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Como otimizar o sistema de tubulação industrial para perda de pressão

By: Jorge Solorio on Março 21st, 2019

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Como otimizar o sistema de tubulação industrial para perda de pressão

Sistema de Tubulação  |  Corrosão  |  Desempenho

Os sistemas de tubulação são desenhados para satisfazer uma velocidade de fluxo específica e pressão de líquido em junções críticas dentro de uma aplicação industrial. Se a pressão é muito grande ou insuficiente, podem surgir problemas operacionais que levam a despesas evitáveis.

Como parte disso, os engenheiros industriais devem dar conta da perda de pressão (ou queda de pressão). A perda de pressão é o resultado de forças de fricção exercidas sobre um líquido dentro de um sistema de tubulação, resistindo ao fluxo. À medida que a perda de pressão aumenta, a energia requerida pelas bombas do sistema para compensar também aumenta, levando a maiores custos operacionais.

Complicando as coisas ainda mais, alguns dos fatores que afetam a perda de pressão podem variar ao longo da vida útil de um sistema de tubulação. Em alguns casos, as considerações de desenho devem ser feitas para explicar influências que não surgirão dentro de cinco a dez anos.

Então, como um processo industrial pode realmente otimizar seu sistema de tubulação para perda de pressão agora e ao longo da vida útil do sistema? A resposta começa com a compreensão do que influencia a perda de pressão.

 

O que causa a perda de pressão nos tubos?

Dependendo do sistema, há uma série de forças concorrentes que trabalham para diminuir ou aumentar a pressão do líquido de uma extremidade para a outra. Para otimizar um sistema, os seguintes fatores devem ser levados em consideração.

Fatores constantes: esses fatores permanecerão constantes ao longo da vida útil do sistema.

  • Gravidade: Aumentos e diminuições na elevação causarão perdas e ganhos de pressão do sistema, respectivamente. É importante entender o efeito efetivo das mudanças de elevação na pressão do sistema.
  • Caminho das tubulações e válvulas: ao longo de um sistema de tubulação, conexões, curvas, válvulas, juntas de expansão e qualquer mudança de direção, resultará em fricção causando perda de pressão.
  • Tamanho da tubulação: o diâmetro da tubulação tem um efeito inverso na pressão. Água forçada através de um tubo de 8 polegadas de Schedule 80 vai sair do tubo a uma pressão muito inferior à mesma quantidade de água forçada através de um 4 polegadas de Schedule 80 no mesmo intervalo de tempo.

Fatores variáveis: esses fatores podem flutuar durante a vida útil um sistema de tubulação.

  • Força de fricção do material: todo material de tubulação usado em todo um sistema de tubulação possui um coeficiente de fricção ou uma medida de rugosidade que diminui o líquido. Quanto mais lisa a superfície do material, maior o coeficiente de atrito de Hazen Williams e mais fácil o líquido pode passar sobre ele. Dependendo do material, esse coeficiente pode variar ao longo do tempo. Por exemplo, o Corzan® CPVC tem um Fator C Hazen Williams de 150 ao longo da vida útil do tubo, em comparação com um novo tubo de ferro fundido, que possui um Fator C de 120 após a instalação, mas pode cair para 60-80 ao longo do tempo com desgaste ou furos.
  • Corrosão: ocorre quando os íons carregados em um líquido corroi os materiais metálicos, causando furos ao longo da superfície da tubulação ou nas juntas. Estes furos retardam o fluxo do líquido.
  • Escamação: Ocorre quando os íons atraídos pelas superfícies metálicas se acumulam ao longo do sistema, geralmente em torno das emendas ou flanges. À medida que a escamação ocorre, ela restringe o fluxo do líquido e aumenta a pressão dentro do tubo.

 

Como calcular a perda de pressão nos sistemas de tubulação

A Equação Hazen-Williams é frequentemente usada para calcular a perda de pressão dentro de um sistema de tubulação. No entanto, a equação Darcy-Weisbach é muitas vezes preferida para sistemas de tubulação industrial.

Enquanto a equação de Hazen-Williams pode funcionar para muitos sistemas, ele faz suposições que podem não se aplicar a todas as aplicações industriais, ou seja, o líquido sendo água e a temperatura do fluido sendo 73°F (22.8°C).

 A equação Darcy-Weisbach permite flexibilidade quando se trata do líquido e da temperatura.

 

Equação de Darcy-Weisbach

 

 

Como otimizar o sistema de tubulação industrial

A maneira mais eficaz de otimizar um sistema industrial para a pressão do líquido é ajustando o diâmetro do tubo. É também um dos mais fáceis de controlar.

No entanto, para efetivamente especificar o tamanho do tubo, ele ajuda a controlar os fatores que podem mudar ao longo do tempo. Por exemplo, em um sistema de tubulação metálica, o diâmetro da tubulação pode precisar ser mais amplo do que o necessário inicialmente, pois o atrito do material e a corrosão e/ou a escamação precisam ser contabilizados.

Por outro lado, um sistema de tubulação industrial que especifica o CPVC Corzan® pode eliminar essas influências, permitindo que um tubo mais estreito seja especificado:

  • O CPVC possui um dos melhores fatores C de Hazen-Williams do que qualquer material de tubulação, e mantém esse fator ao longo da vida útil do sistema de tubulação.
  • O CPVC é resistente à corrosão, pois é inerte para os ácidos, bases e sais que corroem a tubulação metálica.
  • O CPVC não permite escamação, uma vez que os íons que se ligam à tubulação metálica não são atraídos pelos termoplásticos.

Interessado nas capacidades no sistema de tubulação industrial Corzan para reduzir o atrito provocado no seu líquido? Nossa equipe de especialistas em produtos e engenharia está disponível para uma consulta gratuita se você tiver qualquer dúvida ou projetos futuros que você gostaria de discutir.

 

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