Aplicações de tubos de polipropileno no setor de energia

Para muitas aplicações, o tubo de aço é a solução, especialmente em usinas de energia onde as pressões e as temperaturas excedem os limites de pressão e temperatura do tubo termoplástico. Há algumas exceções a essa regra não escrita e, neste artigo, discutiremos algumas dessas aplicações em que o tubo de polipropileno funciona exemplarmente na aplicação correta.

O polipropileno (PP) é um material de resina adequado para uma ampla gama de aplicações com uma faixa de pH de 1 a 14 e em temperaturas que ultrapassam 200° F. Os tamanhos dos tubos variam de 1/2″ a 48″ em SDR 11, com classificação de 150 psi, e de 4″ a 55″ em SDR 33, com classificação de 45 psi. O PP também é oferecido em SDR 17, com classificação de 90 psi.

Um fabricante, a Borealis, classifica seu PPr como RA130E-8427, DIN 8078 e DIN 8077. O RA130E-8427 é uma resina de copolímero aleatório de alto peso molecular que apresenta alta resistência à solda, resistência ao impacto e relaxamento mais rápido devido a um módulo de elasticidade mais baixo. Esse material é adequado para reciclagem usando métodos modernos de reciclagem.

Para colocar isso em perspectiva, aqui estão três aplicações típicas de água quente:

Aplicativo 1:

• P1: 40 psi
• T1: 170° F
• LN: 3″
• SG: Água de pré-aquecimento da caldeira saindo do desaerador e sendo enviada de volta para o tanque de água da caldeira.
• Vida útil esperada para o tubo de PP: O envelhecimento por calor limita a vida útil do tubo a um máximo de 16 anos, permitindo 63 psi com água. Em aplicações químicas, 42 psi é a pressão operacional máxima. Em resumo, o tubo falhará por fadiga térmica antes que a pressão seja um problema. Esse resultado é real tanto para PPR quanto para PPH.

  

Aplicativo 2:

• P1: 50 psi
• T1: 190° F
• LN: 2″ a 6″
• SG: Água de retorno do condensado da caldeira que vai para os tanques de água limpa de pré-aquecimento para elevar a temperatura da água à temperatura adequada.
• Vida útil esperada para o tubo de PP: O calor limitará a vida útil esperada do tubo a não mais de sete anos a um máximo de 50 psi. O calor causará falha em dez anos, portanto, mesmo que a pressão seja reduzida, isso não aumentará a expectativa de vida. Nesse caso, não há diferença significativa entre PPR e PPH.

Aplicativo 3:

• P1: 35 psi
• T1: 45° F
• LN: 2″ a 4″
• SG: Água fresca recém-filtrada e início do ciclo de pré-aquecimento.
• Vida útil esperada para o tubo PP: Vida útil total esperada (50 anos até 124 psi). Dada a pressão muito baixa nessa aplicação, o tubo será bem adequado.

Como você pode ver nesses três exemplos, a expectativa de vida dos tubos de polipropileno varia de acordo com a pressão-temperatura de cada aplicação. Uma boa regra geral para aplicações de tubos termoplásticos é que quanto mais alta a temperatura da aplicação, menor deve ser a pressão.

Com base nos anos estimados de vida útil, essa aplicação pode proporcionar ao usuário final uma vida útil mais longa do que a esperada do tubo de metal. O tubo de PPr não enferruja nem acumula depósitos de cálcio na parede interna do tubo devido ao seu valor de número Hazen-Williams de 150 para o acabamento da superfície ID.

Os produtos químicos no tratamento de água podem ser um problema constante para a tubulação de metal, pois podem atacar quimicamente o tubo de metal, causando corrosão, incrustações e furos, que podem causar problemas ambientais. Os produtos químicos típicos usados em aplicações de tratamento químico de água incluem.

• Hipoclorito de sódio (alvejante) – PE100-RC ou PP até 3mg/L com uma temperatura máxima de 104° F para PP.
• Produtos químicos corrosivos (álcalis) – O PP funciona muito bem.
• Solventes orgânicos (Lyes) – O PP que não funciona bem em altas concentrações ou altas temperaturas pode ser usado para aplicações de drenagem.
• Ácidos fortes e cáusticos aquosos – O PP funciona bem em concentrações de até 80% e é condicional em qualquer concentração acima de 80%.
• Ácidos clorídrico e fluorídrico – O PP funciona bem para concentrações de 20% e 40%, respectivamente, devido à difusão do ácido.

O polipropileno funciona bem para cada um desses tipos de produtos químicos com base nas condições de pressão/temperatura do material da tubulação de PP. Conforme detalhado acima, o hipoclorito de sódio (alvejante) funcionaria melhor com o material PE100-RC.

Como em todas as aplicações químicas, é necessário consultar o seu fornecedor de tubos para a seleção adequada do material com base na aplicação e na expectativa de vida útil estimada. O PVDF ou o ECTFE (Halar®) podem ser a melhor opção em algumas aplicações em que o tubo de PP não é bom.

Os sistemas de água ultrapura deionizada (DI) e de osmose reversa (RO) são outras oportunidades de aplicação para o tubo de PP. Um dos problemas com os sistemas de água DI e RO é manter a resistividade (classificação Ohm) depois que a água sai do sistema. Muitas instalações usam PVC, CPVC ou até mesmo tubos de aço carbono para seus sistemas de tubulação de água DI ou RO. Mas o que acontece quando você deioniza a água? Para deionizar, você remove os íons da água, após o que a água procura constantemente repor os íons que perdeu; nesses casos, ela fará isso a partir do ambiente da tubulação ao seu redor. “Eliminar a lixiviação” descreve esse fenômeno quando a água DI lixivia material da parede do tubo de diâmetro interno ao tentar substituir os íons ausentes, e é o principal motivo pelo qual você deseja selecionar o material de tubulação adequado para o seu sistema – caso contrário, você corre o risco de contaminar o meio dentro do tubo. Se você gastar US$ 50.000, US$ 75.000 ou US$ 100.000 em um sistema de água DI para ter um valor de água com classificação Ohm de “X”, seu sistema de tubulação deve fornecer a classificação Ohm que você pagou para instalar.

O segundo problema mais significativo com a tubulação não-PP é que você tem áreas de formação de água estagnada. A água estagnada pode criar bactérias e causar danos à classificação da água. Esses são fatores críticos a serem considerados ao selecionar adequadamente o sistema de tubulação para o sistema de tubulação de água DI ou RO. O PP é um excelente substituto para os tubos de PVC, CPVC ou WCB; consulte as diretrizes ASTM, ASME, USP, TOC, Resistividade, TDS e bactérias para obter mais detalhes.

Há muitas maneiras de fundir adequadamente o tubo de polipropileno.Duas técnicas comuns são a fusão de topo e a fusão de soquete, em comparação com uma opção de cimento solvente ou uma opção de solda de metal para PVC/CPVC e tubos de metal. Ao fundir os tubos, você pode eliminar possíveis zonas de vazamento aquecendo o material até o estado fundido e, em seguida, empurrando-o com força e mantendo-o no lugar até esfriar. Assim, você cria um cordão de solda mais forte do que o próprio tubo. Outras formas de fundir tubos de PP incluem a fusão por infravermelho (sem contato), a fusão sem cordão e a soldagem por eletrofusão .

Esses cinco exemplos de fusão darão a você uma melhor compreensão de como fundir tubos de PP. Cada um tem seus próprios benefícios e ambientes ideais, mas a decisão final sobre o método de soldagem adequado se baseia nos requisitos do seu processo. A fusão por infravermelho (IR) e a fusão sem cordão são típicas de processos farmacêuticos e de chips de silício, enquanto a fusão de topo, de encaixe e a eletrofusão são típicas de ambientes industriais.

Se você estiver procurando água para alimentação de caldeira, sistema de tratamento químico de caldeira, sistema de pré-aquecimento de água, água DI ou um sistema RO, o polipropileno é uma excelente alternativa aos sistemas de tubulação de metal em usinas de energia. Lembre-se de que apenas algumas aplicações são de alta temperatura e alta pressão, portanto, pode ser vantajoso procurar outras opções para suas aplicações de água de energia.

AVISO DO EDITOR: Observe que as informações contidas neste artigo são apenas para fins educacionais e não substituem nenhuma informação técnica ou especificação de produto da Asahi/America.
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