Qual a importância do cálculo de flexibilidade em tubulações e como isso pode afetar seu projeto?

Tubulações assim como todos os materiais tendem à sofrer alterações dimensionais em função do diferencial de temperatura. O conhecimento desta dilatação é essencial para determinação do sistema de proteção, aplicação de isolamento térmico mas principalmente dos pontos de suportação, pois um projeto bem elaborado de suportação permite direcionar esta dilatação de forma à evitar possíveis pontos de acúmulos de tensão ocasionando rachaduras nas tubulações e em casos mais extremos, o deslocamento da tubulação sobre seus suportes.

Existem muitas formas de trabalhar estas dilatações, elas vão desde a elaboração de um trajeto que propicie a tubulação dilatar-se sem que haja acúmulos de tensão até dispositivos como juntas de expansão que absorvem estas dilatações. A determinação da solução adequada depende de vários fatores como o encaminhamento da tubulação, o diferencial de temperatura, a frequência na qual este diferencial ocorre, verba disponível, tempo de execução entre outros, ficando à cargo do projetista a melhor escolha em função das condições de contorno.

Curva de dilatação x junta de expansão

Para os olhos mais treinados, a primeira impressão que se têm ao analisar uma tubulação com traçado não retilíneo é em relação à perda de carga em função do maior comprimento e excesso de curvas, geralmente formando ângulos de 90°, sendo que estas perdas de carga podem representar um acréscimo de 20%. Em contrapartida, juntas de expansão geralmente são mais caras do que o comprimento adicional de tubulação, principalmente em diâmetros menores porém a maior desvantagem da aplicação deste método é o fato de constituírem pontos fracos na tubulação, com resistência geralmente inferior à própria tubulação além de pontos adicionais sujeitos à vazamentos, risco de ruptura súbita e constante cuidado de inspeção e manutenção, porém em alguns casos específicos, faz-se necessário o uso deste recurso:

1. Espaço disponível insuficiente para que se possa trabalhar no trajeto da tubulação;

2. Em tubulações pra serviços de baixa responsabilidade, condensado, vapor de baixa pressão, água quente ou qualquer outra aplicação onde o emprego de juntas de expansão representam uma solução mais econômica em relação ao traçado não retilíneo da tubulação;

3. Em tubulações com diâmetro acima de 20" ou então de material caro, onde um aumento no seu comprimento acarretaria um custo exagerado. Consequentemente isso viria agregado à um aumento na quantidade de suportes e fundações;

4. Onde por exigência do projeto, seja necessário a aplicação de tubulações retilíneas, como é o caso a interligação direta de dois equipamentos;

5. Em casos onde não seja permitido a passagem de vibração de um equipamento para outro, como é o caso de ligações entre equipamentos rotativos com tanques de armazenamento e reatores.

Existem casos específicos onde o cálculo de flexibilidade é dispensável:

1. No caso de duplicação de linha, onde o cálculo fora realizado anteriormente para linha concorrente. Porém é necessário atenção pois todas as características das linhas devem ser idênticas i.e. diâmetro da tubulação, material, espessura da parede, fluído conduzido, diferencial de temperatura, etc.;

2. Tubulações que trabalham com fluídos sendo conduzidos em temperatura ambiente e que não estejam expostas diretamente à radiação solar e que não sofram processos de sanitização ou lavagem com vapor d'água;

3. Tubulações enterradas.

Fontes:

1. Telles, Pedro Carlos da Silva - Tubulações Industriais - Material, Projeto, Montagem - 10ª edição - LTC Editora;

2. Dilatação térmica e flexibilidade das tubulações - notas de aula - acesso em 15 de Maio de 2019 - disponível em: http://servidor.demec.ufpr.br/disciplinas/TM141/Conte%FAdos/aula10_USP.pdf