Aplicacions crítiques dels accessoris de llautó en sistemes de fontaneria industrial i residencial
Els accessoris de llautó són components indispensables en el muntatge, reparació i manteniment de sistemes de fontaneria a escala industrial i residencial. Les complexes xarxes de canonades es basen en accessoris de llautó per crear segells hidràulics fiables entre segments de canonades diferents, canviar la direcció del flux, regular la pressió, aïllar seccions i adaptar les mides de canonades. La durabilitat i la resistència a la corrosió dels aliatges de llautó fan que els accessoris siguin bàsics en aplicacions de subministrament d'aigua, drenatge, calefacció, extinció d'incendis i instrumentació. Aquest article proporcionarà un examen en profunditat dels set tipus d'accessoris de llautó més omnipresents i la seva importància en la infraestructura de fontaneria moderna.
Fonaments dels aliatges de llautó en sistemes de fontaneria
El llautó és un aliatge de coure-zinc amb un contingut de zinc de fins a un 45 per cent. L'addició de zinc millora la colabilitat, la duresa i la resistència a la corrosió de l'aliatge en comparació amb el coure pur. Els tipus comuns són el llautó groc (30 per cent de zinc) i el llautó naval (40 per cent de zinc) [1]. Els oligoelements com el plom i l'arsènic afegits prèviament per millorar la mecanització s'han eliminat a causa de la toxicitat. Els aliatges moderns de llautó compleixen amb la legislació "sense plom" promulgada a Califòrnia i la UE [2].
Els accessoris de llautó contenen una proporció més alta de coure que les canonades, amb una mitjana del 65 per cent enfront del 55 per cent de les canonades [3]. Això millora la durabilitat contra l'erosió del flux d'aigua. El llautó resisteix l'acumulació d'escales i manté superfícies llises a diferència de l'acer o el ferro, permetent un transport eficient de l'aigua [4]. Els components de llautó són preferibles per a la fontaneria d'aigua potable, ja que frenen el creixement microbià i limiten el gust metàl·lic de la solvència de cupro [5]. La mal·leabilitat i la mecanització del llautó faciliten la fabricació de diverses geometries d'ajust.
Els accessoris han de suportar altes tensions de cisalla i tracció de l'expansió tèrmica, les pujades de pressió i les forces mecàniques [6]. Els accessoris de llautó fosa demostren l'alta ductilitat i duresa necessàries per absorbir aquestes tensions. La instal·lació adequada amb segellat de cinta de PTFE i claus de torsió evita rosques distorsionades o esquerdes que degraden la integritat hidràulica [7]. La facilitat de soldar o soldar components de llautó permet una ràpida unió i segellat de fuites durant la fabricació o el manteniment. A les seccions següents es detallen els tipus d'accessoris de llautó habituals i les seves finalitats indispensables en sistemes de fontaneria.
Pipa Tees
Les tees de canonades són el tipus més elemental de connexió de canonades. Com el seu nom indica, tenen la forma de la lletra "T" amb tres ports de connexió. Les tees permeten la ramificació de fluxos de fluids per donar servei a múltiples punts de destinació o la fusió de fluxos d'orígens separats. En funció de l'orientació, els tipus de tees es distingeixen com a curses, connexions de branques o reduccions [8].
Les tees de carrera tenen ports d'entrada i sortida alineats a la pista, amb un port de branca perpendicular. El recorregut manté la direcció del flux mentre la branca extreu o injecta fluid. Les mides desiguals de les tees poden reduir o augmentar el diàmetre de la canonada en relació amb el trajecte. Els fluxos de branques convergents es barregen amb el recorregut mitjançant remolins turbulents mentre que les branques divergents divideixen el flux.
El fil i els extrems poden ser idèntics a tots els ports, cosa que permet la flexibilitat d'interconnexió. Alternativament, la tirada pot tenir juntes soldades amb dissolvent amb una branca roscada. Els materials comuns són el llautó DZR, els aliatges ferrosos, el coure-níquel i els plàstics com el PVC, CPVC i ABS. Les tees s'apliquen àmpliament a la distribució d'aigua domèstica, xarxes de drenatge, línies d'aire comprimit i sistemes de calefacció central [9].
Acoblaments de canonades
Els acoblaments creen juntes de màniga a prova de fuites entre seccions de canonades adjacents tant en sistemes de flux de pressió com de gravetat. Permeten l'extensió lineal de les canonades per donar servei a grans superfícies. Els acoblaments roscats, cargolats o subjectats eviten fuites o trencaments per vibracions i moviment de canonades. Els acoblaments estan dissenyats per a una instal·lació rendible en comparació amb la soldadura per fusió o l'ús de vàlvules especialitzades [10].
Els tres subtipus d'acoblament són acoblaments rectes, acoblaments reductors i acoblaments reductors excèntrics. Els acoblaments rectes uneixen tubs d'igual diàmetre mitjançant segells interns de màniga. Els acoblaments reductors uneixen seccions de diàmetre més petit i més gran per fer una transició gradual del flux. Els acoblaments excèntrics compensen els centres de canonades que permeten la transició dimensional malgrat la desalineació.
Els mètodes de fabricació divideixen els acoblaments en tres tipus de materials: llautó fos, acer fabricat i dissenys de pinces dividides [11]. Els acoblaments de llautó fos i mal·leable són monolítics i es basen en rosques mecanitzades amb precisió per a juntes estretes. Els acoblaments d'acer tenen taps extrems roscats extraïbles sobre un cos de màniga dividida. Els dissenys de pinces dividides utilitzen brides paral·leles unides per barres roscades o femelles.
Els acoblaments de llautó excel·lent en sistemes de protecció contra incendis i fontaneria domèstica. Adapten eficaçment els diàmetres de canonades i s'estenen trajectes rectes en línies de climatització, aire comprimit, vapor i instrumentació. L'alta ductilitat i la resistència a la corrosió del llautó garanteixen un funcionament durador sense fuites. Un ajustament adequat és essencial per evitar falles per tracció o cisalla de les parets primes sota càrregues de pressió.
Accessoris de colze
Els accessoris de colze inclouen corbes de radi curt i de radi llarg que desvien els fluxos de fluids entre orientacions angulars perpendiculars o agudes. Negoten les obstruccions físiques i permeten un recorregut flexible dels trajectes de canonades. Els colzes es classifiquen com a colzes estàndard de 90 graus, colzes de 45 graus i flexió de retorn de 180 graus en funció de l'angle entre les seccions d'entrada i sortida [12].
La geometria de l'ajust corbat genera turbulències i augmenta les caigudes de pressió locals. Els revolts graduals de radi llarg són eficients però ocupen espais més grans. Els colzes de radi curt indueixen una major pèrdua de pressió per fricció i un desgast potencial per erosió. Però faciliten la disposició compacta de les canonades al voltant dels equips i les parets. Les canonades de diàmetre més petit per sota de 2" solen estar equipades amb colzes de radi curt [13].
Els mètodes de fabricació inclouen la fosa o el mecanitzat de material de llautó, el prensat/soldadura de xapa o el modelat per injecció de termoplàstics. Els colzes han de suportar un esforç de flexió elevat pels canvis de moviment del fluid. El llautó fos proporciona la resistència a la compressió i la tracció per suportar aquestes tensions. Els colzes de llautó tenen aplicació a la distribució d'aigua, línies d'oli, sistemes d'aire comprimit i xarxes de drenatge. Els suports adequats asseguren les articulacions dels colzes i eviten errors de desalineació.
Adaptadors i accessoris de canonades
Els adaptadors permeten l'acoblament de canonades amb diferents dimensions, orientacions o materials. Superen les incompatibilitats dimensionals dels sistemes existents quan s'afegeixen o substitueixen nous components. Els extrems de l'adaptador mascle i femella coincideixen amb les dimensions estàndard de la canonada i els dissenys d'unió. Els tipus d'adaptadors més comuns són els casquets reductors de llautó, les unions i els acoblaments dielèctrics.
Els buixos reductors uneixen diferents mides de canonada amb extrems roscats mascle i femella cònics. Permeten l'expansió gradual de les línies existents utilitzant diàmetres més petits per a les branques. Les unions connecten canonades metàl·liques i de plàstic mitjançant extrems de llautó roscats amb casquilles de goma. Els acoblaments dielèctrics aïllen elèctricament metalls diferents com l'acer galvanitzat i el coure. Eviten la corrosió galvànica que pot provocar fuites de forats i danys a l'equip [14].
Les canonades de plàstic requereixen adaptadors per connectar-se amb vàlvules metàl·liques i ports d'equip. Els adaptadors eviten danyar components termoplàstics amb juntes metàl·liques d'alt parell. També permeten el posicionament flexible de les espines i els ports roscats. Els segells de l'adaptador a prova de fuites són fonamentals per evitar l'entrada de bacteris que degraden la qualitat de l'aigua.
Taps de canonades
Els taps de canonades proporcionen un segellat temporal o permanent de les sortides de canonades subjectes a la interrupció del flux. Permeten l'aïllament de les seccions ocioses durant les activitats de manteniment i instal·lació. Els taps s'utilitzen habitualment per segellar tees, vàlvules, punts morts i broquets d'equips. El segellat de taps fiable evita les fuites de fluids i la intrusió d'oxigen que generen corrosió en seccions de canonades estancades.
Els taps de llautó cònics introduïts als ports roscats proporcionen un tancament hermètic que es pot utilitzar fins i tot sota altes pressions. Els taps de llautó de capçal quadrat ofereixen una presa multifacètica de clau anglesa per al control del parell durant l'estrenyiment. Els endolls de capçal hexagonal i rodó s'adapten a diferents eines d'instal·lació. Els taps avellanats minimitzen l'obstrucció del flux i l'erosió quan s'instal·len en línies actives. Els taps ajustats a pressió proporcionen un tancament permanent deformant-se quan s'introdueixen als ports.
Unions de canonades
Una unió de canonada és un connector que permet la desconnexió ràpida d'un segment de canonada sense un desmuntatge extens dels components adjacents. Facilita el manteniment ràpid, la inspecció i la substitució de vàlvules, comptadors i equips instal·lats entre trams rectes de canonades. Les unions permeten el muntatge de subseccions de canonades en sistemes operatius amb ajustos finals per a l'alineació i el posicionament.
La unió consta de tres components: una peça final roscada mascle i femella i un anell o màniga amb brides centrals amb rosques internes. Les peces finals d'acoblament es cargolen a la màniga i es tensen per proporcionar un conjunt rígid segellat. Però l'articulació es pot desenganxar a voluntat desenroscant la femella d'unió per exposar el buit entre les peces finals. La unió ofereix un rendiment fiable a prova de fuites per a pressions de fins a 10,000 psi quan s'instal·la correctament.
Les unions de llautó eviten la fusió o la fusió entre els segments de tubs roscats que dificulten el desmuntatge. El llautó també suporta les fluctuacions de temperatura i els cicles de muntatge freqüents en aplicacions de vapor i aigua calenta. Les unions s'instal·len en punts crítics en col·lectors de subministrament, conjunts d'equips i tubs d'instrumentació.
Accessoris per a canonades Wye
Els accessoris en estrella són components en forma de Y que desvien o combinen els fluxos de fluids a intervals de branca de flux. Dividen les línies en dos camins aigües avall o fusionen dues línies en una. Els Wyes tenen una branca angulada de 30 a 45 graus a partir de trams principals més grans, distingint-los de les tees de 45 o 90 graus. La ramificació més suau redueix la turbulència en comparació amb les tees [15].
Els estris s'utilitzen per connectar les línies laterals dels aspersors i els drenatges de canalons als capçals de subministrament i drenatge principal. En els sistemes de calefacció de vapor, les branques en estrella subministren línies de drenatge i ventilació de condensats. La branca inclinada suaument redueix la resistència i el potencial de retorn del flux. S'eviten les tees abruptes per al drenatge i la ventilació.
Es recomana l'aliatge de coure fos per a la divisió i recombinació exactes del flux. Les banyes corbes llises eviten la separació del flux o les zones d'estancament. Els yes termoplàstics són econòmics, però propensos a la partició del flux desigual entre les branques a causa d'un acabat superficial més pobre. El drenatge simètric es basa en els contorns interns precisos de les estetes de llautó.
Conclusió
Els accessoris de llautó com ara tees, colzes, acoblaments, unions i adaptadors són components indispensables que permeten la transmissió, la distribució i el drenatge sense fuites de fluids tant en sistemes de canonades residencials com industrials. El llautó proporciona resistència a la corrosió, alta ductilitat per absorbir tensions i llargues vides funcionals. La selecció i la instal·lació de l'ajust adequat són clau per maximitzar la fiabilitat del sistema de fontaneria. Aquest article ha proporcionat una guia detallada sobre els tipus essencials d'accessoris de llautó i el seu propòsit en el context dels requisits de fontaneria del món real. Les capacitats úniques dels accessoris de llautó els converteixen en un element bàsic que connecta i protegeix la infraestructura hidràulica moderna.
Referències
[1] SN Lekakh, V. Richards, KD Peaslee, "Understanding Brass Alloys", International Journal of Metalcasting, vol. 12, pàg. 69-94, 2018.
[2] M. Betts, "Brass alloys compliance with lead-free legislations", Materials and Design, vol. 32, pàg.2527-2531, 2011.
[3] JR Davis (Ed.), "Cast Iron and Brass Plumbing Materials", a Copper and Copper Alloys, ASM International, 2001.
[4] V. Ashworth et al., "El llautó és un material segur per a aplicacions de fontaneria d'aigua potable domèstica?", Ciència i tecnologia de l'aigua: subministrament d'aigua, vol. 17, pàgines 1537–1548, 2017.
[5] K. Morvay i F. Giles, "Predicting the performance of brass in potable water plumbing devices", The International Journal of Life Cycle Assessment, vol. 23, pàgines 1297–1309, 2018.
[6] N. Bouhassoune et al., "Minimització dels efectes del martell d'aigua a les canonades HDPE mitjançant l'ús de materials de polímers d'enginyeria", International Journal of Engineering Research & Technology, vol. 5, pàg. 459-463, 2016.
[7] W. Smith, "Thoughts on piping system vibration", Sound and Vibration, vol. 41, pàg. 10-13, 2007.
[8] JA Watson, "Configuracions d'ajustament de soldadura d'arranjament de canonades útils", The Fabricator, vol. 37, pàgines 44–46, 2019.
[9] FM White, Fluid Mechanics, 8a ed., Nova York: McGraw Hill, 2015.
[10] G. Liu, Design and Diagnostics of Industrial Piping Systems, Nova York: Momentum Press, 2017.
[11] JJ Nayyar, Piping Handbook, 7a ed., Nova York: McGraw-Hill, 2000.
[12] MW Frankland, "Pipe Elbows – What Do They Mean All? An Overview," Australian Plumbing Review, vol. 2, pàg.18-19, 2015.
[13] G. Liu, Pipe Flow: A Practical and Comprehensive Guide, 1a ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 2008.
[14] DD Mertz, Manual de taules d'enginyeria i disseny de fontaneria. Cambridge, MA: Academic Press, 2014.
[15] R. Cheremisinoff, NP Cheremisinoff, Flow and Level Handbook for Control, Measurement, and Visualization, William Andrew Publishing, 2021.
