Quais são as temperaturas de água necessárias para o tanque de dimensionamento a vácuo e o tanque de água pulverizada durante a produção de extrusão de tubos PE?

Requisitos de controle de temperatura da água para tanques de água a vácuo com tubos PE e tanques de água pulverizada:

Os princípios básicos podem ser resumidos da seguinte forma: a temperatura da água no tanque regulador de diâmetro de vácuo deve ser mantida em um nível relativamente alto, enquanto a temperatura da água no tanque de resfriamento por pulverização deve ser gradualmente reduzida; entretanto, a diferença de temperatura entre cada estágio deve ser rigorosamente controlada para evitar que os materiais da tubulação desenvolvam tensões internas, empenamentos ou rachaduras superficiais durante o processo de resfriamento.

I. Dimensionamento do tanque de água a vácuo (seção de dimensionamento)

Temperatura recomendada da água: 30–50°C. Para tubos convencionais de abastecimento de água em PE de pequeno diâmetro, a temperatura é normalmente mantida entre 35–45°C; para tubos de grande diâmetro e paredes espessas, a temperatura é preferencialmente mantida entre 45–50°C.

1. Por que a temperatura da água não deve ser muito baixa: os tubos de PE recém-extrudados da matriz ainda estão em estado macio e derretido; se entrarem em contato direto com água fria, uma casca dura pode se formar instantaneamente na parede do tubo, enquanto o interior permanece em estado fundido. Isto pode gerar tensões internas significativas, tornando os tubos mais suscetíveis a fissuras e aumentando o risco de deformação por fluência em fases posteriores do processamento. Além disso, o resfriamento rápido da camada superficial pode levar a defeitos superficiais, como depressões, corrosão e padrões de casca de laranja. Para tubos com paredes espessas, uma diferença excessiva de temperatura entre as superfícies interna e externa pode degradar ainda mais a circularidade do tubo.

2. Fenômenos típicos quando a temperatura da água está muito baixa ou muito alta: quando a temperatura da água cai abaixo de 25°C, a tensão interna no material da tubulação aumenta, tornando os tubos propensos a dobrar e aumentando o número de defeitos superficiais; quando a temperatura da água excede 55°C, a capacidade de resfriamento insuficiente retarda a taxa de endurecimento da parede do tubo, e o efeito do vácuo pode fazer com que a parede do tubo fique mais fina, levando subsequentemente a flutuações no diâmetro externo e ovalização excessiva.

3. A câmara de vácuo utiliza água morna para moldar, o que permite que uma película sólida se forme gradualmente na superfície do material do tubo, enquanto utiliza pressão negativa para estabilizar o diâmetro externo.

II. Tanque de água de resfriamento por pulverização (pós-resfriamento; normalmente consiste em 1–3 zonas de pulverização)

Deve ser adoptada uma abordagem de arrefecimento faseada; o resfriamento direto com água fria em temperatura ambiente em uma única etapa não é recomendado.

1. O primeiro estágio de pulverização é posicionado próximo à câmara de vácuo; a temperatura da água deve ser mantida entre 25–35°C, servindo principalmente como uma etapa de resfriamento transitório. A segunda etapa da pulverização deve ter a temperatura da água controlada entre 20–28°C. A etapa final da pulverização pode utilizar água à temperatura ambiente (18–25°C), com o objetivo de reduzir a temperatura geral da tubulação abaixo de 40°C antes de prosseguir para a fase de extração.

2. Deve-se notar que a temperatura da água da torneira no verão pode atingir 28–32°C, enquanto no inverno pode cair abaixo de 10°C. No inverno, a água fria não deve ser borrifada diretamente nas tubulações que saem imediatamente da câmara de vácuo; se a diferença de temperatura exceder 20°C, o risco de problemas de qualidade aumentará significativamente.

3. O objetivo da seção de pulverização é facilitar continuamente a condução de calor da camada central da parede do tubo para fora, permitindo que as temperaturas dentro e fora de todo o tubo se equilibrem gradualmente, alcançando assim o endurecimento completo e eliminando possíveis curvaturas de ricochete que podem ocorrer após operações subsequentes de tração e corte.

III. Principais diferenças entre produtos diferentes

1. Os tubos de abastecimento de água PE são normalmente tubos de paredes espessas e com pressão nominal; para câmaras de vácuo, a temperatura da água deve preferencialmente estar dentro de uma faixa mais alta (40–50°C), combinada com pulverização segmentada, enquanto controla rigorosamente o diferencial de temperatura para reduzir tensões internas e garantir desempenho hidráulico estático a longo prazo.

2. Para tubos PE de paredes finas ou tubos conduítes, devido à sua espessura de parede relativamente fina e baixa capacidade de armazenamento de calor, a temperatura da água na câmara de vácuo pode ser mantida entre 30–40°C; sob tais condições, os parâmetros de resfriamento por pulverização podem ser adequadamente relaxados, embora o uso de métodos de resfriamento abrupto continue desencorajado.

3. Tubos HDPE de grande diâmetro geralmente referem-se a tubos com diâmetro externo nominal superior a 315 mm; esses tubos apresentam maior espessura de parede e maior capacidade térmica. Consequentemente, a temperatura da água na câmara de vácuo deve ser aumentada ainda mais para 45–50°C, o número de fases de pulverização deve ser aumentado correspondentemente e o tempo de arrefecimento deve ser prolongado de forma adequada; caso contrário, se a parede interna esfriar muito lentamente, os tubos poderão deformar-se facilmente.

4. Contra-indicações práticas

1. A introdução direta de água fria de baixa temperatura no tanque de água a vácuo é estritamente proibida, pois esta é a principal causa de rachaduras e empenamentos nos materiais da tubulação; a diferença de temperatura entre o tanque de vácuo e a primeira seção de pulverização não deve exceder 20°C; caso contrário, o risco para a integridade da tubulação aumentará acentuadamente. Além disso, a temperatura da água de saída no troço final não deve ser excessivamente elevada; se a tubulação permanecer muito flexível ao entrar na etapa de tração, ela poderá ser esticada excessivamente durante a tração, levando a uma redução na espessura da parede.

2. Quando a produção estiver operando de forma estável, recomenda-se equipar a câmara de vácuo com uma unidade de aquecimento ou troca de calor de temperatura constante, enquanto o sistema de circulação de água por pulverização deve ser equipado com uma torre de resfriamento para controle de temperatura.

3. Além disso, durante o processo de produção, deve-se prestar atenção à estabilidade dinâmica da temperatura da água: as flutuações na temperatura ambiente entre o dia e a noite, bem como o aumento natural da temperatura do tanque de água após a operação contínua do equipamento, podem fazer com que a temperatura real da água se desvie da faixa definida. Portanto, os operadores devem realizar inspeções regulares e registrar as descobertas, ajustar prontamente os parâmetros do equipamento de controle de temperatura e evitar flutuações significativas na temperatura da água.

4. Ao mudar para produtos de especificações diferentes, a temperatura da água em cada seção da caixa d'água deve ser ajustada antecipadamente; somente após a estabilização da temperatura é que a máquina deve ser ligada e a matéria-prima introduzida, evitando assim a não conformidade do lote causada por temperaturas da água que não atendem aos padrões exigidos.

5. Se a dureza da água no local de produção for excessivamente alta, também é necessário limpar regularmente os depósitos de incrustações nas paredes internas do tanque de água para evitar que a incrustação obstrua a tubulação de troca de calor, o que poderia comprometer o desempenho do controle de temperatura.