Emboraválvulas de plásticoàs vezes são considerados um produto especial - a primeira escolha para pessoas que fabricam ou projetam produtos de tubulação de plástico para sistemas industriais ou que precisam ter equipamentos ultralimpos - é fácil presumir que essas válvulas não têm muitos usos gerais - visão. Na verdade, as válvulas de plástico atuais têm uma ampla gama de utilizações, porque os tipos de materiais continuam a se expandir, e os bons designers que precisam desses materiais significam que há cada vez mais maneiras de usar essas ferramentas multifuncionais.

PROPRIEDADES DO PLÁSTICO

As vantagens das válvulas termoplásticas são amplas: resistência à corrosão, produtos químicos e abrasão; paredes internas lisas; peso leve; facilidade de instalação; expectativa de vida longa; e menor custo do ciclo de vida. Essas vantagens levaram a uma ampla aceitação de válvulas plásticas em aplicações comerciais e industriais, como distribuição de água, tratamento de águas residuais, processamento de metais e produtos químicos, alimentos e produtos farmacêuticos, usinas de energia, refinarias de petróleo e moAs válvulas plásticas podem ser fabricadas a partir de vários materiais diferentes usados em diversas configurações. As válvulas termoplásticas mais comuns são feitas de cloreto de polivinila (PVC), cloreto de polivinila clorado (CPVC), polipropileno (PP) e fluoreto de polivinilideno (PVDF). As válvulas de PVC e CPVC são comumente unidas a sistemas de tubulação por extremidades de soquete cimentadas com solvente ou extremidades roscadas e flangeadas; enquanto o PP e o PVDF exigem a união dos componentes do sistema de tubulação, seja por tecnologias de calor, topo ou eletrofusão.

As válvulas termoplásticas são excelentes em ambientes corrosivos, mas são igualmente úteis no serviço geral de água porque não contêm chumbo1, são resistentes à dezincificação e não enferrujam. Os sistemas de tubulação e válvulas de PVC e CPVC devem ser testados e certificados de acordo com o padrão 61 da NSF [National Sanitation Foundation] para efeitos à saúde, incluindo o requisito de baixo chumbo para o Anexo G. A escolha do material adequado para fluidos corrosivos pode ser feita consultando a resistência química do fabricante. orientar e compreender o efeito que a temperatura terá sobre a resistência dos materiais plásticos.

Embora o polipropileno tenha metade da resistência do PVC e do CPVC, ele possui a resistência química mais versátil porque não existem solventes conhecidos. O PP tem bom desempenho em ácidos acéticos e hidróxidos concentrados e também é adequado para soluções mais suaves da maioria dos ácidos, álcalis, sais e muitos produtos químicos orgânicos.

O PP está disponível como material pigmentado ou não pigmentado (natural). O PP natural é severamente degradado pela radiação ultravioleta (UV), mas os compostos que contêm mais de 2,5% de pigmentação de negro de fumo são adequadamente estabilizados contra os raios UV.

Os sistemas de tubulação PVDF são usados ​​em uma variedade de aplicações industriais, desde farmacêutica até mineração, devido à resistência, temperatura de trabalho e resistência química do PVDF a sais, ácidos fortes, bases diluídas e muitos solventes orgânicos. Ao contrário do PP, o PVDF não é degradado pela luz solar; entretanto, o plástico é transparente à luz solar e pode expor o fluido à radiação UV. Embora uma formulação natural e não pigmentada de PVDF seja excelente para aplicações internas de alta pureza, a adição de um pigmento como um vermelho de qualidade alimentar permitiria a exposição à luz solar sem nenhum efeito adverso no meio fluido.

Os sistemas plásticos apresentam desafios de projeto, como sensibilidade à temperatura e expansão e contração térmica, mas os engenheiros podem e projetaram sistemas de tubulação duradouros e econômicos para ambientes gerais e corrosivos. A principal consideração de projeto é que o coeficiente de expansão térmica dos plásticos é maior que o do metal – o termoplástico é cinco a seis vezes maior que o do aço, por exemplo.

Ao projetar sistemas de tubulação e considerar o impacto no posicionamento e nos suportes das válvulas, uma consideração importante em termoplásticos é o alongamento térmico. As tensões e forças resultantes da expansão e contração térmica podem ser reduzidas ou eliminadas proporcionando flexibilidade aos sistemas de tubulação por meio de mudanças frequentes de direção ou introdução de circuitos de expansão. Ao fornecer esta flexibilidade ao longo do sistema de tubulação, a válvula plástica não será obrigada a absorver tanta tensão (Figura 1).

Como os termoplásticos são sensíveis à temperatura, a classificação de pressão de uma válvula diminui à medida que a temperatura aumenta. Diferentes materiais plásticos apresentam redução correspondente com o aumento da temperatura. A temperatura do fluido pode não ser a única fonte de calor que pode afetar a classificação de pressão das válvulas plásticas – a temperatura externa máxima precisa fazer parte da consideração do projeto. Em alguns casos, não projetar para a temperatura externa da tubulação pode causar flacidez excessiva devido à falta de suportes da tubulação. O PVC tem uma temperatura máxima de serviço de 140°F; O CPVC tem um máximo de 220°F; PP tem no máximo 180°F; e as válvulas PVDF podem manter uma pressão de até 280°F (Figura 2).

No outro extremo da escala de temperatura, a maioria dos sistemas de tubulação de plástico funciona muito bem em temperaturas abaixo de zero. Na verdade, a resistência à tração aumenta na tubulação termoplástica à medida que a temperatura diminui. No entanto, a resistência ao impacto da maioria dos plásticos diminui à medida que a temperatura cai, e a fragilidade aparece nos materiais de tubulação afetados. Contanto que as válvulas e o sistema de tubulação adjacente não sejam perturbados, não sejam ameaçados por golpes ou batidas de objetos, e a tubulação não caia durante o manuseio, os efeitos adversos à tubulação plástica serão minimizados.

TIPOS DE VÁLVULAS TERMOPLÁSTICAS

Válvulas de esfera,válvulas de retenção,válvulas borboletae válvulas de diafragma estão disponíveis em cada um dos diferentes materiais termoplásticos para sistemas de tubulação de pressão Schedule 80 que também possuem uma infinidade de opções de internos e acessórios. A válvula de esfera padrão é mais comumente considerada um verdadeiro projeto de união para facilitar a remoção do corpo da válvula para manutenção, sem interrupção da tubulação de conexão. As válvulas de retenção termoplásticas estão disponíveis como válvulas de retenção de esfera, de giro, de y e de cone. As válvulas borboleta combinam facilmente com flanges de metal porque estão em conformidade com os orifícios dos parafusos, círculos dos parafusos e dimensões gerais da classe ANSI 150. O diâmetro interno liso das peças termoplásticas apenas contribui para o controle preciso das válvulas de diafragma.

As válvulas esfera em PVC e CPVC são fabricadas por diversas empresas norte-americanas e estrangeiras em tamanhos de 1/2 polegada a 6 polegadas com conexões de soquete, roscadas ou flangeadas. O verdadeiro design de união das válvulas esfera contemporâneas inclui duas porcas que são aparafusadas no corpo, comprimindo as vedações elastoméricas entre o corpo e os conectores finais. Alguns fabricantes mantêm o mesmo comprimento de assentamento da válvula esférica e roscas de porca há décadas para permitir a fácil substituição de válvulas mais antigas sem modificação na tubulação adjacente.

As válvulas de esfera com vedações elastoméricas de monômero de etileno propileno dieno (EPDM) devem ser certificadas conforme NSF-61G para uso em água potável. As vedações elastoméricas de fluorocarbono (FKM) podem ser usadas como uma alternativa para sistemas onde a compatibilidade química é uma preocupação. O FKM também pode ser usado na maioria das aplicações que envolvem ácidos minerais, com exceção de cloreto de hidrogênio, soluções salinas, hidrocarbonetos clorados e óleos de petróleo.

Figura 3. Uma válvula de esfera flangeada conectada a um tanqueFigura 4. Uma válvula de retenção de esfera instalada verticalmenteVálvulas de esfera de PVC e CPVC, de 1/2 polegada a 2 polegadas, são uma opção viável para aplicações de água quente e fria onde o máximo de água sem choque o serviço pode chegar a 250 psi a 73°F. Válvulas de esfera maiores, de 2-1/2 polegadas a 6 polegadas, terão uma classificação de pressão mais baixa de 150 psi a 73°F. Comumente usadas em transporte de produtos químicos, as válvulas de esfera PP e PVDF (Figuras 3 e 4), disponíveis em tamanhos de 1/2 polegada a 4 polegadas com conexões de soquete, roscadas ou flangeadas, são comumente classificadas para um serviço de água sem choque máximo de 150 psi à temperatura ambiente.

As válvulas de retenção de esfera termoplástica dependem de uma esfera com gravidade específica menor que a da água, de modo que, se houver perda de pressão no lado a montante, a esfera afundará de volta contra a superfície de vedação. Estas válvulas podem ser utilizadas no mesmo serviço que válvulas esfera plásticas similares porque não introduzem novos materiais no sistema. Outros tipos de válvulas de retenção podem incluir molas metálicas que podem não durar em ambientes corrosivos.

Figura 5. Uma válvula borboleta com revestimento elastoméricoA válvula borboleta de plástico nos tamanhos de 2 a 24 polegadas é popular para sistemas de tubulação de diâmetro maior. Os fabricantes de válvulas borboleta de plástico adotam abordagens diferentes para a construção e superfícies de vedação. Alguns usam um revestimento elastomérico (Figura 5) ou anel de vedação, enquanto outros usam um disco revestido de elastômero. Alguns fazem o corpo de um material, mas os componentes internos molhados servem como materiais do sistema, o que significa que um corpo de válvula borboleta de polipropileno pode conter um revestimento de EPDM e disco de PVC ou várias outras configurações com termoplásticos e vedações elastoméricas comumente encontradas.

A instalação de uma válvula borboleta de plástico é simples porque essas válvulas são fabricadas no estilo wafer com vedações elastoméricas projetadas no corpo. Eles não requerem a adição de uma junta. Situado entre dois flanges correspondentes, o aparafusamento de uma válvula borboleta de plástico deve ser feito com cuidado, aumentando o torque de parafuso recomendado em três estágios. Isto é feito para garantir uma vedação uniforme em toda a superfície e que nenhuma tensão mecânica irregular seja aplicada à válvula.

Figura 6. Uma válvula de diafragma Os profissionais de válvulas de metal acharão os melhores trabalhos das válvulas de diafragma de plástico com a roda e os indicadores de posição familiares (Figura 6); no entanto, a válvula de diafragma de plástico pode incluir algumas vantagens distintas, incluindo as paredes internas lisas do corpo termoplástico. Semelhante à válvula de esfera de plástico, os usuários dessas válvulas têm a opção de instalar o design de união verdadeira, o que pode ser especialmente útil para trabalhos de manutenção na válvula. Ou um usuário pode selecionar conexões flangeadas. Devido a todas as opções de materiais do corpo e do diafragma, esta válvula pode ser usada em diversas aplicações químicas.

Como acontece com qualquer válvula, a chave para acionar válvulas de plástico é determinar os requisitos operacionais, como pneumático versus elétrico e energia CC versus CA. Mas com o plástico, o projetista e o usuário também precisam entender que tipo de ambiente envolverá o atuador. Conforme mencionado anteriormente, as válvulas plásticas são uma ótima opção para situações corrosivas, que incluem ambientes externamente corrosivos. Por causa disso, o material do alojamento dos atuadores para válvulas plásticas é uma consideração importante. Os fabricantes de válvulas plásticas têm opções para atender às necessidades desses ambientes corrosivos na forma de atuadores revestidos de plástico ou caixas metálicas revestidas de epóxi.

Como mostra este artigo, as válvulas plásticas hoje oferecem todos os tipos de opções para novas aplicações e situações.