Tubos para caldeiras de aquecimento: quais tubos são melhores para a conexão da caldeira + dicas de instalação

Uma fonte autônoma de energia térmica usada em edifícios individuais é frequentemente uma caldeira de aquecimento que funciona com um tipo de combustível: carvão, gás ou eletricidade. Um papel importante na organização do aquecimento é desempenhado pelos tubos para caldeiras de aquecimento, com os quais é feita a tubulação – a montagem de todos os elementos em um único sistema.

O tipo de tubulação influencia muito a complexidade da instalação, o custo da montagem e a eficiência do conjunto de aquecimento. Portanto, você deve prestar atenção à escolha dos tubos, concorda?

Vamos contar a você quais características possuem as tubulações de diferentes materiais, indicar os parâmetros do sistema de aquecimento que devem ser considerados ao projetar a linha principal e também fornecer dicas práticas para a instalação de comunicações de engenharia.

Quais opções de tubos podem ser usadas

Ao realizar trabalhos de instalação de uma caldeira de aquecimento, podem ser usados elementos feitos de metais e polímeros. Ao escolher, você deve prestar atenção a características como propriedades de isolamento térmico, facilidade de instalação e operação, durabilidade e custo dos produtos.

Com base na soma desses critérios, os seguintes tipos de tubos são usados para fazer a tubulação.

Produtos de cobre de alta qualidade, mas caros

A tubulação de cobre é relativamente rara, pois esses tubos são bastante caros e exigem habilidade especial na instalação.

Ao mesmo tempo, as estruturas feitas desse metal têm várias vantagens significativas, a saber:

• boa transferência de calor;
• resistência à corrosão e substâncias agressivas;
• resistência ao congelamento;
• alta resistência térmica.

O cobre aquece rápida e bem com uma quantidade mínima de energia térmica, portanto, peças feitas desse material liberarão constantemente calor durante o transporte do fluido térmico.

Os tubos de cobre podem suportar temperaturas muito mais altas do que os de plástico (até +300°C), praticamente sem alterações dimensionais. O fluido térmico quente também pode circular em estruturas de aço, mas nesse caso aumenta o risco de corrosão

Os tubos desse metal resistem firmemente à influência do ambiente. Com o tempo, eles podem apenas se cobrir com uma fina camada de óxido, o que não afeta em nada as características operacionais.

Ao contrário dos tubos feitos de aço ou polímeros, as estruturas de cobre maleável não se rompem quando o refrigerante nelas contido congela.

As desvantagens dos tubos de cobre para aquecimento incluem a impossibilidade de usá-los para criar estruturas fechadas em ranhuras, além do já mencionado alto custo.

Produtos de aço econômicos

Outra opção comum são os produtos feitos de aço.

As suas vantagens incluem:

1. Alta resistência, que permite suportar facilmente cargas mecânicas.
2. Baixo coeficiente de dilatação térmica linear, graças ao qual o comprimento das peças permanece inalterado mesmo sob alto aquecimento.
3. Alta condutividade térmica, que permite uma transferência de calor eficiente.

As desvantagens incluem, principalmente, a tendência à corrosão que destrói o metal, razão pela qual esses elementos precisam ser pintados ou revestidos com um composto anticorrosivo.

A desvantagem dos elementos de aço é a complexidade da instalação, que requer equipamento especial e habilidades profissionais. A fabricação de estruturas com esses elementos deve ser confiada a especialistas.

Ao escolher, é melhor dar preferência a tubos de aço inoxidável: eles custam mais caro, mas demonstram maior resistência ao ambiente e melhores características de desempenho.

Tubulações de polipropileno resistentes e leves

Esses produtos, feitos de tipos modernos de plásticos, ganharam ampla disseminação devido a muitos aspectos positivos.

Principais vantagens:

1. Custo acessível: os preços desses produtos são significativamente mais baixos do que os equivalentes metálicos.
2. Peso leve. Esses elementos pesam muito pouco, permitindo economizar esforço e recursos no armazenamento, transporte e instalação.
3. Facilidade de instalação. Os tubos de plástico são facilmente montados em estruturas prontas. Com a ajuda de um ferro de solda especial, até mesmo um não profissional pode rapidamente fazer a tubulação.
4. Velocidade de circulação do refrigerante. Em tubos de polipropileno, mesmo que tenham formato complexo, praticamente não se formam entupimentos. Isso facilita o fluxo de água, cuja velocidade permanece inalterada durante toda a vida útil (20-50 anos).
5. Boa resistência a alta pressão. Isso permite o uso de elementos plásticos mesmo em condições operacionais adversas.

A principal desvantagem dos tubos PPR é o alto coeficiente de dilatação térmica, devido ao qual esses produtos aumentam ligeiramente de comprimento quando aquecidos. Para combater esse fenômeno, é necessário tomar medidas, instalando compensadores.

Tubos de polipropileno permitem criar circuitos de aquecimento de qualquer grau de complexidade. No entanto, construções com grande número de elementos dificultam a instalação e afetam negativamente o rendimento do sistema de aquecimento

Além disso, existem opções especiais de tubos, como os reforçados com folha de alumínio com a marcação PN 25 – que podem ser usados em sistemas com pressão até 2,5 MPa e temperatura de +95°C, bem como elementos reforçados PN 20, que permitem a operação em condições de temperatura de +80°C e pressão de 2 MPa.

Sistemas de aquecimento de um e dois tubos

A escolha dos tubos também é influenciada pelo esquema do encanamento (de um ou dois tubos) pelo qual o fluido térmico circula.

Na figura apresentada, estão representados esquematicamente os sistemas de aquecimento de um e dois tubos, cada um com suas vantagens e desvantagens (+)

Vamos analisar as diferenças na instalação de ambas as soluções esquemáticas.

Opção #1 – sistema com um tubo

Neste caso, do caldeirão parte a 'alimentação' – o duto principal, de grande diâmetro. Ele serve tanto para transportar o fluido térmico quente quanto para coletar o líquido já resfriado.

Na figura, é mostrado um dos esquemas possíveis de conexão da caldeira, incluindo uma bomba anticondensação e uma unidade desaeradora (+)

Os radiadores de aquecimento são conectados em série à artéria central. Para isso, são usados dois tubos finos: um recebe o fluido térmico e o outro o descarrega.

Em um sistema de aquecimento de um tubo, o líquido passa sequencialmente por todos os radiadores, transferindo parte da energia térmica durante seu percurso.

Duas variedades de esquemas de um tubo

Com base nas características estruturais, podem-se destacar duas variantes do sistema: fluxo contínuo e com bypass. A construção de fluxo contínuo não prevê colunas ascendentes, limitando-se à conexão direta dos radiadores do andar superior com seus equivalentes localizados no andar inferior.

Ao usar este esquema, é necessário lembrar da proibição do uso de válvulas de ajuste, pois elas podem impedir o acesso do fluido térmico aos aparelhos.

Esse sistema é fácil de implementar, porém apresenta uma série de desvantagens. O fluido térmico no circuito esfria rapidamente; além disso, não é possível realizar reparos ou ajustes no sistema sem desligá-lo completamente.

Nesta figura, é possível ver claramente as características de instalação de duas variedades populares de sistemas de um tubo (+)

O sistema de aquecimento com by-pass também implica a conexão dos radiadores por colunas, que são responsáveis pelo fornecimento de fluido térmico às redes. Ao mesmo tempo, as baterias são separadas do circuito por elementos de fechamento.

A distribuição do fluido térmico para todos os dispositivos conectados é realizada em porções praticamente ao mesmo tempo, de modo que o líquido aquecido esfria consideravelmente menos do que em esquemas de fluxo.

No circuito de aquecimento com by-pass, é possível ajustar a temperatura e reparar um dispositivo defeituoso sem desligar o sistema.

Seleção de elementos para sistema de tubo único

A opção mais popular para a execução de esquemas de aquecimento de tubo único são os produtos de aço, que têm preços moderados e boas características técnicas. Eles são especialmente comuns em edifícios de apartamentos antigos.

Ao instalar os tubos, é necessário respeitar uma inclinação, cujo valor deve exceder 5 milímetros por metro linear. Essa disposição garante o transporte livre do fluido térmico, que continuará mesmo em caso de desligamento repentino ou planejado da bomba de circulação.

Além dos elementos de aço, para a instalação de sistemas de tubo único, podem ser utilizados produtos feitos de plástico. Devido aos menores índices de resistência hidráulica dos tubos poliméricos, é possível usar elementos de diâmetro menor.

Para a condução das tubulações de ida e retorno do sistema de tubo único, são utilizados elementos de grande diâmetro (<50 mm), enquanto para a conexão dos radiadores de aquecimento em sistema aberto, bastam elementos construtivos com diâmetro de 32 mm.

Opção #2 – esquema eficiente de dois tubos

Esta variante do esquema de aquecimento prevê duas tubulações principais: por uma delas – 'alimentação' – é transportado o fluido térmico aquecido na caldeira, e pela segunda – 'retorno' – é coletado o líquido resfriado, que é encaminhado ao agregado de aquecimento.

Na circulação forçada, garante-se a subida do líquido aquecido pela coluna principal, após o que ocorre sua distribuição pelas baterias conectadas em série. Nos sistemas com circulação natural, não são previstas colunas de retorno na construção, e a conexão dos dispositivos é feita por meio da distribuição superior (+).

Esta modificação do sistema de aquecimento prevê a conexão paralela das baterias. Como a intensidade da circulação do líquido depende da diferença de temperatura entre as alimentações de ida e retorno, a bateria mais fria aquecerá mais rapidamente e, consequentemente, a temperatura em todos os dispositivos conectados se igualará.

As vantagens dos sistemas de dois tubos incluem:

• alta velocidade de circulação do fluido térmico;
• possibilidade de criar sistemas ocultos com tubulações embutidas nas paredes ou nos pisos;
• eficiência no aquecimento do ar;
• estabilidade hidrodinâmica do sistema;
• possibilidade de fácil conexão do dispositivo utilizado para regular o fornecimento de água quente.

Os sistemas de dois tubos podem ser de diferentes tipos:

• com distribuição inferior ou superior;
• com transporte paralelo ou de ponta do fluido térmico;
• circulação natural e forçada (no último caso, utiliza-se uma bomba de circulação).

O sistema de dois tubos é significativamente mais caro do que o sistema de um tubo, além de ser mais complexo de instalar do que este. Ao mesmo tempo, essa opção garante condições de operação mais confortáveis.

Entre as desvantagens desse sistema, estão fatores como:

• o dobro da quantidade de tubos necessários para a instalação da estrutura, o que aumenta significativamente seu custo e o tempo necessário para a montagem;
• a necessidade de utilizar vários tipos de válvulas de regulagem e de fechamento.

Apesar das observações acima, é precisamente o sistema de dois tubos que é considerado a solução preferencial, especialmente quando se trata de uma rede conectada a caldeiras autônomas.

Ele funciona com maior eficiência e permite alcançar rapidamente um microclima confortável. Também chama a atenção a compatibilidade dessas construções com todos os tipos de caldeiras e vários tipos de radiadores de aquecimento.

Elementos de construção para sistemas de dois tubos

Ao escolher peças para a construção de estruturas de dois tubos, é melhor optar por elementos de polipropileno, embora também seja possível usar outras opções (cobre, metaloplástico) capazes de suportar alta temperatura e pressão.

Materiais e tecnologias modernos oferecem a possibilidade de montar sistemas sem o uso de soldagem, realizando a instalação como um conjunto de montagem. Como cada curvatura do tubo contribui para o aumento da resistência hidráulica, deve-se evitar curvas e procurar instalar os tubos da forma mais reta possível.

Para as tubulações de alimentação e de retorno, que são conectadas às caldeiras, os tubos com diâmetro de 50 mm são os mais adequados. Com peças semelhantes também são feitos os tubos de subida, aos quais são fixados os radiadores.

A conexão aos tubos de alimentação e retorno dos radiadores é feita com tubos de diferentes diâmetros, cuja escolha é influenciada pelo número de seções:

• para conectar radiadores de 25 a 35 seções, são necessários tubos com diâmetro de 1,5 polegadas;
• de 10 a 25 seções – 1 polegada;
• menos de 10 seções – três quartos de polegada.

Para evitar perdas de calor, todos os tubos e conexões devem ser isolados termicamente.

Dicas para trabalhos de instalação

Ao realizar a conexão das caldeiras de aquecimento, algumas regras devem ser aplicadas. Por exemplo, recomenda-se o uso de tubos de polipropileno cuja marcação indique a classe de operação 5, pressão de trabalho de 4 a 6 atmosferas, pressão nominal (PN) de 25 atmosferas ou superior.

Para evitar a alteração das dimensões dos tubos PPR durante o projeto, deve-se planejar a instalação de laços de compensação.

Para sistemas de aquecimento, é preferível usar tubos armados, pois a camada de alumínio reduz o coeficiente de dilatação térmica pela metade, e a fibra de vidro o reduz em cinco vezes.

Ao fazer a tubulação da caldeira, os acessórios de polipropileno podem ser conectados aos tubos em um único sistema de aquecimento por rosqueamento ou por soldagem a frio/quente. O método de rosqueamento é muito mais conveniente, porém sairá muito mais caro devido à necessidade de usar um grande número de adaptadores.

Não é possível prescindir de acessórios roscados se surgir a necessidade de conectar tubos de polipropileno a peças metálicas ou realizar fixações entre elementos de diferentes diâmetros.

Ao montar estruturas de tubos e vários acessórios, é desejável usar elementos feitos do mesmo tipo de material, idealmente do mesmo fabricante. Isso permitirá garantir características uniformes dos produtos, o que afetará a confiabilidade e durabilidade do sistema.

Para a instalação conveniente de sistemas lineares e execução de conexões nodais, existe uma grande variedade de acessórios: tês, acoplamentos, adaptadores e outros.

Por soldagem a frio entende-se a aplicação de um adesivo especial com o qual as peças do sistema são fixadas. Recentemente, este método praticamente caiu em desuso, pois seu resultado não é suficientemente confiável.

A conexão roscada permite reutilizar os elementos estruturais: em caso de problemas, eles podem ser desmontados e depois aparafusados novamente. A soldagem permite montar sistemas mais confiáveis, porém eles são descartáveis: ao menor defeito na estrutura, ela precisará ser substituída.

Para a soldagem de tubos de polipropileno de grande diâmetro (>63 mm), é recomendável usar o método de topo, que é realizado com um dispositivo especializado. Neste caso, é possível prescindir do uso de peças de conexão (+)

Para soldagem a quente, utiliza-se um aparelho especial destinado a soldar elementos plásticos. Neste caso, ambas as partes da estrutura são aquecidas simultaneamente no bocal até a temperatura de fusão de 260°C, após o que são pressionadas uma contra a outra, formando uma conexão confiável.

Ao conectar tubos armados com folha metálica, a camada metálica precisa ser limpa para não atrapalhar a fixação, enquanto nos elementos com fibra de vidro, essa operação pode ser facilmente evitada.

O plástico não combina bem com o anticongelante, portanto, em sistemas feitos de elementos poliméricos, apenas água aquecida é adequada como fluido de aquecimento.

Ao construir sistemas de aquecimento, todas as conexões roscadas devem ser vedadas com paronita ou outro selante de alta temperatura, pois o fluido de aquecimento que circula neles tem alta temperatura.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

No vídeo abaixo, você ouvirá a opinião fundamentada de um especialista sobre o uso de diferentes tipos de tubos para a instalação de um sistema de aquecimento.

Para realizar a tubulação da caldeira, podem ser usados diferentes tipos de tubos. Para escolher o ideal, deve-se considerar um conjunto de fatores: as características da caldeira e do sistema de aquecimento, as possibilidades financeiras e as preferências pessoais.

Com alguma qualificação, a instalação de elementos plásticos pode ser feita por conta própria, seguindo rigorosamente o esquema, mas para a instalação de tubos metálicos, é melhor procurar a ajuda de especialistas.

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