Conforme apresenta a Figura 6.13, todas as ligações desmontáveis apresentam em comum a existência de duas superfícies polidas entre as quais é colocado um anel de vedação, sendo depois comprimidas uma sobre a outra
Figura 6.13 Detalhamento da montagem dos componentes auxiliares do sistema de vácuo: (a) CF/Conflat 16-400mm; (b) ISO-KF 0 – 50 mm; (c) ISO–K 63 -630 mm; (d) Wire Seal Flange 250 – 600 mm. Fonte: www.nd.edu/~nsl/Lectures/urls/Introduction_to_vacuum_gauges.pdf, acesso em 15/01/2009.
Segundo Moutinho et al (1990), no projeto de ligação é necessário prever a profundidade da cavidade, isto é, o volume em que o anel vai ser apertado, tendo em consideração que os elastômeros são praticamente incompressíveis. O volume da cavidade tem de ser igual ou de preferência superior em 10% ao volume do anel; o diâmetro interno do anel deve coincidir com o diâmetro interno da cavidade mas a sua profundidade tem de ser inferior ao diâmetro da corda que forma o anel. Os anéis de vedação podem ser reutilizados, desde que não estejam excessivamente deformados. Para a sua limpeza passa-se levemente um pano embebido em solvente orgânico. Em qualquer um dos tipos indicados a superfície apresentada pelo anel para o lado do vácuo é muito pequena, de modo que o efeito da degaseificação é desprezível, pelo que usando anéis de borracha natural ou nepreno se pode atingir 10-6 mbar e com um
material denominado “viton” 10-9 mbar. O elastômero neopreno e a maioria das borrachas podem ser utilizadas em sistemas de vácuo que não atinjam temperaturas superiores a 1000C. Para sistemas que tenham de suportar temperaturas mais elevadas é conveniente utilizar “viton”, que tem uma pressão de vapor mais baixa e pode ser aquecido até 2500C. Em aplicações especiais é necessário eliminar os hidrocarbonetos e outros gases devidos à presença de elastômeros ou aquecer o sistema a temperaturas superiores a 3000C para degaseificar as paredes. Nestes casos recorre- se a anilhas de vedação metálicas, principalmente de cobre, alumínio, prata, ouro ou índio. Quando se utiliza uma anilha metálica, usa-se a ligação tipo flange em que uma das partes tem uma saliência de secção triangular e a outra uma reentrância. A anilha de metal, colocada entre as flanges, é esmagada por aperto. Cada anilha só pode ser usada uma vez. Outros componentes importantes na montagem dos sistemas de pré- vácuo são as válvulas. Elas são definidas como dispositivos destinados a estabelecer, controlar e interromper o fluxo em uma tubulação. São acessórios muito importantes nos sistemas de condução, e por isso requerem cuidados na sua especificação, escolha e instalação. A Figura 6.14 apresenta exemplos de válvulas manuais que podem ser utilizadas em sistemas de pré-vácuo.
Figura 6.14 Exemplos de válvulas manuais que podem ser utilizadas na montagem de sistemas de pré- vácuo. Fonte:www.rcequipamentos.com.br/produtos.html, acesso em 19/01/2009.
A válvula manual é acionada pelo operador, ou seja, este tipo de instrumento não pode receber solicitações de comando à distância. Normalmente, associado a estas válvulas, podem ser instaladas chaves de posição que indicam se ela está aberta ou fechada. A válvula solenóide é atracada/desatracada por meio de um sinal elétrico. Este sinal energiza uma bobina interna que provoca um campo magnético capaz de deslocar o pistão da válvula, abrindo ou fechando a mesma. Estas válvulas funcionam em duas
posições: totalmente aberta ou totalmente fechada. A sua especificação normalmente aberta ou normalmente fechada está baseada na segurança do processo e na mecânica do posicionador da válvula, sendo atendida quando há falta de alimentação elétrica. De um modo geral, as válvulas classificam-se em:
* Válvulas de bloqueio: são válvulas que se destinam primordialmente a estabelecer ou interromper o fluxo, isto é, só devem funcionar completamente abertas ou completamente fechadas. São exemplos de válvulas de bloqueio: válvulas de gaveta, válvulas de macho, válvulas de esfera, válvulas de comporta.
* Válvulas de regulagem: são destinadas especificamente para controlar o fluxo, podendo por isso trabalhar em qualquer posição de fechamento. São exemplos de válvulas de regulagem: válvulas globo, válvulas agulha, válvulas de controle, válvulas borboleta e válvula diafragma.
* Válvulas que permitem o fluxo em um só sentido, como as válvulas de retenção, válvulas de retenção e fechamento e válvula de pé.
* Válvulas que controlam a pressão a montante, com as válvulas de segurança e de alívio, válvulas de excesso de vazão e válvulas de contrapressão.
* Válvulas que controlam a pressão a jusante, como as válvulas redutoras e reguladoras de vazão e as válvulas de quebra-vácuo.
Nos sistemas de pré-vácuo, geralmente são utilizados válvulas que não precisam de grande condutância como as válvulas de diafragma. Na posição aberta o diafragma de borracha está esticado e permite a passagem de gases ou vapores através da válvula. Na posição fechada o diafragma é comprimido contra a parte inferior e corta a passagem de gases.
Os diafragmas podem ser feitos de vários materiais, sendo usados com freqüência o teflon (politetrafluoretileno) e o neopreno (elastômero). Quando for necessário introduzir gases no sistema de pré-vácuo é recomendado o uso de válvulas de agulha. Ela apresenta uma haste de ponta cônica afilada que entra numa sede também cônica até vedar completamente o orifício. Válvulas tipo gaveta, borboleta e prato também podem ser utilizadas em sistemas de pré-vácuo. A válvula de gaveta apresenta grande condutância e uma pequena distância entre flanges. No pré-vácuo permite um fácil acesso ao sistema, facilitando a introdução de uma pequena aparelhagem, durante um tempo relativamente curto. Devido à extensão do percurso da gaveta, é necessário um desenho apropriado e cuidadoso processo de fabricação para que a vedação seja satisfatória. A válvula tipo borboleta, quando completamente
aberta, apresenta uma boa condutância,tendo ainda a vantagem de ter em geral menos superfície para ser degaseificada, e uma distância entre flanges menor que a da válvula de gaveta. A válvula de prato é constituída por um prato com anel de vedação que na posição de fechado fica comprimido contra uma flange. Estas válvulas aparecem associadas aos condensadores colocados sobre as bombas de difusão. O percurso vertical do prato tem de ser suficiente para que a condutância da válvula, quando aberta, não diminua muito a velocidade de bombeamento. A título de ilustração, vemos na Figura 6.15 a representação de um sistema de pré-vácuo empregado para a movimentação de peças, que utiliza válvulas manuais e eletroválvulas.
Figura 6.15 Exemplo de sistema de pré-vácuo para a movimentação de peças que utiliza eletroválvulas e válvulas manuais. Fonte: SMC (2008).
A figura 6.16 apresenta alguns exemplos de componentes metálicos utilizados nas montagens das ligações desmontáveis dos sistemas de pré-vácuo.
Figura 6.16 Exemplos de peças utilizadas nas montagens de ligações desmontáveis dos sistemas de pré- vácuo. Fonte: www.rcequipamentos.com.br/produtos.html, acesso em 19/01/2009.
É aconselhável escolher um número limitado de tipos de ligações desmontáveis e manter o mesmo tipo de ligações em todos os sistemas. A manutenção da uniformização, ao longo do tempo, permite uma estocagem de peças, parafusos, anéis de vedação, válvulas, entre outros, que respondem às necessidades de diferentes tipos de montagens com custos menos onerosos.
6.9 Critérios para escolha dos vacuômetros a serem montados no sistema de pré-