Isolamento para linhas de água gelada: Propriedades e qualidades

Isolamento nas linhas de fluidos em sistemas de água gelada proporciona resistência à difusão de vapor de água

 

O isolamento nas linhas de fluidos em sistemas de água gelada proporciona resistência à difusão de vapor de água incorporada ao material, seja ele cobre, alumínio, aço, PPR, etc.

“O sistema de isolamento térmico mais adequado para tubulações de água gelada em qualquer um dos materiais citados é a espuma elastomerica, no caso, o Armaflex. Trata-se de um isolamento de fácil aplicação e que tem resistência à difusão de vapor de água incorporada ao material. Por não serem necessárias barreiras de vapor adicionais, a aplicação desse sistema é mais rápida e limpa. Outra grande vantagem é a durabilidade de suas características técnicas, em função da barreira de vapor incorporada e da tecnologia de proteção antimicrobiana ativa Microban. Este isolamento pode ser utilizado normalmente em sistemas que operam desde -50°C até +110°C. Para temperaturas acima ou abaixo dessa faixa, temos outras soluções. Por ser sensível à radiação UV, deve ser protegido dos raios solares quando utilizado em instalações em ambientes externos, e é indicado para tubulações em todos os tipos de materiais. Para revestir tubulações com diâmetros de até 168 mm, deve ser usado o isolamento na forma de tubos, enquanto para tubulações maiores, tanques e equipamentos é recomendado o uso de mantas. Todas as emendas são feitas com um adesivo próprio que garante a estanqueidade de todo o sistema de isolamento. No caso específico das tubulações de PPR, em que as conexões têm diâmetros consideravelmente maiores do que as tubulações, o instalador pode utilizar o produto com a medida adequada para cada trecho da instalação. O adesivo que utilizamos para fazer as emendas no isolamento, também é compatível com o PPR.

 

As tubulações de PPR vêm sendo utilizadas em algumas aplicações no segmento de refrigeração comercial pela rapidez de sua instalação, além de importantes benefícios em termos de eficiência no isolamento.

No que se refere às funções do isolamento térmico em sistemas de água, a condutividade térmica do PPR é menor do que a dos metais.  Deve ficar claro, porém, que essa condutividade não é suficientemente baixa para levar a uma redução significativa da espessura do isolamento térmico para o controle da condensação superficial nas instalações desses sistemas de água gelada ou outros fluidos a baixas temperaturas.

Os diversos materiais utilizados na fabricação de tubos, quer sejam metálicos (ferrosos ou não-ferrosos) ou plásticos (PPR ou CPVC), possuem propriedades e qualidades distintas. Dessa forma, a escolha do tipo de tubo mais adequado está diretamente relacionada com os requisitos técnico/econômicos de cada projeto, que deve levar em consideração uma série de fatores, tais como: a natureza e temperatura do fluido transportado, para que não agrida o material da tubulação ou não seja contaminado por ele; resistência mecânica; fator de atrito, que pode levar a queda na pressão do sistema e, com isso, comprometer os demais componentes, contribuindo para o seu desgaste prematuro e elevando os custos operacionais da instalação; resistência química; resistência à corrosão; coeficiente de dilatação ou retração; densidade; disponibilidade de bitolas; facilidade na aplicação, em função, também, da configuração da instalação; tempo de vida útil; custos, tanto do material como de sua aplicação e manutenção etc.

Quando o projeto preestabelece um diferencial entre a temperatura operacional interna do fluido (que transcorre pela tubulação) e a temperatura externa ou ambiente, fica caracterizado que haverá um fluxo de calor da temperatura mais alta para a mais baixa. O isolamento térmico tem como objetivo criar uma resistência térmica entre esses dois meios, reduzindo o máximo possível essa transmissão de calor para assegurar que a temperatura operacional se mantenha dentro do valor preestabelecido.

Ao isolar tubulações, deve-se levar em consideração o tipo de material e a temperatura do fluido

No caso de sistemas de climatização e refrigeração, onde as temperaturas operacionais são abaixo da temperatura ambiente, além do fluxo de calor do meio externo para o interno, poderá ocorrer a condensação superficial e, principalmente, haverá migração do vapor de água contido no ar externo, que tende a se deslocar da zona de maior pressão parcial de vapor (a que está à maior temperatura – externa ao isolamento) para a de menor pressão de vapor (temperatura mais baixa - interna ao isolamento), ocasionando a condensação interna ou intersticial e umedecendo o isolamento. Dessa forma, o isolamento térmico, além de proporcionar uma redução nos ganhos de calor, deverá ser dimensionado para que a sua temperatura superficial seja superior à temperatura de ponto de orvalho, do ambiente em que se encontra a instalação e, sobretudo, que promova uma efetiva barreira de vapor. Assim, o isolamento térmico, além de garantir o bom funcionamento da instalação, evitando a sobrecarga de todos os demais componentes desses sistemas na manutenção da temperatura operacional, dentro do valor preestabelecido, irá também assegurar o benefício da economia de energia, de forma efetiva, ao longo de todo o seu tempo de operação.

Com a crescente demanda de tubulações de plástico rígido de alta densidade como o CPVC (Policloreto de Vinila Clorado) e o PPR (Polipropileno Copolímero Random), que possuem valores de condutividade térmica muito menor aos das tubulações metálicas, o mercado vem sendo induzido a acreditar que o isolamento térmico é totalmente dispensável ou que a sua espessura pode ser reduzida, em função disso.

Cabe esclarecer que, embora a condutividade térmica dos tubos de plástico seja mais baixa, ela está muito acima dos valores estabelecidos para um material considerado como isolante térmico e, além disso, a densidade desses materiais é muitas vezes superior a de qualquer material isolante térmico, o que resulta, também, numa energia armazenada muito maior.

As tubulações de plástico possuem emissividade maior que as tubulações metálicas e quando comparadas, sem isolamento, tem-se a impressão que as de plástico estão promovendo certo isolamento, porém os cálculos atestam que as perdas energéticas de ambas são altas e o diferencial entre elas é praticamente desprezível. Como a tubulação de plástico tem uma espessura delgada e não possui as propriedades de um material isolante térmico, a sua contribuição na redução da espessura do isolamento é insignificante: algo em torno de décimos de milímetro, se comparada com uma tubulação metálica isolada com a mesma resistência térmica. Na prática, isso significa que a espessura necessária de isolamento não é afetada. Os tubos isolantes disponíveis no mercado são fabricados em classes de espessuras predefinidas com incrementos de 5 mm ou mais, dependendo do tipo de material. Para que se pudesse passar de uma classe de espessura para uma imediatamente inferior, sem alterar a eficiência do sistema, seria necessário que a contribuição da tubulação de plástico na redução da espessura do isolamento fosse, no mínimo, igual ao incremento entre uma classe e outra, o que evidentemente jamais acontecerá. Em resumo, as propriedades de isolamento térmico das tubulações de plástico são tão insignificantes que, na prática, têm efeito mínimo ou quase inexistente sobre aredução nas perdas de calor e na espessura do isolamento. Os materiais isolantes em espuma depolietileno de baixa densidade expandido Polipex ou em espuma elastomerica K-FLEX, empregados nos sistemas de climatização, além de serem compatíveis os materiais metálicos e plásticos das tubulações, são flexíveis, o que lhes permite adaptar-se às mais complexas configurações e são os únicos, dentre os isolantes tradicionalmente utilizados nesses sistemas, fabricados em tubos pré-formados disponíveis em diversas bitolas e espessuras. Embora as propriedades e o comportamento ao longo do tempo das espumas de polietileno de baixa densidade expandido e das espumas elastoméricas sejam comprovadamente superiores aos demais materiais isolantes, o bom funcionamento do sistema e os benefícios proporcionados por esses materiais dependem, fundamentalmente, de sua correta aplicação, em conformidade com os procedimentos recomendados e na utilização de materiais complementares compatíveis. De uma forma geral, deve-se tomar cuidado especial com a estanqueidade do sistema, mantendo homogênea a espessura do isolante, evitando zonas comprimidas e de pouca ventilação que favorecem o acúmulo de umidade.

Para garantir a estanqueidade do sistema contra perdas ou ganhos energéticos, penetração de umidade e difusão do vapor de água, todas e quaisquer juntas deverão ser coladas e seladas adequadamente, dentro dos procedimentos recomendados, utilizando-se os adesivos especiais.

Nos pontos de apoio e sustentação da tubulação é recomendável instalar os suportes estruturados, especialmente desenvolvidos para garantir a estanqueidade e preservar a integridade da espessura do isolamento, evitando pontes térmicas e condensações localizadas. Em instalações externas ou em locais onde possa ocorrer a incidência de luz solar deve-se utilizar os tubos isolantes UV ou aplicar, posteriormente, a tinta emborrachada. Para proporcionar resistências mecânica e aos raios UV, além da tradicional linha plus uv, acabamos de trazer dos EUA um laminado composto de 3 camadas (PVC/Alumínio/Mylar^®). Não é poroso, além de isento de fibras, CFC e HCFC. Tem o certificado Green Guard ^® como um material de baixo COV, cumprindo os critérios de classificação “Chilrem and Schools” e Qualidade do Ar Interior.

Materiais isolantes adaptam-se as mais diversas configurações

As funções do chicote hidrônico: produto composto de tubo PEX (Polietileno reticulado flexível), com isolamento Vidoflex, e conexões. O isolamento é dimensionado conforme a necessidade local (temperatura / umidade / temperatura do fluido),  e o mesmo acontece com as conexões, que são fornecidas conforme as características de cada obra. A maior aplicação está nas interligações entre os ramais principais e componentes,  como fancoils, por exemplo.

A aplicação é muito simples, apenas deixando para o instalador o trabalho de rosquear as conexões aos ramais e equipamentos.

Uma vantagem é, sem dúvida, o custo se comparado as alternativas em mangueiras que existem hoje no mercado, mas além do custo,  devemos  aliar toda praticidade para o controle do fluxo de material em obra, simplificando todo o processo de gerenciamento.  Outra vantagem é que esse sistema,  permite a utilização de anticongelantes a base de polialcoois como glicol, etileno glicol e seus derivados. Como podemos fornecer o material  em forma de Kit,  nas quantidades e dimensões que o usuário necessita, o ganho em tempo de  execução de obra é muito grande, mas caso o usuário faça a opção pela montagem em campo, podemos fornecer todos os componentes separados e ferramental para que ele mesmo execute a montagem conforme as necessidades peculiares da obra.

 

Segurança das tubulações

A contribuição das válvulas de alívio/bloqueio para a condução de água gelada em sistemas de climatização.

As válvulas de alívio de pressão, em muitas ocasiões, são denominadas válvulas de segurança, visto que seu projeto e função estabelecerão como princípio a proteção do sistema, incluindo operadores e patrimônios quando falamos de altas pressões. Basicamente tem como atividade evitar mecanicamente que ocorram variações indesejáveis no sistema e que possam comprometer a operação ótima a qual os equipamentos foram projetados dentro de uma faixa aceitável de pressão, velocidade de escoamento, segurança, entre outros. Porém, as válvulas de alívio têm uma grande contribuição e são essenciais para evitarmos eventuais rupturas ou danos as instalações devido ao excesso de pressão, por exemplo, em vasos de pressão, compressores e/ou bombeadores, trocadores de calor e nas tubulações propriamente ditas.

Já as válvulas de bloqueio são geralmente mais simples do que as válvulas de controle, e teêm como sua principal função isolar os componentes do sistema e/ou bloquear o fluxo de um fluido refrigerante. Existem diversos tipos e modelos de válvulas de bloqueio que basicamente são operadas manualmente ou automaticamente via comandos elétricos, pneumático ou até mesmo através de um piloto pelo fluido pressurizado. Em geral, essas válvulas possuem um controle básico do tipo "On/Off", ou seja, deixa passar tudo ou simplesmente interrompe o fluxo do fluido. Porém, em muitas instalações existe a possibilidade de interromper o fluxo/ bloquear para um sentido e realizar um by-pass para outro local o sistema, atribuindo assim o uso de uma válvula de 3 vias ao invés da convencional 2 vias. Para essa utilização deve-se levar em conta um estudo rigoroso de viabilidade técnica x custo e obviamente eficiência energética.

Quando falamos em válvulas de bloqueio, todos os usuários de instalações com água gelada, como por exemplo, hotéis, prédios comerciais, indústrias, hospitais, entre outros; necessitam utilizar em seus mais diversos sistemas, visto as vantagens e benefícios citados abaixo. Já as válvulas de alívio de pressão como sistema de emergência, ainda são largamente utilizadas como uma dualidade de uma possível proteção elétrica. Para sistemas de água gelada, seu uso é bastante utilizado para uma equalização das pressões afim de que haja uma redução da pressão que poderia ser danosa a instalação, ocasionando rupturas, consumo excessivo, desperdício de energia e ineficiência do sistema. Alguns projetistas optam por dimensionar um by-pass, evitando o uso de válvulas de alívio, ou utilizam o conceito de pressão independente de controle, estabilizando o sistema consumidor e com o auxílio de um variador de frequência instalado à bomba/compressor, reduz-se a compressão do fluido refrigerante evitando desperdícios, aumentando a eficiência energética do sistema como um todo.

Válvulas de alívio ou bloqueio garantem segurança para as tubulações

Algumas vantagens e limitações na aplicação:

- Válvulas de Bloqueio

Vantagens: Possibilidade de intervenção na instalação, como por exemplo, uma manutenção, pois haverá um local onde poderemos fechar e bloquear o fluxo de fluido; Vedação emergencial em caso de panes ou problemas no sistema; Possibilidade de expansão do sistema atual, sem que haja grandes obras; Backup em caso de falha do sistema de controle automático, sendo possível realizar pequenas manobras para habilitar o processo.

Desvantagens/ Sugestões Importantes: Cuidado no dimensionamento da válvula, e principalmente na localização de instalação da mesma no sistema; Lembrar que na atividade de bloqueio, principalmente de um fluido sobre pressão, essa função é crítica e pode gerar sintomas indesejáveis caso sejam efetuadas de forma errada, como: aumento súbito de pressão, microbolhas, entre outros; Analisar a posição de atuação da mesma, e indicar através de manuais e indicadores a posição e função da válvula quando aberta e fechada; Manutenção e testes periódicos da válvula.

Para cada tipo de instalação e sistema, deve ser analisado aspectos básicos, e que muitas vezes nos pegam desprevenidos:

            a) Pressão de trabalho = pois em caso de pressão excessiva, a válvula poderá não suportar;

            b) Tipo de conexão = avaliar se a tubulação e material deverá ser soldado, rosqueado ou até mesmo flangeado;

            c) Tipo de fluido = pois cada fluido possui uma propriedade de escoamento e composição, sendo que em muitos casos necessita-se de válvulas especiais.

Válvulas de Alívio

Vantagens: Possibilidade de gerenciar uma pressão de trabalho confiável, estável e segura; Realizar um alívio na pressão excessiva que em muitos casos seria prejudicial ao sistema.

Desvantagens/ Sugestões Importantes: Seriam as mesmas das válvulas de bloqueio com acréscimo dos itens:

- Regulagem ao ponto de ajuste correto de cada sistema ou projeto;

- Como trata-se de um item que em muitos casos é utilizado como emergência, devemos analisar a possibilidade de contar com um backup em caso de falha da válvula principal;

- Verificar e ter certeza do objetivo da válvula e quais pontos da instalação esta válvula irá atuar.

 

 (Ana Paula Basile Pinheiro - editora da revista Climatização+Refrigeração)