Quando si scava un tubo isolante che è in funzione da cinque o sei anni, a volte potresti vedere scene come questa: la schiuma di poliuretano è annerita, si sbriciola facilmente se schiacciata e perde persino acqua. La prima reazione di molte persone è "ingresso di acqua" o "invecchiamento", ma a un esame più attento, la radice del problema spesso risiede in un indicatore poco appariscente-il rapporto-delle celle chiuse.
Il rapporto-celle chiuse è uno dei parametri principali per misurare la qualità della schiuma di poliuretano rigido. Idealmente, la schiuma di poliuretano dovrebbe avere un gran numero di bolle d'aria a celle chiuse-indipendenti, ciascuna riempita con gas schiumogeno con una bassa conduttività termica e queste bolle non sono interconnesse. Questa struttura blocca efficacemente la conduzione del calore e agisce come una barriera stretta per impedire la penetrazione dell'umidità. Secondo GB/T 29047, il rapporto di celle-chiuse della schiuma di poliuretano utilizzata per tubi isolanti direttamente-interrati non deve essere inferiore all'88%. Se questo valore non viene raggiunto le conseguenze sono numerose.
Innanzitutto, l’effetto isolante è compromesso. Nella schiuma con un basso rapporto di celle-chiuse, un gran numero di celle sono in uno stato connesso, consentendo al gas schiumoso all'interno di fuoriuscire facilmente, mentre l'aria esterna può entrare ed uscire liberamente. La convezione del calore e l’irraggiamento aumentano, portando ad un aumento significativo della conduttività termica. A parità di diametro del tubo e spessore di isolamento, i tubi con un rapporto di celle chiuse-insufficiente subiscono una perdita di calore notevolmente maggiore rispetto a quelli con un isolamento adeguato. Il calore viene perso durante il trasporto, costringendo le aziende di riscaldamento a bruciare più carburante per compensare, un costo computato nei costi operativi giornalieri.
Ancora più problematico della perdita di calore è l’assorbimento d’acqua. Le condotte interrate sono costantemente esposte al terreno umido. Anche senza danni evidenti all'involucro esterno, l'umidità può penetrare nello strato isolante attraverso piccoli spazi. Mentre la schiuma con adeguati rapporti di cellule chiuse-previene efficacemente la penetrazione dell'umidità, una volta che i pori vengono interconnessi, l'acqua viene assorbita nella schiuma come una spugna. La conduttività termica dell'acqua è più di venti volte superiore a quella dell'aria ferma, causando un rapido calo delle prestazioni di isolamento della schiuma dopo l'assorbimento di umidità. Più seriamente, l'acqua accumulata può idrolizzare il poliuretano, provocando l'ammorbidimento, l'acidificazione e infine la polvere della schiuma, perdendo infine la sua resistenza strutturale. In questa fase, l’intera conduttura dovrà essere scavata e sostituita, con costi di riparazione di gran lunga superiori al risparmio iniziale di materiale.
Un’altra conseguenza facilmente trascurata è l’invecchiamento accelerato. La schiuma con un basso rapporto di cellule chiuse-ha una resistenza significativamente ridotta all'invecchiamento termico. Durante il funzionamento a lungo termine-ad alta-temperatura delle tubazioni di riscaldamento, le catene polimeriche nella schiuma sono più soggette a rotture, causando il cambiamento del colore da giallo a nero e la rapida diminuzione della resistenza alla compressione. Le tubazioni originariamente progettate per una durata di 30 anni potrebbero subire il collasso dello strato isolante e i tubi di acciaio esposti in meno di dieci anni.
Pertanto, il rapporto-celle chiuse è un fattore cruciale da considerare quando si acquistano tubi isolanti. Una differenza di pochi punti percentuali in un rapporto formale di test di terze parti- spesso determina se la pipeline funzionerà stabilmente dopo cinque anni o richiederà importanti riparazioni e sostituzioni.