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Opções de materiais para válvulas: Como escolher o material certo para seu setor

A eficácia e a longevidade de um válvula As válvulas de controle de temperatura são frequentemente ditadas pelo material do qual são fabricadas. Em uma época em que os setores variam de processos petroquímicos de alta temperatura a operações biofarmacêuticas estéreis, a seleção do material certo para a válvula torna-se fundamental. À medida que os setores evoluem, o mesmo acontece com a diversidade de materiais para válvulas, cada um deles adaptado a condições ambientais, pressões, temperaturas e compatibilidades químicas específicas.

Fazer a escolha certa pode significar a diferença entre um sistema que funciona perfeitamente e um sistema atormentado por manutenção e tempo de inatividade constantes. Este artigo tem como objetivo desmistificar os materiais das válvulas, oferecendo insights sobre suas propriedades e alinhando as demandas do setor com o material certo.

MaterialFaixa de temperatura de trabalho (°F/°C)VantagensDesvantagensAplicações típicasEspecificações de forjamento
Aço carbono-29°C a 427°C (-20°F a 800°F)Baixo custo, alta resistência mecânicaPropenso à corrosão, não para ambientes corrosivosPetróleo e gás, tratamento de água, fluidos de baixa corrosividadeASTM A105, A350 LF2, LF3; Classe 150 a 2500
Aço inoxidável-425°F a 1200°F (-254°C a 649°C)Resistente à corrosão, alta resistência mecânica, boa estabilidade químicaCusto relativamente mais altoAlimentos e bebidas, produtos farmacêuticos, petroquímicos, água do marASTM A182 F304/304L, F316/316L; Classe 150 a 2500
Aço-liga-29°C a 593°C (-20°F a 1100°F)Adequado para alta pressão e temperaturaAlto custoSistemas de alta temperatura e alta pressão, vaporASTM A182 F1, F5, F9, F11, F22; Classe 150 a 2500
Cobre e ligas de cobre-325°F a 400°F (-198°C a 204°C)Boa condutividade térmica, adequado para sistemas de baixa pressãoPode sofrer corrosão em determinados ambientes químicosAbastecimento de água doméstico e comercial, HVACASTM B61, B62; Classe 125 e Classe 250
PVC (cloreto de polivinila)32°F a 140°F (0°C a 60°C)Baixo custo, fácil de instalar e resistente à corrosãoFaixa limitada de temperatura e pressãoDrenagem, irrigação, transporte de fluidos a baixa pressãoASTM D1785, D2466; Schedule 40, Schedule 80
PP (polipropileno)32°F a 212°F (0°C a 100°C)Resistente a produtos químicos, resistente ao desgasteNão para alta temperatura ou alta pressãoIndústrias químicas, tratamento de águas residuaisISO 1873; PN10, PN16
PTFE (politetrafluoretileno)-328°F a 500°F (-200°C a 260°C)Estabilidade química extremamente alta, resistente à corrosãoAlto custo, não para alta pressãoProdutos químicos altamente corrosivos, aplicações de laboratórioASTM D1710; geralmente personalizado para aplicações especiais
Poliuretano (PU)-40°F a 200°F (-40°C a 93°C)Elasticidade, resistência à abrasão, alguma resistência químicaFaixa limitada de temperatura e pressão, pode se degradar com água ou UVElementos de vedação em válvulas, pneumáticosGeralmente personalizado para aplicações específicas
BorrachaVaria, geralmente de -34°C a 121°C (-30°F a 250°F)Excelente elasticidade e vedação, boa resistência químicaFaixa limitada de temperatura e pressão, pode se degradar com UV ou óleosTratamento de água, processamento químico, sistemas de baixa a média pressãoASTM D2000 para vedações elastoméricas; geralmente personalizadas

Materiais metálicos

1. aço carbono

Aço carbono

O aço carbono é um dos materiais mais comumente usados em aplicações industriais devido à sua relação custo-benefício e alta resistência mecânica. No entanto, ele é suscetível à corrosão, especialmente quando exposto a substâncias corrosivas ou à alta umidade.

Vantagens:

  • De baixo custo e amplamente disponível
  • Alta resistência mecânica
  • Versátil para várias aplicações industriais

Desvantagens:

  • Suscetível à corrosão
  • Não é adequado para ambientes altamente corrosivos ou ácidos

Aplicações típicas:

Usado em tubulações de petróleo e gás, instalações de tratamento de água e aplicações que envolvem fluidos pouco corrosivos.

Especificações de forjamento:

Em geral, segue os padrões ASTM A105, A350 LF2 e LF3; disponível nas classes 150 a 2500.

2. aço inoxidável

Aço inoxidável

O aço inoxidável é preferido por suas propriedades de resistência à corrosão e força mecânica. Ele é usado com frequência nos setores de alimentos, bebidas, farmacêutico e petroquímico. A principal desvantagem é seu custo relativamente mais alto.

Vantagens:

  • Excelente resistência à corrosão
  • Alta resistência mecânica
  • Boa estabilidade química

Desvantagens:

  • Custo relativamente mais alto
  • Pode ser um desafio usinar ou soldar

Aplicações típicas:

Padrão nos setores de alimentos, bebidas, farmacêutico e petroquímico e em aplicações de água do mar.

Especificações de forjamento:

Geralmente segue a norma ASTM A182 F304/304L, F316/316L; disponível nas classes 150 a 2500.

3. liga de aço

Aço-liga

O aço-liga é projetado para trabalhar em condições especiais, como alta pressão e temperatura. Esse material é comumente usado em aplicações de vapor e outras aplicações de alta temperatura e alta pressão. A contrapartida é o custo geralmente mais alto em comparação com o aço carbono e o aço inoxidável.

Vantagens:

  • Adequado para condições de alta pressão e alta temperatura
  • Fortes propriedades mecânicas

Desvantagens:

  • Custo mais alto em comparação com o aço carbono e o aço inoxidável
  • Pode exigir manuseio e manutenção especiais

Aplicações típicas:

Usado em sistemas de alta temperatura e alta pressão, como sistemas de vapor.

Especificações de forjamento:

Em geral, segue os padrões ASTM A182 F1, F5, F9, F11 e F22; disponível nas classes 150 a 2500.

4. cobre e ligas de cobre

Cobre e ligas de cobre

O cobre e suas ligas são bem conhecidos por sua boa condutividade térmica e são comumente usados em sistemas de baixa pressão. Eles são adequados para sistemas de abastecimento de água domésticos e comerciais e HVAC, mas podem sofrer corrosão em ambientes químicos específicos.

Vantagens:

  • Boa condutividade térmica
  • Adequado para sistemas de baixa pressão
  • Geralmente fácil de usinar e instalar

Desvantagens:

  • Suscetibilidade à corrosão em determinados ambientes
  • Resistência mecânica limitada

Aplicações típicas:

Amplamente utilizado em sistemas de abastecimento de água domésticos e comerciais e em HVAC.

Especificações de forjamento:

Frequentemente adere aos padrões ASTM B61 B62

Materiais plásticos

1. cloreto de polivinila (PVC)

Cloreto de polivinila (PVC)

O PVC é um polímero plástico sintético de baixo custo, fácil de instalar e resistente à corrosão. No entanto, ele tem uma faixa limitada de temperatura e pressão de trabalho, o que o torna adequado para drenagem, irrigação e outras aplicações de baixa pressão.

Vantagens:

  • Baixo custo
  • Fácil de instalar
  • Resistente à corrosão

Desvantagens:

  • Temperatura de trabalho e faixa de pressão limitadas
  • Não é adequado para alguns produtos químicos e solventes orgânicos

Aplicações típicas:

Ele é usado principalmente em drenagem, irrigação e transporte de fluidos de baixa pressão.

Especificações de forjamento:

Em geral, segue os padrões ASTM D1785 D2466

2. polipropileno (PP)

Polipropileno (PP)

O PP é um polímero termoplástico resistente a produtos químicos e ao desgaste. É usado principalmente no setor químico e no tratamento de águas residuais. Entretanto, não é adequado para aplicações de alta temperatura ou alta pressão.

Vantagens:

  • Resistente a produtos químicos
  • Resistente ao desgaste
  • Menor densidade e peso

Desvantagens:

  • Não é adequado para aplicações de alta temperatura ou alta pressão
  • Pode se degradar sob luz ultravioleta

Aplicações típicas:

É comumente usado em indústrias químicas e estações de tratamento de águas residuais.

Especificações de forjamento:

Atende às normas ISO 1873; disponível em PN10, PN16.

3. politetrafluoretileno (PTFE)

Politetrafluoretileno (PTFE)

O PTFE é conhecido por sua estabilidade química extremamente alta e propriedades resistentes à corrosão. É usado principalmente em situações que envolvem produtos químicos altamente corrosivos e aplicações laboratoriais. É relativamente mais caro e não é adequado para aplicações de alta pressão.

Vantagens:

  • Estabilidade química extremamente alta
  • Resistente à corrosão

Desvantagens:

  • Alto custo
  • Não é adequado para aplicações de alta pressão

Aplicações típicas:

Usado em aplicações laboratoriais e de processamento químico altamente corrosivo.

Especificações de forjamento:

Normalmente forjado sob medida para aplicações especiais, pode seguir a norma ASTM D1710.

Elastômeros e materiais macios

Borracha

Borracha

A borracha é um material elástico obtido de fontes naturais ou sintetizado a partir de produtos petroquímicos. É comumente usada em válvulas para gaxetas, O-rings e outros elementos de vedação. Devido à sua natureza elástica, a borracha oferece excelentes propriedades de vedação. É ideal para sistemas de baixa pressão em que a vedação contra vazamentos é crucial. A borracha também é geralmente resistente a vários produtos químicos e materiais abrasivos, o que a torna versátil em várias aplicações.

Vantagens:

  • Excelentes propriedades de elasticidade e vedação
  • Resistência química geralmente boa
  • Adequado para uso com materiais abrasivos
  • Custo-benefício

Desvantagens:

  • Resistência limitada à temperatura e à pressão
  • Pode se degradar com o tempo, especialmente sob exposição aos raios UV ou em contato com óleos e ácidos ou bases fortes

Aplicações típicas:

A borracha é comumente usada em estações de tratamento de água, indústrias de processamento químico e outros sistemas de baixa a média pressão, especialmente para componentes de vedação.

Especificações de forjamento:

Os materiais de borracha usados em aplicações de válvulas geralmente seguem padrões industriais específicos para produtos de borracha, como o ASTM D2000 para vedações elastoméricas.

Conclusão

A seleção do material adequado para as válvulas é uma tarefa complexa que envolve várias considerações, como condições de operação (temperatura, pressão, meio, etc.), custo, disponibilidade e requisitos específicos da aplicação. Aqui está um resumo dos principais pontos a serem considerados:

  1. Resistência à corrosão: Diferentes materiais oferecem níveis variados de resistência à corrosão. Por exemplo, o aço inoxidável e o PTFE têm bom desempenho em ambientes altamente corrosivos.
  2. Resistência mecânica: Em ambientes de alta pressão e alta temperatura, como sistemas de vapor, os aços-liga geralmente são a melhor opção.
  3. Custo: alguns materiais, como aço inoxidável e ligas de aço, podem oferecer desempenho superior, mas têm um custo relativamente mais alto.
  4. Específico para a aplicação: Certas aplicações, como as dos setores alimentício e farmacêutico, podem exigir tipos específicos de aço inoxidável para atender aos padrões de higiene.
  5. Faixa de temperatura e pressão: Diferentes materiais operam com eficácia em faixas distintas de temperatura e pressão, um fator essencial na seleção de materiais.
  6. Facilidade de usinagem e instalação: Alguns materiais plásticos, como PVC e PP, são fáceis de usinar e instalar, mas geralmente são adequados apenas para aplicações de baixa pressão e baixa temperatura.
  7. Desempenho a longo prazo: Alguns materiais, como borracha e poliuretano, podem se degradar com o tempo se forem expostos aos raios UV ou a determinados produtos químicos.

Em resumo, a escolha do material mais adequado para uma aplicação específica de válvula geralmente requer uma avaliação abrangente e detalhada desses fatores. A colaboração estreita com engenheiros ou cientistas de materiais costuma ser a melhor prática para garantir que o material selecionado atenda a todas as demandas técnicas e econômicas.

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