Tuberías y Conexiones
Es importante tener en cuenta la expansión térmica al diseñar cualquier sistema de tuberías, incluido uno fabricado con material de Corzan® CPVC.
La mayoría de los termoplásticos tienen un coeficiente de expansión térmica que es significativamente más alto que el de los metales. La expansión térmica lineal de un sistema de tuberías sujeto a un cambio de temperatura puede, por lo tanto, ser significativa y puede necesitar compensación en el diseño del sistema.
La expansión o contracción de la tubería termoplástica se puede calcular a partir de la siguiente fórmula, o mediante el uso de la Calculadora de Expansión Térmica del Sistema Industrial Corzan® CPVC.
Cómo contabilizar la expansión y contracción
Como regla general, si el cambio de temperatura total es superior a 30 ° F, la compensación de la expansión térmica debe incluirse en el diseño del sistema.
El método recomendado para acomodar la expansión térmica es incluir bucles de expansión, compensaciones o cambios de dirección cuando sea necesario en el diseño del sistema.
Diagramas de expansión
Fórmula de bucle de expansión
Estrés de trabajo y módulo de elasticidad de Corzan® CPVC CPVC
Los bucles de expansión y los offsets deben construirse con tubos rectos y codos de 90 °, que se cementan con solvente juntos. Si se usa tubería roscada en el resto del sistema, aún se recomienda que los bucles de expansión y las compensaciones se construyan con cemento solvente para permitir que los mecanismos manejen mejor los esfuerzos de flexión incurridos durante la expansión y contracción.
Los bucles de expansión y los desplazamientos deben ubicarse aproximadamente en el punto medio de la tubería. Las válvulas o filtros no deben instalarse dentro de un bucle de expansión o compensación.
Tensiones térmicas
Si la expansión térmica no se acomoda, se absorbe en la tubería como una compresión interna. Esto crea una tensión de compresión en la tubería. El estrés inducido en un tubo, que está restringido de expandirse, se calcula con la siguiente fórmula:
Impacto del estrés térmico en el CPVC frente al acero
Debido a que el coeficiente de expansión térmica del acero es cinco veces menor que el del CPVC, el cambio dimensional debido a la expansión térmica será cinco veces menor.
Sin embargo, como se puede ver en la ecuación anterior, las tensiones inducidas en el sistema de tuberías debido a la expansión térmica restringida dependen del módulo del material así como de su coeficiente de expansión térmica.
Debido a que el módulo de acero es aproximadamente 80 veces más alto que el del CPVC, las tensiones resultantes de la expansión restringida sobre un cambio de temperatura dado serán aproximadamente 16 veces mayores para el acero que para el CPVC.
Por ejemplo, la expansión restringida sobre un cambio de temperatura de 50 ° F producirá aproximadamente 600 psi de tensión en un sistema de CPVC, pero 9800 psi de tensión en un sistema de acero. La naturaleza relativamente más flexible del CPVC generalmente le permitirá absorber sus tensiones más bajas en un pandeo o serpenteo de la línea si es necesario. Debido a que las tuberías de acero son demasiado rígidas para abombarse, sus mayores tensiones a menudo se transfieren a las estructuras circundantes, lo que da como resultado soportes dañados, anclajes o incluso muros colindantes.
