fuego, lo que crea una barrera térmica que reduce la conducción de calor hacia la tubería y permite que el interior permanezca suave, de modo que el agua retardante de llamas pueda continuar fluyendo rápidamente. . El CPVC produce un bajo desarrollo de humo y tampoco gotas ardientes, por lo que no propagará un incendio.
Mire este video para ver cómo se desempeñaron las tuberías de CPVC BlazeMaster durante las pruebas de incendio de UL (anteriormente Underwriter Laboratories):
La inmunidad inherente del CPVC a la corrosión también cambia las reglas del juego para la industria de protección contra incendios, que lucha contra fugas, obstrucciones y fallas del sistema causadas por el óxido y la corrosión influenciada microbiológicamente (MIC) en las tuberías de metal. Más del 70 por ciento de los sistemas de rociadores secos sufren importantes problemas de corrosión dentro de los 12,5 años posteriores a la instalación, y el 35 por ciento de los rociadores húmedos experimentan problemas importantes después de 25 años.
Aun así, el primer sistema de rociadores de CPVC enfrentó una batalla cuesta arriba cuando salió al mercado en 1984 bajo la marca BlazeMaster. Algunos propietarios desconfiaban del uso de plástico para la protección contra incendios, convencidos de que simplemente se derretiría o se quemaría como muchos otros plásticos cuando se enfrentara a las llamas.
Las pruebas exhaustivas y la aprobación de la respetada organización de seguridad UL extinguieron lentamente los temores de que las tuberías de CPVC se desmoronarían durante un gran incendio. Las agresivas campañas de marketing también enfatizaron la menor costo del material, fácil manejo debido a su peso liviano e instalación más rápida y segura porque las juntas se ensamblan a mano usando un compuesto que las suelda químicamente, sin llama ni equipo pesado. La instalación más rápida generalmente también genera ahorros en costos de mano de obra.
No todo el CPVC se crea igual
La Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA) permite el uso de tuberías de CPVC en rociadores para viviendas unifamiliares y multifamiliares y otras ocupaciones de riesgo leve donde los incendios tienden a desarrollarse más lentamente con menos calor, incluidas iglesias, escuelas, hogares de ancianos y oficinas. También se puede usar en habitaciones clasificadas como de «riesgo ordinario» que tienen menos de 400 pies cuadrados y dentro de un entorno de riesgo leve, como cocinas en una instalación institucional. El CPVC también está aprobado por la NFPA para algunas tuberías subterráneas y cámaras de aire. Estos últimos espacios facilitan la circulación de aire para los sistemas de calefacción y aire acondicionado de un edificio.
Pero lee esto atentamente: los fabricantes pueden usar diferentes compuestos para producir tuberías y conexiones de CPVC. Y muchos están especialmente diseñados para el mercado de rociadores contra incendios. Diferentes resinas y aditivos pueden producir diferentes rendimientos, por lo que es importante investigar la reputación del fabricante y el protocolo de prueba antes de decidir qué tubería usar. Los contratistas de rociadores contra incendios ahora tienen acceso a una gama de productos de marca de calidad diseñados específicamente para instalaciones de sistemas de rociadores. Éstos incluyen BlazeMaster®, TFI, FlameGuard™y FireLock™.
El CPVC no está listado para su uso en ambientes exteriores expuestos, ya que la exposición prolongada a la luz solar puede afectar su fuerza. Tampoco se recomienda para sistemas secos comerciales, ya que puede volverse quebradizo a bajas temperaturas, creando un grave peligro para la seguridad si la energía del gas presurizado se libera repentinamente debido a la ruptura de una tubería. Dicho esto, Tyco hace llevar un sistema de tubería seca a base de CPVC listado por UL para ocupaciones residenciales. Sirve como una opción viable para los propietarios de viviendas que dejan sus hogares sin control de temperatura durante largos períodos de tiempo.
Otra advertencia: Las tuberías y accesorios de CPVC para rociadores están listados en UL 1821, el estándar para tuberías y accesorios termoplásticos para servicios de protección contra incendios, pero no todas las tuberías y componentes de CPVC están listados para el mismo uso exacto en los sistemas de rociadores contra incendios. Es esencial que los contratistas confirmen a través del fabricante que un producto que desean instalar no solo se incluye en la lista de rociadores contra incendios, sino también para la aplicación específica dentro del sistema.
Si bien los CPVC BlazeMaster, TFI, FlameGuard y FireLock están listados para rociadores, el CPVC BlazeMaster tiene un proceso de fabricación diferente que le otorga una clasificación 06 de la Sociedad Estadounidense para Pruebas y Materiales (American Society for Testing and Materials, ASTM) frente a la clasificación ASTM 05 de otras marcas. Esto significa que tiene un 25 % más de resistencia estimada a largo plazo, o presión hidrostática de diseño, y es ligeramente menos probable que estalle a temperaturas más altas. Esta diferencia y el hecho de que se haya probado y enumerado de maneras específicas significa que Blazemaster tiene levemente aplicaciones más amplias en sótanos sin terminar en instalaciones NFPA 13D, por ejemplo. Puede leer sobre eso y si hace una diferencia en su instalación en nuestro blog anterior: «Tuberías y accesorios de CPVC en sistemas de rociadores contra incendios: uso y cuidado».
También tenga en cuenta que si bien las tuberías de PVC y CPVC pueden parecer similares, las diferencias en su composición química impiden que sus imprimadores, cementos solventes y agentes adhesivos se usen indistintamente. La creación de una unión fuerte depende de la capacidad del cemento para ablandar químicamente el plástico. Por ejemplo, los cementos solventes de CPVC deben cumplir con las especificaciones ASTM F493 y los cementos solventes de PVC deben cumplir con la norma ASTM D2564. También existen diferentes requisitos según el tamaño de la tubería y la aplicación prevista, por lo que es imperativo verificar el contenedor del producto para asegurarse de que coincida correctamente.
El CPVC se basa en los beneficios del PVC para una protección contra incendios confiable
La fuerza, la durabilidad y la resistencia del metal al calor extremo lo establecieron como el material de elección en la industria de protección contra incendios, pero su susceptibilidad a la corrosión y el aumento de los costos plantean desafíos. La tubería de CPVC menos costosa comparte los muchos beneficios del PVC y además tiene resistencia a la temperatura, lo que ofrece a la industria de protección contra incendios una opción de tubería con costos más bajos, una instalación más fácil, una probabilidad significativamente menor de corrosión y menos fricción para el agua que fluye que las tuberías de metal tradicionales.
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