¿Qué es la soldadura por fusión?
La soldadura por fusión une tuberías de plástico derritiendo las superficies de contacto y presionándolas para que se consoliden en un material continuo al enfriarse. Debido a que produce una unión sin material añadido ni componentes mecánicos, es el método preferido para tuberías de presión de polietileno y polipropileno. Predominan dos variantes:
Fusión a tope.Se enfrentan dos extremos de tubos del mismo diámetro y espesor de pared en escuadra, se calientan contra una placa caliente hasta que el material alcanza un estado de fusión definido y luego se comprimen bajo presión controlada.
Electrofusión.Se desliza un accesorio moldeado que contiene una bobina calefactora incorporada sobre los extremos de la tubería preparada y una corriente eléctrica eleva la interfaz hasta el punto de fusión, con los parámetros de la junta controlados electrónicamente.
Ambos métodos dependen de una ventana amplia y bien definida entre la temperatura a la que el polímero se ablanda y la temperatura a la que comienza a degradarse. El polietileno tiene dicha ventana y el proceso de fusión está estandarizado, con parámetros definidos por el diámetro de la tubería, el espesor de la pared y la calidad del material.
Por qué el PVC es diferente
El PVC, o cloruro de polivinilo, es un termoplástico y, por lo tanto, en principio se puede ablandar y reformar. En la práctica, el PVC no plastificado tiene una ventana de procesamiento muy estrecha. Comienza a liberar cloruro de hidrógeno y a degradarse a temperaturas sólo ligeramente superiores al rango en el que se vuelve suficientemente fluido, por lo que no se puede mantener un conjunto de material fundido y soldable durante el tiempo que requiere un ciclo de fusión a tope o electrofusión. El aumento de la temperatura para reducir la viscosidad acelera la descomposición en lugar de mejorar el flujo, y el material degradado en la junta es quebradizo y químicamente menos resistente que el cuerpo de la tubería.
Una segunda diferencia es la reología. El PVC no plastificado es un polímero amorfo con una alta viscosidad en estado fundido en comparación con las poliolefinas semi-cristalinas, por lo que la interdifusión de cadenas de polímeros que crea una unión de fusión sólida es lenta y difícil de lograr en toda la pared de una tubería. Una tercera es que el PVC tiene un coeficiente de expansión térmica comparativamente bajo en comparación con el polietileno, por lo que los dos tipos de tuberías se expanden y contraen a velocidades diferentes; esto por sí solo es suficiente para hacer que un sistema soldado de material mixto-sea dimensionalmente inconsistente.
La conclusión práctica es que la fusión a tope y la electrofusión, estándar para tuberías de poliolefina, no se aplican a las tuberías de presión de PVC. La soldadura por fusión es el proceso correcto para el polietileno según estándares como ASTM F2620 e ISO 21307, y para los sistemas de polipropileno y fluoruro de polivinilideno en sus propios términos, no para el PVC.
Métodos de unión aceptados para tuberías de PVC
| Método | como funciona | Uso típico |
| Unión con cemento solvente | El cemento solvente suaviza ambas superficies y las piezas se fusionan a medida que el solvente se evapora. | Líneas de drenaje y presión del suelo enterradas y sobre-según ASTM D2855 |
| Junta de ajuste a presión con junta- | Un anillo de goma en el casquillo sella contra la espiga y permite el movimiento. | Redes de agua y alcantarillado enterradas, según ASTM D3139 |
| Unión bridada | Las bridas con junta están atornilladas entre sí. | Conexiones a válvulas, bombas y equipos que requieren desmantelamiento. |
| Accesorios mecánicos y de compresión. | Acoplamientos, silletas y anillos de compresión sujetan la tubería | Reparaciones, conexiones-y transiciones a otros materiales |
| Unión roscada | Roscas cónicas con sellador o cinta | Líneas de pequeño diámetro y conexiones de equipos donde se espera desconexión frecuente. |
Cada método tiene sus propias reglas de preparación. Las juntas con cemento solvente requieren cortes limpios y cuadrados, un ligero biselado, el cemento correcto para el diámetro de la tubería y un tiempo de curado definido antes de la prueba de presión que depende de la temperatura y el tamaño de la junta. Las juntas con juntas requieren que el anillo esté asentado correctamente y que se marque la profundidad de inserción de la espiga, teniendo en cuenta el movimiento térmico. Las uniones bridadas y roscadas necesitan un torque de perno controlado y un sellador compatible.
Dónde la tubería de plástico soldada es la respuesta correcta
Cuando se requiere un sistema de plástico totalmente soldado y libre de fugas-, la elección del material debe pasar a ser un polímero soldable en lugar de PVC. El polietileno se utiliza para la distribución enterrada de agua y gas, el copolímero aleatorio de polipropileno para agua caliente y tuberías industriales, y el fluoruro de polivinilideno donde se necesita resistencia química a temperaturas más altas. Para líneas de alta presión y alta temperatura, las tuberías de acero al carbono con soldadura por arco convencional, o un producto de acero revestido, siguen siendo la respuesta de ingeniería estándar, y esos sistemas se rigen por sus propios códigos de tuberías de presión.
Cuando el PVC ya está instalado y se ha producido una fuga en una junta, la reparación correcta es cortar la junta, instalar una nueva sección con cemento solvente o un acoplamiento mecánico y volver a-probar, sin aplicar calor al área dañada. El calor sobre la tubería de PVC provoca degradación local y aumenta la probabilidad de que la unión vuelva a fallar.
Preguntas frecuentes
P: ¿Se pueden soldar por fusión las tuberías de PVC?
No mediante los procesos de fusión a tope o electrofusión estandarizados para tuberías de poliolefina. El PVC se degrada a temperaturas sólo ligeramente por encima del rango en el que se vuelve fluido, por lo que no se puede mantener un charco fundido estable el tiempo suficiente para formar una unión sólida.
P: ¿Cuál es la mejor manera de unir tuberías de PVC?
Las juntas de cemento solvente según ASTM D2855 son el método más común para líneas de presión y drenaje, con juntas de ajuste a presión con juntas según ASTM D3139 utilizadas para tuberías principales enterradas y juntas bridadas utilizadas en conexiones de equipos.
P: ¿Por qué la soldadura por fusión es adecuada para polietileno pero no para PVC?
El polietileno tiene una amplia ventana de procesamiento entre el ablandamiento y la degradación y una menor viscosidad en estado fundido, por lo que su interdifusión en cadena produce una unión confiable. El PVC tiene una ventana estrecha, una mayor viscosidad en estado fundido y libera cloruro de hidrógeno al sobrecalentarse.
P: ¿Se pueden utilizar accesorios de electrofusión en tuberías de PVC?
No. Los accesorios de electrofusión están diseñados y dimensionados para tuberías de poliolefina soldables como el polietileno. Aplicarlos sobre PVC no produce una unión fusionada y no es una práctica de instalación aceptada.
P: ¿Cuánto tiempo debe curar una junta de cemento solvente antes de realizar la prueba de presión?
El tiempo de curado depende del diámetro de la tubería, del cemento utilizado y de la temperatura ambiente, y los valores se dan en la norma de juntas y en los datos del fabricante del cemento. La prueba temprana es una de las causas más comunes de falla articular.
P: ¿Qué se debe utilizar cuando se requiere una línea de plástico completamente soldada?
Seleccione un polímero soldable como polietileno, copolímero aleatorio de polipropileno o fluoruro de polivinilideno y siga el estándar de fusión para ese material. Para servicios de alta presión y temperatura, los tubos soldados de acero al carbono siguen siendo la solución estándar.
