Entre em contato

EXPANSÃO E TENSÃO TÉRMICA NO CPVC Corzan®

É importante considerar a expansão térmica ao projetar qualquer sistema de tubulação, incluindo um produzido com CPVC Corzan®.

A maioria dos termoplásticos tem um coeficiente de expansão térmica significativamente maior que o dos metais. A expansão térmica linear de um sistema de tubulação sujeito a uma mudança de temperatura pode, portanto, ser significativa e pode precisar de compensação no desenho do sistema.

 

Expansão linear térmica por tipo de material.

Imagem 1: expansão linear térmica por tipo de material.

 

A expansão ou contração do tubo termoplástico pode ser calculada a partir da fórmula demonstrada na imagem 2 (abaixo), ou usando a Calculadora de Expansão Térmica do Sistema Industrial Corzan.

 

Fórmula de expansão térmica.

Imagem 2: fórmula de expansão térmica.

 

Como contabilizar a expansão e contração

Como regra geral, se a mudança de temperatura total for superior a 30°F (17°C),  a compensação da expansão térmica deve ser incluída no projeto do sistema.

 

Fórmula da curva de expansão

Imagem 3: cálculo da curva de expansão

 

O método recomendado para acomodar a expansão térmica é incluir curvas de expansão, liras, joelhos ou mudanças de direção quando necessário no desenho do sistema.

 

Tipos de curvas e deviaturas em um sistema de tubulação CPVC Imagem 4: tipos de curvas e deviaturas em um sistema de tubulação.

 

Trabalho da tensão e módulo de elasticidade do CPVC Corzan®

Módulo de elasticidade e tensão para o CPVC

Imagem 5: módulo de elasticidade e tensão para o CPVC

 

As curvas de expansão e as liras devem ser construídas com tubos retos e articulações de 90°, que juntos são unidos com cimento solvente. Se o tubo roscado for usado no resto do sistema, ainda é recomendável que as curvas de expansão e as liras sejam construídas com cimento solvente para permitir que os mecanismos manipulem melhor as tensões de flexão ocorridas durante a expansão e contração.


As curvas de expansão e as liras devem estar localizados aproximadamente no ponto médio da operação do tubo. Válvulas ou filtros não devem ser instalados dentro da curva de expansão ou deslocamento.

 

Tensão térmica

Se a expansão térmica não for acomodada, ela é absorvida no tubo como uma compressão interna. Isso cria uma tensão compressiva no tubo. A tensão induzida em um tubo, que é impedimento da expansão, é calculado com a seguinte fórmula:

 Fórmula de tensão térmica

Imagem 6: fórmula de tensão térmica.

 

Impacto da tensão térmica no CPVC X Aço

Como o coeficiente de expansão térmica do aço é cinco vezes menor que o do CPVC, a mudança dimensional devido à expansão térmica será, também, cinco vezes menor.

No entanto, como pode ser visto pela equação acima (imagem 6), as tensões induzidas no sistema de tubulação devido à expansão térmica restrita dependem do módulo do material, bem como do seu coeficiente de expansão térmica.

Como o módulo de aço é aproximadamente 80 vezes maior do que o CPVC, as tensões resultantes da expansão restrita sobre uma determinada mudança de temperatura serão aproximadamente 16 vezes maiores para o aço do que para o CPVC.

Por exemplo, a expansão restrita sobre uma mudança de temperatura de 50°F (10°C) produzirá aproximadamente 600 psi (42 Kgf/cm2) de tensão em um sistema CPVC, mas produz 9.800 psi (689 Kgf/cm2) de tensão em um sistema de aço. A natureza relativamente mais flexível do CPVC geralmente permite que ele absorva suas tensões mais baixas em um curvatura ou lira, se necessário. Por conta da tubulação de aço ser muito rígida para se curvar, suas tensões mais elevadas são muitas vezes transferidas para as estruturas ao redor, resultando em suportes danificados, âncoras ou até paredes adjacentes.

 

Sample Header Goes Here

Calculadora de Expansão Térmica

Com a Calculadora de Expansão de Tubos CPVC Corzan® , considera a expansão linear de CPVC Corzan e o projeto em torno da tensão de compressão.

Acesse a Calculadora de Expansão

Como Contabilizar a Expansão Térmica do Projeto de Sistema de Tubulação

A expansão térmica é um fator para o qual todos os projetos de sistemas de tubulação precisam ser contabilizados. Aqui estão 4 mecanismos capazes de prevenir danos e paradas desnecessários.

Leia Mais

Precisa de suporte para Especificação?

Programe um processo de adequação grátis e uma consulta técnica com nossos especialistas regionais em produtos e engenharia.

Obtenha Suporte do Produto