Como evitar a deformação de tubos industriais

Os princípios básicos da física e da termodinâmica determinam que a temperatura da superfície de um sistema de tubulação industrial, quando instalados em ambientes externos, mudará de acordo com sua finalidade ao entrar em operação.

As instalações industriais externas e os sistemas de tubulação que as compõe estão sempre sujeitos a mudanças de temperatura durante o dia, e também a variações sazonais.

Tais alterações de temperatura causam expansão e contração térmica, o que pode causar deformação em tubos produzidos a partir de determinados materiais.

Como evitar deformações e falhas nos tubos industriais?

Para evitar deformações indesejadas, é importante seguir alguns passos:

• Realizar um dimensionamento adequado do sistema para evitar curvas acentuadas e mudanças de direção muito severas; 

• Selecionar o material de tubulação adequado, levando em consideração a resistência química do mesmo;

• Instalar suportes adequados para a correta distribuição do peso das tubulações e das substâncias transportadas;

• Realizar manutenção regular de acordo com as atividades e monitoramento constante das condições de operação;
  
  
• Cumprir as normas e padrões de segurança e qualidade do setor.

Por que os tubos em sistemas industriais se deformam?

Diversas podem ser as causas de deformação em uma tubulação. Em sistemas industriais, as principais são:

• Expansão térmica
  Variações na temperatura ambiente podem causar expansão e contração dos tubos. Quando um tubo está restrito e não pode se expandir livremente, a pressão pode causar abaulamento ou contração. Para resolver isso, são utilizadas juntas de dilatação e outros dispositivos de compensação térmica .
  A simples incidência solar pode causar expansão da tubulação, em função do aumento da temperatura superficial dos tubos. Portanto, se uma linha de oleoduto, por exemplo, for restringida de ponta a ponta e a mudança de temperatura for grande o suficiente, a expansão ou contração linear do tubo necessitará de medidas para mitigar esse efeito, incluindo o uso de loops de expansão( “liras”), deslocamentos e mudanças de direção. 

• Pressão interna
  Um aumento repentino na pressão interna de um tubo pode causar deformação, caso o material não for projetado para suportar a magnitude de pressão necessária. Isso pode causar inchaço e ou até mesmo a ruptura do tubo.
  
  
• Impactos mecânicos
  Choques externos ou impactos no interior do tubo podem causar deformação, particularmente comum em ambientes industriais onde pode haver máquinas pesadas ou atividades de construção próximas aos sistemas de tubulação.
  
  
• Vibrações
  Vibrações frequentes ou intensas podem levar à fadiga do material e, com o tempo, à deformação. Esta causa de deformação é relevante, por exemplo, em sistemas de tubulações que transportam líquidos em alta velocidade.
  
  
• Suporte inadequado
  Quando não há suportação adequada para sustentação dos tubos, eles podem deformar-se devido ao peso do fluido transportado ou a vibrações decorrentes do processo produtivo.
  Os sistemas de suporte devem ser concebidos e localizados de forma adequada para que os tubos não percam a sua forma.
  
  
• Materiais inadequados
  A utilização de materiais não adequados às condições de operação pode causar deformações em tubulações industriais. Entender a resistência química da tubulação é importante para o processo, pois alguns materiais são mais suscetíveis à deformação térmica ou química do que outros.
  
  
• Corrosão
  Em tubos metálicos, os efeitos da corrosão podem enfraquecer a integridade dos tubos, e torná-los propensos a deformação e vazamentos. É importante fazer inspeções regulares e manutenção constante para prevenir esses efeitos.
  
  
• Instalação inadequada
• Uma instalação que inclua curvas apertadas ou soldas ruins pode criar pontos fracos no sistema e torná-lo propenso a deformações.
  
  
• Reações químicas
  Em ambientes onde são transportados produtos químicos agressivos, as reações químicas podem enfraquecer o material do tubo e causar deformação.
  Para evitar isso, é fundamental conhecer a resistência química do material às substâncias que serão utilizadas na operação industrial específica.
  
  

• Pressão cíclica
  Ciclos repetitivos de pressão em um tubo podem causar fadiga do material e, consequentemente, sua deformação. Este é um cenário recorrente em algumas aplicações industriais como:
  • Indústria química
  • Refinarias de petróleo
  • Usinas de geração de energia
  • indústrias alimentícias
  • indústrias farmacêuticas
  • Fabricação
  • Plantas de processamento de alumínio
    
    

Projeto: aspecto fundamental para aumentar a vida útil de tubos industriais

Um princípio que nem sempre recebe a atenção que deveria é a prevenção da deformação do tubo .

Independentemente do material selecionado , deve-se evitar um arranjo de tubulação industrial que crie tensões desnecessárias nas juntas ou cargas pontuais excessivas que se aproximem de um ponto limite para a operação adequada do sistema.

É fundamental contar com um sistema de suporte que permita uma distribuição uniforme do peso das tubulações e válvulas, acessórios, isolamentos e substâncias transportadas . Os engenheiros e projetistas devem considerar a tensão de trabalho do sistema e como o material se alonga ou comprime quando uma força externa é aplicada, um valor definido pelo módulo de elasticidade (o indicador de quanta força pode ser aplicada a um material antes que ele perca a capacidade de resistir).

Por ser um material termoplástico confiável para tubos industriais, o módulo de elasticidade do CPVC Corzan® é relativamente baixo comparado ao dos tubos metálicos, o que significa que ele tem flexibilidade para absorver impactos e, até certo ponto, recuperar sua forma original sem nenhum dano estrutural.

O valor do módulo de elasticidade e da tensão de trabalho (a tensão máxima à qual um material pode ser submetido durante o uso) são indicadores valiosos para determinar a deflexão à qual o CPVC Corzan^® pode ser submetido.

Impacto do estresse térmico no CPVC vs. Aço

O coeficiente de dilatação térmica do aço é cinco vezes menor que o do CPVC. Portanto, a variação de suas dimensões em decorrência da dilatação térmica será, também, cinco vezes menor.

Entretanto, as pressões causadas pela dilatação térmica em sistemas de tubulação também dependem do módulo de elasticidade do material, que no aço é muito maior. Sendo assim, o aço possui uma resistência à pressão menor, devido à sua pouca flexibilidade.

Como os tubos de aço são rígidos demais para serem deformados, o excesso de pressão é frequentemente transferido para as estruturas, causando danos aos suportes, âncoras ou até mesmo às paredes.

A natureza relativamente mais flexível do CPVC Corzan^® permite-lhe absorver o excesso de pressão com o mínimo de deformidade.

Importância da comunicação entre as equipes de projeto e operações

Reconhecendo que especificar um material de tubulação com certa flexibilidade natural, como o CPVC Corzan^®, pode ajudar a absorver a pressão excessiva, deve-se considerar que cada sistema de tubulação industrial estará sujeito a condições de perturbação potenciais únicas que devem ser fornecidas para no design.

É fundamental analisar o efeito no desempenho do material e fazer ajustes para evitar problemas básicos na segurança e operação.

É importante considerar, por exemplo, os procedimentos de manutenção que serão aplicados ao sistema quando este entrar em operação. Há casos em que o vapor de água é utilizado como parte do processo, expondo as tubulações industriais a temperaturas para as quais o material utilizado não foi projetado, gerando perturbações nas condições de operação.

Se os engenheiros forem diligentes na identificação das condições de perturbação e nas técnicas de neutralização das instalações, poderão incorporar adaptações desde a fase de projeto.

Utilizar os espaçamentos de suporte recomendados e fazer ajustes no projeto com base no peso específico das substâncias a serem transportadas pode ajudar a prevenir deformações. Abaixo estão os espaçamentos recomendados para vários tipos de suportes e braçadeiras com base no tamanho e temperatura do tubo.

Espaçamento recomendado entre suportes para tubo Corzan® Schedule 80 (em metros)

Espaçamento recomendado entre suportes para tubo Corzan® Schedule 40 (em metros)

Por que usar o CPVC Corzan® como material de tubulação industrial?

Os sistemas industriais Corzan^® oferecem alta resistência a produtos químicos corrosivos, altas temperaturas e condições difíceis de aplicação. Como resultado, os tubos e conexões feitos de CPVC Corzan^® atendem aos principais requisitos da indústria de processo: resistência ao impacto, maior vida útil, menores custos de manutenção e menos tempo de inatividade.

Ao contrário do CPVC genérico, o Corzan^® é uma resina com peso molecular e teor de cloro especificados, além de aditivos para garantir desempenho a longo prazo. Ele é formulado para atingir classificações de pressão, resistência à tração e resistência ao impacto para o produto acabado que excedem os padrões mínimos aplicáveis ​​da indústria de termoplásticos.

Além de ser utilizado na fabricação de tubos industriais, o CPVC também é utilizado em sistemas hidráulicos residenciais e comerciais, finalidade do FlowGuard^®, e até mesmo em tubos para instalações de sprinklers contra incêndio, para os quais o BlazeMaster^®  foi desenvolvido. Não hesite em nos contatar para saber mais sobre as capacidades do material.

A escolha do parceiro correto

Através da sua rede de fabricantes parceiros, o CPVC Corzan^® é amplamente disponibilizado em todo o mercado brasileiro. No Brasil, a AMANCO WAVIN possui exclusividade de produção, e mantém o padrão de excelência que os clientes esperam dos pioneiros na tecnologia CPVC.

Todos os fabricantes parceiros ao redor do mundo são selecionados com base em seu histórico comprovado de confiabilidade. Para garantir a qualidade dos tubos e conexões Corzan^®, cada um deles é contratualmente exigido para participar do nosso programa de garantia de qualidade. O programa assegura a produção consistente da qualidade não obstante quando, onde e por quem o CPVC é fabricado.

Essa escolha cuidadosa é importante para que o produto final tenha o desempenho testado e comprovado por normas internacionais.

Gostou da postagem? Tem alguma ideia de conteúdo? Então deixe seu comentário preenchendo o formulário abaixo!