Tubos industriais de PVC-U são tubos termoplásticos rígidos fabricados a partir de cloreto de polivinila não plastificado, uma forma de PVC que não contém aditivos plastificantes. A ausência de plastificantes é o que distingue o PVC-U dos materiais flexíveis de PVC e confere-lhe a estabilidade dimensional, a resistência química e a rigidez mecânica necessárias para aplicações exigentes de tubulações industriais. O composto de PVC-U é produzido pela mistura de resina de PVC com estabilizadores de calor, modificadores de impacto, auxiliares de processamento, pigmentos e cargas em formulações controladas com precisão que determinam as propriedades finais do tubo. O composto é então processado através de extrusoras de rosca dupla que derretem, homogeneizam e forçam o material através de uma matriz de tubo para formar um tubo contínuo, que é então dimensionado, resfriado em um banho de calibração, cortado no comprimento certo e inspecionado antes do envio.
Os parâmetros do processo de extrusão – temperatura de fusão, velocidade da rosca, geometria da matriz e taxa de resfriamento – são cuidadosamente controlados para garantir espessura de parede consistente, circularidade e qualidade da superfície interna ao longo de cada comprimento de tubo. As modernas linhas industriais de extrusão de tubos de PVC-U incorporam medição de espessura de parede em linha usando medidores ultrassônicos, sistemas automáticos de controle de diâmetro e software de controle estatístico de processo que monitoram continuamente os parâmetros dimensionais e alertam os operadores sobre desvios antes que resultem em produtos fora das especificações. O resultado é um tubo com dimensões rigorosamente controladas, um furo interno liso que minimiza a resistência ao fluxo e propriedades consistentes de resistência mecânica e química que permitem aos engenheiros projetar sistemas de tubulação com confiança no desempenho do material a longo prazo.
O desempenho dos tubos industriais de PVC-U em serviço é regido por um conjunto de propriedades físicas e mecânicas inerentes ao material de PVC não plastificado e ao processo de fabricação do tubo. Essas propriedades devem ser compreendidas e avaliadas em relação às demandas da aplicação pretendida antes que o PVC-U seja selecionado como o material de tubo preferido.
Uma das razões mais convincentes para especificar o PVC-U em aplicações de tubulações industriais é a sua ampla resistência a uma ampla gama de produtos químicos corrosivos. O PVC-U é resistente à maioria dos ácidos inorgânicos, incluindo ácido clorídrico, ácido sulfúrico, ácido fosfórico e ácido nítrico em concentrações moderadas, bem como a álcalis, sais, agentes oxidantes e muitos compostos orgânicos. Essa resistência o torna adequado para o transporte de produtos químicos de processo, efluentes ácidos, soluções salinas e fluxos de águas residuais industriais que corroeriam rapidamente sistemas de tubulação de aço carbono ou mesmo de aço inoxidável.
Contudo, o PVC-U não é universalmente resistente a produtos químicos e suas limitações devem ser cuidadosamente verificadas antes da especificação. É atacado por ácido sulfúrico concentrado acima de aproximadamente 70% de concentração, por hidrocarbonetos aromáticos como benzeno, tolueno e xileno, por solventes clorados incluindo cloreto de metileno e tricloroetileno, e por cetonas como acetona e MEK. Ésteres, éteres e alguns solventes orgânicos polares também podem causar inchaço ou amolecimento do PVC-U. Para qualquer aplicação que envolva produtos químicos fora do perfil de resistência padrão, a resistência química específica do tipo de PVC-U considerado deve ser verificada em relação a uma tabela abrangente de resistência química fornecida pelo fabricante do tubo, levando em consideração a concentração, temperatura e tempo de contato do produto químico em serviço.
Os tubos industriais de PVC-U são classificados pela sua classificação de pressão, que define a pressão operacional máxima permitida da água a 20°C que o tubo pode sustentar continuamente sem falhas. As classificações de pressão são determinadas pelo diâmetro externo do tubo, espessura da parede e resistência hidrostática a longo prazo do material PVC-U. A relação entre esses parâmetros é expressa pela Razão de Dimensão Padrão (SDR), que é a relação entre o diâmetro externo do tubo e a espessura da parede. Valores mais baixos de SDR indicam paredes mais espessas e classificações de pressão mais altas para um determinado diâmetro de tubo.
A tabela abaixo resume as classes SDR mais comuns usadas em sistemas industriais de tubos de PVC-U e suas classificações de pressão nominal correspondentes a 20°C:
| Classe SDR | Pressão Nominal (PN) a 20°C: | Aplicação Típica |
| DES 51 | PN 4 (4 barras) | Drenagem por gravidade de baixa pressão |
| DES 34 | PN 6 (6 barras) | Abastecimento de água, rede de irrigação |
| DES 21 | PN 10 (10 barras) | Tubulação de processo industrial |
| DES 17 | PN 12,5 (12,5 bar) | Dosagem química, processo de alta pressão |
| DES 13,6 | PN 16 (16 barras) | Sistemas industriais de alta pressão |
É importante observar que a classificação de pressão do tubo de PVC-U diminui significativamente à medida que a temperatura do fluido aumenta acima de 20°C. A 40°C, a pressão permitida é normalmente reduzida para aproximadamente 75% da classificação de 20°C, e a 60°C cai para aproximadamente 50%. Esses fatores de redução devem ser aplicados ao projetar sistemas que transportam fluidos de processo quentes ou que operam em ambientes com alta temperatura ambiente para garantir que a espessura da parede do tubo selecionada forneça margem de segurança adequada na temperatura real de serviço.
Os tubos industriais de PVC-U são fabricados e fornecidos de acordo com uma variedade de padrões de produtos nacionais e internacionais que regem a composição química, propriedades mecânicas, tolerâncias dimensionais, testes de pressão e requisitos de marcação. A conformidade com a norma aplicável é essencial para garantir que o tubo funcione conforme projetado e atenda aos requisitos das especificações do projeto, apólices de seguro e estruturas regulatórias. Os padrões mais amplamente referenciados incluem o seguinte:
A combinação de resistência química, capacidade de pressão, desempenho hidráulico, baixo peso e custo competitivo torna o tubo industrial de PVC-U adequado para uma ampla gama de aplicações de processos e infraestrutura em vários setores.
As fábricas de produtos químicos usam extensivamente tubulações de PVC-U para transportar ácidos diluídos, álcalis, soluções salinas e fluxos de processos aquosos entre reatores, tanques de armazenamento, lavadores e unidades de tratamento. A resistência do material à corrosão por esses meios elimina a necessidade de tubulações caras de aço revestido ou aço inoxidável em muitas condições de serviço, e seu furo liso minimiza o risco de contaminação do produto por produtos de corrosão do tubo. O PVC-U é particularmente prevalente em fábricas de cloro e álcalis, instalações de produção de fertilizantes, oficinas de galvanoplastia e sistemas de armazenamento e distribuição de ácido, onde a natureza agressiva dos produtos químicos do processo destruiria rapidamente as alternativas metálicas.
O PVC-U é um dos materiais de tubulação dominantes para redes de distribuição de água potável, sistemas de abastecimento de água industrial e tubulações de processos de estações de tratamento de água em todo o mundo. A sua inércia à água, a ausência de problemas de corrosão e tuberculação que afligem as antigas tubulações de água metálicas e a conformidade com os padrões de aprovação de contato de água potável, como NSF/ANSI 61, fazem dele uma escolha confiável de longo prazo para infraestrutura de água. Em estações de tratamento de água, o PVC-U é usado em linhas de dosagem de produtos químicos que transportam coagulantes, desinfetantes e produtos químicos para ajuste de pH, bem como em tubulações de retrolavagem de filtros, linhas de transferência de lodo e coletores de distribuição de água tratada.
Os sistemas de tratamento de efluentes industriais geram uma grande variedade de fluxos de águas residuais corrosivas que devem ser coletadas, transportadas e tratadas antes da descarga. A tubulação de PVC-U lida com efluentes ácidos de operações de acabamento de metais, fluxos de resíduos cáusticos de processamento de alimentos e operações de limpeza, efluentes salinos de dessalinização e regeneração por troca iônica e águas residuais industriais em geral contendo sais dissolvidos, metais pesados e compostos orgânicos. A resistência do material à incrustação biológica também o torna adequado para serviços de longo prazo em ambientes de águas residuais, onde o crescimento orgânico nas superfícies internas dos tubos aumentaria a resistência ao fluxo e exigiria limpeza periódica.
A escolha do método de união para sistemas industriais de tubos de PVC-U tem implicações significativas para a integridade do sistema, velocidade de instalação, acesso para manutenção e desempenho a longo prazo. As principais opções de juntas disponíveis são juntas de cimento solvente, juntas de vedação elastomérica (push-fit), conexões roscadas e conexões flangeadas.
A junta de cimento solvente - na qual um adesivo à base de solvente dissolve e funde o tubo e as superfícies de encaixe para formar uma junta homogênea - é o método mais comum para sistemas industriais de tubos de PVC-U de menor diâmetro, até aproximadamente 160 mm de diâmetro. A junta atinge a classificação de pressão total do tubo quando feita corretamente e é adequada para a maioria das condições de serviço químico industrial, embora a resistência química do próprio cimento solvente deva ser verificada para aplicações químicas agressivas. A junta de vedação elastomérica usando um anel de borracha alojado no encaixe da conexão ou na torneira do tubo fornece uma junta flexível e estanque que acomoda pequenas deflexões angulares e movimentos térmicos - uma vantagem em longos trechos de tubulações enterradas e em sistemas sujeitos a variações significativas de temperatura. As conexões flangeadas são usadas em conexões de equipamentos, estações de válvulas e onde quer que o sistema exija desmontagem periódica para manutenção ou inspeção, usando flanges de PVC-U apoiados por anéis de apoio de aço para fornecer a distribuição de carga do parafuso que os flanges de PVC-U sozinhos não conseguem sustentar de forma confiável na pressão total do sistema.