Tubos de metal para aquecimento

Seleção de tubos para o sistema de aquecimento

Como escolher tubos de aço para o sistema de aquecimento? Ao escolher, considere os seguintes parâmetros:

• material utilizado para a produção de tubos;
• método de fabricação de tubos;
• características técnicas dos tubos.

Seleção de tubos dependendo do material de fabricação

Para a fabricação de tubos de aço podem ser utilizados:

• aço carbono (preto);
• aço inoxidável.

Os tubos de aço carbono (preto) (foto acima) apresentam as seguintes vantagens:

• baixo coeficiente de expansão quando exposto a alta temperatura do líquido que passa;
• não suscetibilidade a influências mecânicas;
• baixo custo.

A desvantagem deste tipo de material é um alto nível de suscetibilidade à corrosão. Para minimizar a formação de depósitos corrosivos, os tubos são galvanizados.

Tubos de aço com revestimento de zinco

O aço inoxidável é menos propenso à corrosão do que o aço carbono. O aço inoxidável também é diferente:

• resistência ao estresse mecânico;
• baixo coeficiente de expansão;
• aparência estética, o que evita a necessidade de cobrir os tubos com vários elementos decorativos.

No entanto, o custo dos tubos de aço inoxidável é muito maior.

Tubos de aço feitos de aço inoxidável

Seleção de tubos dependendo do método de fabricação

Os tubos para o sistema de aquecimento podem ser feitos por um dos seguintes métodos:

Soldagem. Os tubos soldados podem ter uma costura reta (costura reta) ou espiral (costura em espiral). Os tubos de costura reta têm uma desvantagem significativa - uma costura que pode ser danificada quando exposta à temperatura e alta pressão. Portanto, o sistema de aquecimento com tubos de aço é feito principalmente de tubos espirais;

Tubo de aço soldado com costura espiral

esticando (rolando). Os tubos feitos desta forma não possuem costura soldada (tubos sem costura), o que aumenta significativamente suas características técnicas (resistência à temperatura e pressão). No entanto, o custo dos tubos sem costura é mais alto do que os tubos soldados, o que limita seu uso (usado para criar sistemas de aquecimento em climas severos ou alta pressão).

tubos laminados

Para o arranjo de sistemas de aquecimento para uma casa particular ou apartamento na cidade, podem ser usados ​​tubos de costura reta e espiral, desde que a pressão no sistema não exceda os indicadores de projeto dos tubos obtidos após o teste.

Seleção de diâmetro e outras características técnicas

O principal parâmetro técnico ao escolher tubos de aço para a construção de um sistema de aquecimento é o diâmetro.

O diâmetro dos tubos depende de indicadores como:

• temperatura do refrigerante na entrada do sistema;
• temperatura do refrigerante na saída do sistema;
• a quantidade de calor necessária para aquecer a sala;
• a velocidade de movimento do refrigerante no sistema.

Dados todos os indicadores para o cálculo, você pode usar a fórmula matemática:

Cálculo do diâmetro do tubo para um sistema de aquecimento

Na fórmula apresentada, os seguintes parâmetros são indicados por letras:

• D - diâmetro da reivindicação;
• Q é a quantidade de calor (capacidade do equipamento);
• ∆t° é a diferença de temperatura na entrada e saída do refrigerante;
• V é a velocidade do movimento.

Para não fazer cálculos matemáticos complexos, você pode usar as tabelas desenvolvidas por especialistas com base na fórmula especificada.

Tabela para determinar o diâmetro

Por exemplo, para equipar um sistema de aquecimento com uma potência do equipamento de aquecimento de 2,4 kW, são necessários tubos com diâmetro de 8 a 10 mm.

Se tubos de diâmetro menor forem instalados no sistema, a quantidade de calor não será suficiente para aquecer a sala.Ao instalar tubos de diâmetro maior, ocorrerá ruído quando o refrigerante se mover.

Critério de seleção

Ao determinar quais tubos são melhor usados ​​para aquecer um apartamento ou uma casa individual, eles consideram os seguintes parâmetros físicos e operacionais:

Resistência à corrosão. Como a água ou o anticongelante com seu conteúdo flui nos circuitos de aquecimento, os tubos de aquecimento devem ter uma alta resistência à corrosão.
Força. A pressão padrão no sistema de aquecimento não excede 2 atmosferas, a tubulação deve suportar facilmente essa pressão com uma margem de 1,5 a 2 vezes.
Características de temperatura. A temperatura do suporte no circuito de aquecimento raramente excede 70 ° C; para pisos quentes, o valor limite é de cerca de 50 ° C. É claro que a tubulação deve suportar parâmetros de temperatura com margem em caso de situações de emergência - superaquecimento do refrigerante devido a problemas de automação, mau funcionamento da caldeira.
Condutividade térmica. Os tubos de aquecimento transportam o refrigerante para os radiadores ou são eles próprios trocadores de calor, transferindo energia térmica para a betonilha

No primeiro caso, sua condutividade térmica não desempenha um papel importante e seu alto grau é até indesejável. Ao trabalhar em circuitos de piso radiante, pelo contrário, é necessária alta transferência de calor, portanto, a condutividade térmica da tubulação deve ter a taxa mais alta.

Arroz. 2 Alongamento de uma seção de tubos de 100 metros quando aquecido a 50 ° C

• Coeficiente de expansão térmica. É bem conhecido que todos os materiais se expandem até certo ponto quando aquecidos, isso afeta especialmente os polímeros. Se os tubos para sistemas de aquecimento forem colocados em paredes ou sob uma mesa a granel, essa característica dos plásticos deve ser levada em consideração e um material com o menor coeficiente linear deve ser selecionado.
• Dificuldade de instalação. Para conectar seções de tubulações, diferentes métodos são usados, dependendo dos materiais dos tubos; a maioria das tecnologias requer o uso de uma ferramenta especial cara e habilidades para trabalhar com ela.

Existem também métodos para conectar tubos de plástico com conexões de compressão removíveis, onde a ferramenta principal é uma chave regular ajustável. E uma novidade pouco conhecida no encanamento - um encaixe de pressão, você pode unir dois pedaços de tubos feitos de polietileno reticulado em alguns segundos com um clique.

Dimensões

Quando colocado, o circuito de piso radiante pode ter 100 metros ou mais de comprimento, por isso é importante que a tubulação utilizada seja de tamanho adequado para evitar juntas indesejadas sob a betonilha. Resistência química

A tubulação de aquecimento é frequentemente colocada em paredes ou betonilha, anticongelantes são passados ​​por ela - etilenoglicol, propilenoglicol. Portanto, um dos principais requisitos para o duto é a resistência a produtos químicos agressivos.

Arroz. 3 Os principais tipos de instalação de acessórios de transição em tubos: prensagem (para PEX-AL-PEX), conexão de compressão PEX, prensagem com manga de tensão (para PEX), solda PP, prensagem de aço inoxidável de paredes finas

Durabilidade. Os tubos de aquecimento devem suportar uma operação de longo prazo (pelo menos 50 anos de acordo com o padrão estadual), embora deve-se ter em mente que, para polímeros, a vida útil depende em grande parte dos parâmetros de temperatura do refrigerante e da pressão da linha.
Características hidráulicas. As paredes internas das tubulações para aquecimento em um apartamento, prédios individuais, devem ter baixa resistência hidráulica ao fluxo de água, ou seja, ser perfeitamente lisas. Isso contribui para a alta eficiência do sistema, reduz os custos operacionais (consumo de energia da bomba de circulação).
Respirabilidade. O oxigênio no refrigerante é um forte oxidante de metais, a corrosão destrói elementos de aquecimento, peças de caldeira e acessórios de aço no sistema

Portanto, é importante que a bainha do tubo não permita a passagem de ar, este requisito é irrelevante para os metais devido à sua alta densidade e é importante quando se utilizam tubulações de polímero no circuito de aquecimento. Preço
O principal critério que é imediatamente observado ao instalar o aquecimento, é precisamente devido ao preço mais baixo que os produtos de plástico estão em maior demanda entre a população

Variedades de tubos de aço

A indústria metalúrgica produz apenas três tipos de produtos de tubos de aço.

Aço preto. Os produtos de tubulação deste tipo foram amplamente utilizados nos anos 70 - 90 do século passado na criação de tubulações de abastecimento de água e aquecimento. Na maioria das vezes, um tubo VGP soldado elétrico foi usado para esse fim, cujas características técnicas correspondem aos requisitos do GOST 3262-75.

Tubos soldados são frequentemente usados ​​para a instalação de redes de aquecimento, tais tubos são retos e com costura em espiral

Informação util! Muitos artesãos domésticos, ao escolher os elementos de um sistema de aquecimento, levam em consideração, juntamente com a vida útil dos tubos de aquecimento de aço, também o fato de serem facilmente soldados e, assim, facilitar a instalação do sistema. A principal desvantagem deste tipo de produtos de metal laminado é a suscetibilidade à corrosão em contato com a água.

Por esse motivo, flocos de ferrugem aparecem no refrigerante e os próprios tubos ficam cobertos de depósitos. A combinação desses fatores leva a uma diminuição no rendimento da tubulação de aquecimento. É por isso que você pode comprar tubos de aço hoje a um preço relativamente baixo, mas terá que trocá-los com bastante frequência

A principal desvantagem deste tipo de produtos metálicos laminados é a sua suscetibilidade à corrosão em contacto com a água. Por esse motivo, flocos de ferrugem aparecem no refrigerante e os próprios tubos ficam cobertos de depósitos. A combinação desses fatores leva a uma diminuição no rendimento da tubulação de aquecimento. É por isso que você pode comprar tubos de aço hoje a um preço relativamente baixo, mas terá que trocá-los com bastante frequência.

Aço galvanizado. A camada de revestimento de zinco, como mencionado acima, é projetada para neutralizar o fenômeno da corrosão e aumentar a vida útil dos produtos de tubos de aço preto. A galvanização não lida completamente com a tarefa, mas apenas retarda a corrosão do metal base.

De acordo com especialistas, a galvanização é o material mais estável e durável, cujas características técnicas permitem criar aquecimento centralizado com seus picos de pressão e programação de temperatura imprevisíveis. Em sistemas de aquecimento autônomos que permitem o controle operacional dos parâmetros operacionais, podem ser instalados tubos de metal-plástico e polipropileno mais baratos.

Os elementos galvanizados da tubulação de aquecimento têm apenas duas sérias desvantagens:

• a solda rompe a camada de zinco dentro do tubo, criando um ponto vulnerável à corrosão. Isso inevitavelmente leva a uma diminuição na vida útil do sistema de aquecimento. E montar em um thread levará muito tempo e esforço.
• o custo dos produtos galvanizados é muito maior do que o preço dos tubos de aquecimento feitos de aço preto, metal-plástico ou plástico.

Os tubos para aquecimento devem ser escolhidos galvanizados ou inoxidáveis, são resistentes à corrosão e duram mais do que o normal

Aço inoxidável. Teoricamente, o uso de tubos de aço inoxidável sem costura ou soldados torna os risers, assim como os delineadores, quase eternos. Mas esta solução não é popular devido à complexidade do processamento de aços resistentes à corrosão e seu alto custo.

Nesse contexto, o uso de um tubo corrugado de aço inoxidável parece ser muito mais lucrativo.

• durante a instalação, você pode usar um par de chaves de gás e um cortador de tubos barato;
• pressão de trabalho recomendada a +100˚С é. Tal indicador não está disponível para nenhum plástico;
• os tubos podem ter qualquer configuração complexa e são facilmente dobrados à mão.

Observação! Se sua família tem filhos pequenos, eles inevitavelmente usarão os cabos do radiador como travessa ou suporte, o que causará deformação desses elementos da tubulação de aquecimento. E o aço inoxidável, de fato, como qualquer metal, perde força com flexão repetida e pode até quebrar.

Critérios para escolher tubos de metal para aquecimento

Ao construir uma casa e instalar um sistema de aquecimento com as próprias mãos, surge a principal questão - quais tubos de metal são melhores? Como você sabe, os metais usados ​​para comunicações são classificados como:

• Preto;
• cor;
• ligas.

A primeira categoria inclui aço laminado, ferro galvanizado e ferro fundido. Os metais não ferrosos não enferrujam, mas oxidam, são eles:

• bronze;
• cobre;
• alumínio, etc

O tipo e layout do sistema de aquecimento é um dos fatores decisivos na escolha de tubos para a rede

Principais critérios de seleção:

• tipo de sistema de aquecimento (gravitacional ou forçado);
• carga máxima (as condições das regiões do norte diferem no período de aquecimento das latitudes do sul);
• a possibilidade de substituir seções do duto com a maior carga;
• método de instalação (escondido ou fechado, dentro das paredes);
• a configuração geral do sistema, incluindo o número de andares de uma casa particular;
• design e pressão máxima no interior;
• tipo de refrigerante;
• possibilidades de transporte e instalação do tipo faça você mesmo;
• duração total e estrutura orçamentária para instalação;
• temperatura máxima possível no sistema.

Métodos de soldagem de tubos longitudinais

Os produtos de tubos fabricados pelo método de dobrar uma folha (tira) de aço em um círculo e conectar suas juntas são soldados usando várias tecnologias diferentes.

Soldagem de forno

A tira de aço (tira) que entra no laminador a ser arredondado é pré-aquecida em um forno túnel a uma temperatura de cerca de 1300°C. Aproximando-se dos rolos de rolamento, os bicos laterais aquecem adicionalmente as bordas do tubo com ar quente a uma temperatura de cerca de 1400 °C. Bicos semelhantes são instalados na área dos rolos do laminador e aquecem as bordas da tira a 1400 ° C antes de dobrar diretamente a folha em um círculo com o contato das bordas extremas.

Depois de unir as bordas, aquecidas a alta temperatura sob pressão com rolos, é formada uma costura forte, obtida pelo método de difusão mútua de metais fundidos. Em seguida, o tubo é novamente puxado através do forno com rolos formadores para dar a forma geométrica correta. A tecnologia refere-se aos tipos de processamento do aço por deformação a quente.

Arroz. 5 Esquema de forno e soldagem a arco elétrico em um ambiente de fluxo

Soldagem elétrica

A soldagem elétrica é mais frequente do que outros métodos usados ​​​​na soldagem de tubos redondos, permitindo obter uma costura de alta qualidade em paredes finas. Os produtos tubulares utilizados para oleodutos da indústria de petróleo e gás são fabricados por meio de soldagem a arco com fluxo. Para realizar o trabalho de soldagem no laminador de formação, é formado um invólucro de tubo redondo, se o diâmetro do produto for muito grande, o círculo é montado a partir de duas folhas, que são formadas sob uma prensa até obter uma forma semicircular.

A soldagem elétrica automática é realizada simultaneamente de ambos os lados até obter uma costura longitudinal uniformemente soldada, um fio é usado como eletrodo. Após a remoção do gigante, teste ultrassônico e hidroteste, o tubo está pronto para uso.

Arroz. 6 Soldagem elétrica em gases inertes - princípio

Soldagem elétrica em um ambiente de gás de proteção

A desvantagem da soldagem ao ar é o efeito nocivo do oxigênio na junta, como resultado, bolhas de ar se formam na tira de costura, sua composição química muda devido à carbonização dos elementos de liga e a escala aparece na superfície.

Para se livrar desses fatores nocivos decorrentes do efeito do oxigênio ambiental sobre o metal, permite o uso de gases de proteção inertes no campo da soldagem: dióxido de carbono, argônio e hélio. Durante a operação, gases neutros, sendo mais pesados ​​que o ar, o deslocam da área de trabalho, excluindo o contato da poça de fusão fundida com o oxigênio atmosférico. Produtos refratários feitos de tungstênio são usados ​​como eletrodos.

A soldagem em um ambiente de gás inerte é mais usada para conectar peças feitas de aço inoxidável ou de alta liga, as costuras se distinguem pela uniformidade do material, a mesma espessura, alta qualidade da superfície e proporcionam excelente estanqueidade e resistência da junta.

Os produtos tubulares obtidos por soldagem elétrica pertencem ao grupo dos enformados a frio.

Arroz. 7 esquemas de soldagem HDTV

Soldagem de alta frequência (indução)

O método moderno de soldagem por pressão de alta velocidade (pressionando as bordas fundidas com força física), no qual as bordas da peça de trabalho são aquecidas por correntes de alta frequência de alta frequência até amolecer, é amplamente utilizado na produção de tubos. A densidade de corrente é máxima na camada superficial do produto e diminui acentuadamente quando imersa na profundidade da peça de trabalho (efeito de superfície), devido ao qual apenas uma camada fina da casca externa com uma profundidade de 0,1 - 0,15 mm é fortemente aquecida .

As arestas unidas são aquecidas por um indutor localizado nas imediações de suas arestas; ele gera correntes de indução ao longo das arestas da peça de trabalho usando dois eletrodos que deslizam ao longo da bainha tubular.

Na soldagem por indução, as bordas do tubo unidas da peça de trabalho têm a forma da letra Y, o HDTV é levado às bordas por meio de um indutor ou um rolo rotativo para que passe pelo ponto de convergência. A distância dos contatos condutores de corrente até a junção varia de 25 a 300 mm.

Existem várias tecnologias para soldagem por indução, para a conexão de bordas de tubos de metais ferrosos e não ferrosos, a técnica de soldagem sob pressão com flash é mais usada. A taxa de aquecimento com esta tecnologia é de 15·104 °C/s, a precipitação é de 2000 mm/s, a tecnologia garante alta qualidade da junta de soldagem.

Arroz. 8 Parâmetros físicos de metais de tubos de costura reta tratados termicamente e reduzidos a quente das classes A e B (GOST 10705-80)

O princípio de usar e instalar aquecimento com tubos de aço

A utilização de tubos de aço é aconselhável quando são necessários grandes diâmetros e resistência mecânica. É bastante problemático colocar tubos devido à dificuldade de dar-lhes a geometria necessária. Além disso, o isolamento da tubulação é recomendado devido à sua significativa condutividade térmica.

Na presença de uma caldeira de piso com circulação natural, o uso de aço "preto" será ideal. Esta matéria-prima no sistema de encanamento está enferrujando rapidamente. Mas, em um sistema de aquecimento autônomo, com longa circulação do refrigerante, rápida evaporação do oxigênio, a vida útil dos tubos pretos pode durar cerca de 50 anos.

Ao usar caldeiras de parede equipadas com trocador de calor de cobre e circulação forçada (bomba), o uso de tubos de aço torna-se impraticável. Isso se deve à natureza inestética de tal sistema, entupimento corrosivo do trocador de calor mais fino e alto custo de instalação. Portanto, é aconselhável desmontar os tubos de aço com matérias-primas de cobre ou plástico.

Para montar tubos de aço, é necessário ter um dispositivo para cortar tubos e roscas, uma chave ajustável e gás, uma serra, solda e uma fita hermética para vedar todas as juntas. Ao comprar tubos não galvanizados, eles devem ser pintados com verniz asfáltico. Na presença de galvanização de fábrica, não é necessário processar adicionalmente os tubos.Preferindo a colocação de tubos abertos, você precisa cuidar dos grampos de montagem. Os pontos de fixação podem estar localizados a uma distância de:

• 2,5 metros se o diâmetro interno do trabalho for de até 20 milímetros;
• valor de diâmetro de aproximadamente 3 metros a partir de 25 milímetros e acima;
• 4 metros com um valor de diâmetro interno de 40 milímetros.

Para dobrar tubos de aço, é aconselhável usar um dobrador hidráulico de tubos, que é um dispositivo de pequeno porte, conveniente e facilmente transportável que economiza energia. Se não houver tal ferramenta, é possível comprar conexões de aço prontas da forma necessária, que garantem a conexão de seções retas em uma curva de tubulação. Até o momento, a escolha de acessórios é uma tarefa simples, pois os fabricantes oferecem uma variedade suficiente deles.

Quais tubos escolher para a organização do sistema de aquecimento

A escolha de tubos para aquecimento de uma casa particular é um processo responsável, durante o qual deve-se levar em consideração a área da sala, se é aquecida ou não, qual a potência da caldeira etc. sistema de alta qualidade, é melhor usar tubos de polipropileno. Eles são baratos, têm alta estanqueidade e são fáceis de instalar. A instalação leva um pouco de tempo, ao contrário de cálculos e trabalhos preparatórios. Para que o sistema funcione por muito tempo e não precise de manutenção preventiva, é melhor escolher tubos reforçados e torneiras de aço inoxidável.

Os tubos de metal-plástico são uma opção boa, mas mais cara. Para a instalação, basta ter uma chave inglesa. A principal desvantagem dos produtos é a baixa vida útil das conexões. Esses tubos devem ser usados ​​apenas para salas aquecidas. Se o orçamento permitir, é melhor comprar tubos de aço inoxidável. Eles são mais caros, mas duram pelo menos 100 anos.

Diâmetro do tubo de aquecimento

Outra etapa importante na organização do sistema é a escolha do diâmetro dos tubos para aquecimento de uma casa particular. Os produtos são apresentados em diferentes diâmetros.

Para escolher o correto, você deve estudar o diagrama do sistema e entrar em contato com os especialistas. O diâmetro aproximado pode ser calculado de forma independente, levando em consideração a área da sala e a velocidade do refrigerante.

Existe um equívoco de que a instalação de tubos de grande diâmetro é a chave para a operação eficiente do sistema. De fato, devido a tubos maciços, a pressão no sistema diminui ou desaparece. Como resultado, a água não consegue entrar em todos os radiadores. Os tubos com um diâmetro menor têm um caudal de água mais elevado. O valor ideal está entre 0,2 e 1,5 m/s. Se a velocidade for muito alta, ouve-se água fervendo no líquido de arrefecimento.

Para selecionar um diâmetro adequado, é feito um cálculo da potência térmica. Por exemplo, para uma sala com tetos de até 3 metros de altura, são necessários 100 watts de energia para cada metro quadrado. Para uma sala de 20 metros quadrados, serão necessários 2000 watts. Se você adicionar 20% do estoque, obterá 2400 watts. A energia térmica é fornecida pela presença de 1-2 radiadores instalados sob as janelas. De acordo com a tabela, tubos com diâmetros de 8-10 mm são adequados para esta sala. Esses são cálculos aproximados, mas ajudarão a calcular o orçamento ao reformar uma casa.

O arranjo do aquecimento é uma etapa importante que é realizada imediatamente após a construção da casa. Vale a pena adotar uma abordagem responsável na escolha dos tubos, pois são os principais elementos do sistema. Eles devem ser fortes, duráveis, resistentes a picos de temperatura e pressão. Ao escolher produtos, vale a pena considerar muitas nuances. Esta é a área da sala, seja aquecida ou não, a maneira como as comunicações são estabelecidas. Não vale a pena economizar na organização do sistema de aquecimento. Materiais de alta qualidade durarão até 100 anos, mantendo o desempenho. Você deve escolher produtos de fabricantes confiáveis, pois mesmo a menor violação da tecnologia de fabricação prejudica significativamente o desempenho.

Prós e contras de tubos de aço

As características técnicas dos tubos de aço para aquecimento dependem das características tecnológicas de sua produção. Os produtos podem ser soldados ou sem costura. Os primeiros são costurados a partir de uma folha de metal, enquanto os segundos são formados em equipamentos sofisticados.

As principais vantagens de um tubo de aço para aquecimento incluem:

• alta condutividade térmica. Este momento é muito importante para a organização dos sistemas de aquecimento em edifícios residenciais. A superfície metálica transfere calor para o espaço aéreo da sala, cumprindo assim parcialmente a função de um dispositivo de aquecimento;
• pequena expansão térmica. Esta propriedade predetermina a ausência da necessidade de utilização de produtos de paredes espessas;
• alta estanqueidade ao gás. O valor dessa característica atinge, praticamente, a marca de cem por cento. Não é realista criar um circuito de aquecimento fechado completo sem cumprir esta condição;
• força. Devido a essa propriedade, as linhas de alta pressão são criadas apenas com base em tubos de metal;
• disponibilidade. O custo relativamente baixo do aço desempenha um papel importante na criação de opções de orçamento para fornecimento de calor.

Existem muitos tipos de tubos de aço, e cada um deles tem suas próprias vantagens e desvantagens.

Entre as deficiências, os especialistas destacam:

• suscetibilidade à corrosão. O metal resiste mal aos efeitos de um ambiente agressivo e processos oxidativos. Mas os tubos de aço galvanizado podem aumentar sua vida útil em 10 ... 15 anos, ou seja, quase 2 vezes;
• grande massa. Será necessário um esforço físico significativo para colocar o gasoduto;
• rigidez. É possível dobrar o tubo apenas por ação térmica. Ao formar uma linha para conectar tubos de aço, são necessários elementos curvos.
• condutividade elétrica. Esta propriedade do metal é de particular importância ao organizar um sistema de aquecimento baseado em uma caldeira elétrica.