agosto 11, 2026
Mistura de materiais termoplásticos para tubulação
Por Chris Illsley, gerente sênior de produtos
Para qualquer aplicação, deveria, em teoria, existir um único material que fosse reconhecido como o melhor material para o sistema em questão. No entanto, o melhor material para o trabalho depende do ponto de vista, e nem todo componente do sistema está disponível em todas as opções de material. Será que o melhor material é aquele que tem um fator de segurança de 3x e uma vida útil de 100 anos? Ou será aquele que atinge o fator de segurança mínimo pelo menor custo? Talvez seja aquele que seja mais fácil de instalar? O trabalho de um engenheiro é avaliar os prós e os contras de cada material e escolher a melhor opção com base nas necessidades da aplicação e nas restrições do proprietário.
Na maioria dos casos, isso significa escolher um único material que aguente as condições de operação, com um fator de segurança moderado, para ter o menor custo de propriedade. Mas tem vezes em que pode ser prudente, ou até mesmo necessário, usar mais de um tipo de termoplástico dentro de um sistema. Diferentes partes de um sistema podem operar em condições bem diferentes, então escolher só um material pode não ser a melhor opção, e dá pra economizar bastante misturando materiais. Mas essa abordagem tem suas desvantagens, e é essencial que os engenheiros entendam quais são esses desafios e como lidar com eles.
Exemplo nº 1 – UPW
Pela nossa experiência, existem algumas aplicações em que a mistura de materiais é especialmente indicada. Os circuitos de distribuição de água ultrapura (UPW) em fábricas de semicondutores são um excelente exemplo. Devido aos rigorosos requisitos de qualidade da água, essas aplicações usam PVDF natural, pois ele tem as melhores propriedades de lixiviação entre todos os polímeros disponíveis no mercado. As linhas de abastecimento de UPW, que transportam a água ultrapura do sistema de filtragem até o ponto de uso, precisam ser feitas de PVDF para manter a qualidade da água antes do uso.
Depois de chegar ao ponto de uso, a água ultrapura (UPW) não utilizada é levada de volta ao sistema de filtragem para passar pelas etapas de refinamento antes de ser reutilizada. Como os requisitos de qualidade da água são menos rigorosos para o circuito de retorno, é comum usar polipropileno (PP) de alta pureza. Isso traz uma economia significativa pro dono, já que o tubo de PVDF custa cerca de cinco a dez vezes mais que o de PP. Usar PVDF aqui aumentaria desnecessariamente o custo do sistema, já que o conjunto de filtragem vai remover quaisquer impurezas que possam ser introduzidas pelo PP.
Embora a expansão térmica seja algo que os engenheiros precisam levar em conta em qualquer sistema termoplástico, materiais diferentes têm taxas de expansão diferentes e, por isso, precisam ser considerados de forma específica. Se o sistema estiver conectado de forma rígida e passar por diferenças significativas de temperatura, isso pode causar tensão excessiva nas áreas de transição. O projeto precisa ser feito de forma a levar essa expansão em conta, ou então é preciso usar uma conexão flexível.
Outra coisa que você precisa ter em mente é que a espessura de parede necessária para atender à classificação de pressão de um sistema UPW pode variar de acordo com o material. Nesse caso, é preciso uma espessura de parede SDR 11 para o PP, mas só o SDR 21 ou o SDR 33 são necessários para o PVDF. Isso significa que os diâmetros internos não coincidem perfeitamente. Essa diferença pode influenciar o tipo de junta usada na transição. Além disso, a queda de pressão entre os materiais vai variar e precisa ser levada em conta no dimensionamento da bomba.
A soldagem por infravermelho (IR) ou por fusão de topo geralmente são as melhores formas de unir tubos, conexões e válvulas em um sistema de tubulação termoplástica. Quando feita da maneira certa, ela cria uma junta homogênea, sem perda de resistência. No entanto, nos casos em que o sistema faz a transição de um material para outro, o uso de uma junta mecânica é inevitável. É importante escolher um tipo de junção adequado para a aplicação. No caso do UPW, deve ser uma junção com o mínimo de fendas ou zonas mortas, embora também seja comum usar uniões, adaptadores rosqueados e conexões de tubulação com tubos flexíveis preenchendo a lacuna.
Exemplo nº 2 – Válvulas
Outro exemplo comum de uso de vários materiais é quando uma válvula é integrada a um sistema cujo material do corpo é diferente do da tubulação e dos conexões. Nem todos os materiais são adequados para aplicações em válvulas, já que podem não ter as propriedades mecânicas necessárias para suportar as forças a que uma válvula está sujeita.
As válvulas de PVC são comumente usadas em sistemas de HDPE ou PE100-RC. Embora existam válvulas de esfera de polietileno (PE), as de PVC costumam ser preferidas por causa do seu desempenho superior em termos de vedação e da sua confiabilidade.
As opções de válvulas são limitadas em certos materiais quando esses materiais não são tão comuns ou quando suas propriedades limitam sua aplicação. Um desses casos é o ECTFE. O ECTFE é um material especializado, geralmente usado apenas em aplicações com ácidos mais críticas, e não está disponível em uma ampla variedade de opções de válvulas. Às vezes, dá pra usar uma válvula de PVDF no lugar de uma de ECTFE, mas é bom saber que a vida útil dela pode não ser igual à do sistema de tubulação de ECTFE. Por isso, pode ser preciso fazer manutenção com mais frequência ou trocar a válvula mais cedo.
Mais uma vez, como a soldagem não seria uma opção para materiais diferentes, os componentes precisam ser unidos mecanicamente nesse caso. O ideal, para válvulas de união direta, é usar um conector de extremidade feito do mesmo material da tubulação, que pode ser soldado no sistema. Esse é provavelmente o método de instalação mais simples e confiável. Caso contrário, conexões com flange ou rosca podem ser adequadas.
Outros exemplos rápidos de situações em que a mistura de materiais poderia ser considerada incluem:
- Filtragem de água por UV: A luz UV pode vazar da carcaça metálica de um filtro UV e danificar uma conexão de plástico. Usar um ou dois cotovelos de aço inoxidável de 90 graus ajuda a reter a luz UV e limitar a exposição do plástico. Uma conexão sanitária ou tri-clamp é uma ótima maneira de fazer a transição do aço inoxidável para o plástico.
- PP natural x PP pigmentado: O polipropileno natural, sem pigmentação, é um material muito usado em aplicações com água de alta pureza, mas nem todos os componentes estão facilmente disponíveis. No entanto, quase todas as variedades de polipropileno são compatíveis para soldagem, então podem ser fundidas diretamente, desde que o diâmetro externo (OD) e a espessura da parede sejam iguais.
Seja qual for o cenário, é importante fazer uma análise cuidadosa e garantir que os materiais sejam adequados para a aplicação. Não existe um único material que seja o melhor em todos os aspectos, então pense se a aplicação justifica uma instalação mista. Se você optar por essa opção, tenha em mente as seguintes considerações:
- As taxas de expansão térmica variam e precisam ser levadas em conta no projeto.
- A variação na espessura da parede pode afetar o dimensionamento da sua bomba.
- Nunca tente soldar materiais diferentes; use a melhor conexão mecânica para a aplicação.
- Confirme a compatibilidade química.
As equipes de Serviços Técnicos e Vendas da Asahi/America estão sempre à disposição para analisar sua aplicação e te ajudar a encontrar a melhor solução.