Aínda queválvulas de plásticoás veces considéranse un produto especial (a primeira opción para as persoas que fabrican ou deseñan produtos de tubaxes de plástico para sistemas industriais ou que deben ter equipos ultralimpos); é pouco supoñer que estas válvulas non teñen moitos usos xerais. De feito, as válvulas de plástico actuais teñen unha ampla gama de usos, porque os tipos de materiais seguen a expandirse e os bos deseñadores que necesitan estes materiais fan que haxa cada vez máis xeitos de usar estas ferramentas multifuncionais.

PROPIEDADES DO PLÁSTICO

As vantaxes das válvulas termoplásticas son amplas: resistencia á corrosión, aos produtos químicos e á abrasión; paredes interiores lisas; peso lixeiro; facilidade de instalación; longa vida útil; e menor custo do ciclo de vida. Estas vantaxes levaron a unha ampla aceptación das válvulas de plástico en aplicacións comerciais e industriais como a distribución de auga, o tratamento de augas residuais, o procesamento de metais e produtos químicos, alimentos e produtos farmacéuticos, centrais eléctricas, refinerías de petróleo e mo... As válvulas de plástico pódense fabricar a partir dunha variedade de materiais diferentes que se usan en diversas configuracións. As válvulas termoplásticas máis comúns están feitas de cloruro de polivinilo (PVC), cloruro de polivinilo clorado (CPVC), polipropileno (PP) e fluoruro de polivinilideno (PVDF). As válvulas de PVC e CPVC adoitan unirse aos sistemas de tubaxes mediante extremos de encaixe cementados con solvente ou extremos roscados e bridados; mentres que o PP e o PVDF requiren a unión dos compoñentes do sistema de tubaxes, xa sexa mediante tecnoloxías de calor, fusión a tope ou electrofusión.

As válvulas termoplásticas son excelentes en ambientes corrosivos, pero son igual de útiles no servizo xeral de auga porque non conteñen chumbo1, son resistentes á deszincación e non se oxidan. Os sistemas de tubaxes e as válvulas de PVC e CPVC deben probarse e certificarse segundo a norma 61 da NSF [Fundación Nacional de Saneamento] para os efectos sobre a saúde, incluído o requisito de baixo contido de chumbo do Anexo G. A elección do material axeitado para fluídos corrosivos pódese facer consultando a guía de resistencia química do fabricante e comprendendo o efecto que a temperatura terá na resistencia dos materiais plásticos.

Aínda que o polipropileno ten a metade da resistencia do PVC e do CPVC, ten a resistencia química máis versátil porque non hai solventes coñecidos. O PP funciona ben en ácidos acéticos e hidróxidos concentrados, e tamén é axeitado para solucións máis suaves da maioría dos ácidos, álcalis, sales e moitos produtos químicos orgánicos.

O PP está dispoñible como material pigmentado ou non pigmentado (natural). O PP natural degrádase gravemente pola radiación ultravioleta (UV), pero os compostos que conteñen máis do 2,5 % de pigmentación de negro de carbono están axeitadamente estabilizados contra os raios UV.

Os sistemas de tubaxes de PVDF utilízanse nunha variedade de aplicacións industriais, desde a farmacéutica ata a minería, debido á súa resistencia, temperatura de traballo e resistencia química aos sales, ácidos fortes, bases diluídas e moitos solventes orgánicos. A diferenza do PP, o PVDF non se degrada coa luz solar; non obstante, o plástico é transparente á luz solar e pode expoñer o fluído á radiación UV. Aínda que unha formulación natural e non pigmentada de PVDF é excelente para aplicacións de interiores de alta pureza, engadir un pigmento como un vermello de calidade alimentaria permitiría a exposición á luz solar sen ningún efecto adverso sobre o medio fluído.

Os sistemas de plástico presentan desafíos de deseño, como a sensibilidade á temperatura e á expansión e contracción térmicas, pero os enxeñeiros poden deseñaren, e xa o fixeron, sistemas de tubaxes duradeiros e rendibles para ambientes xerais e corrosivos. A principal consideración de deseño é que o coeficiente de expansión térmica dos plásticos é maior que o do metal; por exemplo, os termoplásticos son de cinco a seis veces maior que o do aceiro.

Ao deseñar sistemas de tubaxes e considerar o impacto na colocación das válvulas e nos soportes das válvulas, unha consideración importante nos termoplásticos é o alongamento térmico. As tensións e forzas que resultan da expansión e contracción térmicas pódense reducir ou eliminar proporcionando flexibilidade nos sistemas de tubaxes mediante cambios frecuentes de dirección ou a introdución de bucles de expansión. Ao proporcionar esta flexibilidade ao longo do sistema de tubaxes, a válvula de plástico non terá que absorber tanta tensión (Figura 1).

Dado que os termoplásticos son sensibles á temperatura, a presión nominal dunha válvula diminúe a medida que aumenta a temperatura. Os diferentes materiais plásticos teñen unha redución correspondente co aumento da temperatura. A temperatura do fluído pode non ser a única fonte de calor que pode afectar a presión nominal dunha válvula de plástico: a temperatura externa máxima debe formar parte das consideracións de deseño. Nalgúns casos, non deseñar tendo en conta a temperatura externa da tubaxe pode provocar unha flacidez excesiva debido á falta de soportes para as tubaxes. O PVC ten unha temperatura máxima de servizo de 140 °F; o CPVC ten un máximo de 220 °F; o PP ten un máximo de 180 °F; e as válvulas de PVDF poden manter unha presión de ata 280 °F (Figura 2).

No outro extremo da escala de temperatura, a maioría dos sistemas de tubaxes de plástico funcionan bastante ben a temperaturas por debaixo do punto de conxelación. De feito, a resistencia á tracción aumenta nas tubaxes termoplásticas a medida que a temperatura diminúe. Non obstante, a resistencia ao impacto da maioría dos plásticos diminúe a medida que a temperatura baixa e aparece a fraxilidade nos materiais de tubaxe afectados. Sempre que as válvulas e o sistema de tubaxes adxacentes non se perturben, non estean perigosos por golpes ou golpes de obxectos e as tubaxes non caian durante a manipulación, os efectos adversos nas tubaxes de plástico minimízanse.

TIPOS DE VÁLVULAS TERMOPLÁSTICAS

Válvulas de bola,válvulas de retención,válvulas de bolboretae as válvulas de diafragma están dispoñibles en cada un dos diferentes materiais termoplásticos para sistemas de tubaxes de presión de clase 80, que tamén teñen unha multitude de opcións de acabado e accesorios. A válvula de bola estándar adoita ter un deseño de unión verdadeira para facilitar a extracción do corpo da válvula para o mantemento sen interrupción das tubaxes de conexión. As válvulas de retención termoplásticas están dispoñibles como válvulas de retención de bola, válvulas de retención de oscilación, válvulas de retención en Y e válvulas de retención de cono. As válvulas de bolboreta acoplanse facilmente con bridas metálicas porque se axustan aos orificios dos parafusos, círculos de parafusos e dimensións xerais da clase ANSI 150. O diámetro interior liso das pezas termoplásticas só aumenta o control preciso das válvulas de diafragma.

Varias empresas estadounidenses e estranxeiras fabrican válvulas de bola de PVC e CPVC en tamaños de 1/2 polgada a 6 polgadas con conexións de macho, roscadas ou bridas. O verdadeiro deseño de unión das válvulas de bola contemporáneas inclúe dúas porcas que se atornillan ao corpo, comprimindo os selos elastoméricos entre o corpo e os conectores finais. Algúns fabricantes mantiveron a mesma lonxitude de colocación da válvula de bola e as roscas das porcas durante décadas para permitir a fácil substitución das válvulas máis antigas sen modificacións nas tubaxes contiguas.

As válvulas de bola con selos elastoméricos de etileno propileno dieno monómero (EPDM) deben ter a certificación NSF-61G para o seu uso en auga potable. Os selos elastoméricos de fluorocarbono (FKM) pódense usar como alternativa para sistemas onde a compatibilidade química sexa unha preocupación. O FKM tamén se pode usar na maioría das aplicacións que impliquen ácidos minerais, coa excepción de cloruro de hidróxeno, solucións salinas, hidrocarburos clorados e aceites de petróleo.

Figura 3. Unha válvula de bola con brida conectada a un tanqueFigura 4. Unha válvula de retención de bola instalada verticalmenteAs válvulas de bola de PVC e CPVC, de 1/2 polgada a 2 polgadas, son unha opción viable para aplicacións de auga quente e fría onde o servizo máximo de auga sen choque pode ser de ata 250 psi a 73 °F. As válvulas de bola máis grandes, de 2-1/2 polgadas a 6 polgadas, terán unha presión nominal máis baixa de 150 psi a 73 °F. De uso común no transporte de produtos químicos, as válvulas de bola de PP e PVDF (figuras 3 e 4), dispoñibles en tamaños de 1/2 polgada a 4 polgadas con conexións de encaixe, roscadas ou con brida, adoitan ter unha clasificación para un servizo máximo de auga sen choque de 150 psi a temperatura ambiente.

As válvulas de retención de bóla termoplástica baséanse nunha bóla cunha gravidade específica inferior á da auga, de xeito que se se perde presión augas arriba, a bóla afúndese contra a superficie de selado. Estas válvulas pódense usar no mesmo servizo que válvulas de bóla de plástico similares porque non introducen novos materiais no sistema. Outros tipos de válvulas de retención poden incluír resortes metálicos que poden non durar en ambientes corrosivos.

Figura 5. Unha válvula de bolboreta con revestimento elastomérico. A válvula de bolboreta de plástico en tamaños de 2 polgadas a 24 polgadas é popular para sistemas de tubaxes de maior diámetro. Os fabricantes de válvulas de bolboreta de plástico adoptan diferentes enfoques para a construción e as superficies de selado. Algúns usan un revestimento elastomérico (Figura 5) ou unha xunta tórica, mentres que outros usan un disco revestido de elastomérico. Algúns fabrican o corpo dun só material, pero os compoñentes internos humedecidos serven como materiais do sistema, o que significa que un corpo de válvula de bolboreta de polipropileno pode conter un revestimento de EPDM e un disco de PVC ou varias outras configuracións con termoplásticos e selos elastoméricos comúns.

A instalación dunha válvula de bolboreta de plástico é sinxela porque estas válvulas fabrícanse en forma de oblea con selos elastoméricos deseñados no corpo. Non requiren engadir unha xunta. Colocada entre dúas bridas de acoplamento, o aparafusamento dunha válvula de bolboreta de plástico debe manexarse ​​con coidado, aumentando o par de apriete dos parafusos recomendado en tres etapas. Isto faise para garantir un selado uniforme en toda a superficie e que non se aplique ningunha tensión mecánica desigual sobre a válvula.

Figura 6. Unha válvula de diafragmaOs profesionais de válvulas metálicas atoparán familiares as mellores válvulas de diafragma de plástico coa roda e os indicadores de posición (Figura 6); non obstante, a válvula de diafragma de plástico pode incluír algunhas vantaxes distintas, como as paredes interiores lisas do corpo termoplástico. Do mesmo xeito que a válvula de bola de plástico, os usuarios destas válvulas teñen a opción de instalar o deseño de unión verdadeira, o que pode ser especialmente útil para traballos de mantemento na válvula. Ou, un usuario pode seleccionar conexións con bridas. Debido a todas as opcións de materiais do corpo e do diafragma, esta válvula pódese usar nunha variedade de aplicacións químicas.

Como ocorre con calquera válvula, a clave para accionar válvulas de plástico é determinar os requisitos de funcionamento, como pneumáticos fronte a eléctricos e enerxía CC fronte a CA. Pero co plástico, o deseñador e o usuario tamén deben comprender que tipo de ambiente rodeará o actuador. Como se mencionou anteriormente, as válvulas de plástico son unha excelente opción para situacións corrosivas, que inclúen ambientes externamente corrosivos. Por iso, o material da carcasa dos actuadores para válvulas de plástico é unha consideración importante. Os fabricantes de válvulas de plástico teñen opcións para satisfacer as necesidades destes ambientes corrosivos en forma de actuadores recubertos de plástico ou caixas metálicas con revestimento epoxi.

Como demostra este artigo, as válvulas de plástico ofrecen hoxe en día todo tipo de opcións para novas aplicacións e situacións.