PVC Schedule 40 vs. Schedule 80: Espessura da parede, classificações de pressão e como especificar

Introdução

Escolher o PVC apenas com base no número da especificação é o que leva os projetos a acabar por pagar a mais por tubos de que nunca precisaram ou, pior ainda, a soldar com solvente tubos DWV numa conduta principal pressurizada. As classes 40 e 80 têm o mesmo diâmetro exterior; a classe determina a espessura da parede, e essa única variável define a classificação de pressão, se o tubo pode ser roscado, o caudal obtido com uma determinada bomba e o preço por pé. Eis como distinguir entre elas sem desperdiçar dinheiro nem construir uma conduta que se parta durante a colocação em serviço.

Mesmo diâmetro exterior, espessura diferente: o que o Schedule altera, na verdade

Os tubos de PVC para pressão dos EUA são fabricados para ASTM D1785, a especificação que abrange as classes 40, 80 e 120. O diâmetro exterior é determinado pelo dimensionamento IPS, e não pela classificação. Um tubo de 2″ tem um diâmetro exterior de 2,375 pol. em qualquer caso, um de 4″ tem 4,500 pol. e um de 6″ tem 6,625 pol. A classificação controla apenas a espessura.

Em qualquer diâmetro nominal, o tubo SCH 80 apresenta uma espessura de parede de aproximadamente 40–50% mais pesado do que o sch 40. Todo esse material extra fica no interior, pelo que os dois tubos parecem quase idênticos a dez pés de distância, mas comportam-se de forma totalmente diferente quando se aplica pressão. Um tubo de 2″ sch 40 tem um diâmetro interior de 2,047 in; a versão sch 80 do mesmo tamanho tem 1,913 in. Não comprou um tubo maior. Comprou um tubo mais espesso com um orifício mais pequeno.

Cada classificação acima é uma pressão máxima de funcionamento a 73 °F, em relação às quais são indicados os valores de classificação do PVC na América do Norte. Observe os diâmetros internos: a parede mais espessa tem um custo adicional. A 4″, o diâmetro interno do sch 80 é de 3,786 in, contra 3,998 in do sch 40; a 6″, é de 5,709 in contra 6,031 in. Esse é o preço a pagar pelos 100 psi adicionais e, em percursos longos, é um preço que se faz sentir na bomba de gasolina.

Valores nominais de pressão a 73 °F — e o caudal pelo qual paga devido à parede adicional

A Sch 80 costuma comprar 30–45%: maior margem de pressão do que o Sch 40 com o mesmo diâmetro nominal. Numa conduta de 2″, essa é a diferença entre 280 psi e 400 psi. Numa conduta de 4″, é de 220 psi contra 320 psi. A maioria das condutas principais de distribuição municipais e das condutas laterais de irrigação agrícola nunca atinge valores próximos dos 220 psi em condições normais de funcionamento, o que constitui o argumento principal contra o investimento em tubos SCH 80 num traçado reto de água fria.

Eis a relação que o catálogo nunca explica em pormenor. Um diâmetro interior mais estreito aumenta a velocidade, e a velocidade aumenta a perda por atrito. A perda por atrito é aquilo contra o qual a sua bomba luta a cada hora de cada dia, durante toda a vida útil da conduta. Se fizer passar o mesmo caudal por um tubo de 2″ sch 80 em vez de um de 2″ sch 40, o aumento no consumo de energia reflete-se na conta de eletricidade, não na fatura dos tubos. Num coletor de 50 pés, nunca irá notar a diferença. Numa conduta de transmissão de 2 000 pés, a opção mais inteligente é, muitas vezes, passar para o diâmetro sch 40 imediatamente superior, em vez de passar para o sch 80 com o mesmo tamanho.

Portanto, o sch 80 não é o tubo “melhor”. É o tubo mais espesso. Isso depende do que a linha tem de suportar, e isso é uma questão de conceção, não uma ordem de classificação do catálogo.

Por que não é possível roscar o Schedule 40

Uma rosca NPT cónica cortada a ANSI/ASME B1.20.1 precisa de material para se fixar. Nos tamanhos mais pequenos, as paredes de classe 40 são demasiado finas para suportar uma rosca sólida — o corte remove a maior parte da parede na base da rosca, e a junta falha precisamente nesse ponto, em vez de falhar no corpo do tubo. Rosca sch 80 ou mais pesado, e reserve o Sch 40 para juntas soldadas com solvente ou com junta de vedação, onde é que ele deve ser utilizado.

Dito isto, a rosca nunca é isenta de perdas, mesmo no sch 80. O corte concentra a tensão e remove localmente parte da parede, pelo que a montagem roscada fica com uma capacidade nominal bem inferior à classificação de pressão do próprio tubo. A experiência no terreno é inequívoca quanto a isto: uma junta roscada de Sch 80 numa conduta dimensionada exatamente de acordo com a classificação do tubo irá apresentar infiltrações ou rachar ao nível das roscas. Se uma especificação exigir PVC roscado, verifique o valor de redução da capacidade nominal antes de assumir que a conduta continua a cumprir a sua classe. E nunca rosqueie um tubo de parede fina só porque a matriz cortou fisicamente roscas nele. Fê-lo. Mas também irá falhar.

Acessórios e o sifão DWV: D2466, D2467e D2665

Os acessórios seguem as suas próprias normas e não são facilmente substituíveis entre diferentes tabelas. Acessórios Schedule 40 são moldados para ASTM D2466; acessórios Schedule 80 para ASTM D2467. O encaixe SCH 80 tem uma cavidade mais profunda para acomodar a parede mais espessa e um corpo mais robusto, de acordo com a classificação do tubo. Se aparafusar um encaixe SCH 80 num tubo SCH 40, não terá nenhuma das duas classificações — terá uma incompatibilidade que está a pedir para haver uma fuga.

Se misturar os espessores nas juntas, altera-se a profundidade de inserção e a folga do cimento. O tubo pode encostar ao fundo prematuramente ou ficar a flutuar a uma profundidade insuficiente; o cimento solvente fica insuficiente num lado e espalha-se em excesso no outro; e a junta parece estar perfeitamente bem enquanto a está a montar. Seis meses depois, é essa a fuga que o proprietário vem denunciar. Adeque a norma do acessório à espessura do tubo e, se uma transição for inevitável, faça-a com um acessório de transição especificamente concebido para o efeito, em vez de utilizar qualquer comprimento que estivesse disponível no camião.

A pior substituição que se pode fazer em qualquer instalação é a do tubo de escoamento, esgoto e ventilação por ASTM D2665. O tubo DWV tem o mesmo diâmetro exterior que o tubo de pressão Sch 40, pelo que encaixa perfeitamente nos encaixes Sch 40. Tem também uma parede fina, não destinada a suportar pressão — o D2665 não está de todo classificado para pressão. Se for colado numa conduta de pressão, mantém-se firme durante o enchimento, mas falha durante os testes ou em serviço, rachando ao longo da parede. Essa falha deve-se quase sempre ao facto de um ajudante ter pegado num troço da pilha errada, razão pela qual os tubos DWV e os tubos de pressão nunca devem partilhar a mesma prateleira.

Redução da capacidade em função da temperatura: o PVC perde resistência acima dos 73 °F

Todas as especificações apresentadas neste artigo assumem uma temperatura de 73 °F, e nenhuma delas é válida para temperaturas superiores a essa. O PVC amolece à medida que aquece, pelo que a pressão de serviço admissível diminui com o aumento da temperatura. Multiplique a classificação para 73 °F pelo fator abaixo para obter a pressão que a tubagem pode efetivamente suportar em serviço. Qualquer tubagem que transporte água quente, que se encontre numa sala de máquinas quente ou que seja exposta ao sol de verão nas regiões do sul precisa que este cálculo seja feito antes de a tubagem ser encomendada, e não depois de esta falhar.

Experimenta usar o tubo de 4″ sch 40 para ver como fica na prática. A 73 °F, aguenta-se 220 psi. A 120 °F, esse mesmo tubo tem uma durabilidade de cerca de 88 psi, e a 140 °F, mais perto dos 48 psi. Uma conduta concebida com base na coluna dos 73 °F e instalada numa instalação com temperaturas elevadas pode ultrapassar a sua capacidade nominal real logo no primeiro dia, e a conduta não dá qualquer aviso até que se rompa. Esta é a forma mais comum de um sistema com dimensões corretas falhar na mesma.

Como escolher: em que situações o Sch 40 é a melhor opção e em que situações o Sch 80 justifica o seu preço

Especificar Acessórios Schedule 40 para tubagens comuns de água fria e de irrigação sob pressão. Suporta uma pressão mais do que suficiente nos diâmetros e cargas habituais na maioria dos projetos, é mais económico e o seu diâmetro interior mais largo reduz o consumo energético da bomba. Reserve o Sch 80 para os trabalhos que realmente exercem pressão sobre o tubo.

Utilize o sch 80 quando:

• Qualquer parte da linha será roscado — uma rosca cónica requer uma parede espessa.
• A linha transporta aplicações químicas ou corrosivas, onde a camada adicional prolonga a vida útil e proporciona uma junta mais limpa.
• O tubo segue pelo caminho que lhe convier vítima de maus-tratos físicos — tráfego intenso, zonas de obras em curso, áreas de lavagem, passagens expostas.
• A classe de pressão ainda tem de se manter após redução da potência em função da temperatura é aplicada.

E não especifiquem pela cor. Na maior parte da América do Norte, o branco corresponde à classe 40 e o cinzento à classe 80, mas isso é convenção, não lei, e os fabricantes fornecem ambas as séries em estoques variados. Indique o número da série e o código padrão e deixe que o fornecedor escolha a cor. Uma especificação que diga “tubo cinzento” não é, de todo, uma especificação.

Quando avaliar um fornecedor para qualquer uma das gamas, pergunte quais são as tolerâncias dimensionais e a norma de encaixe exata a que a fábrica se ajusta — D2466 ou D2467, nunca “compatível com sch 40/80”. Um fabricante com a sua própria oficina de moldes controla a profundidade do encaixe, e é precisamente nessa profundidade que residem os mistérios das especificações mistas. SAM-UK, a marca de exportação da Taizhou Zhuoxin Plastics (fundada em 1995 em Taizhou, Zhejiang), opera PVC/uPVC, CPVC, PPH e PPR tubos e acessórios, além de válvulas de esfera e borboleta em PVC, com uma capacidade de cerca de 50 000 toneladas por ano e um prazo de entrega de 30 dias para os programas padrão. Se um projeto exigir a certificação para água potável, considere isso como um requisito que o comprador deve confirmar junto da lista aprovada pela autoridade local e peça a qualquer fornecedor que indique por escrito exatamente para que fins o tubo está certificado.