Qual material fornece o melhor valor de vida útil para aplicações na tubulação industrial

Os especificadores inteligentes sabem que ao selecionar um sistema de tubulação, não é apenas o preço de compra que importa ao escolher um produto desenhado para desempenho a longo prazo.
Ao avaliar um sistema de tubulação industrial, este é certamente o caso.

A chave para obter o melhor valor de um sistema de tubulação hoje, amanhã e depois, normalmente requer uma análise de custo do ciclo de vida útil adaptada para sua planta específica. Esta análise deve refletir as temperaturas do líquido, as pressões da linha e os ambientes químicos da planta, entre outras coisas. 

O que considerar como parte de uma análise de custo do ciclo de vida útil

Para cada material que você está considerando, realize uma análise de custo do ciclo de vida útil calculando o seguinte: 

CUSTOS DE INSTALAÇÃO: Não se concentre apenas nos custos diretos dos materiais. Os custos indiretos, como o trabalho e outras despesas de instalação, podem representar mais da metade do seu investimento total.

CUSTOS DE MANUTENÇÃO: Considere o custo para manter o sistema e como a manutenção afeta a produtividade, o tempo de inatividade e a perda do custo de oportunidade.

EXPECTATIVA DE VIDA ÚTIL : Quanto tempo o sistema deve durar antes de uma troca de tubos total se tornar financeiramente e operacionalmente necessário.

Além disso, contabilizar os custos de oportunidade perdida durante a instalação ou manutenção se fôr necessário um desligamento total ou parcial do sistema (não obstante os desligamentos programados). 

Comparando materiais de tubulação de metal, plástico e laminação duplas

Dependendo das demandas e do ambiente da operação, você pode considerar dúzias de materiais. No extremo inferior do espectro de custos estão o cloreto de polivinil (PVC), cloreto de polivinil clorado (CPVC) e o aço carbono. No extremo oposto, existem metais de alto desempenho, como níquel, titânio, zircônio e ligas. No meio, existem sistemas de combinação, como o aço revestido com borracha, fluoreto de polivinilideno (PVDF) ou vidro.

METAIS: Historicamente, os metais dominaram o mercado de tubulações industriais, em grande parte porque existe confiança no que é familiar e têm sido assim por muito tempo.

Em geral, a tubulação metálica oferece:

• Capacidades de alta pressão.
• Capacidades de pressão relativamente consistentes a temperaturas elevadas.
• Rigidez que permite que os suportes sejam espaçados mais distante para economizar em custos de instalação.

Ao mesmo tempo, a tubulação metálica apresenta inúmeras desvantagens. Especificamente é:

• Vulnerável à corrosão interna e externa. Certas substâncias podem fazer com que o metal corroa por dentro, enquanto elementos como o sal no ar ou baixos níveis de pH no solo (para aplicações subterrâneas) podem provocar corrosão externa. Mesmo o titânio, que geralmente resiste à corrosão, é suscetível à degradação em certos ambientes.
• Sujeito à acumulação de escamação que restringe o fluxo, o que aumenta a queda de pressão e pode contaminar o processo.
• Pesado e mais caro de instalar, tanto no custo do material quanto no trabalho.
• Um isolante pobre que faz com que os tubos condensem mais quando manipulam líquidos frios, apresentam risco de queimação ao transportar líquidos quentes e limitam a eficiência energética, o que cria a necessidade de adicionar um isolante caro.
  
  

PLÁSTICOS:

Hoje, muitos plásticos diferentes servem com sucesso em ambientes industriais.

Em geral, um dos maiores benefícios para o tubo de plástico é a resistência à corrosão. Vários tipos de tubulação de plástico podem ser enterrados em solos alcalinos ou ácidos, sem necessidade de pintura ou revestimento especial. E os plásticos que contêm TiO₂ para proteção dos raios ultravioleta resistem fortemente ao clima.

Além disso, a maioria dos tubos de plástico não é susceptível de escamação, de modo que os sistemas de tubulação de plástico mantêm sua capacidade de manuseio de líquidos durante toda a sua vida útil. Isso significa que muitas vezes é possível reduzir o diâmetro do tubo quando se substitui o metal, reduzindo os custos de material e optando por bombas menores, economizando energia.

É importante notar que vários plásticos diferem nos custos e nas capacidades. Por exemplo, o PVC oferece vantagens econômicas significativas, mas não pode lidar com aplicações de alta temperatura.

O CPVC, por outro lado, proporciona uma resistência química superior, bem como uma alta temperatura de distorção de calor, porque grandes átomos de cloro cercam a estrutura do carbono, protegendo-o como armadura. Por isso, o CPVC cresceu em popularidade tanto em aplicações corrosivas como em alta temperatura.

Laminação Dupla: Nos últimos anos, os fabricantes tem sido capazes de aumentar a capacidade de temperatura e pressão de transporte do CPVC envolvendo-o com fibra de vidro.

A principal desvantagem do tubo de laminação dupla revestido de plástico é o custo. Além disso, requer um processo de junção difícil e intensivo em mão-de-obra. E, qualquer quebra que ocorra no revestimento pode se tornar uma fonte para futuras falhas nos tubos.

Um caso para o CPVC

Claro, o custo é sempre um fator primordial na seleção de tubos industriais. Um estudo oficial documentou que, quando contabilizamos os custos diretos e indiretos - material, mão de obra, manutenção, produtividade, etc. - o CPVC foi a melhor escolha no resultado final. O concorrente mais próximo, estritamente a partir de uma perspectiva de custo instalação total, era o aço carbono. 

Graças à sua alta temperatura de distorção de calor, inércia química e excelentes propriedades mecânicas, dielétricas, de chama e de fumaça, o CPVC provavelmente pode desempenhar um papel em quase todas as usinas químicas de hoje. De fato, sempre que a resistência à corrosão e a resistência mecânica são cruciais, considere o CPVC.

As aplicações também se estendem para além das operações de processamento. O CPVC é muitas vezes a escolha mais eficaz para sistemas de limpeza que envolvem temperaturas elevadas, agentes de limpeza agressivos ou padrões de alta pureza.

O CPVC aguenta produtos químicos que geralmente causam vazamentos no processo, restrições de fluxo e, em última análise, falhas prematuras nos sistemas metálicos. Também pode suportar ácidos minerais, bases, sais ou hidrocarbonetos alifáticos.

No entanto, é importante ter em mente que nem todos os compostos CPVC no mercado funcionam de forma semelhante. Você poderá medir o quão bem a tubulação de CPVC é precisa pelo desempenho executada a partir de sua classe celular, que é definida pela ASTM D1784 e certificada pela NSF International. Existem agora duas classificações de células - 23337 e 24448.

A maioria dos tubos CPVC cai no nível padrão 23337. No entanto, os sistemas de tubulações industriais que atendem à classificação 24448- todos elaborados a partir de formulações de CPVC de segunda geração- exibem 3 vezes a resistência de impacto do CPVC padrão, resultando em menos quebras e fraturas, menor taxa de refugo e corte mais fácil. Também proporciona uma maior temperatura de distorção de calor - 230ºF em comparação com 212ºF - o que se traduz em uma menor probabilidade de flacidez ou flexão.

Além disso, os sistemas CPVC de segunda geração de conexões exibem recursos únicos feitos de compostos com pressão nominal. Os compostos das conexões possuem as mesmas classes de pressão que o composto do tubo. As conexões proporcionam uma resistência à fluência melhorada e podem resistir melhor a uma pressão hidrostática a longo prazo e a alta temperatura. 

Escolha com sabedoria

Uma análise das tubulações deve superar o preço inicial para considerar os custos do ciclo de vida útil. O desafio é escolher um sistema que atenda aos critérios de desempenho e orçamento na instalação e ao longo prazo.

Faça sua lição de casa e considere todos os aspectos de um projeto para substituir a tubulação. Muitas plantas se conformam com o familiar sem explorar completamente os benefícios e as oportunidades disponíveis com materiais alternativos. 

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