Tubos para gás: análise comparativa de todos os tipos de tubos de gás + como escolher a melhor opção

Uma das questões mais importantes na gaseificação autônoma de uma casa é o cumprimento das normas e requisitos de segurança contra incêndios. Ainda na fase de projeto, é necessário saber claramente quais tubos de gás são aplicáveis para instalação externa e interna. Uma combinação bem-sucedida de seus diferentes tipos garantirá a máxima confiabilidade do gasoduto.

Explicaremos como é feita a seleção dos tubos de acordo com a categoria operacional do gasoduto. Indicaremos quais produtos são utilizados para a instalação de ramais externos e distribuição interna. Com as nossas recomendações, você poderá escolher o material ideal para o sistema e supervisionar o trabalho dos técnicos de gás contratados.

Classificação principal dos gasodutos

A categoria do gasoduto, que depende do valor da pressão do gás, é um dos critérios mais importantes que influenciam significativamente a escolha do material dos tubos.

São identificadas 5 categorias principais da rede de gás:

1. I-A — estrutura com a pressão mais alta, superior a 1,2 MPa. Diâmetro do tubo de 1000 a 1200 mm, finalidade — conexão de estações térmicas, turbinas e instalações a vapor.
2. I — sistema com alta pressão, variando entre 0,6 e 1,2 MPa. Sua finalidade — transporte de gás e implantação de pontos de distribuição de gás.
3. II — pressão inferior à da categoria anterior, mas ainda considerada alta. Oscila na faixa de 300 a 600 kPa. Diâmetro do tubo de 500 a 1000 mm, finalidade do gasoduto — fornecimento de gás dos distribuidores para instalações industriais, residenciais e de serviço social.
4. III — estrutura de pressão média com valores de 5 a 300 kPa. É permitido o uso de tubos com diâmetro de 300 a 500 mm. Sua finalidade — transporte de gás da linha principal para os pontos de distribuição de gás localizados próximos às residências.
5. IV — sistema com pressão mínima (menos de 5 kPa). O diâmetro do tubo não excede 300 mm, finalidade — fornecimento de gás do gasoduto de entrada para residências e diretamente para os aparelhos finais de consumo de gás.

Além da categoria do gasoduto e da magnitude da pressão, a escolha dos tubos é significativamente influenciada pelas características de sua instalação e condições de operação — colocação externa ou interna, aérea ou subterrânea.

Se forem colocados no solo, será necessário levar em consideração fatores como profundidade de congelamento, densidade e espessura da camada de solo, probabilidade de processos corrosivos, presença de correntes parasitas.

O gasoduto sobre o solo ou aéreo se destaca pela simplicidade na execução dos trabalhos de montagem para sua criação, mas para uma operação confiável são necessários cuidados adicionais

Para garantir um funcionamento estável e duradouro do gasoduto, é necessário ainda na fase de trabalhos preparatórios e de projeto levar em conta as particularidades da instalação e operação, realizar todas as análises prescritas pelas normas de gaseificação.

Tipos de materiais para tubos de gás

Os requisitos principais para o sistema de transporte de gás consistem na sua segurança contra incêndio, que é alcançada pela vedação completa das juntas. Antigamente, para a instalação da rede, eram utilizados exclusivamente produtos de aço, cuja vida útil dependia da espessura do material e da pressão no sistema.

Hoje, juntamente com os tubos de aço, na criação e instalação de gasodutos, são amplamente utilizados produtos industriais de cobre e polietileno. A área de aplicação influencia diretamente a escolha do material.

Assim, os tubos de aço são adequados para gasodutos aéreos e subterrâneos. Eles são utilizados com sucesso tanto para a distribuição interna quanto para a criação de tubulações de altíssima pressão. Já os tubos de polietileno são adequados apenas para instalação subterrânea, e os de cobre, para montagem de sistemas de gás dentro de apartamentos e casas.

Os gasodutos de polietileno estão substituindo com sucesso as estruturas subterrâneas de aço de finalidade similar devido à simplicidade de instalação, durabilidade e menor custo

Para entender quais tubos podem ser usados para o transporte de gás, é necessário não apenas conhecer as normas de instalação e projeto de gasodutos, mas também entender os pontos fortes e fracos de cada um dos materiais.

Características e uso de tubos de aço

Atualmente, os gasodutos de aço são os mais comuns. Isso está relacionado à alta confiabilidade do material e à ampla área de aplicação.

Descrição geral dos produtos de aço

Atendem aos requisitos das normas de construção de gás os tubos soldados com costura helicoidal ou reta, ou produtos sem costura laminados a quente ou a frio. Eles são amplamente utilizados na construção tanto de gasodutos principais quanto de linhas de conexão a residências particulares.

Para a fabricação de tubos de aço usados para gaseificação, utiliza-se aço de baixo carbono (até 0,25%). São removidos o enxofre (teor não superior a 0,056%) e o fósforo (teor não superior a 0,046%). Isso é necessário para conferir ao material as propriedades exigidas.

Os principais parâmetros dos tubos — a espessura da parede de aço e o diâmetro do gasoduto, que são determinados por cálculo e dependem do volume de gás bombeado e da pressão no sistema.

Os tubos de aço sem costura são os mais frequentemente usados para a construção de gasodutos de alta pressão, isso se deve à máxima estanqueidade das juntas obtidas durante o processo de conexão.

Além dos valores de cálculo, os tubos de aço laminados devem atender ao GOST, cujos principais requisitos consistem nos seguintes parâmetros:

• o diâmetro do gasoduto interno deve ser de 25 mm ou mais;
• o diâmetro do tubo para a construção de sistemas de distribuição de gás — 50 mm;
• para a construção de gasoduto aéreo, é permitido o uso de produto fabricado com aço de espessura igual ou superior a 2 mm;
• a espessura do aço do gasoduto subterrâneo deve ser de no mínimo 3 mm.

Além do método de instalação do gasoduto, as características sísmicas e climáticas do território onde a construção é realizada podem influenciar o diâmetro e a espessura das paredes dos produtos de aço.

Marcação de tubos de aço

Qualquer especialista deve entender a marcação dos tubos, pois por trás de um conjunto simples de letras e números há informações importantes. Assim, a sigla VGP indica que se trata de um tubo de água e gás, cuja fabricação deve ser regulamentada pelo GOST 3262-75.

O parâmetro principal do tubo de gás é o diâmetro nominal, marcado como DN. Nos produtos fabricados com DN 6-150 mm, a esspessura padrão da parede está na faixa de 1,8-4 mm. Tubos reforados são produidos industriamente. Para su fabricação, utilize-se aço cuja espessura pode ultrapassar 5,5 mm.

Em um pacote de tubos de aço com diâmetro inferior a 159 mm, é pendurada uma etiqueta com a marcação, consultando a qual se pode aprender a característica completa do produto.

A marcação está presente diretamente no tubo cuja espessura é superior a 3,5 mm e cujo DN excede 159 mm. Caso contrário, o pacote de produtos é marcado, no qual é pendurada uma etiqueta contendo informações sobre o comprimento e diâmetro, a marca do aço utilizado. Na etiqueta deve obrigatoriamente estar presente o selo OTK do fabricante.

As letras na marcação dos tubos de aço correspondem aos seguintes parâmetros:

• P – aço de precisão elevada;
• N – presença de rosca laminada;
• R – presença de rosca cortada;
• D – rosca alongada;
• M – equipado com luva.

O comprimento padrão dos tubos de aço VGP é de 4 a 12 m. Eles são chamados de tubos de medida. Quando o comprimento ultrapassa 12 m, são denominados tubos de medida não padronizada.

Particularidades dos gasodutos de aço

Tubos leves de paredes finas em aço são utilizados exclusivamente em dutos de gás de baixa pressão, empregados na gaseificação de residências particulares e na construção de instalações internas. O peso reduzido do material facilita o manuseio dos tubos e permite instalar a rede sem problemas, mesmo com características construtivas complexas.

Os produtos leves podem ser curvados em ângulos pequenos sem a necessidade de um curvador de tubos. Os tubos de aço de paredes finas possuem alta condutividade térmica, o que frequentemente leva à formação de condensação.

É possível evitar o envelhecimento prematuro devido à corrosão aplicando tinta a óleo na superfície dos tubos após a instalação da tubulação. Quanto mais camadas forem aplicadas, mais eficaz será a proteção do aço. Esses produtos podem ser facilmente unidos por soldagem, e também é permitida a conexão roscada com o uso de conexões.

A conexão roscada é o ponto mais vulnerável da tubulação de gás; para vedação, o melhor é usar fibra de linho e, após a instalação, verificar a estanqueidade da junção aplicando solução de sabão na emenda

Quando é necessário instalar um duto de gás capaz de suportar pressão máxima elevada, costuma-se usar tubos reforçados de paredes mais espessas e mais robustos. A maior resistência da tubulação de gás é alcançada com a conexão de qualidade de tubos de aço sem costura, por meio de soldagem; no estágio final, o controle das juntas é obrigatório.

Vantagens e desvantagens das construções

Devido às suas propriedades físicas, os produtos de aço são caracterizados por alta resistência, e trabalhos de soldagem bem executados garantem a confiabilidade e estanqueidade da solda. Eles podem ser considerados universais devido à possibilidade de instalação aérea e subterrânea. Além disso, são adequados tanto para uso interno quanto externo.

Além dos aspectos positivos, há também uma série de desvantagens que não podem ser ignoradas ao escolher os tubos e realizar medidas para otimizar a vida útil dos dutos de gás de aço:

• complexidade dos trabalhos de instalação;
• baixa resistência à corrosão;
• tendência à formação de condensação, especialmente ativa em tubos leves;
• peso elevado;
• alto custo;
• baixa flexibilidade.

Desde que sejam cumpridas as normas de construção, as regras de instalação e operação, e seja garantido um isolamento de qualidade, o tempo de operação ininterrupta de uma tubulação de gás de aço será de pelo menos quatro décadas.

Particularidades dos tubos de gás de polietileno

Além das estruturas de aço, recentemente outros produtos têm sido amplamente utilizados, cuja fabricação emprega materiais poliméricos.

Os trabalhos de instalação de um gasoduto de polietileno são realizados muito mais rapidamente do que no caso de tubos de aço, devido à ausência de conexões roscadas e à necessidade de usar equipamentos pesados de soldagem elétrica e a gás.

Métodos de conexão das estruturas poliméricas

Atualmente, a qualidade dos tubos de polietileno permite a construção de gasodutos subterrâneos confiáveis, cuja vida útil chega a 80-90 anos. Na maioria das vezes, as redes de materiais polietileno são instaladas para levar a linha até casas particulares.

Além disso, tais produtos podem ser usados para transportar gás em sistemas cuja pressão não exceda 1,2 MPa.

Para conectar tubos de polietileno de topo, é necessário centralizá-los cuidadosamente, aquecer as bordas até a fusão e conectá-los sob pressão, que é ajustada no centralizador regulável.

A estanqueidade da conexão de tubos de polietileno de qualidade adequada é garantida por soldagem, que pode ser realizada de duas maneiras:

1. Os tubos, cujas bordas são previamente aquecidas com um ferro de solda especial, são montados de topo. Da mesma forma ocorre a montagem dos acessórios. O aquecimento deve ser realizado até atingir a viscosidade.
2. As bordas do produto são inseridas em uma luva de conexão especial, dentro da qual existem elementos de aquecimento. A tensão aplicada aquece os elementos e fixa os tubos no acessório. A junta obtida por soldagem eletro-fusão suporta pressão de até 16 MPa.

Se se trata de uma conexão individual à rede de gás, é melhor optar pela opção de montagem mais barata, que consiste na soldagem de topo.

Na gaseificação coletiva de vilas de casas, associações de dachas, aldeias, é melhor recorrer à soldagem eletro-fusão mais cara dos elementos de polietileno do gasoduto. É este método que garante o máximo de estanqueidade e confiabilidade da conexão.

Características dos tubos de polietileno

Os tubos de polietileno são fabricados com diâmetros de 20 a 400 mm, os tamanhos padrão são marcados como SDR11 e SDR17,6. Dependendo da classe de resistência, distinguem-se produtos com a marcação PE80 (preto com inserções amarelas) e PE100 (preto com inserções azuis).

O tubo de polietileno PE-80 é marcado com uma linha característica de cor azul, sendo utilizado para a instalação de gasoduto subterrâneo de baixa pressão

Para gaseificação individual e instalação de tubulação de baixa pressão, os tubos de polietileno PE80 são adequados. Por sua vez, os produtos PE100 possuem maior resistência, sendo permitido seu uso para a criação de gasodutos com pressão de até 1,2 MPa.

É necessário considerar que a instalação de tubos PE100 exigirá grandes esforços, pois eles terão que ser aquecidos a uma temperatura mais elevada; no entanto, esses custos são compensados pela excelente qualidade da conexão.

Vantagens e desvantagens dos tubos de gás poliméricos

Os tubos de aço, antes populares, estão sendo visivelmente substituídos por equivalentes de polietileno.

Há muitas explicações razoáveis para esse fato, que residem nas qualidades úteis dos tubos de PE:

1. Boa resistência à corrosão, capacidade de suportar a ação de compostos quimicamente agressivos.
2. Alta resistência, resistência ao impacto mecânico.
3. Excelente capacidade de fluxo, garantida pela ausência de rugosidades. Se compararmos os produtos de polietileno com os de aço do mesmo diâmetro, a capacidade de fluxo de um gasoduto de tubos de PE será 30% maior.
4. Simplicidade na execução dos trabalhos de montagem. A soldagem de tubos de PE não requer equipamentos pesados de soldagem a gás e elétrica, como na instalação de um gasoduto de aço. Além disso, os tubos de polietileno dobram-se facilmente, permitindo contornar obstáculos que surgem no caminho do gasoduto.
5. Baixo custo dos produtos de polietileno em comparação com similares de cobre e aço.

Os tubos de polietileno são bastante utilizados na conexão de gás a uma casa particular. Isso se deve a uma série de qualidades positivas. No entanto, existem algumas particularidades em sua aplicação que limitam ou até excluem completamente a possibilidade de construir uma rede de gás com estruturas de polietileno.

Assim, não se pode usar tubos de PE em zonas sismicamente ativas, em regiões onde a temperatura cai para -45 graus, em gasodutos com pressão superior a 1,2 MPa.

Além disso, os tubos de polietileno são totalmente incompatíveis com a instalação de rede em túneis e coletores, enquanto os de aço permitem essa opção. É necessário considerar que, quando o polietileno é aquecido a 80 graus, ocorre sua deformação seguida de destruição.

Não é recomendado o uso de tubos de PE para gasodutos aéreos, pois o material se deteriora rapidamente sob a ação da radiação ultravioleta. Se for decidido construir um gasoduto aéreo, os tubos devem ser revestidos com um composto polimérico protetor especial.

Nuances da construção de um gasoduto de cobre

Os tubos de cobre começaram a ser usados para instalação de rede de gás há relativamente pouco tempo. É permitido o uso de tubos de cobre trefilados e laminados a frio com espessura de parede não inferior a 1 mm para a realização de instalações internas.

O cobre é um material bastante caro, no entanto, seu uso é justificado pela simplicidade dos trabalhos de instalação e pela possibilidade de criar linhas de configuração complexa.

Tubos de cobre devidamente unidos não apenas garantem total estanqueidade das juntas, mas também se encaixam perfeitamente no interior de qualquer ambiente.

Outro fato incontestável a favor dos tubos de cobre é a sua aparência atraente. Como a tubulação de gás não pode ser escondida em nichos nas paredes ou em caixas, as estruturas de aço podem facilmente prejudicar a aparência do ambiente, enquanto os tubos de cobre apenas enriquecem o interior.

Os produtos de cobre possuem as seguintes qualidades positivas, que podem ser decisivas na sua escolha para a instalação de uma tubulação de gás:

• alta ductilidade, que permite a possibilidade de instalação de linhas de configuração complexa;
• simplicidade e facilidade na execução dos trabalhos de montagem, o produto é facilmente cortado, a conexão dos tubos é feita por meio de conexões de pressão ou soldagem;
• aparência atraente;
• durabilidade — a vida útil, quando a tecnologia é seguida, atinge 100 anos;
• resistência a danos mecânicos e capacidade de resistir à ação de compostos quimicamente ativos.

Os tubos de cobre também têm seus pontos fracos, o principal dos quais é a alta condutividade térmica, que favorece a formação de condensação. Além disso, sua resistência é muito menor do que a dos tubos de aço, e o preço é muito mais alto.

A tecnologia de soldagem de tubos de cobre, que garante uma conexão hermética, é apresentada no seguinte artigo, que recomendamos a leitura.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

O vídeo demonstra o processo de fabricação de tubos de aço sem costura:

Soldagem por eletrofusão de tubos de polietileno no vídeo:

Atualmente, os tubos de cobre e poliméricos, embora em alguns casos possam competir com os de aço, não podem substituí-los completamente. As estruturas de polietileno são ideais para tubulações de gás subterrâneas, as de cobre facilitam a instalação da rede interna, e as de aço são universais e podem ser usadas para criar qualquer tipo de rede de gás.

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