Por que plásticos versus metais?

Há vários fatores que a comunidade de projeto deve considerar ao escolher o material adequado para uma aplicação específica. Alguns desses fatores incluem: tipo de mídia, temperatura, pressão, taxa de fluxo, ambiente, códigos locais, custo do projeto, cronograma do projeto e custo total da instalação. Neste artigo, vamos nos concentrar em dois sistemas de tubulação termoplástica: (1) PP-RCT e (2) PE100 especialmente formulado, ambos os quais oferecem inúmeras vantagens em relação aos sistemas metálicos tradicionais, como cobre, aço, aço inoxidável e alumínio. Se um sistema de tubulação termoplástica atende aos critérios da aplicação, por que alguém iria querer usar um material mais pesado, que corrói e aumenta o custo total da construção? Esperamos que este artigo forneça uma resposta a essa pergunta. Primeiro, vamos dar uma olhada em como alguns dos materiais foram usados, tanto no passado quanto no presente.

Deixe-me apresentar a você um breve histórico dos materiais usados na tubulação. Dados históricos mostram que os antigos egípcios usavam cobre martelado para a tubulação, e os romanos usavam tubos de chumbo para a distribuição de água quente e fria. Os primeiros colonizadores norte-americanos usavam troncos ocos, até que o aço – que ainda é o material de tubulação mais comum – e os tubos de cobre foram produzidos. À medida que os requisitos de tubulação mudaram, materiais alternativos com vários recursos, vantagens e benefícios foram considerados. Esses atributos incluíam resistência à corrosão, purificação da água, facilidade de instalação e preocupações ambientais de fabricação. Alguns desses materiais alternativos eram termoplásticos. Embora existam inúmeras aplicações para tubos e tubulações termoplásticas, a próxima seção se concentrará em alguns materiais usados para tubulação de serviço de construção. Essas aplicações incluem água quente e fria, água do condensador, ar comprimido, vácuo e outras. Esses dois materiais de tubulação termoplástica oferecem benefícios significativos a longo prazo em relação aos sistemas tradicionais de tubos metálicos.

O cobre e o aço têm sido dominantes em quase todos os tipos de tubulação; no entanto, o polipropileno copolímero randômico com estrutura cristalina para serviços em temperaturas mais altas(Asahitec™ PP-RCT) e o polietileno projetado para ar comprimido(Air-Pro® PE especialmente formulado) estão se tornando mais comuns e amplamente aceitos. Então, por que a hesitação e os mal-entendidos sobre os plásticos? Há dois motivos principais: primeiro, os ambientalistas abominam os plásticos, pois alguns levam muitos anos para se degradar, o que dá aos plásticos uma má reputação; segundo, os produtos metálicos existem desde sempre e todos estão familiarizados com eles.

Para começar, vamos abordar o primeiro motivo. Os ambientalistas estão corretos quando afirmam que os plásticos não são biodegradáveis, mas eles não estão se referindo a plásticos consumíveis de uso único, como garrafas de água, anéis de seis embalagens, canudos, utensílios ou recipientes de alimentos e bebidas? No caso de sistemas de tubulação, você não gostaria de ter algo que não se degradasse e se rompesse com o tempo? Ou que seja prejudicial ao meio ambiente quando for extraído ou fabricado? E o segundo motivo: os produtos metálicos existem muito antes dos plásticos, mas será que eles são necessariamente o produto certo para a aplicação? Por que as empresas de energia estão substituindo as tubulações de gás de aço enferrujadas por tubulações de termoplástico? Por que alguns fabricantes de produtos metálicos estão constantemente minimizando os benefícios dos plásticos? O tempo dirá, mas até lá, vamos dar uma olhada em algumas aplicações em que os termoplásticos estão se tornando mais aceitos por proprietários, arquitetos, engenheiros e empreiteiros.

Acho que sabemos o que é ar comprimido, pois todos nós, em um momento ou outro, tivemos que encher os pneus de nossos veículos quando a pressão ficou baixa. O calcanhar de Aquiles de todo sistema de ar comprimido é a umidade, que causa corrosão no sistema de tubulação metálica e, por fim, falhas. Os secadores de ar são incorporados ao sistema de tubulação, mas a umidade residual ainda está presente. A umidade causará corrosão interna ou, no caso de um sistema diretamente enterrado, corrosão externa em um sistema termoplástico como o Air-Pro®? Absolutamente não.

O que é aquecimento e resfriamento hidrônico? Os sistemas hidrônicos circulam água líquida por meio de tubos para fornecer aquecimento e resfriamento às zonas do edifício. Os sistemas hidrônicos consistem em uma fonte de energia (caldeira, aquecedor de água ou resfriador), juntamente com as bombas e tubulações associadas que conectam a fonte a unidades terminais de transferência de calor adequadas localizadas nos espaços. Os metais são usados principalmente para essas aplicações; no entanto, o PP-RCT pode oferecer inúmeras vantagens em relação ao aço, que abordaremos a seguir.

Número um: Corrosão. Esse pode ser o maior fator pelo qual os sistemas de tubulação termoplástica são considerados em detrimento dos metálicos. De acordo com o relatório Buried No Longer (BNL) de 2012 da American Water Works Association (AWWA)mais de US$ 1 trilhão precisa ser gasto nos próximos 25 anos para reparar ou substituir o sistema de distribuição de água envelhecido do país. O tratamento químico é frequentemente implementado para retardar a corrosão da tubulação de aço; no entanto, esse tratamento pode ter efeitos prejudiciais ao próprio sistema de tubulação. À medida que a corrosão interna continua, as quedas de pressão aumentam e as taxas de fluxo diminuir. Com o tempo, você sentirá menos pressão no ponto de uso. A Hazen-Williams A equação de H&W (H&W) é uma relação empírica que relaciona o fluxo de água em uma tubulação com as propriedades físicas da tubulação e a queda de pressão causada pelo atrito. Ela é usada no projeto de sistemas de tubulação de água. O número H&W mais alto reflete menos atrito e melhores características de fluxo, e o número H&W mais baixo reflete mais atrito e características de fluxo reduzidas. A Figura 1 compara os números H&W do aço, cobre e polipropileno. Um aspecto a ser lembrado: os fatores do aço e do cobre baseiam-se em um material novo e diminuirão com o tempo à medida que a corrosão interna aumentar; já o polipropileno não sofrerá corrosão ou incrustação, portanto, o número H&W permanecerá sempre o mesmo. Por exemplo: se o aço novo (conforme a Figura 1) tem um fator H&W entre 90 e 110, qual é o fator H&W de um tubo de aço conforme a Figura 2? 60? 20? Quem sabe. Esse é um dos motivos pelos quais os sistemas de tubulação metálica geralmente são superdimensionados – para compensar a corrosão interna. Muitos desses sistemas de distribuição de água estão se voltando para os termoplásticos, pois eles não serão atacados por corrosão interna ou externa.