¿Cuál es el mejor material de tubería para agua fría?

En los sistemas de climatización y refrigeración industrial, elAgua enfriadaSistema es un componente importante para lograr una transmisión eficiente de la energía. Para garantizar el funcionamiento estable del sistema, elegir el material de tubería adecuado es de vital importancia.
Entonces, en un sistema de agua refrigerada, ¿qué tipo de material de tubería es la mejor opción? Este artículo comenzará a partir de una variedad de materiales de tubería de uso común, analizará exhaustivamente su rendimiento, ventajas y desventajas, así como escenarios de aplicación, para ayudarlo a tomar decisiones más científicas.

¿Qué es un sistema de agua fría?

El sistema de agua enfriada se utiliza principalmente en grandes edificios comerciales, instalaciones industriales o sistemas centrales de aire acondicionado. El principio es enfriar el aire o el equipo haciendo circular agua enfriada a través de tuberías (generalmente a una temperatura que varía de 4 °C a 13 °C).

Como el agua enfriada está constantemente en un estado de baja temperatura, alta humedad y circulación, las tuberías deben cumplir con los siguientes requisitos básicos:

Resistencia a la corrosión
En un sistema de circuito cerrado, la temperatura del agua suele estar entre 5 °C y 15 °C. La operación a largo plazo puede conducir fácilmente a la formación de agua condensada en las paredes internas de las tuberías. Los materiales metálicos deben resistir la oxidación y la corrosión electroquímica. Si la calidad del agua contiene iones de cloruro (desinfección residual) o tiene una alta dureza (deposición de carbonato de calcio), los materiales de acero inoxidable o polímeros son más confiables.

Conductividad térmica y eficiencia de aislamiento
La tubería necesita mantener una temperatura de suministro de agua baja (ΔT típico es 5 °C). Cuanto menor sea la conductividad térmica del material, menor será la pérdida de frío. La conductividad térmica de los polímeros de alto peso molecular (como HDPE) (0,4 W/m · K) es significativamente menor que la del cobre (400 W/m · K) o el acero inoxidable (15 W/m · K), lo que puede reducir el espesor de la capa de aislamiento en más del 50%.

Fuerza mecánica y presión de sistema:
La resistencia a la presión debe coincidir con las condiciones de trabajo de diseño (generalmente de 0,6 a 1,6 MPa). Las aleaciones de acero inoxidable y cobre tienen una resistencia relativamente alta (resistencia a la tracción> 200 MPa), mientras que las tuberías de plástico deben reforzarse con fibra de vidrio (como FRPP) para evitar la deformación por fluencia.

Resistencia a los fluidos
La rugosidad de la pared interna afecta directamente el consumo de energía de la bomba de agua. La rugosidad absoluta del PVC-U (0,0015mm) es solo 1/100 de la tubería de acero galvanizado (0,15mm), lo que puede reducir la pérdida de carga en el camino en un 12% a 18%, reduciendo así el consumo de energía de la bomba de frecuencia variable.

Tipos comunes de materiales de tubería para sistemas de agua refrigerada

Las tuberías comunes de los sistemas de agua refrigerada incluyen principalmente acero al carbono, acero inoxidable, tuberías de cobre, PVC/CPVC y HDPE, etc. A continuación, presentaré sus características y alcances respectivamente.

1.Tubería de acero al carbono
Las tuberías de acero al carbono están hechas principalmente de una mezcla de aleaciones y carbono, con un contenido de carbono relativamente alto, alta resistencia y la capacidad de soportar una fuerte presión. Las tuberías de acero al carbono se usan a menudo para el suministro y el retorno de agua enfriada, y por lo tanto también se denominan tuberías CHWS (tuberías de suministro de agua enfriada) y tuberías CHWR (tuberías de retorno de agua enfriada).
Las tuberías de acero al carbono son propensas a la corrosión y requieren tecnologías anticorrosivas internas y externas, como galvanización, revestimiento epoxi o revestimiento de mortero de cemento.

2.Tubería de acero inoxidable
Las tuberías de acero inoxidable también se pueden usar en sistemas de agua refrigerada. Tienen fuertes capacidades anticorrosión y son adecuados para entornos con alto contenido de cloro, campos de agua fría de proceso farmacéutico o de grado alimenticio. Sin embargo, el acero inoxidable es relativamente caro y mucho más costoso que las tuberías de acero al carbono y otros tipos de tuberías. Generalmente, sólo se elige en circunstancias específicas.

3. tubos de cobre
Los tubos de cobre tienen un excelente rendimiento de conducción de calor, son relativamente ligeros, fáciles de instalar y adecuados para la transmisión de energía fría. En comparación con las tuberías de acero galvanizado, las tuberías de cobre son más propensas a la corrosión. Cuando el caudal de agua en las tuberías de cobre supera los tres metros por segundo, es probable que se produzca corrosión. Es necesario usarlos de manera flexible según la situación.

4. Tubos de PVC/CPVC
Cuenta con bajo precio, peso ligero, fácil instalación y no hay necesidad de preocuparse por la corrosión. Sin embargo, su resistencia a la presión es relativamente débil y no es adecuada para entornos de alta temperatura o alta presión. Es aplicable a los pequeños edificios o al transporte refrigerado temporal del agua.

Los factores clave para elegir tuberías de agua refrigerada

Presión y temperatura del sistema: los sistemas de alta presión son más adecuados para tuberías de acero al carbono o acero inoxidable.
Resistencia a la corrosión: se recomienda acero inoxidable o acero al carbono con revestimiento anticorrosión para ambientes húmedos.
Condiciones de instalación y mantenimiento: los materiales ligeros (como PVC o HDPE) son convenientes para la construcción, pero su mantenimiento es complejo.
Vida útil y economía: el acero inoxidable tiene una larga vida útil pero un alto costo. El acero al carbono ofrece una mejor relación calidad-precio.
Tipos de proyectos: Los proyectos comerciales, industriales o residenciales tienen diferencias significativas en los requisitos de materiales.

Resumen

En la actualidad, las tuberías de acero al carbono siguen siendo la opción más utilizada y rentable en los sistemas de agua refrigerada. Después de someterse a un tratamiento anticorrosión de la pared interna, su resistencia a la corrosión y su vida útil pueden cumplir con los requisitos de operación a largo plazo.