Factores a considerar na selecção de um diafragma

 

Os diafragmas são componentes muito importantes, utilizados em diversos sistemas utilizados em diversas Indústrias e nos sectores Automóvel, Aeroespacial, Médico, entre outros.

Uma falha do diafragma pode resultar na entrada, não desejável,  de um fluido noutras partes do sistema, o que pode dar origem a graves problemas, tais como a destruição de partes do sistema, além de originar contaminação de produtos e de áreas envolventes, riscos para os trabalhadores e, dependendo do fluido ou fluidos envolvidos, riscos de incêndio e de explosão.

Em primeiro lugar, será conveniente efectuar uma análise do tipo de aplicação a que se destina o diafragma e tomar conhecimento correcto de todas as condições em que se desenvolve a operação: qual a exacta função do diafragma no sistema, qual o regime de pressões, qual o regime de temperaturas, qual ou quais o fluido ou fluidos em contacto e quais as condições envolventes do sistema).

No conhecimento de todas esta informações há que definir, como factor fundamental, qual o tipo de diafragma a utilizar, para um correcto desempenho da função que vai desempenhar. Como já referimos, existem vários tipos de diafragmas, produzidos com os diversos tipos de borrachas e materiais de reforço (quando utilizados). A selecção do tipo mais adequado visa a melhor adequação do tipo de diafragma ao tipo de função a desempenhar, para que o seu correcto desempenho em serviço e a sua durabilidade satisfaçam a eficácia esperada.

Certamente que, no desenvolvimento dos diversos temas  apresentados até ao momento, e em particular na descrição dos materiais utilizados no fabrico de diafragmas, foram já referidos vários aspectos a considerar na selecção do tipo de diafragma, que vamos agora sintetizar.

  1. Tamanho e dimensões do diafragma: Os diafragmas de borracha, dentro do mesmo tipo, são produzidos em diferentes formas e dimensões, sendo importante selecionar o diafragma que melhor satisfaça os requisitos da aplicação. Uma das suas dimensões – e muito importante – é a sua espessura, a qual afecta a sua resistência mecânica e a sua flexibilidade. Um compromisso que necessita ser muito bem estabelecido na aplicação em causa. Esta aferição envolve uma correcta compreensão do comportamento da estrutura mecânica do diafragma, sob o efeito de tensões e consequentes deformações. Tarefa geralmente realizada com uma análise de elementos finitos (FEA).
  2. A resistência química ao fluido ou fluidos que vão estar em contacto com o diafragma, nas condições em que o diafragma vai operar (concentração dos fluidos e regime de temperatura).
  3. Se o fluido ou fluidos contiverem partículas abrasivas (bastante nocivas para os diafragmas), a resistência à abrasão dos diafragmas é também uma importante característica a considerar.
  4. O regime de temperatura, importante não somente para os materiais que constituem o diafragma, mas para todos os componentes do sistema. Falhas de outros componentes do sistema podem comprometer a funcionalidade e a vida dos diafragmas.
  5. O valor da pressão de serviço é igualmente um importante factor a considerar. Diafragmas produzidos apenas com borracha e com uma espessura adequada, podem aguentar pressões até 5 kg/cm2 (0,5 MPa); para pressões superiores, os diafragmas devem possuir um material de reforço.Por vezes é utilizado Politetrafluoretileno (PTFE) no fabrico de diafragmas; nestes casos a pressão máxima de serviço não deve exceder 0,6 kg/cm2 (0,06 MPa).
  6. Nalguns tipos de diafragmas utilizados em bombas com duplo diafragma, operadas com ar comprimido (AODD – Air-operated double-diaphragm), pode ser exigida condutividade eléctrica do diafragma, que será mais um requisito a considerar e que tem a ver, sobretudo, com o tipo de composto de borracha e outros materiais utilizados.
  7. A boa funcionalidade do diafragma será conseguida com a flexibilidade e estabilidade dimensional adequadas ao tipo de serviço a desempenhar. Nos diafragmas que utilizam material de reforço são também determinantes a compatibilidade entre o tipo de borracha/borrachas utilizado e o tipo de material de reforço, bem como o nível de adesão existente entre a borracha e o material de reforço.
  8. Os diafragmas quando utilizados em aplicações nas indústrias Alimentar, Lacticínios e Farmacêutica, entre outras, devem cumprir as Normas
  9. Um aspecto importante a considerar é a vida útil estimada para o diafragma. Este aspecto está altamente dependente dos vários critérios de selecção adoptados. Depois da sua instalação, a vida em serviço do diafragma deve corresponder às expectativas que dele se esperam. E devem apresentar, com algum rigor, os seus ciclos de substituição razoavelmente próximos. Os diafragmas estão sujeitos a acções repetidas de deformação de maior ou menor intensidade. Das suas características mais críticas temos a considerar a flexibilidade e resistência à fadiga. Características que devem ser maximizadas na medida do possível.
  10. E também muito importante (e que é, de certo modo, o resultado de todas estes critérios de selecção), é o custo do diafragma. Um bom equilíbrio entre vida útil e custo é desejável que seja conseguido. Convém não esquecer que, para além do custo do diafragma, há a considerar o custo com a sua substituição e o custo com a paragem do sistema onde está instalado (o qual pode ser de maior ou de menor, dependendo da sua complexidade).

Do exposto, pode concluir-se que muita atenção deve ser dada a quatro características dos diafragmas: a sua Resistência à Pressão do Sistema, a sua Resistência à Fadiga, em resposta a deflexões repetidas, à sua Flexibilidade, responsável pela rapidez da sua resposta a variáveis do sistema, e à sua Deformabilidade, para que realize cabalmente a sua função. É o que se mostra na Figura 25.

Figura 25 – Influência da dimensão e espessura do diafragma em importantes características.

 

Estes são, afinal, aspectos muito importantes a considerar no Projectos de Diafragmas!