Uma visão geral das válvulas termoplásticas e seu desempenho

As válvulas termoplásticas oferecem uma maneira confiável e econômica de lidar com produtos químicos corrosivos em alguns dos ambientes mais adversos. Ao comparar válvulas não metálicas com válvulas metálicas, há muitos critérios que o especificador deve considerar, inclusive:

• Pressão do processo
• Limites de temperatura (alta e baixa) do material
• Resistência à corrosão
• Resistência à abrasão
• Custo

Custo

Em muitos casos, os clientes querem materiais para um projeto com o menor custo possível. Isso não equivale ao custo total de propriedade, que é o valor de longo prazo que aborda o desempenho e os custos operacionais durante a vida útil de um produto. Ao avaliar os custos, é importante que você olhe além do custo inicial de um material. Existem outras opções de materiais que oferecem melhor desempenho em longo prazo? Que tipos de válvulas atenderão aos critérios de desempenho do cliente? Quanto menor for a manutenção e o tempo de inatividade, maior será o lucro para o cliente. O peso da válvula também deve ser considerado. Você pode ter que arcar com custos adicionais de suporte e tempo de manuseio ao instalar válvulas de corpo metálico no alto. E, com a disparada dos custos de transporte, é mais econômico enviar um skid de válvulas de plástico do que um skid de válvulas de corpo metálico. As válvulas são cobertas por uma garantia e, em caso afirmativo, por quanto tempo? O custo de substituição é outro fator a ser considerado.

Materiais/Pressões/Temperaturas

As válvulas não metálicas têm excelente resistência química e, ao contrário das metálicas, não são afetadas por ataques galvânicos e eletrolíticos. Isso significa que há resistência à corrosão interna e externa.

A faixa de temperatura para válvulas termoplásticas moldadas pode ser tão baixa quanto -40° F e tão alta quanto 300° F, com capacidade de pressão de até 230 psi. Mais de 70% de todas as aplicações industriais estão dentro dessa faixa. Em aplicações químicas em que a pressão está acima de 230 psi ou as temperaturas estão acima de 300° F, o composto, o aço revestido ou as ligas metálicas são mais adequados para a aplicação.

Ao considerar uma válvula não metálica, a relação pressão/temperatura deve ser levada em consideração juntamente com o tipo de válvula a ser usada.

O cloreto de polivinila (PVC) e o cloreto de polivinila clorado (CPVC) são as válvulas mais comuns usadas em aplicações industriais. Esses materiais podem lidar com a maioria dos ácidos, álcalis fortes, gorduras e óleos. O PVC e o CPVC não são recomendados para hidrocarbonetos clorados, cetonas (solventes), ésteres e aromáticos, pois eles reagem por permeação, causando inchaço e perda de resistência à tração. A faixa de temperatura para o PVC é entre 32° F e 140° F, e o CPVC é classificado até 195° F. Seu custo relativamente baixo e a simplicidade do método de união (cimento solvente) fazem desses dois materiais uma escolha popular. Cimentados com solvente em tubos e conexões, o PVC e o CPVC são a primeira opção para muitos instaladores devido à facilidade de instalação.

O polipropileno (PP) tem excelente resistência química a ácidos, álcalis fortes e solventes. O PP é um membro da família das olefinas e não apresenta bom desempenho ao lidar com hidrocarbonetos clorados ou agentes de oxidação fortes. A faixa de temperatura das válvulas de polipropileno está entre -4° F e 195° F. O custo é semelhante ao do CPVC. O principal método de união é a fusão por calor (soldagem), em vez de cimento solvente. A fusão a quente pode ser realizada usando a fusão de encaixe e de topo na frota de equipamentos de soldagem da Asahi.

O fluoreto de polivinilideno (PVDF) é a resina de fluoropolímero mais popular usada em aplicações químicas e de alta pureza, pois o fluoreto cria uma ligação extremamente confiável com as outras moléculas do plástico. O polímero tem excelente resistência química a ácidos fortes, solventes orgânicos, álcalis fracos e agentes de oxidação fortes. O PVDF tem excelente resistência à abrasão e propriedades dielétricas, além de uma faixa de temperatura de -40° F a 250° F. Devido à ligação confiável do flúor, capaz de resistir à ruptura na presença de uma ampla gama de produtos químicos, o PVDF também é um material fantástico para aplicações críticas em que a lixiviação de moléculas indesejadas pode causar efeitos desastrosos no sistema. A produção do PVDF não requer estabilizadores, plastificantes ou lubrificantes. A ausência essencial de contaminantes é outro motivo pelo qual o PVDF é comumente usado em aplicações farmacêuticas e de semicondutores, nas quais são usados água ultrapura e fluidos quimicamente puros.

O Etileno Clorotrifluoretileno (ECTFE) e o Perfluoroalcoxi (PFA) são os dois fluoropolímeros adicionais que podem lidar com pHs de 1 a 14. O ECTFE e o PFA funcionam bem onde metais caros (titânio, liga 20, aço inoxidável 316/304L ou aço revestido) não funcionam. Ambos são usados para altas concentrações de ácidos, como 98,3% de ácido sulfúrico, e podem ser usados em aplicações altamente oxidativas, como gás cloro, ozônio e dióxido de cloro, com grande sucesso. O ECTFE e o PFA também são adequados para solventes e/ou aplicações de alto pH em temperaturas elevadas. Entretanto, o ECTFE e o PFA são mais caros do que outras opções não metálicas e devem ser reservados para aplicações críticas.

Os materiais da vedação e da sede são tão importantes quanto o material do corpo da válvula. Há muitas opções: EPDM, FKM, nitrila, hypalon, aflas e PTFE, todos com diferentes graus de resistência química, faixas de temperatura, resistência à abrasão e, portanto, desempenho de vedação. A maioria dos fabricantes de válvulas termoplásticas projeta suas válvulas para atender ao padrão de fechamento ANSI Classe VI, que é comumente chamado de fechamento à prova de bolhas.

Condutividade térmica

Os não-metálicos têm condutividade térmica muito baixa e atuam como isolantes, em comparação com os metais, que não têm. O polipropileno tem uma condutividade térmica de 1,2 BTU-in/ft²-°F-hr. A condutividade térmica do aço carbono de 360 BTU-in/ft²-hr é 300 vezes maior do que a do polipropileno. Isso significa que as válvulas termoplásticas não racharão em temperaturas congelantes? É claro que não. O que a baixa condutividade térmica dos termoplásticos demonstra é o tempo considerável que um fluido leva para congelar em uma válvula de termoplástico; neste exemplo, leva trezentas vezes mais tempo do que o aço carbono.

Características de abrasão

Outro benefício importante dos materiais termoplásticos é sua resistência à abrasão, especificamente onde a maioria dos materiais termoplásticos supera o aço. Devido à estrutura molecular e ao baixo coeficiente de atrito, o PVDF é a melhor opção se a resistência à abrasão for a consideração mais importante. Um diafragma de PVDF sólido ou uma válvula borboleta com um disco de PVDF são as duas melhores opções. O aço revestido usa um revestimento que geralmente tem 3 mm de espessura ou 0,118 polegada, o que pode limitar a vida útil e o desempenho em uma aplicação abrasiva em comparação com uma válvula de corpo sólido.

Também existe o potencial de corrosão externa por vapores. Uma válvula termoplástica de corpo sólido tem a mesma resistência química na parte externa que uma válvula metálica revestida pode não ter. Os revestimentos também são comumente arranhados e lascados pelos parafusos flangeados e pelo aperto durante a instalação.

Tipos de válvulas termoplásticas

Há muitos tipos de válvulas termoplásticas: esfera, borboleta, diafragma, gaveta, filtro de sedimentos, labcock, agulha, alívio, regulador, retenção, globo e válvulas de controle de fluxo. Atuadores pneumáticos e elétricos operam válvulas de 1/4″ a 48″. Clique aqui para saber mais sobre as opções de acionamento.

Opções de operação da válvula

Se você precisar de operação remota manual, estão disponíveis hastes de extensão e operadores de roda de corrente. É possível acionar duas válvulas borboleta com um único atuador. As válvulas manuais podem ser equipadas com retornos de mola, ou a atuação totalmente elétrica e pneumática pode ser adicionada à oferta de válvulas não metálicas da Asahi. Essas são apenas algumas das muitas opções disponíveis para válvulas termoplásticas.

AVISO DO EDITOR: Observe que as informações contidas neste artigo são apenas para fins educacionais e não substituem nenhuma informação técnica ou especificação de produto da Asahi/America.
Consulte o departamento técnico da Asahi/America pelo telefone 1-800-343-3618 ou pelo site [email protected] sobre todas as aplicações de produtos no que diz respeito à seleção de materiais com base na pressão, temperatura, fatores ambientais, produtos químicos, mídia, aplicação e muito mais.