El CPVC fue comercializado por primera vez por Lubrizol a principios de la década de 1960 y, desde entonces, ha demostrado su valor en una variedad de aplicaciones donde se utilizan altas temperaturas de operación y requieren resistencia a la corrosión
Por Jorge Solorio
El policloruro de vinilo clorado (CPVC) es un importante termoplástico de ingeniería debido a una serie de características relevantes: costo relativamente bajo; alta temperatura de transición vítrea; temperatura alta de distorsión de calor; inercia química, y excelentes propiedades mecánicas, dieléctricas, para el fuego y humo.
El CPVC fue comercializado por primera vez por Lubrizol a principios de la década de 1960 y, desde entonces, ha demostrado su valor en una variedad de aplicaciones, residenciales, comerciales e industriales donde se utilizan altas temperaturas de operación y requieren resistencia a la corrosión.
Hoy, el material de CPVC de Lubrizol se vende bajo tres marcas: Corzan® Industrial Systems (aplicaciones industriales), BlazeMaster® (sistemas de rociadores contra incendios) and FlowGuard Gold® (plomería residencial comercial).
¿Qué es el CPVC?
Conceptualmente, el CPVC es un homopolímero de PVC que ha sido sometido a una reacción de cloración. Típicamente, el cloro y el PVC reaccionan de acuerdo con un mecanismo básico de radicales libres, que puede lograrse mediante diversos enfoques que utilizan energía térmica o UV.
¿Cuál es la diferencia entre CPVC y PVC?
En el PVC, un átomo de cloro ocupa el 25 por ciento de los sitios de enlace en la red troncal de carbono, y los sitios restantes se llenan con hidrógeno. Por su parte, el CPVC difiere del PVC en que aproximadamente 40 por ciento de los sitios de unión en la cadena principal están llenos de átomos de cloro.
Los átomos de cloro que rodean la cadena principal de carbono del CPVC son átomos grandes que protegen la cadena del ataque. El contenido de cloro del CPVC base puede incrementarse de 56.7 por ciento hasta 74 por ciento, aunque la mayoría de las resinas comerciales de CPVC contienen entre 63 y 69 por ciento de cloro.
Aumento de la resistencia a la temperatura
A medida que aumenta el contenido de cloro en el CPVC, la temperatura de transición vítrea (Tg) –temperatura en la que el polímero pasa del material duro y vítreo a un material blando y elástico– aumenta significativamente. Esto es debido a las moléculas de cloro adicionales que protegen la cadena principal de carbono del polímero, que a su vez protegen su integridad estructural contra el calor.
Una mayor resistencia al calor permite que el CPVC funcione a presiones operativas más altas.La resina de CPVC se infunde con aditivos para mejorar muchas de sus propiedades inherentes, al tiempo que facilita su procesabilidad. Es este proceso el que realmente comienza a diferenciar el CPVC de otros sistemas de tubería de metal y termoplásticos, y lo fortalece frente a los entornos exigentes de las plantas industriales.
Por ejemplo, el CPVC es inherentemente inerte a los ácidos, bases, sales e hidrocarburos alifáticos, todos los cuales tienden a consumir los metales. Es esta resistencia química inherente, junto con su temperatura y resistencia a la presión, lo que permite usarlo en una variedad de aplicaciones industriales y comerciales.
¿Cuánto tiempo dura la tubería de CPVC?
La confiabilidad es posiblemente la característica más importante para un sistema de tuberías residencial. Los propietarios de viviendas quieren tuberías que hagan su trabajo, sin problemas, durante el mayor tiempo posible.
El policloruro de vinilo clorado (CPVC) y el polipropileno rándom (PP-R) son dos opciones populares de tuberías en el mercado actual. El CPVC ha existido durante más de 55 años y muchas de sus instalaciones iniciales aún están en funcionamiento sin problemas. El PP-R, por su parte, es una adición más reciente al mercado y afirma tener una vida útil de aproximadamente 50 años; sin embargo, no hay instalaciones que se remonten lo suficiente como para evaluar su longevidad en aplicaciones del mundo real.
Hay dos factores principales que determinan la vida útil de un sistema de tuberías: la corrosión y la instalación. El material debilitado o las malas prácticas de instalación limitarán la confiabilidad a largo plazo de cualquier sistema de tuberías, a pesar del material. Dicho esto, el CPVC ofrece algunas ventajas en comparación con el PP-R que pueden proteger contra la corrosión y la instalación ineficaz.
Instalación y Durabilidad de las Conexiones
La instalación incorrecta de cualquier sistema de tuberías disminuirá su vida útil. No obsatnte, el CPVC tiene una ventaja sobre el PP-R tanto en el proceso de instalación como en la seguridad conjunta:
Proceso de instalación: El CPVC utiliza cemento solvente para unir tuberías y conexiones, lo cual puede ser completado en el sitio con herramientas comunes y económicas por cualquier plomero con capacitación básica. Por otro lado, el PP-R requiere de equipos especializados de soldadura y calor, lo que crea el riesgo de electrocución y un entorno de trabajo menos seguro. El proceso de soldadura del PP-R también requiere de trabajadores altamente calificados para garantizar que las uniones de las tuberías estén correctamente alineadas
Seguridad de la junta: El cemento solvente fusiona la tubería y las conexiones, creando una pieza continua de plástico. Una unión soldada con cemento solvente se convierte en la parte más fuerte de un sistema. La tubería de PP-R, por su parte, es soldada por calor, lo que limita la resistencia del sistema en general y crea un cordón alrededor del interior de la tubería que disminuye la velocidad de flujo del líquido y aumenta la presión. Como resultado, se podría crear una tensión en la tubería y provocar una falla futura en el sistema
Resistencia al Cloro
Los procesos de tratamiento de agua suelen utilizar cloro y dióxido de cloro para desinfectar el agua potable, a fin de hacerla apta para consumo humano. El cloro es un químico corrosivo que puede deteriorar el interior de la tubería, acortando su vida útil y su confiabilidad.
Las características químicas del PP-R provocan que éste sea poco resistente al cloro, lo que significa que las pequeñas cantidades de cloro que fluyen a través de las tuberías de agua potable pueden provocar que las paredes de éstas se deterioren, haciéndole perder su resistencia a la tracción o provocando fallas en el sistema con el tiempo. A medida que las paredes se adelgazan o el material pierde resistencia por efecto del cloro, aumenta el riesgo de fugas y daños en las tuberías. Asimismo, esto reduce la eficiencia general del sistema, ya que las paredes delgadas no pueden mantener la misma presión de agua, incrementando el riesgo de explosión y fugas.
El CPVC, por su parte, es un material clorado de origen, lo cual le permite resistir muy bien la exposición al cloro durante largos períodos de tiempo. Esto asegura la integridad estructural de la tubería y del sistema a largo plazo, así como la resistencia del material.
Resistiendo la Luz UV
Cuando se realizan trabajos a la intemperie, los propietarios de viviendas y los plomeros deben tener cuidado con los efectos de los rayos UV sobre los materiales de las tuberías empleadas. La luz UV es un catalizador para las reacciones químicas y, sin las medidas de protección adecuadas, puede debilitar paulatinamente un material plástico.
Este es un problema con la tubería de PP-R, debido a que la luz UV cataliza la oxidación del material (la oxidación es el mismo proceso que causa la oxidación de los metales). Si el material se expone por periodos prolongados a la luz UV, comienza a descomponerse hasta el punto en el que el sistema puede ser más propenso a fugas y explosiones.
El CPVC FlowGuard®, en cambio, integra aditivos especializados en el material, los cuales ayudan a proteger las tuberías contra la degradación y la oxidación. El único efecto visible que tiene el UV en el CPVC es la decoloración, lo cual no afecta la resistencia de la tubería.
Tipos de productos de CPVC
El CPVC es un compuesto flexible y versátil que se puede fabricar en una variedad de formas de productos o geometrías utilizando técnicas de moldeo estándar, principalmente extrusión e inyección.
- Tubería y Accesorios: la resistencia a la corrosión y a la temperatura permanecen, mientras que los valores de presión necesarios para una aplicación pueden variar según el programa, el tamaño de la tubería, el tipo de compuesto y la temperatura
- Ductos:con las crecientes regulaciones de emisión de aire, la necesidad de sistemas confiables de manejo de humos, especialmente en ambientes corrosivos, está creciendo rápidamente. El CPVC está disponible en conductos redondos, accesorios de conductos fabricados, chapas industriales y varillas de soldadura. Estos componentes se pueden diseñar y fabricar en sistemas completos de manejo de humos
- Láminas y Revestimientos: la excelente resistencia a la corrosión y el rendimiento al fuego de CPVC se puede aplicar a diversas aplicaciones industriales y se puede envolver con fibra de poli.ster reforzado (FRP)
Aplicaciones del CPVC
La resistencia química inherente al CPVC, junto con su resistencia a la temperatura y a la presión, permite usarlo en una variedad de aplicaciones industriales y comerciales.
El CPVC se especifica comúnmente en aplicaciones que van desde plantas de procesamiento químico y plantas de procesamiento de minerales, hasta viviendas residenciales y plomería de hoteles. Dado que se trata de una solución duradera y que no presenta problemas para los entornos industriales más duros, a menudo se especifica en las siguientes industrias:
- Procesamiento Químico:transporte confiable de productos químicos agresivos a altas temperaturas, bajo presión, sin problemas de corrosión
- Cloro-alcalino: transporte de productos químicos a través de algunos de los entornos más corrosivos imaginables sin problemas de corrosión
- Procesamiento de minerales: resista las demandas de operaciones de procesamiento de materias primas y minería
- Generación de Energía: ldeal a largo plazo ante las altas presiones y productos químicos corrosivos comúnmente utilizados por las plantas de energía
- Semiconductores: cumple con los estándares de alta pureza para salas limpias y elimina las preocupaciones de corrosión causadas por productos químicos agresivos
- Tratamiento de aguas residuales: ponga fin a la corrosión, incluso al transportar los productos químicos de desinfección más agresivos
De igual manera, ya sea que se trate de una sola casa o de un edificio de varios niveles, el CPVC ofrece propiedades competitivas de combustión y humo y un método de unión más simple que muchas otras alternativas. Por ello, su uso en la instalación de redes de rociadores automáticos contra incendio es bastante común; algunos casos de uso incluyen:
- Vivienda unifamiliar (NFPA 13D): Viviendas independientes, casas móviles
- Residencial (NFPA 13R): Estructuras de cuatro pisos o menos, incluidos condominios, hoteles o moteles, y edificios de apartamentos de unidades múltiples
- Residencial comercial (NFPA 13): Estructuras de cinco pisos y más, incluyendo rascacielos, condominios, hoteles y edificios de unidades múltiples
Métodos de unión
El método de unión recomendado para la instalación de CPVC dependerá del tipo de producto, pero, en general, el CPVC ofrece las siguientes ventajas de instalación:
- Ligereza: el CPVC es aproximadamente 1/8 del peso del acero de tamaño comparable, lo que ayuda a reducir la tensión y las lesiones del trabajador, y elimina la necesidad de equipos pesados
- Facilidad de corte: las propiedades compuestas hacen que el CPVC sea más fácil de cortar que los metales, lo que permite una fabricación in situ más eficiente
- Facilidad de instalación y mantenimiento: la instalación de CPVC no requiere herramientas complejas, electricidad o mano de obra altamente calificada (y costosa)
- Mayor seguridad: no se requieren llamas abiertas o fuentes de ignición para unir el material
Hay una variedad de opciones de soldadura de costura diseñadas para sellar componentes de manera efectiva a la vez que se mantiene la integridad estructural del material. Los métodos de instalación recomendados variarán según el tipo de producto:
- Tuberías y Accesorios: cementación solvente, soldadura de aire caliente, soldadura de placas calientes, roscado y rebordeado
- Ductos: cementación solvente, soldadura con aire caliente, termoformado, soldadura por extrusión y soldadura en placa
- Láminas y Revestimientos: soldadura de alta velocidad de aire caliente y soldadura a tope de placa caliente
Por qué no todos los CPVC son iguales
A pesar de que el CPVC como material de tubería industrial tiene un largo historial comprobado, no todos los sistemas de CPVC funcionan de la misma manera. Si bien algunos beneficios del CPVC son comunes, sin importar el fabricante, los compuestos de CPVC a menudo se diferencian por el nivel de rendimiento que brindan.
Así como dos tipos diferentes de tubería metálica industrial probablemente funcionen de manera diferente, es posible suponer que dos tuberías industriales de CPVC fabricadas a partir de diferentes compuestos producirán resultados diferentes. Corzan Industrial Systems y nuestros fabricantes, por ejemplo, se han sometido a diferentes tipos de pruebas con respecto a:
- Requisitos mínimos de presión de estallido
- Tolerancias dimensionales
- Requisitos de estrés residual
- Requisitos de impacto de caída
- Prueba de propiedad de fusión
Por este motivo, no se debe suponer que los resultados de la prueba de un compuesto de CPVC serán paralelos a los resultados de un compuesto diferente.
