agosto 11, 2026
Mezcla de materiales termoplásticos para tuberías
Escrito por Chris Illsley, director sénior de producto
Para cualquier aplicación, en teoría debería haber un material único que se considere el lo mejor material para el sistema en cuestión. Sin embargo, el mejor material para cada caso depende del punto de vista, y no todos los componentes del sistema están disponibles en todas las opciones de material. ¿Es el mejor material aquel que tiene un factor de seguridad de 3 y una vida útil de 100 años? ¿O es aquel que cumple con el factor de seguridad mínimo al menor coste? ¿Quizás sea el que resulte más fácil de instalar? El trabajo de un ingeniero consiste en sopesar los pros y los contras de cada material y elegir la mejor opción según las necesidades de la aplicación y las limitaciones del propietario.
En la mayoría de los casos, esto significa elegir un único material que aguante las condiciones de funcionamiento, con un factor de seguridad moderado, para que el coste total de propiedad sea el más bajo posible. Sin embargo, a veces puede ser prudente, o incluso necesario, usar más de un tipo de termoplástico en un mismo sistema. Las distintas partes de un sistema pueden funcionar en condiciones muy diferentes, por lo que especificar un solo material puede no ser lo más adecuado, y se pueden conseguir ahorros importantes mezclando materiales. Sin embargo, este enfoque tiene sus inconvenientes, y es fundamental que los ingenieros entiendan cuáles son estos retos y cómo superarlos.
Ejemplo n.º 1 – UPW
Según nuestra experiencia, hay algunas aplicaciones en las que la mezcla de materiales resulta especialmente adecuada. Los circuitos de distribución de agua ultrapura (UPW) en las plantas de fabricación de semiconductores son un ejemplo claro. Debido a sus estrictos requisitos de calidad del agua, en estas aplicaciones se utiliza PVDF natural, ya que tiene las mejores propiedades de lixiviación de todos los polímeros disponibles en el mercado. Las tuberías de suministro de UPW, que transportan el agua ultrapura desde el sistema de filtración hasta el punto de uso, deben estar fabricadas en PVDF para mantener la calidad del agua antes de su uso.
Una vez que llega al punto de uso, el agua ultrapura (UPW) que no se ha utilizado se devuelve al sistema de filtración para pasar por las etapas de pulido antes de volver a usarla. Como los requisitos de calidad del agua son menos estrictos para el circuito de retorno, lo habitual es usar polipropileno (PP) de alta pureza. Esto supone un ahorro significativo para el propietario, ya que las tuberías de PVDF cuestan entre cinco y diez veces más que las de PP. Usar PVDF aquí aumentaría innecesariamente el coste del sistema, ya que el módulo de filtración eliminará cualquier impureza que pueda aportar el PP.
Aunque la expansión térmica es algo que los ingenieros deben tener en cuenta en cualquier sistema termoplástico, cada material tiene su propio índice de expansión, por lo que hay que tratarlos de forma específica. Si el sistema está conectado de forma rígida y sufre grandes diferencias de temperatura, puede generar tensiones excesivas en las zonas de unión. El diseño debe tener en cuenta esta expansión, o bien hay que usar una conexión flexible.
Otra cosa que hay que tener en cuenta es que el espesor de pared necesario para cumplir con la presión nominal de un sistema UPW puede variar según el material. En este caso, para el PP se necesita un espesor de pared SDR 11, pero para el PVDF solo se requiere SDR 21 o SDR 33. Esto significa que los diámetros interiores no coinciden a la perfección. Esta diferencia puede influir en el tipo de unión que se utilice para la transición. Además, la caída de presión entre los distintos materiales variará y hay que tenerla en cuenta a la hora de dimensionar la bomba.
La soldadura por infrarrojos (IR) o la soldadura a tope suelen ser las mejores formas de unir tubos, accesorios y válvulas en un sistema de tuberías termoplásticas. Si se hace bien, se consigue una unión homogénea sin que se reduzca la resistencia. Sin embargo, cuando el sistema pasa de un material a otro, no hay más remedio que usar una unión mecánica. Es importante elegir un tipo de unión que se adapte a la aplicación. En el caso de las tuberías UPW, debería ser una unión con el mínimo de hendiduras o zonas muertas, aunque también es habitual usar racores, adaptadores roscados y conexiones de tubería con tubos flexibles que cubran el hueco.
Ejemplo n.º 2: Válvulas
Otro ejemplo habitual del uso de varios materiales es cuando se integra una válvula en un sistema cuyo cuerpo está fabricado con un material diferente al de la tubería y los accesorios. No todos los materiales son adecuados para aplicaciones con válvulas, ya que pueden carecer de las propiedades mecánicas necesarias para soportar las fuerzas a las que se ve sometida una válvula.
Las válvulas de PVC se usan habitualmente en sistemas de HDPE o PE100-RC. Aunque existen válvulas de bola de polietileno (PE), a menudo se prefieren las de PVC por su mayor capacidad de estanqueidad y su fiabilidad.
Las opciones de válvulas son limitadas en ciertos materiales cuando estos no son tan comunes o cuando sus propiedades limitan su aplicación. Un ejemplo de ello es el ECTFE. El ECTFE es un material especializado que, por lo general, solo se usa en aplicaciones con ácidos muy agresivas y no hay una gran variedad de válvulas disponibles para él. A veces, puedes usar una válvula de PVDF en lugar de una de ECTFE, pero ten en cuenta que su vida útil puede no ser igual a la del sistema de tuberías de ECTFE. Por eso, puede que tengas que hacer un mantenimiento más frecuente o cambiarla antes de lo previsto.
De nuevo, como la soldadura no sería una opción para materiales diferentes, en ese caso los componentes deben unirse mecánicamente. Lo ideal, en el caso de las válvulas de unión directa, es que se incluya un conector terminal fabricado con el mismo material de la tubería y que se pueda soldar al sistema. Probablemente sea el método de instalación más sencillo y fiable. De lo contrario, las conexiones con bridas o roscadas pueden ser adecuadas.
Otros ejemplos rápidos de casos en los que se podría plantearse mezclar materiales son:
- Filtración de agua por UV: La luz UV puede filtrarse a través de la carcasa metálica de un filtro UV y deteriorar un racor de plástico. Usar uno o dos codos de acero inoxidable de 90 grados ayuda a retener la luz UV y a limitar la exposición del plástico a ella. Un racor sanitario o de tipo «tri-clamp» es una forma estupenda de hacer la transición del acero inoxidable al plástico.
- Del PP natural al PP pigmentado: El polipropileno natural, sin pigmentar, es un material muy utilizado en aplicaciones de agua de alta pureza, pero no todos los componentes están fácilmente disponibles. Sin embargo, casi todas las variedades de polipropileno son compatibles para la soldadura, por lo que se pueden fusionar directamente siempre que el diámetro exterior y el espesor de la pared coincidan.
Sea cual sea el caso, es importante hacer un análisis minucioso y asegurarte de que los materiales sean adecuados para la aplicación. No hay ningún material que sea el mejor en todos los sentidos, así que piensa si la aplicación justifica una instalación mixta. Si te decantas por esta opción, ten en cuenta lo siguiente:
- Los índices de expansión térmica varían y hay que tenerlos en cuenta en el diseño.
- Los cambios en el espesor de las paredes pueden afectar al dimensionamiento de tu bomba.
- Nunca intentes soldar materiales diferentes; usa la mejor conexión mecánica para cada aplicación.
- Comprueba la compatibilidad química.
Los equipos de Servicios Técnicos y de Ventas de Asahi/America están siempre a tu disposición para analizar tu aplicación y ayudarte a encontrar la mejor solución.