Ao selecionar o tipo adequado de material isolante, é importante considerar não apenas as características de projeto dos equipamentos e tubulações, mas também outros fatores. Isso é exigido pelo SNiP (Código e Regulamentos de Construção) para isolamento térmico de equipamentos e tubulações.
Veja o SNiP atual em formato PDF — SP 61.13330.2012 Isolamento Térmico de Equipamentos e Tubulações. Versão atualizada da SNiP 41-03-2003
Vamos considerar os fatores que influenciam a escolha dos materiais isolantes.
- A finalidade pretendida dos próprios materiais isolantes.
- Orientação espacial.
- Possíveis influências atmosféricas.
Os requisitos para isolamento térmico de tubulações e equipamentos serão discutidos a seguir neste artigo.
- Qual a função da proteção?
- Isolamento térmico de tubulações e sua essência
- Quais são os requisitos específicos nesta área?
- Isolamento e normas de construção
- Procedimento para realizar cálculos
- Sobre a espessura do isolamento de tubulações e equipamentos
- Isolamento de poliuretano
- Isolamento PPM e APB
- Sobre o coeficiente de condutividade térmica
- Espessura ideal e recomendações adicionais
- Que outras regras devem ser seguidas?
Qual a função da proteção?
Um dos objetivos do isolamento térmico para equipamentos e tubulações é reduzir o fluxo de calor dentro das estruturas. Os materiais são revestidos com camadas protetoras que garantem a integridade total da camada sob quaisquer condições de operação.
Questões relacionadas ao isolamento térmico estão recebendo atenção significativa em diversos setores industriais e energéticos. O isolamento térmico está se tornando um dos componentes mais importantes de estruturas e equipamentos nessas indústrias.
O resultado não é apenas uma redução na perda de calor durante as interações com o ambiente, mas também uma ampliação da capacidade de manter condições térmicas ideais.
Isolamento térmico de tubulações e sua essência
Ao utilizar isolamento térmico, os fabricantes simplificam seus processos tecnológicos. Essa solução é amplamente utilizada em diversos setores industriais:
- Metalúrgico.
- Comida.
- Refino de petróleo.
- Químico.
Mas o isolamento térmico recebe mais atenção das empresas de energia. Nesse caso, os objetos de isolamento térmico têm esta aparência:
- Cachimbo de fumaça.
- Dispositivos de troca de calor.
- Reservatórios onde a água quente é armazenada.
- Turbinas a gás e a vapor.
O isolamento térmico de tubulações é utilizado em equipamentos localizados tanto em planos verticais quanto horizontais. Essa é uma solução prática para isolar equipamentos como tanques que armazenam água e fluidos de transferência de calor. Diversos requisitos rigorosos se aplicam à eficácia dos revestimentos isolantes.
Quais são os requisitos específicos nesta área?
A lista de requisitos de materiais necessários baseia-se na umidade, nas cargas mecânicas, na temperatura e nas vibrações às quais as estruturas são submetidas durante a instalação. Os seguintes requisitos aplicam-se ao revestimento de isolamento térmico:
- Eficiência no sentido da engenharia térmica.
- Altos indicadores de segurança em termos de ecologia e exposição ao fogo.
- Durabilidade aliada à confiabilidade operacional.
Isolamento e normas de construção
As SNiPs são um tipo de documento regulamentar que se tornou bastante comum na indústria. Utilizando as SNiPs, é possível implementar o isolamento térmico em conformidade com todas as normas de densidade. O coeficiente de condutividade térmica para os diversos tipos de isolamento também é levado em consideração.
O cálculo é realizado utilizando um procedimento especial para superfícies que não possuem um regime de temperatura específico e que alteram suas características técnicas muito rapidamente.
Procedimento para realizar cálculos
Sem cálculos, é impossível selecionar o material ideal ou determinar a espessura adequada. Sem esses cálculos, é impossível determinar a densidade de isolamento térmico necessária para equipamentos e tubulações. Os fatores que influenciam os resultados finais do cálculo incluem:
- condução de calor.
- Capacidade de proteção contra deformações.
- Impactos mecânicos.
- Qual é a temperatura nas superfícies isoladas?
- Vibração em equipamentos e a possibilidade de sua ocorrência.
- Indicador de temperatura no ambiente.
- Limite de carga.
É fundamental também considerar as cargas geradas pela interação de equipamentos ou tubulações com o solo circundante e com os veículos que transitam sobre a superfície. Fórmulas específicas são utilizadas para todos os sistemas de transferência de calor, sejam eles estacionários ou não estacionários.
Apresentamos uma série de fórmulas para calcular independentemente a espessura do isolamento térmico.
Os cálculos de isolamento térmico são adaptados artificialmente a todas as condições operacionais específicas de um determinado oleoduto ou equipamento. Essas condições são determinadas utilizando:
- Materiais de construção para se preparar para a mudança das estações.
- Umidade, que promove a troca de calor acelerada.
Empresas especializadas fornecem aos empreiteiros dados de engenharia para futuras construções. Quais requisitos específicos têm o maior impacto na seleção de revestimentos isolantes adequados?
- Condutividade térmica.
- Isolamento acústico.
- A capacidade de absorver ou repelir água.
- Nível de permeabilidade ao vapor.
- Não inflamável.
- Densidade.
- Compressibilidade.
Sobre a espessura do isolamento de tubulações e equipamentos
É essencial consultar as normas para determinar a espessura permitida para cada equipamento específico. Os fabricantes especificam a densidade mantida durante o fluxo de calor. Os códigos e regulamentos de construção (SNiPs) fornecem algoritmos para resolver várias fórmulas, juntamente com as próprias fórmulas.
Para determinar a espessura mínima de tubulações em um determinado caso, define-se o limite de valores de perda admissíveis em certas seções.
Isolamento de poliuretano
Tubulações com esse tipo de isolamento são utilizadas quando a estrutura precisa ser instalada acima do solo, sem a necessidade de escavações. Durante a produção, são feitos esforços para incorporar o máximo possível de novas tecnologias.
Somente materiais da mais alta qualidade são permitidos no processo. Eles passam por testes rigorosos previamente e, de acordo com a norma SP, o isolamento térmico de equipamentos e tubulações está livre de defeitos.
A utilização de espuma de poliuretano reduz a perda de calor e garante a durabilidade do próprio material isolante. A espuma de poliuretano contém componentes ecológicos, como o Izolan-345 e o Voratek CD-100. Comparada à lã mineral, as propriedades de isolamento térmico da espuma de poliuretano são significativamente superiores.
Isolamento PPM e APB
Há mais de trinta anos, o chamado isolamento de polímero expandido vem sendo utilizado em tubulações. O principal tipo usado nesse caso é o concreto polimérico. Suas características podem ser descritas da seguinte forma:
- Inclusão no grupo G1 durante os testes de inflamabilidade de acordo com as normas GOST vigentes.
- Faixa de temperatura operacional que permite manter 150 graus.
- A presença de uma estrutura integral que combina as funções de um revestimento impermeabilizante com uma camada de isolamento térmico.
Até recentemente, alguns fabricantes regionais produziam isolamento de concreto celular reforçado. Esse material tem densidade muito baixa. No entanto, sua condutividade térmica é surpreendentemente boa.
A APB possui o seguinte conjunto de vantagens:
- Durabilidade.
- Revestimento impermeabilizante com alta permeabilidade ao vapor.
- O equipamento não está sujeito à corrosão.
- A capacidade de um oleoduto suportar altas temperaturas.
- Resistência ao fogo.
A vantagem desses tubos é que podem ser usados para aquecer fluidos em praticamente qualquer temperatura. Isso se aplica tanto a redes de água quanto de vapor. O tipo de instalação é irrelevante.
Mesmo uma combinação de opções subterrâneas sem valas e com escavação é aceitável. No entanto, produtos com isolamento de espuma de poliuretano ainda são considerados uma solução tecnologicamente mais avançada.
Sobre o coeficiente de condutividade térmica
Enquanto o equipamento está em funcionamento, a humidificação torna-se possível – e é isso que tem o maior impacto no coeficiente de condutividade térmica calculado.
Existem regras específicas para a adoção de um coeficiente que aumente a condutividade térmica de revestimentos isolantes. Estas regras baseiam-se nas normas GOST e SNiP, mas outros fatores também são essenciais:
- umidade do solo de acordo com SP.
- A variedade à qual pertence o material de isolamento térmico.
O coeficiente é igual a um para tubos com isolamento de espuma de poliuretano e revestimento de polietileno de alta densidade. Este coeficiente é irrelevante para o nível de umidade do solo onde o equipamento está instalado. O coeficiente será diferente para equipamentos e tubos com isolamento APB, que possuem estrutura integral e permitem a possibilidade de secagem da camada isolante.
- 1.1 – nível de coeficiente para estruturas localizadas em solos com grande quantidade de água, de acordo com a SP.
- 1,05 – para solos onde a quantidade de água não é tão grande.
Os cálculos práticos utilizam métodos de engenharia especializados. Normalmente, estes levam em consideração a resistência a influências ambientais externas. Uma instalação com dois tubos requer a análise da influência térmica mútua de cada elemento sobre os demais.
Espessura ideal e recomendações adicionais
Um dos fatores determinantes na escolha da espessura adequada é o custo. Esses fatores podem ser determinados individualmente para cada região específica.
Existem outros parâmetros que também importam. Como a temperatura do líquido refrigerante no projeto. A temperatura ambiente também é importante.
Que outras regras devem ser seguidas?
Não apenas fabricantes russos, mas também estrangeiros estão envolvidos na produção de equipamentos e tubulações, juntamente com isolamento térmico.
Algumas linhas de produção de tubos laminados são capazes de produzir até três quilômetros de tubos laminados por dia (com comprimentos de até 12 metros). Os diâmetros dos produtos variam de 57 a 1020 milímetros. A embalagem protetora está disponível em polietileno ou metal.
No entanto, algumas deficiências persistem e não podem ser eliminadas na fase de produção. Estas foram identificadas por especialistas através de repetidos testes práticos.
- Durante o transporte de tubos revestidos de metal, podem ocorrer deformações no revestimento isolante.
- O isolamento de poliuretano se desprende do tubo que está sendo tratado termicamente.
- A estrutura protetora é destacada das camadas externas ou internas do tubo.
O principal problema reside na capacidade de expansão das tubulações metálicas. O aquecimento térmico leva à deterioração de suas características de qualidade. Portanto, a proteção contra tais impactos torna-se um fator importante.
O comprimento do próprio tubo é o fator que mais impacta a estabilidade e a durabilidade do isolamento térmico de um edifício. Não importa o meio que ele utiliza para transmitir o calor. Quanto maior o comprimento, maior o risco de a camada simplesmente falhar.
Portanto, esse parâmetro deve ser selecionado com o máximo cuidado. Os próprios especialistas desenvolveram comprimentos e diâmetros de tubulação ideais que garantirão que a estrutura permaneça em boas condições, independentemente das condições de operação.
Eles dependem exclusivamente do SNiP, já que o isolamento térmico de equipamentos e tubulações é particularmente exigente em termos de conformidade com as normas.
