CPVC vs PVC: qual usar em água quente e indústria? | Corzan®

O cloreto de polivinil (PVC) é um termoplástico familiar e versátil, especialmente conhecido como material de tubos e conexões utilizadas em aplicações residenciais e comerciais. Na mesma família termoplástica do PVC está o Policloreto de Vinila Clorado (CPVC). CPVC, embora semelhante ao PVC em nome e tipos de produtos disponíveis, exibe resistência superior ao calor e à pressão, o que permite que ele seja usado em aplicações industriais mais exigentes. A diferença de resistência ao calor e à pressão decorre da composição molecular de cada material.

Composição molecular do CPVC e PVC

CPVC é um homopolímero de PVC que foi submetido a uma reação de cloração. Normalmente, o cloro e o PVC reagem através de um mecanismo básico de radicais livres, que pode ser iniciado por energia térmica e/ou raios UV.

No PVC, um átomo de cloro ocupa 25% dos locais de ligação na estrutura do carbono, e os restantes dos locais são preenchidos por hidrogênio.

O CPVC difere do PVC na medida em que cerca de 40 % dos locais de ligação na estrutura são preenchidos com átomos de cloro. Os átomos de cloro que cercam a estrutura de carbono do CPVC são suficientemente grandes para proteger sua cadeia de carbono de condições que muitas vezes enfraquecem outros termoplásticos.

Diagrama de CPVC (esquerda) em um nível molecular comparado ao PVC (à direita). As esferas vermelhas representam elementos de cloro.

Propriedades de desempenho: CPVC x PVC

Muitas características importantes de CPVC e PVC são comuns entre os materiais. E de outras formas, principalmente a resistência à temperatura e pressão, as diferenças moleculares do CPVC tornam suas características padrões superiores ao PVC.

Resistência química

Os termoplásticos estão crescendo em popularidade, muitas vezes como uma alternativa aos materiais metálicos tradicionais. O mercado de PVC, por exemplo, que foi avaliado em US$ 57 bilhões em 2015, deverá atingir quase US$ 79 bilhões em 2021.

Ao contrário dos metais, que são suscetíveis a corrosão, escamação e furos, PVC e CPVC são inertes para a maioria dos ácidos, bases e sais, além de hidrocarbonetos alifáticos. Isso pode prolongar sua vida útil muitas vezes por anos ou décadas a mais. A resistência química é uma clara vantagem para CPVC e PVC.

No entanto, devido à diferença no teor de cloro, cada material tem uma vantagem de nicho. Um exemplo é com concentrações mais elevadas de ácido sulfúrico. Supondo que o material seja habilmente fabricado, o CPVC é superior ao PVC. Por outro lado, um produto químico como a amônia é altamente reativo com o cloro. O aumento do teor de cloro do CPVC significa que o PVC realmente funciona melhor contra a amônia e a maioria das aminas.

Antes de indicar o CPVC, consulte o gráfico de compatibilidade química e contate o suporte técnico para garantir que seja adequado para sua aplicação.

Este gráfico mostra a resistência química do CPVC para uso com diferentes grupos químicos. Para a compatibilidade q uímica do CPVC CORZAN^® com mais de 400 produtos químicos, consulte os Dados de Resistência Química do CPVC CORZAN^®.

Resistência à temperatura

A temperatura de transição vítrea (Tg) aumenta à medida que o teor de cloro no CPVC aumenta. O Tg é o ponto em que o polímero transita de um material duro e vítreo para uma substância macia e emborrachada, perdendo sua integridade estrutural

A resistência à temperatura superior do CPVC é exibida nos padrões ASTM para cada material, uma vez que a temperatura máxima de serviço para PVC é de até  60°C (140°F) e para CPVC é de até  93,3°C (200°F). Nota: Certifique-se de verificar com o fabricante para analisar as capacidades operacionais individuais de seus produtos.

Não só o CPVC pode ser usado acima da temperatura de serviço máxima do PVC, mas a sua maior resistência à temperatura permite que ele desempenhe melhor a temperaturas dentro da faixa de trabalho do PVC. Por exemplo, mesmo abaixo de 60°C (140°F), o CPVC é superior ao PVC em termos de resistência ao impacto e resistência à tração.

CPVC pode ser usado para água quente? 

Resistência à pressão

O teste nas tubulações de CPVC e PVC tem a mesma classificação de pressão a  22,8°C (73°F), mas à medida que a temperatura aumenta, o CPVC mantém sua classificação de pressão melhor que o PVC.

Por exemplo, vamos calcular a taxa de pressão para 10 polegadas de tubulação Schedule 80 a 54,4°C (130°F) para PVC e CPVC. Observe que cada material é pressurizado com 230 psi 22,8°C (73°F).

• O PVC tem um fator de redução de 0,31 a  54,4°C (130°F) fazendo com que a pressão seja avaliada até 71,3 psi a essa temperatura (230 psi x 0,31 = 71,3 psi).
• O CPVC possui um fator de redução de 0,57 a 54,4°C (130°F), tornando a pressão avaliada até 131,1 psi a essa temperatura (230 psi x 0,57 = 131,1 psi).

Embora o PVC ainda possa ser especificado para aplicações a 54,4°C (130°F), o material pode suportar significativamente menos pressão a temperaturas elevadas (acima de 73°F ou 22,8°C) do que CPVC.

Este gráfico mostra que o CPVC mantém uma classificação de pressão mais alta que o PVC à medida que a temperatura aumenta. Acima de 60°C (140°F), o PVC está além da temperatura de trabalho máxima.

Desempenho ao fogo

Termoplásticos, como polipropileno e polietileno, muitas vezes dão a todos os termoplásticos uma reputação negativa quando se trata de desempenho ao fogo. No entanto, a susceptibilidade à combustão e derretimento não é verdade para todos os termoplásticos.

O CPVC industrial, especificamente, é projetado para limitar a inflamabilidade e produção de fumaça. Especificamente, existem testes da ASTM que avaliam o material:

Temperatura de Combustão: a temperatura mais baixa suficiente na qual o gás combustível pode ser inflamado por uma pequena chama externa. O CPVC CORZAN® deve estar a 482°C (900°F) para que isso ocorra, e o PVC rígido deve ser de  399°C (750°F).

Índice de Oxigênio Limitante (LOI): A porcentagem de oxigênio necessária na atmosfera circundante para sustentar uma chama. O LOI do CPVC CORZAN® é 60 e o PVC é 45. Para referência, a atmosfera da Terra é de 21% de oxigênio.

Tipos comuns de produtos CPVC e PVC

Tanto a resina de PVC como a resina de CPVC começam em uma forma de pó ou de grânulos, muitas vezes com os aditivos já misturados. A resina é então modelada ou moldada nos produtos utilizados para uso residencial, comercial e industrial.

São utilizados dois métodos principais de moldagem para PVC e CPVC.

• Moldagem por injeção: para a produção em grande volume, a moldagem por injeção é um processo facilmente repetível. A resina é alimentada em um barril aquecido, injetado a partir desse ponto de entrada através da ferramenta do molde e depois esfriado para endurecer.
• Extrusão: também um processo para produtos de alto volume, a extrusão começa quando a resina é alimentada na parte superior da máquina. A matéria-prima é gradualmente derretida através da energia mecânica de um parafuso giratório e por aquecedores ao longo do cilindro. É então formado em um contorno contínuo e resfriado para endurecer.

Tubos, conexões e válvulas: Um relatório de mercado de PVC 2016 descobriu que os tubos e conexões constituem 62% da receita de PVC. A facilidade de instalação e resistência à corrosão tornam-no um substituto valioso para materiais alternativos. O CPVC é comumente indicado como tubulação, conexões e válvulas onde o calor, pressão e resistência química são preocupações.

Tubulação: com o aumento das normas e regulamentos de emissão de ar, a necessidade de sistemas confiáveis de tratamento de gases, especialmente em ambientes corrosivos, está crescendo rapidamente. Dependendo das demandas, principalmente a temperatura, tanto o PVC quanto o CPVC são indicados onde a confiabilidade é necessária.

Chapa e Revestimento: A excelente resistência à corrosão e o desempenho ao fogo do CPVC podem ser aplicados em vários processos industriais e serem utilizados e reforçados com fibra (FRP). E, quando a chapa ou o revestimento enfrentar menos demandas de temperatura e pressão, o PVC pode ser indicado.

Outros tipos de produtos: Muitas vezes, começando com a chapa CPVC ou PVC como base, os fabricantes podem cortar e formar o material para uso em aplicações variadas.

Aplicações do PVC e CPVC

O valor do PVC e CPVC está na sua versatilidade, custo relativo, facilidade de instalação e resistência à corrosão. Mantendo essas vantagens em mente, os usos comuns para cada uma dependem das demandas da aplicação.

Usos do PVC

O PVC é um material de baixo custo e confiável que também pode ser instalado sem o uso de soldadores experientes e caros. Globalmente, mais de 50% da resina de PVC é fabricado para uso em construção.

Água: A relativa resistência à corrosão e baixo custo torna o PVC a escolha popular em aplicações de tubulações de baixa temperatura e pressão.

• Água potável
• Esgoto pluvial
• Esgoto sanitário
• Drenagem

Habitação: a chapa de PVC pode ser fabricada para substituir outros materiais, como a madeira, como um substituto leve e resistente. O material é muitas vezes pintado ou acabado para dar a aparência de outros materiais tradicionais.

• Revestimento de vinil
• Armação de janela
• Parapeito de janela
• Acabamentos do armários
• Pavimento

Isolamento de cabo elétrico: os plastificantes podem tornar o PVC mais macio e mais flexível para uso como isolamento de cabo. Além disso, o PVC é resistente ao fogo e barato.

Sinalização: por causa de que o PVC pode ser econômico, relativamente durável e facilmente pintado, as folhas deste material são comumente usadas para sinalização.

Usos do CPVC

Como o CPVC baseia-se nos pontos fortes do PVC, ele pode ser usado em muitas das mesmas aplicações, mas pode ter um custo elevado comparado ao PVC , tornando a segunda opção uma alternativa viável.

No entanto, quando uma aplicação requer a resistência química de um PVC ou CPVC, com condições exigentes de temperatura e pressão, o CPVC é a opção confiável.

Aplicações industriais: o CPVC é uma solução que não gera problemas e é duradoura para os ambientes industriais mais severos, e muitas vezes é indicada em uma série de exigências indústrias.

• Processamento químico: transporte confiável de produtos químicos agressivos a altas temperaturas, sob pressão, sem problemas de corrosão.
• Cloro Alcalino: Transporte de produtos químicos através de alguns dos ambientes mais corrosivos imagináveis sem problemas de corrosão.
• Processamento mineral: Suportam as demandas de operações de processamento de matérias-primas e pedras preciosas.
• Geração de Energia: Suporta a longo prazo as altas pressões e produtos químicos corrosivos comumente usados pelas usinas de energia.
• Semicondutor: Conheça os padrões de alta pureza para salas de higienização e elimine as preocupações de corrosão causadas por produtos químicos agressivos.
• Tratamento de águas residuais: ponha fim à corrosão, mesmo quando se transporta os produtos químicos de desinfecção mais agressivos.

Tubulação Residencial e Comercial: para aplicações de tubulação que requerem mais confiabilidade de temperatura e pressão, o CPVC fornece um sistema seguro, eficiente e flexível, resistente ao aumento de escamação, ao acúmulo de bactérias, independentemente do pH da água ou níveis de cloro.

• Hospitalidade: restaurantes e prédios de escritórios de baixa altura.
• Varejo: prédios de escritórios e shoppings de médio porte.
• Educação: escolas do maternal ao segundo grau, bem como faculdades e universidades.
• Saúde: Hospitais, clínicas médicas e complexos médicos.
• Multi-familiar: Estruturas de seis andares ou menos, incluindo apartamentos, condomínios, hotéis e motéis.
• Prédios Altos: Apartamentos, condomínios e hotéis que abrangem sete andares ou mais.

Sprinklers de Incêndio Residencial e Comercial: A resistência a combustão e à fumaça do CPVC, juntamente com o seu simples método de junção, o torna ideal para diferentes aplicações de habitação.

• Família pequena (NFPA 13D): habitação autônoma, casas móveis.
• Residencial (NFPA 13R): Estruturas de quatro andares e menores, incluindo condomínios, hotéis ou motéis e prédios de apartamentos de várias unidades.
• Residencial Comercial (NFPA 13): Estruturas de cinco andares e maiores, incluindo edifícios altos, condomínios, hotéis e multi-unidades.

Como comparar o CPVC aos materiais de tubulação de metal?

Para determinadas aplicações, PVC e CPVC são comumente indicados para substituir o metal. Confira nosso artigo de recursos, Metal x Sistema de Tubulação CPVC, para saber mais sobre como o CPVC resiste a alternativas metálicas. 

A escolha do parceiro correto

Através da sua rede de fabricantes parceiros, o CPVC Corzan^®, é amplamente disponibilizado em todo o mercado brasileiro. 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.

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