Apesar do preço mais elevado, os aquecedores de água com tanque de aço inoxidável são geralmente mais rentáveis ​​quando se comparam os custos do ciclo de vida e devem ser apresentados como tal.
Os aquecedores de água residenciais são a verdadeira infantaria do mundo mecânico. Frequentemente expostos a ambientes muito agressivos, seu trabalho árduo é geralmente ignorado. No lado da água do aquecedor, minerais, oxigênio, produtos químicos e sedimentos são atacados. Quando se trata de combustão, altas temperaturas, estresse térmico e condensado de gases de combustão podem causar estragos nos materiais.
Quando se trata de manutenção, os aquecedores de água domésticos são praticamente negligenciados. A maioria dos proprietários de casas não dá importância aos seus aquecedores de água e só se lembra deles quando não estão funcionando ou apresentam vazamentos. Verificar a haste de ânodo? Enxaguar os sedimentos? Existe um plano de manutenção? Esqueça, não nos importamos. Não é à toa que a maioria dos equipamentos de aquecimento de água domésticos tem uma vida útil curta.
Será possível prolongar essa curta vida útil? O uso de aquecedores de água quente sanitária (AQS) em aço inoxidável é uma forma de aumentar a expectativa de vida útil. O aço inoxidável é um material forte e durável que oferece maior resistência à água e ao fogo, permitindo que o aquecedor tenha uma longa vida útil. A única desvantagem real do aço inoxidável é o alto custo dos materiais e da fabricação. No mercado altamente competitivo de aquecedores de AQS, esse alto custo representa um grande desafio a ser superado.
Aço inoxidável é o nome genérico para ligas ferrosas com um teor de cromo de pelo menos 10,5%. Outros elementos, como níquel, molibdênio, titânio e carbono, também podem ser adicionados para proporcionar resistência à corrosão, resistência mecânica e conformabilidade. Existem muitas combinações diferentes dessas ligas metálicas que produzem "tipos" e "graus" específicos de aço inoxidável. Dizer simplesmente que algo é feito de aço inoxidável não conta toda a história.
Se alguém lhe dissesse "me dê alguns canos de plástico", o que você traria? PEX, CPVC, polietileno? Todos esses são canos de "plástico", mas cada um possui propriedades, resistências e aplicações muito diferentes. O mesmo se aplica ao aço inoxidável. Existem mais de 150 tipos de aço inoxidável, todos com propriedades e aplicações distintas. Os aços inoxidáveis ​​usados ​​em aquecedores de água domésticos geralmente são feitos de apenas alguns tipos, normalmente 304, 316L, 316Ti e 444.
A diferença entre esses tipos de aço inoxidável reside na concentração dos elementos da liga. Todos os aços inoxidáveis ​​da classe "300" contêm aproximadamente 18% de cromo e 10% de níquel. Os dois tipos de aço inoxidável 316 também contêm 2% de molibdênio, enquanto o tipo 316Ti possui 1% de titânio adicionado à mistura. Comparado ao 304, o molibdênio confere melhor resistência geral à corrosão aos aços 316, especialmente maior resistência à corrosão por pites e frestas em ambientes com cloretos. O titânio presente no aço 316Ti proporciona excelente conformabilidade e resistência mecânica. O aço inoxidável da classe 444 contém cromo e molibdênio, mas não contém níquel. De modo geral, quanto maior a quantidade de níquel, molibdênio e titânio na mistura, melhor a resistência à corrosão e a resistência mecânica, porém maior o custo. Quando alguém afirma ter um aquecedor de água de "aço inoxidável", observe atentamente as classes de aço, pois elas não são da mesma qualidade.
O aço inoxidável é utilizado em todos os tipos de aquecedores de água. É mais comum em aquecedores indiretos de água quente sanitária e em aquecedores de água instantâneos de condensação. Os aquecedores indiretos possuem uma serpentina interna de transferência de calor conectada à caldeira ou ao circuito do coletor solar. São mais comuns na Europa do que no Canadá devido à predominância de sistemas de aquecimento de água hidrelétricos e solares na Europa.
A construção em aço inoxidável constitui uma grande parte desses mercados indiretos europeus. No Canadá, estão disponíveis tanques indiretos em aço inoxidável e aço revestido com vidro, sendo que os tanques de aço inoxidável geralmente têm um preço mais elevado. Em aquecedores de água instantâneos sem condensação, o trocador de calor geralmente é feito de cobre. Com a busca por unidades de condensação de maior eficiência, os trocadores de calor são totalmente em aço inoxidável ou uma combinação de trocadores de calor primários de cobre e secundários de aço inoxidável. Os aquecedores de água com tanque de aquecimento direto continuam a dominar o mercado canadense de aquecedores de água. O aço carbono com revestimento de vidro domina este segmento. O aço inoxidável é comumente usado em aquecedores de água instantâneos ou com tanque de condensação de aquecimento direto.
Para aumentar a eficiência desses dispositivos, os gases de combustão devem ser resfriados abaixo do ponto de orvalho para liberar o calor latente do combustível. O condensado resultante é essencialmente vapor de água destilado dos produtos gasosos da combustão, que possui um pH muito baixo e alta acidez. Esse condensado ácido deve ser encaminhado para um ralo para descarte, mas o maior problema é seu efeito corrosivo nas superfícies do trocador de calor do aquecedor de água.
Trocadores de calor feitos de aço comum ou cobre têm dificuldade em suportar a condensação dos gases de combustão por longos períodos. O aço inoxidável é uma boa opção de material devido à sua alta resistência à corrosão e flexibilidade, permitindo a fabricação de trocadores de calor com formatos complexos. Muitas marcas de aquecedores de água instantâneos com condensação utilizam trocadores de calor de aço inoxidável. Isso permite a completa condensação dos gases de combustão no trocador de calor, resultando em altos índices de eficiência energética (EF) de até 0,97.
Os aquecedores de água de reservatório com tecnologia de condensação também estão sendo cada vez mais utilizados, principalmente devido às mudanças nos códigos de construção que exigem maior eficiência dos aquecedores de água. Existem dois tipos comuns de construção nesse mercado. Os reservatórios revestidos de vidro possuem trocadores de calor de condensação secundários totalmente submersos. Tanto a parte externa (lado da água) quanto a interna (lado do fogo) das serpentinas do trocador de calor são revestidas de vidro, e o revestimento interno de vidro impede a condensação dos gases de combustão. Os modelos de reservatório com tanque e serpentina totalmente em aço inoxidável não são comuns, mas existem diversas opções disponíveis nesse tipo de construção.
O custo inicial de um tanque revestido de vidro é de fato menor, e só o tempo dirá o quão resistente o trocador de calor será em ambientes de condensação severos. Esses novos aquecedores de água com tanque de condensado conseguem atingir eficiências maiores do que os aquecedores de água tradicionais de combustão direta, com eficiências térmicas que variam de 90% a 96%. À medida que os governos pressionam cada vez mais por regulamentações de eficiência para aquecedores de água, certamente veremos mais aquecedores de água com tanque de alta eficiência e inovadores chegando ao mercado.
Ao analisar mais detalhadamente os aquecedores de água com reservatório, você perceberá que a maioria dos modelos de aquecimento direto, indireto com serpentina interna e com reservatório reto possuem revestimento de vidro e construção em aço inoxidável.
Então, quais são as vantagens do aço inoxidável em relação aos tanques revestidos de vidro? Como convencer os clientes a investir mais em tanques de aço inoxidável? A maior vantagem do aço inoxidável é sua resistência natural à corrosão em água doce, o que aumenta sua vida útil. Devido à sua composição de ligas metálicas resistentes à corrosão, os tanques de aço inoxidável são mais fortes e duráveis ​​do que os tanques revestidos de vidro. Os tanques de aço inoxidável possuem uma camada protetora de óxido na superfície da água que previne naturalmente a corrosão.
Por outro lado, os tanques revestidos de vidro dependem do próprio vidro para criar uma barreira entre o aço carbono e a água. Se tiverem oportunidade, o oxigênio e os produtos químicos presentes na água atacarão o aço e o corroerão rapidamente. Como é praticamente impossível aplicar qualquer revestimento protetor de forma perfeita (sem fissuras microscópicas ou defeitos puntiformes na camada protetora), os tanques revestidos de vidro incluem hastes de ânodo de sacrifício instaladas em seu interior.
As hastes de ânodo de sacrifício se desgastarão com o tempo e, quando o processo estiver completo, a eletrólise começará a corroer as áreas de aço expostas dentro do tanque. A taxa de depleção do ânodo depende da qualidade e da quantidade de água utilizada. Os ânodos de sacrifício normalmente duram de três a cinco anos e podem ser substituídos para evitar danos adicionais.
Na verdade, a inspeção e substituição regulares dos ânodos são frequentemente negligenciadas, e o tanque vaza, o que leva à necessidade de substituição de toda a unidade. Ao contrário dos tanques revestidos de vidro, os tanques de aço inoxidável não requerem "ânodos de sacrifício" para evitar a corrosão em suas superfícies. Isso significa que não há necessidade de inspecionar ou substituir o ânodo, economizando tempo e custos de manutenção ao longo da vida útil do aquecedor de água.
Devido à maior durabilidade e resistência à corrosão, os tanques de aço inoxidável geralmente têm garantias mais longas, com alguns fabricantes oferecendo garantia vitalícia para seus produtos.
Os tanques de aço inoxidável também têm a vantagem de serem mais leves em comparação com os tanques revestidos de vidro, o que facilita o transporte, o manuseio e a instalação. A espessura da parede do aço inoxidável usado nos tanques é geralmente muito menor do que a de tanques de aço similares com revestimento de vidro. Somado ao peso do próprio revestimento de vidro, os recipientes revestidos de vidro costumam ser muito mais pesados.
Ao contrário dos recipientes com revestimento de vidro, os recipientes de aço inoxidável exigem menos atenção durante o transporte, e o revestimento de vidro pode ser danificado durante o trajeto. Se o revestimento de vidro do tanque for danificado ou rachado devido ao manuseio inadequado durante o transporte ou a instalação, isso só será percebido quando o tanque apresentar falhas prematuras.
Os tanques de aço inoxidável geralmente suportam temperaturas da água mais altas do que os tanques revestidos de vidro, e temperaturas acima de 82°C (180°F) não apresentam problemas. Alguns tanques revestidos de vidro são propensos a sofrer danos em altas temperaturas, resultando em um risco maior de danos ao revestimento de vidro. Temperaturas acima de 71°C (160°F) podem ser problemáticas para alguns revestimentos de vidro. Aplicações como aquecedores solares de água e algumas aplicações industriais comerciais podem exigir o armazenamento de água em altas temperaturas.
Recomenda-se consultar o fabricante do tanque revestido de vidro para obter informações sobre a temperatura máxima de operação recomendada. Tanques de aço inoxidável geralmente são uma opção melhor para aplicações em altas temperaturas.
Não há dúvida de que o custo inicial de um tanque de aço inoxidável é maior do que o de um tanque revestido de vidro. Mas, pelas razões aqui mencionadas, o custo do ciclo de vida de um tanque revestido de vidro pode ser maior. Ao comparar esses custos do ciclo de vida, os tanques de aço inoxidável geralmente são mais econômicos a longo prazo e devem ser apresentados aos clientes.
Robert Waters is President of Solar Water Services Inc., which provides training, education and support services to the hydroelectric power industry.He is a Mechanical Engineering Technology graduate from Humber College with over 30 years experience in circulating water and solar water heating.He can be reached at solwatservices@gmail.com.
Estudantes recebem bolsas de estudo da HRAI. https://www.hpacmag.com/human-resources/students-awarded-with-hrai-bursary/1004133729/
A AD Canada promove o primeiro evento de networking para mulheres na indústria. https://www.hpacmag.com/human-resources/ad-canada-holds-first-women-in-industry-network-event/1004133708/
A demanda por alvarás de construção residencial continua a crescer. https://www.hpacmag.com/construction/demand-for-residential-building-permits-continues-to-grow/1004133714/
Action Furnace adquire Direct Energy Alberta. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/action-furnace-acquires-direct-energy-alberta/1004133702/
A HRAI reconhece seus membros com os Prêmios de Realização de 2021. https://www.hpacmag.com/heat-plumbing-air-conditioning-general/hrai-recognizes-members-with-2021-achievement-awards/1004133651/