Materiais de tubos e mangas
A tubulação e a luva em uma válvula de mangote servem como componentes elastoméricos flexíveis que entram em contato direto com o meio do processo, proporcionando isolamento e permitindo a ação de aperto sem contaminar o caminho do fluxo. Esses componentes são normalmente construídos a partir de elastômeros multicamadas, incluindo uma camada interna para compatibilidade com o meio, um tecido de reforço para resistência à pressão e uma camada protetora externa. A seleção desses materiais é crítica para garantir durabilidade, resistência química e desempenho sob diversas condições operacionais.[15]
Os tipos comuns de elastômeros para mangas de válvulas de mangote incluem borracha natural (NR), que oferece excelente resistência à abrasão e flexibilidade para lidar com água, lamas e meios não químicos em geral; neoprene (borracha de cloropreno, CR), conhecido por sua resistência a óleos, intempéries e produtos químicos moderados; EPDM (monômero de etileno propileno dieno), valorizado por sua estabilidade química, resistência aos raios UV e adequação em tratamento de água e ambientes externos; silicone, que fornece tolerância a altas temperaturas e propriedades higiênicas para aplicações de qualidade alimentar; e Viton (FPM ou fluoroelastômero), valorizado por sua excepcional resistência a ácidos, altas temperaturas e difusão de substâncias voláteis. Outras opções, como nitrila (NBR) para resistência a óleos e hidrocarbonetos ou CSM (Hypalon) para condições corrosivas e intempéries, ampliam a versatilidade com base em necessidades específicas.[15][16][17][18]
As principais propriedades desses materiais enfatizam a flexibilidade, a resistência e a resiliência ambiental para resistir à compressão repetida e à exposição à mídia. Por exemplo, a borracha natural apresenta alta resiliência e resistência à abrasão, com uma faixa típica de temperatura contínua de -50°F a 180°F (-45°C a 82°C). O neoprene oferece boa resistência à tração e compatibilidade com óleo em temperaturas de -50°F a 230°F (-45°C a 110°C). O EPDM mantém a integridade em temperaturas elevadas de até 300°F (149°C) de forma intermitente, com forte resistência ao vapor e ácidos diluídos. O silicone suporta operações de até 130°C (266°F), enquanto o Viton suporta -10°F a 400°F (-23°C a 204°C) e resiste eficazmente a produtos químicos agressivos. Tecidos de reforço como náilon ou Kevlar melhoram a resistência à compressão, garantindo que a manga mantenha a forma sob pressão sem dureza específica ou métricas de alongamento universalmente padronizadas entre os fabricantes.[18][19][17]
A seleção do material depende de fatores como corrosividade do meio, níveis de abrasão e temperatura operacional para otimizar o desempenho e a longevidade. Para fluidos levemente abrasivos ou não corrosivos como a água, a borracha natural é preferida por sua relação custo-benefício e elasticidade; variantes revestidas de poliuretano de borracha de estireno-butadieno (SBRT) são escolhidas para pastas altamente abrasivas devido à proteção superior contra desgaste, embora limitada a 80°C (176°F). Em ambientes químicos ou oleosos, o NBR ou o Viton evitam a degradação, enquanto o EPDM é adequado para aplicações expostas a UV ou vapor. Usos de vácuo ou de alto ciclo podem exigir projetos especializados, como mangas cônicas, para distribuição uniforme do desgaste.[15][16][20]
A vida útil da tubulação e das luvas é influenciada pela fadiga do material causada pela compressão cíclica, com ciclo de vida variando de 50.000 a vários milhões de operações, dependendo do tamanho, pressão, temperatura e abrasividade do meio. Elastômeros premium como SBRT ou Viton ampliam a vida útil em cenários de alto desgaste, potencialmente durando anos, enquanto fatores como ciclagem frequente ou condições extremas aceleram a degradação; testes do fabricante e consultas específicas da aplicação são recomendados para prever a durabilidade com precisão.[17][15]
Componentes do atuador e da carcaça
Os atuadores nas válvulas de mangote são responsáveis por aplicar a força de compressão na manga flexível, permitindo um controle preciso do fluxo. Os atuadores pneumáticos geralmente empregam cilindros construídos em alumínio ou aço inoxidável, proporcionando desempenho robusto em ambientes exigentes e ao mesmo tempo resistindo à corrosão.[21] Os atuadores elétricos normalmente incorporam solenóides integrados às caixas de engrenagens para gerar o torque necessário para uma operação confiável, geralmente apresentando operadores de motor padrão como os da AUMA ou Rotork.[22] Atuadores mecânicos utilizam ligações como engrenagens e cames para converter a entrada manual em ação de pinçamento, oferecendo simplicidade para aplicações de baixa pressão ou intermitentes.[23]
A carcaça serve como invólucro rígido para o conjunto da luva e do atuador, garantindo integridade estrutural e proteção contra fatores externos. Para uso industrial geral, as caixas são frequentemente feitas de ferro fundido ou alumínio devido à sua relação custo-benefício e resistência.[24] Em ambientes corrosivos, o aço inoxidável grau 316 é preferido por sua resistência superior à degradação química.[25] Compostos plásticos leves são utilizados em aplicações sanitárias para atender aos padrões de higiene e ao mesmo tempo minimizar o peso.[24]
A integração de atuadores e carcaças enfatiza a durabilidade e a prevenção de vazamentos. As carcaças são projetadas para suportar classificações de pressão de até 15 bar, acomodando uma variedade de demandas de processo.[26] Métodos de vedação, incluindo anéis de vedação em torno do pistão e das áreas das juntas, são empregados para inibir vazamentos externos e manter a integridade do sistema.[27]
A personalização aumenta a versatilidade, com muitos projetos adotando configurações modulares que permitem trocas de atuadores sem a necessidade de substituição de buchas, facilitando adaptações a necessidades operacionais específicas.[28]