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Un repaso histórico sobre el tipo de tuberías de plástico y sus características

Tuberías de plástico para gas en edificios y las consecuencias de los incendios

Hella J.M.Rijpkema, Hendrik J.Roebers, Marco C.A.Mekes (Kiwa, Países Bajos)23/07/2013

En septiembre de 2012, durante la Conferencia Internacional de Tuberías de Plástico, Hella J.M.Rijpkema, Hendrik J.Roebers, Marco C.A.Mekes, presentaron una ponencia centrada en un repaso histórico sobre el tipo de tuberías de plástico y sus características, desde las más primarias hasta las más innovadoras, complejas y de alta tecnología que podemos encontrar hoy en día en la especialidad del gas. Para realizar este trabajo se realizó un estudio riguroso de documentación, gracias al cual se aprecia un amplio abanico de tipos de tuberías para gas, gráficos y tablas.

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La imagen muestra un conjunto de tuberías común.

Evolución de las tuberías domésticas en los últimos 30 años

La aplicación de las tuberías multicapa (ML) no es un fenómeno nuevo. Hace 30 años ya se instalaron en Nueva Zelanda tuberías de plástico a gran escala. Estaban fabricadas en PA 11 y sus paredes eran bastante finas. No obstante, dejaron de utilizarse porque sufrían el ataque de los roedores. El regreso de las tuberías flexibles hace unos 15 años dio lugar a nuevos proyectos piloto en los que se utilizaron diferentes materiales flexibles y se realizaron pruebas para determinar cuáles serían los materiales adecuados para una aplicación segura y económica en las instalaciones domésticas de gas. Muchos países europeos participaron en el proyecto europeo Digbuild. Aunque los resultados de los proyectos piloto fueron bastante positivos, el lanzamiento al mercado se retrasó debido al precio relativamente alto que tenían los sistemas ML por aquel entonces, así como por ser necesario incorporar dispositivos de seguridad y por la voluntad de cambiar tanto las prácticas de instalación como la normativa nacional. El aumento del precio del cobre en los últimos años ha vuelto a suscitar el interés por este tipo de material. Las tuberías de plástico son hoy en día muy competitivas en comparación con las tuberías de cobre o de acero. Son cada vez más los países que desearían pasarse a las modernas técnicas de instalación.

Características de las tuberías de gas en la construcción de viviendas

En la tabla 1 se muestran algunas de las características de una instalación doméstica de gas típica. Estas características son válidas para al menos un 95% de todas las instalaciones. En edificios comerciales e industriales podrían aplicarse otros valores.

Características

 

Observaciones

Presión máxima de servicio (MOP)

15-30 mbar

Para el propano en ocasiones se requieren presiones superiores

Diámetro de la tubería

8-22 mm

 

Cantidad de gas de escape en caso de avería total

15-30 m3/h

El contador de gas limita la capacidad

Materiales

Cobre, acero, CSST, ML

 

Métodos de unión

Soldadura, soldadura fuerte, empalme,

ajuste a presión,

ajuste mecánico

 

Tabla 1: Algunas características de una instalación doméstica típica (CSST: tubo ondulado de acero inoxidable; ML: multicapa).

En las últimas décadas cada vez es más habitual instalar tuberías de gas en paredes o en suelos. La ventaja de este tipo de instalaciones es que las tuberías quedan protegidas frente a daños y a la influencia de productos químicos de limpieza. Es el cliente quien elige no tener tuberías a la intemperie, principalmente por razones de estética e higiene. Hoy en día, en la mayoría de los casos, todas las tuberías y cables eléctricos están instalados dentro de las paredes.

Las tuberías multicapa domésticas están instaladas casi siempre dentro de paredes o debajo de los suelos o por lo menos en una zona protegida.

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Porcentaje por millón de clientes de incidente de instalación de gas. (ref. 4).

Dispositivos de seguridad adicionales

¿Son necesarios dispositivos de seguridad adicionales? Sabemos que las tuberías domésticas son extremadamente seguras. Es verdad que los dispositivos de seguridad aumentan la seguridad; sino no habría razón para instalarlos. La inversión por cliente (dispositivo de seguridad más mano de obra) es como mínimo de 50 dólares. Suponiendo que colocando dispositivos de seguridad el número de víctimas se reduce un 75% en un periodo de 40 años, las inversiones por víctima evitada serían como mínimo de varios millones de dólares. Una inversión de este tipo se realiza únicamente por motivos emocionales. En algunas situaciones especiales, podría ser sensato aplicar dispositivos de seguridad adicionales. El debate en torno a estos dispositivos surgió con la introducción de las tuberías ML, pero es una cuestión más o menos general en todos los tipos de tuberías domésticas.

El sistema de seguridad más conocido es la válvula de flujo excesivo (EFV) que cierra el flujo de gas cuando se excede determinado nivel de flujo. Las EFV suelen instalarse justo detrás del contador de gas. Menos populares son las válvulas de cierre termales que se están colocando en las inmediaciones del equipo. Cuando la temperatura excede un valor definido, la válvula se cierra.

Otro motivo para no aplicar los dispositivos de seguridad es la caída de presión máxima permitida. Los sistemas de presión bajos (aprox. 100% de las instalaciones domésticas) operan a una presión aproximada de 15 a 30 mbar. Normalmente la caída de presión permitida suele ser de unos pocos mbar. Una presión demasiado baja puede causar el mal funcionamiento de la instalación de gas. La caída de presión de los dispositivos de seguridad es bastante alta en relación a la caída de presión máxima permitida de unos pocos mbar. Por lo tanto, los dispositivos de seguridad pueden demandar un diámetro de tubería de mayor tamaño.

Tuberías de gas ML y estandarización

Los aspectos de calidad de las tuberías de gas ML se describen en ISO 17.484 parte 1 (ref. 2) y parte 2 (ref. 3) es el código de buenas prácticas. El estándar europeo EN 1.775 (ref. 1) es un estándar funcional para las instalaciones de tuberías de gas domésticas estándar. Este estándar está elaborado de tal manera que no discrimina materiales de tuberías. Si un material de tubería cumple con los requisitos funcionales se considera material de instalación adecuado. Las tuberías ML pueden cumplir con el requisito de EN 1.775. La mayoría de los países europeos tienen, además de este estándar, sus estándares o normativas nacionales detallados (el EN 1.775 no es un estándar armonizado basado en una directiva europea, los estándares nacionales aún están permitidos). En los estándares nacionales más detallados sólo se describe el sistema tradicional, excluyendo las tuberías ML. Fuera de Europa también hay países que permiten las tuberías ML.

Principales riesgos de las tuberías ML

La instalación de gas doméstica consiste en dos partes, las tuberías por un lado y las aplicaciones de conexión por otro y que incluyen el sistema de gases de combustión.

Tuberías de gas domésticas

Los principales riesgos de las tuberías de gas domésticas (incluida la tubería ML) son:

  • La mezcla de aire y gas de escape excede el límite de explosión inferior (LEL). Si existe fuente de ignición, se desencadenará una explosión Y después de la explosión, puede haber un incendio.
  • Fuego alimentado por gases de escape.
  • La asfixia es otro de los riesgos potenciales pero podría excluirse debido a la escasa posibilidad de llegar a la cantidad máxima de gases de escape domésticos.

Los escapes de gas que no se queman son considerados como los que entrañan mayor peligro y podrían dar lugar a explosiones. El incendio por gases es menos peligroso porque la capacidad de las tuberías domésticas está restringida por el diámetro de la tubería y el contador de gas. Otro aspecto importante es la ubicación de la fuga; en espacios pequeños no ventilados el límite de explosión se alcanza mucho antes que en espacios grandes bien ventilados. La perforación o el clavado en tuberías enclavadas es desafortunadamente una práctica diaria que sólo en casos excepcionales deriva en situaciones peligrosas. Generalmente los escapes de gas suelen estar limitados y el olor suele ser fuerte, por lo que es posible tomar medidas directas.

Las causas relativas a fallos de tubería podrían ser:

  • Fallo de componente o tubo (debido a corrosión, vejez, estrés, etc.)
  • Fuego
  • Manipulación
  • Trabajos de instalación menores o de bricolaje (DIY)
  • Implicación de terceras personas (taladrado, clavado)

 

Otro tipo de causa de incidentes es el robo de metales, especialmente el de cobre. Debido a los altos precios del cobre, este es un problema al alza.

Instalaciones domésticas de gas

 

El riesgo principal de las instalaciones es la producción de monóxido de carbono en caso de mal funcionamiento de la instalación. La mayoría de las calderas de gas están selladas hoy en día pero las tuberías con fugas pueden ser también causa de envenenamiento por CO.

Observaciones

No todas las explosiones domésticas tienen que ver con la instalación de gas (tubería e instalaciones). Las bombonas de gas, el almacenamiento ilegal y la migración de gas del servicio de las tuberías principales también pueden ser causa de explosión.

Definición de resistencia antiincendios en el 'Sector Gas'

El sector del gas no habla de resistencia antiincendios sino de resistencia a altas temperaturas (HTR). Sin embargo, se utilizan ambas expresiones y se mezclan entre sí (p. ej, en la EN 1.775 se menciona la resistencia antiincendios). El requisito HTR no suele ser aceptado en términos generales, muchos países niegan este requisito por motivos de costes, ya que los HTR suelen ser muy costosos. Las tuberías de gas están clasificadas como HTR cuando resiste a temperaturas de 650 °C durante un tiempo definido. En incendios reales, las temperaturas serán incluso superiores a los 1.400 °C. En muchos estándares se ha incorporado una curva de simulación. Un estándar ISO bien conocido para incendios en edificios es la ISO 834 (ref. 5). Generalmente pasan pocos minutos hasta que se alcanza una temperatura de 650 °C. La temperatura de 650 °C está relacionada con la temperatura de autoignición del gas natural. Cuando la tubería falla a esta temperatura, el gas que ha salido se incendia de forma inmediata y deberán prevenirse las explosiones. Las tuberías ML sin dispositivos de seguridad adicionales nunca podrán cumplir con los requisitos HTR y tampoco las tuberías de cobre soldadas. Sólo las tuberías soldadas y las de cobre de soldadura fuerte cumplen con este requisito. ¿Es importante este requisito HTR? ¡No! Durante los últimos 50 años, se han instalado sin problema millones de instalaciones de tuberías que no cumplen con HTR. El HTR sólo es útil si la tubería está expuesta a temperaturas superiores a los 650 °C y no hay presente llama ni fuente de ignición alguna. En este caso, podrían producirse explosiones. Dicha situación es muy poco común y puede percibirse como riesgo aceptable. La tabla 2 muestra la relación entre el tamaño de la fuga y la cantidad de gas de escape a una presión de aprox. 20 mbar. Además, también se ofrece la hora a la que se alcanza LEL en un espacio con un volumen determinado. El factor de ventilación es 1 (el volumen de aire total se refresca una vez cada hora). La cantidad de gas de escape depende de diversos factores como los limitadores de flujo, el tipo de medidor de gas, la geometría de la fuga, etc. Por lo tanto, los valores prácticos se muestran en la tabla 2. El objetivo de la tabla es dar a conocer los riesgos de explosión.

Tamaño de la fuga

Gas de escape

10 m3

Espacio

20 m3

Espacio

40 m3

Espacio

mm 2

m3/h

Periodo de tiempo hasta LEL (min)

2,5 (clavo)

0,5

300 min

∞ min

∞ min

150 (f.b). 1/2 pulg.

12

2,6 min

5,2 min

11 min

300 (f.b). 3/4/pulg.)

20

1,5 min

3,1 min

6,4 min

f.b. rotura completa del tubo

Tabla 2: Periodo de tiempo hasta la explosión (LEL: límite inferior de explosión).

Los bomberos consideran que el gas en combustión representa generalmente una situación controlable. En muchos casos las llamas no inflamables suelen ser el mayor problema para los bomberos, debido al humo.

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Ejemplo de unidad de bomberos preparado para combatir el fuego.

Estadísticas de incidentes de instalaciones de gas

Muchos países tienen un sistema para detectar los datos de incidentes relacionados con el gas. En algunos países se trata de una actividad gubernamental mientras que en otros las compañías energéticas son las responsables de recoger este tipo de información. Desafortunadamente, no existe una buena guía estandarizada internacional de registro y por lo tanto, el registro varía de un país a otro. Debido a la legislación de privacidad, en ocasiones es difícil recuperar hechos precisos cuando hay víctimas en un incidente. Marcogaz ha desarrollado algunas directrices con el fin de lograr algo de uniformidad.

Dentro de Europa hay activo un grupo de trabajo recogiendo datos que tienen que ver con incidentes de gas en toda la cadena de gas. El grupo de trabajo está dirigido por Marcogaz. Marcogaz apoya la seguridad de manera activa. Según Marcogaz es básico que las sociedades modernas dispongan de un suministro de gas fiable y seguro. Por este motivo, la industria del gas siempre ha sido proactiva en términos de seguridad, produciendo un gran número de estándares de seguridad, desarrollando Sistemas de Gestión adecuados y promoviendo y financiando la mejora a través de I+D.

El resultado es que los sistemas de tuberías de gas son, por mucho, el medio de transporte más seguro para transportar energía.

Las estadísticas europeas detalladas no son públicas debido a que los datos de incidentes de diversos países europeos han sido proporcionados bajo previo acuerdo de confidencialidad No obstante, están disponibles los datos a niveles más agregados (nivel europeo).

En la figura 1 se comparan los resultados de Europa y los Países Bajos. De un primer vistazo se puede observar que los niveles en Los Países Bajos son mejores que los europeos. Sin embargo, la manera de recopilar datos de los incidentes es ligeramente distinta debido a los acuerdos de registro. Las estadísticas holandesas no incluyen incidentes por manipulación ni suicidio. Muchos países europeos incluyen estos datos en sus estadísticas. Teniendo en cuenta este hecho, las estadísticas holandesas no difieren demasiado de las europeas. El registro del número de fallecimientos es la estadística más fiable. La recogida de datos de personas heridas o material dañado es muy complicada, por motivos legales. El número de fatalidades en las instalaciones de gas durante los últimos 16 años es ligeramente baja con una media aproximada de 1,4 fatalidades por 1 millón de clientes de gas. Cada cliente representa aproximadamente a tres personas. significando esto que las personas están expuestas unas tres veces más a un riesgo entorno al 0,47 fallecimientos/millón de habitantes expuestos. Esta cifra está relacionada con el número de incidentes de las instalaciones de gas. Sabiendo que más del 90% de los incidentes mortales están relacionados con el envenenamiento por CO, el porcentaje de incidentes para sólo las tuberías es inferior a los 0,047 fallecimientos por millón de habitantes expuestos. Mediante la corrección de esta cifra para actos internacionales, estimada en al menos el 20% de los casos, esta se reduce aproximadamente al 0,04 de fallecimientos por millón. Se trata de una cifra extremadamente baja si se tiene en cuenta que incluye también los errores de los instaladores y del trabajo DIY.

Experiencia de campo en los Países Bajos

Las experiencias con los sistemas de tubo ML son muy positivas. No se ha recibido ninguna queja sobre fallos relacionados con las juntas o materiales, excepto en una ocasión debido a la manipulación. No se ha registrado ningún incidente. Los racores de apriete son muy fiables. Sólo en casos excepcionales se ha detectado alguna fuga después de la instalación. Todos los sistemas domésticos son comprobados a una presión máxima de 5 bares y a una mínima de aprox. 100 mbar. Una queja grave del instalador fue que 'nunca' se encuentran las fugas, reduciendo así la motivación del personal que lleva a cabo las comprobaciones (les gusta encontrar alguna fuga de vez en cuando). El personal de comprobaciones se pregunta por qué llevan a cabo dicha comprobación. La nueva técnica de instalación es ahora muy común porque la mayoría de los instaladores ha tenido muchos años de experiencia con sistemas de tuberías similares de agua y de calefacción de suelo. En la actualidad la instalación de ML es una práctica común; otros materiales (clásicos) son la excepción. Es obvio que los precios de los metales, especialmente el del cobre, ha acelerado la introducción de las tuberías ML.

Las directrices de la instalación holandesa para los tubos ML se basan en ISO 17.484-2 (ref. 2) y se completan con los requisitos nacionales importantes. Todos los tubos ML fueron comprobados de acuerdo a ISO 17.484-1 (ref. 3). Una mejora podría ser la estandarización de tamaños para que los racores sean compatibles. El abanico de espesores de pared y diámetros de tubos es bastante amplio. Si un instalador emplea más marcas de tubos ML, está obligado a disponer de un stock mayor de materiales y herramientas de montaje. Sería importante revisar los estándares ISO. Para fines de reparación deben desarrollarse racores de sustitución universales.

Recomendaciones

  • Modificar el estándar nacional con el fin de que logre carácter funcional
  • Estar abierto a los nuevos desarrollos
  • Tener en cuenta que los requisitos rígidos podrían excluir buenas soluciones técnicas
  • Asegurarse de qué nivel se seguridad se desea. Un nivel de seguridad ligeramente superior podría dar lugar a costes elevados
  • Llevar a cabo un análisis de riesgo de la tubería y tener en cuenta las estadísticas de incidentes. Ser crítico con la fuente de datos
  • Las tuberías ML sólo deben instalarse incrustadas o en áreas protegidas
  • Todos los sistemas ML disponibles comercialmente deberían ser más compatibles
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La imagen muestra un ejemplo de tubería de gas en una construcción general.

Conclusiones

Los nuevos materiales de instalación, como las tuberías multicapa o PEX, son una solución atractiva y competente. Además, los sistemas ML son muy seguros si se respetan las normas y características de la instalación. Las estadísticas de incidentes son bastante positivas en tuberías domésticas incluso cuando se tienen en cuenta la manipulación y la implicación errónea de personas. El porcentaje de incidentes mortales debido a causas sin implicación humana es extremadamente bajo: menos de 4 *10-8 (número de muertes por millón de habitantes expuestos a riesgo).

Las consecuencias de los incendios en los sistemas de tubería tienen poca importancia. Las estadísticas de incidentes apoyan esta afirmación.

Las tuberías ML no suponen un riesgo extra. Después de un periodo de diez años instalando este material a gran escala no se ha detectado aumento alguno en el número de incidentes en los Países Bajos. Los estándares y las normativas (nacionales) podrían modificarse con el fin de permitir tuberías ML.

Referencias bibliográficas

  1. EN 1775:2007 Gas supply - Gas pipework for buildings - Maximum operating pressure less than or equal to 5 bar - Functional recommendations
  2. ISO 17484-2:2009 Plastics piping systems - Multilayer pipe systems for indoor gas installations - Code of practice
  3. ISO 17484-1:2006 Plastics piping systems - Multilayer pipe systems for indoor gas installations with a maximum operating pressure up to and including 5 bar (500 kPa) - Part 1: Specifications for systems
  4. Marcogaz WG EGAS C-Report - Statistics 2010 (UTIL-GI-12-04,29/05/12)
  5. ISO 834: Fire-resistance tests - Elements of building construction Fire-resistance tests - Elements of building construction

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