Uma junta de expansão é um dispositivo projetado para compensar a expansão térmica, vibração, variações de pressão e deslocamento. Ela ajuda a evitar, estabilizar ou minimizar as consequências indesejáveis desses fatores. É utilizada em tubulações principais para diversas finalidades.
As redes de aquecimento modernas são muito extensas e, no nosso clima, mantê-las em bom funcionamento exige um esforço considerável. Portanto, melhorar o desempenho e a confiabilidade das redes de aquecimento é uma questão urgente.
Uma solução para esse problema são as juntas de dilatação para tubulações de aquecimento. Essas juntas de dilatação são utilizadas não apenas em tubulações principais e redes de distribuição, mas também em sistemas de aquecimento predial (e outros sistemas).
Tipos de compensadores
Estruturalmente, esses dispositivos se enquadram nos seguintes tipos:
- juntas de expansão de glândulasEsses tipos de juntas de expansão para tubulações podem suavizar a dilatação térmica em longas linhas de aquecimento e abastecimento de água. São o tipo mais antigo de conexões para tubulações principais de aquecimento, embora ainda sejam usadas com sucesso nos dias de hoje.
Em comparação com as juntas de expansão de fole, esses tipos de componentes para sistemas de aquecimento e abastecimento de água apresentam desvantagens mais significativas. Entre elas, a necessidade de monitoramento constante de vazamentos. Além disso, elas não suportam bem as tensões angulares do sistema. Essas desvantagens são agravadas pela dificuldade de reparo e pelos altos custos de manutenção. Qualquer encanador inexperiente perguntará, logicamente: por que instalar esses mecanismos em sistemas de aquecimento e abastecimento de água se eles têm tantas deficiências? Essa compensação é necessária? A resposta é que as juntas de expansão de gaxeta possuem uma capacidade de compensação muito alta, e isso se torna uma prioridade na sua seleção. Elas são construídas em aço e consistem em duas carcaças de volumes diferentes. Uma carcaça é inserida na outra, e uma gaxeta especial é instalada entre elas. Sem ela, a vedação da caixa de gaxeta e o movimento relativo das duas partes são impossíveis. A pressão em uma tubulação com esse elemento pode chegar a 2,5 MPa, e a temperatura máxima pode atingir +300 graus Celsius. As juntas de expansão de gaxeta são ainda subdivididas em juntas de extremidade simples e juntas de extremidade dupla. O tipo de extremidade dupla distingue-se pelos seus três componentes principais (dois internos e um externo). Já foi dito que esses dispositivos são caracterizados por uma alta capacidade de compensação, que aumenta proporcionalmente ao aumento do volume da rede.
Importante! Embora as válvulas seladas suportem bem as condições de temperatura, elas não são aprovadas para uso em sistemas expostos a ambientes químicos agressivos. Isso ocorre porque sua gaxeta é pouco resistente a tais influências. Nesses ambientes, recomenda-se o uso de válvulas de fole ou de borracha.
- Juntas de expansão de borrachaEsses insertos antivibração também são um tipo de junta de expansão que protege tubulações de polipropileno ou de qualquer outro material. Sua característica distintiva é a presença de um elemento de borracha que apresenta propriedades físicas especiais. A vida útil estimada desses componentes de tubulação é de vinte anos, período durante o qual não são necessárias manutenções ou reparos.
As vantagens, neste caso, incluem o fato de a junta de expansão em U em um sistema de aquecimento ser menos suscetível a deslocamentos cíclicos do que quando instalada inicialmente. Os modelos de borracha também resistem melhor a deformações axiais de curta duração (compressão ou extensão). Comparados aos dispositivos em U, os dispositivos de borracha resistem melhor a interrupções repentinas na circulação e à formação de vácuo. Após o restabelecimento do fluxo, eles continuam funcionando. Esses mecanismos podem ser instalados em estruturas que bombeiam fluidos químicos agressivos. Eles também mantêm seu desempenho quando a temperatura sobe para 200 graus Celsius. Ao contrário das juntas de expansão em U, esse tipo de dispositivo é preferível para instalação em sistemas de baixa pressão onde a formação de vácuo é possível. O elemento de trabalho nesses mecanismos está localizado entre flanges de aço, e a camada interna é uma capa de borracha. Esse elemento, na verdade, desempenha uma função protetora interna. A pressão máxima no sistema de aquecimento que esses tipos de elementos de compensação podem suportar é de 2,5 MPa. - compensadores de tecidoTrata-se de um tipo especial de junta de expansão que pode ser utilizada para suavizar a expansão térmica em gasodutos que operam sob baixa pressão.
Na fabricação desses elementos, é dada especial atenção à resistência do material base. Esse material geralmente apresenta alta resistência ao gelo e aos raios UV. O revestimento isolante desses elementos suporta altas temperaturas e é resistente a danos mecânicos na rede de aquecimento. Esses componentes são complementados por uma carcaça de proteção térmica. Os mecanismos de tecido estão disponíveis nos seguintes tipos: dispositivos para uso em ambientes químicos agressivos; dispositivos para instalação em tubulações de alta temperatura; mecanismos para operação em condições de baixa temperatura; e dispositivos multicamadas com isolamento interno. - Dispositivos do tipo lenteAs juntas de expansão com lentes para tubulações se destacam por sua eficácia em suavizar os deslocamentos axiais ou angulares da rede de aquecimento causados pelos efeitos da temperatura. Esse mecanismo é composto por lentes. Cada lente é uma semi-lente soldada ao redor de uma circunferência de aço estampado. Devido ao seu design, esses dispositivos se expandem e contraem, suavizando a expansão. Comparado aos dispositivos tipo fole, esse tipo apresenta vantagens. As juntas de expansão com lentes para tubulações de aquecimento ou abastecimento de água suportam melhor altas temperaturas e exibem maior rigidez. No entanto, não são adequadas para aplicações de altíssima temperatura em tubulações de aquecimento. Esse tipo de mecanismo é amplamente utilizado na indústria. Os mecanismos com lentes, de acordo com a norma GOST, são classificados nos seguintes tipos: axial KLO; angular; retangular PGVU; redondo PGVU. As juntas de expansão com lentes podem ser encontradas em salas de caldeiras, pequenos trechos de tubulações de polietileno e outras tubulações onde não se exige alta compensação térmica. Além disso, são encontradas em linhas de descarga e próximas a equipamentos de bombeamento.
- Opções com flangeEsses compensadores, como o próprio nome indica, são conectados à linha principal por meio de flanges. A principal vantagem desses dispositivos é a sua instalação relativamente simples. Os parafusos são apertados utilizando flanges de rotação livre.
No entanto, ao utilizar esses mecanismos, é importante lembrar que eles não são reparáveis. Se quebrarem (ou perderem a vedação), devem ser substituídos. Esses dispositivos também exigem inspeção regular e aperto dos parafusos. Não é recomendável pintar esses tipos de mecanismos de compensação devido ao potencial de danos à superfície. - Opções radiais para compensação térmica em dutosEsses tipos de juntas de expansão para redes de aquecimento funcionam eficazmente em tubulações de água e aquecimento instaladas em ziguezague, serpentina ou com curvas de compensação. Na maioria dos casos, esse tipo de junta de expansão é considerado o mais adequado, pois acomoda facilmente dispositivos de limpeza (como pistões). A vantagem desse tipo de junta é que ela pode ser instalada em tubulações de água e aquecimento de qualquer configuração. No entanto, especialistas recomendam sua instalação somente após a falha dos métodos de compensação natural.
- em forma de UPodem ser horizontais, verticais ou inclinadas. Sua principal função é compensar a expansão térmica e amortecer as vibrações no sistema de tubulação.
A instalação de sistemas de compensação é altamente recomendável em tubulações de sistemas de aquecimento e em sistemas de distribuição de água quente em redes de aquecimento residenciais.
A instalação de juntas de dilatação é obrigatória, independentemente do material da tubulação;
- Dispositivos de fole – uma estrutura em forma de tubo corrugado de dupla camada e paredes finas, com a parte interna feita de chapa de aço 12x18N10T e a parte externa feita de aço similar St.20. Essa solução composta proporciona ao produto resistência suficiente, mantendo as propriedades de segurança especificadas.
Esses insertos respondem quase perfeitamente à expansão ou contração da tubulação sob diferentes temperaturas, reduzindo significativamente a vibração. Podem ser utilizados com pré-tensionamento para aumentar a amplitude da vibração. A vantagem desses mecanismos reside na sua capacidade de suportar cargas elevadas e no seu tamanho compacto, reduzindo consideravelmente a quantidade de escavação necessária. - fusões glandulares As juntas de expansão são uma combinação de dois tubos de diâmetros diferentes, integrados entre si por meio de uma gaxeta e um seguidor de gaxeta. A parte interna pode se mover livremente dentro da parte externa, e vazamentos são contidos por uma vedação. Estruturalmente, este é o tipo mais simples de junta de expansão para sistemas de aquecimento, mas desempenha sua função de forma bastante confiável.
Ao utilizar tais dispositivos, é necessário monitorar constantemente seu funcionamento com o aperto periódico da bucha, procedimento realizado durante as inspeções preventivas. Assim, torna-se necessário instalar poços de inspeção., bem como instalações na rede de aquecimento principal para manutenção; - compensadores de lente – são instaladas em tubulações de água quente (em particular) para compensar a expansão térmica linear.
Esses produtos são fabricados a partir de semi-lentes estampadas em chapa de aço e soldadas ao longo da flange. Estão disponíveis em configurações de lente simples, dupla, tripla e quádrupla. São fixados ao tubo por soldagem ou flanges. Os diâmetros das juntas de expansão variam de 100 a 2020 mm. São instaladas em seções fixas de tubulações de aquecimento. Estão disponíveis versões angulares e retas. Compensadores quadrados e retangulares também são utilizados para dutos de ar de alta temperatura. - estruturas de borracha de segurança – são usados como inserções de amortecimento de vibração em várias tubulações para amortecer as vibrações de equipamentos de bombeamento ao bombear diversos fluidos, bem como soluções ligeiramente agressivas a temperaturas de -10ODe até +110 a uma pressão de 1,0 a 1,6 MPa.
Além de sua função principal de amortecimento de vibrações, ele funciona com sucesso em deformações térmicas de tubulações de aquecimento, bem como em casos de deslocamentos radiais e deformações angulares.
Este tipo de compensador é o mais comum para uso em sistemas de abastecimento de água, pois, apesar de sua confiabilidade e simplicidade, possui o menor custo.
Por que esses dispositivos são necessários?
As juntas de expansão para tubulações de aquecimento são componentes cruciais. Nem todos têm uma compreensão precisa das cargas às quais uma tubulação ou encanamento de aquecimento opera. Seu funcionamento é constantemente afetado pela temperatura e pressão.
Altas cargas de pressão, golpe de aríete e temperatura causam compressão e alongamento do material da rede. Todos esses fatores levam à deformação e danos ao sistema. Se tudo isso não for levado em consideração e elementos de proteção não forem instalados, o sistema falhará rapidamente.
É melhor selecionar um mecanismo específico na fase de planejamento do sistema, após calcular a sobrecarga potencial do sistema de aquecimento ou abastecimento de água. Posteriormente, uma estrutura flexível capaz de compensar essa sobrecarga pode ser instalada.
Recomenda-se a utilização de componentes de suavização de carga em todas as linhas principais. É importante compreender que o funcionamento correto e a confiabilidade das tubulações de aquecimento, sejam elas de aço ou plástico, dependem diretamente de uma solução de compensação adequada.
Os mecanismos de compensação, por sua vez, também são fabricados com diversos materiais. Portanto, a escolha do dispositivo adequado para cada situação exige uma análise cuidadosa, pois essa é a única maneira de prolongar a vida útil de um sistema de aquecimento ou de abastecimento de água, evitando custos elevados com reparos.
Juntas de expansão em tubulações de polipropileno
Materiais compósitos e plásticos estão sendo cada vez mais utilizados em dutos. Embora o coeficiente de expansão térmica linear dos plásticos seja significativamente menor que o dos metais, a compensação das deformações térmicas não é menos importante. Cargas vibracionais também são altamente indesejáveis para dutos fabricados com esses materiais.
Dispositivo de segurança, O tubo de polipropileno em forma de laço parece ter um design extremamente simples., permitindo fácil instalação na rede de aquecimento. Esses produtos são amplamente utilizados em todos os tipos de tubulações.
A utilização desses fusíveis elimina o impacto negativo do golpe de aríete e dos aumentos repentinos de temperatura (no sistema de aquecimento). Assim, podem ser considerados dispositivos de segurança que garantem a integridade do sistema de aquecimento ou de fornecimento de água quente.
Finalidade das juntas de dilatação para aquecimento
Dispositivos desse tipo desempenham funções específicas, porém extremamente importantes:
- Amortecimento das vibrações geradas pelas bombas em toda a rede de distribuição. Mesmo que esse fenômeno não seja perceptível ao toque ou à vista, ele está sempre presente. É especialmente perigoso quando a frequência de vibração da bomba coincide com a frequência natural da tubulação. Isso pode causar ressonância, o que pode aumentar consideravelmente a amplitude das vibrações, danificando rapidamente o sistema de tubulação.
- Compensação da expansão térmica linear em redes causada por variações na temperatura do fluido refrigerante. A expansão ou contração resultante das tubulações gera tensão adicional nas juntas soldadas ou de encaixe, reduzindo sua vida útil e podendo levar à sua falha.
A utilização desses fusíveis em tubulações de sistemas de aquecimento aumenta significativamente sua vida útil e prolonga o intervalo entre reparos na rede de aquecimento.
A instalação de juntas de dilatação é atualmente uma medida obrigatória. durante a construção de redes de aquecimento.
Instalação de juntas de dilatação em tubulações de sistemas de aquecimento.
As juntas de dilatação instaladas nos sistemas de aquecimento e abastecimento de água de um edifício residencial devem estar em conformidade com a documentação do projeto. Elas são fixadas por meio de soldagem das conexões à tubulação.
As juntas de expansão são instaladas na ausência de pressão ou produtos bombeados na tubulação. É necessário verificar o alinhamento da tubulação com o corpo da junta de expansão para evitar cargas radiais no sistema durante a operação. Tais cargas podem causar travamento e falha das partes móveis do dispositivo.
A instalação dessas estruturas em tubulações de sistemas de aquecimento deve começar após a fixação da seção em suportes fixos e somente em trechos retos. Em trechos verticais, evite colocar o peso do sistema sobre o compensador.
Além dos suportes fixos, devem ser instalados suportes deslizantes na tubulação para evitar sua deformação sob carga devido à expansão térmica.
A quantidade de atrito nesses nós é levada em consideração ao calcular o comprimento máximo da seção da junta de dilatação durante o projeto. Se forem instalados dispositivos do tipo fole, não será possível utilizar suportes do tipo suspensão nessa seção.
Ao projetar suportes fixos, os seguintes aspectos devem ser levados em consideração:
- A força criada pelo compensador "no impulso".
- Força de rigidez do dispositivo.
- Força de atrito em suportes deslizantes.
Os compensadores não são submetidos a manutenção e devem ser substituídos por um novo caso apresentem algum defeito.
Fabricantes
O mercado para esses produtos é normalmente abastecido por fabricantes nacionais. Seus produtos se caracterizam por qualidade aceitável e operação confiável. A Armartek produz com sucesso amortecedores de vibração de borracha; seus produtos patenteados são compactos e fáceis de instalar.
A produção de juntas de expansão tipo fole está em pleno desenvolvimento, sendo representada pelas empresas "Metalkomp" e "Kompenz", que oferecem qualidade bastante satisfatória.
Conclusão
Diversos modelos de compensadores de aquecimento aumentam significativamente a vida útil dos sistemas de aquecimento como um todo, eliminando cargas adicionais.
O custo de compra e instalação é mais do que compensado pela longa vida útil do sistema de aquecimento. Boa sorte!
