6.5 Os tubos que transportam fluidos quentes, como aqueles em que escoa vapor numa instalação de potência a vapor e os de exaustão de gases de motores a diesel de navios, são geralmente isolados. Isso é feito para reduzir as perdas de calor ou há outro motivo?
Passo 1
O enunciado pergunta por que se isolam termicamente tubos que transportam fluidos quentes (ex.: vapor em usinas a vapor ou gases de escape de motores em navios). O conteúdo envolve conceitos de condução e convecção de calor e rede de resistências térmicas. Vamos ver o que o isolamento faz e quais benefícios ele traz.
Passo 2
Quando temos um tubo com fluido quente em seu interior e ar ambiente do lado de fora, o fluxo de calor estacionário por unidade de área é dado por
onde
Aqui
é a espessura do isolamento,
sua condutividade térmica e
o coeficiente de convecção no lado externo. Ao aumentar
(colocar isolamento),
cresce e, portanto,
diminui.
Passo 3
Reduzir
significa dois efeitos práticos:
- Menor perda de calor do fluido para o ambiente, mantendo a temperatura desejada ao longo da tubulação.
- Menor temperatura da superfície externa do isolamento, pois
Com
menor e
maior,
cai bastante.
Passo 4
Os benefícios desses dois efeitos são:
- Eficiência térmica: evita desperdício de energia, pois o fluido chega com calor suficiente onde vai ser usado (turbina, trocador, etc.).
- Segurança e conforto: superfície do tubo isolado permanece abaixo de temperaturas perigosas, prevenindo queimaduras em pessoas e evitando sobreaquecimento de ambientes ou componentes vizinhos.
Passo 5
Em tubos de vapor em usinas, reduzir perdas significa aproveitar melhor a energia do vapor. Em escapamentos de motores de navio, manter os gases quentes evita condensação de água (que causa corrosão) e, principalmente, afasta o calor do interior da sala de máquinas, protegendo equipamentos e tripulantes.
Resposta
O isolamento é usado não só para reduzir as perdas de calor (manter a eficiência térmica), mas também — e muitas vezes principalmente — para baixar a temperatura da superfície externa, garantindo segurança de pessoas, evitando queimaduras, reduzindo a carga térmica no ambiente e prevenindo condensação e corrosão.