Nos centros industriais e nos sistemas circulatórios dos edifícios, as redes de condutas realizam silenciosamente a tarefa crítica de transporte de energia e materiais. Operando continuamente sob condições desafiadoras de flutuações de temperatura, variações de pressão e vibrações mecânicas, esses sistemas dependem de um componente frequentemente esquecido para sua proteção: a junta de expansão do tubo.

A expansão e contração térmica são fenômenos físicos fundamentais que afetam todos os sistemas de dutos. Quando a temperatura sobe, os tubos se expandem; quando as temperaturas caem, eles se contraem. O grau deste movimento depende do material do tubo, do comprimento e das diferenças de temperatura.

Considere uma seção de 100 pés de tubo de aço de 4 polegadas. Quando aquecida a 200°F, a expansão térmica gera mais de 120.000 libras de força de impulso – o suficiente para entortar ou romper a tubulação e danificar os equipamentos conectados. Tubos de gás montados no telhado e expostos a calor extremo podem torcer como cobras, criando riscos significativos à segurança.

Sem juntas de dilatação, estas tensões térmicas acumulam-se, podendo causar:

• Vazamentos:O estresse pode afrouxar ou romper as conexões dos tubos
• Deformação:Os tubos podem entortar ou deformar, comprometendo a integridade do sistema
• Danos ao equipamento:O estresse transferido pode danificar as máquinas conectadas
• Falha do sistema:Casos extremos podem causar colapsos catastróficos

O projeto adequado do sistema de tubulação requer cálculos precisos de expansão térmica. Diferentes materiais apresentam coeficientes de expansão variados – o cobre se expande mais que o aço sob condições idênticas, por exemplo. Os padrões ASHRAE fornecem diretrizes para calcular o movimento térmico e a flexibilidade do sistema.

As fórmulas principais incluem:

Expansão linear:ΔL = α × L × ΔT
Onde ΔL é a mudança de comprimento, α é o coeficiente, L é o comprimento original e ΔT é o diferencial de temperatura.

Expansão de volume:ΔV = β × V × ΔT
Onde ΔV é a mudança de volume, β é o coeficiente volumétrico e V é o volume original.

Juntas de Expansão de Fole:Compactos e econômicos, eles controlam o movimento axial em aplicações de alta temperatura, como sistemas de exaustão. A sua limitada capacidade de movimento torna-os inadequados para grandes sistemas.

Juntas de Expansão Packless:Projetados para aplicações de vapor de alta pressão, permitem a substituição das gaxetas durante a operação, mas exigem ancoragem significativa e manutenção regular.

Foles de Pressão Externa:A pressão atua fora do fole, permitindo maior movimento axial com maior estabilidade para aplicações exigentes.

Compensadores de cobre:Estas unidades confiáveis ​​e livres de manutenção fornecem compensação de movimento axial, normalmente usada em sistemas de aquecimento.

Essas juntas versáteis acomodam movimento multidirecional (axial, lateral e angular) com requisitos mínimos de ancoragem, embora a um custo mais elevado.

Os loops de tubos tradicionais exigem espaço substancial, enquanto alternativas como juntas de fole duplo ou de fole cardan oferecem soluções compactas para movimento axial e lateral em áreas confinadas.

A carga total de ancoragem compreende três componentes:

1. Impulso de pressão:Pressão interna atuando na área do fole
2. Carga de flexibilidade:Força necessária para mover a articulação
3. Resistência ao atrito:Resistência dos suportes de tubos

Orientação e ancoragem adequadas são essenciais. Uma diretriz padrão coloca a primeira guia a 4 diâmetros de tubo da junta, a segunda a 14 diâmetros e a terceira a 40 diâmetros. Cabides nunca devem servir como guias.

As principais considerações incluem:

• Inspeção de pré-instalação quanto a danos
• Verificação de especificações
• Limpeza adequada de dutos
• Aderência às diretrizes do fabricante
• Inspeções regulares pós-instalação

• Sistemas de aquecimento
• Redes de distribuição Steam
• Plantas petroquímicas
• Instalações de geração de energia
• Tubulação de serviço de construção