Introdução - O que são mangueiras?

Mangueira é um artefato flexível, composto de borracha e outros materiais, cuja função é de ligação entre dois pontos para transporte de material, por sucção ou por descarga (forçada, por compressão, ou gravidade) seja ele sólido, líquido, gasoso ou suas combinações, que tem a forma de um tubo, de determinado diâmetro e comprimento

Mangueiras Hidráulicas: São Mangueiras utilizadas em sistemas hidráulicos para condução de fluidos a base de petróleo, sintético, emulsões, água e ar.

Regulamentos e normas internacionais

Veja abaixo a regulamentação e as normas internacionais referentes a mangueiras:

Mais sobre mangueiras

Além de borrahca, uma Mangueira pode ser constituída de diversos tipos de materiais e compostos com características diferentes). As mangueiras também possuem elementos reforçantes que podem ser fios, cabos ou telas, têxteis (constituídos por fibras de variados tipos) ou metálicos. Podem possuir cabos, longitudinais ou espiralados, em geral de cobre, para assegurar a continuidade eléctrica do sistema, quando requerido. Podem possuir componentes plásticos (enchimentos), por vezes celulares, no caso de mangueiras flutuantes. Podem possuir ainda terminais de ligação ou flanges, em geral em metal

A Figura abaixo mostra,de forma esquemática, a constituição típica de uma mangueira.

Os elementos fundamentais da estrutura de uma mangueira são os seguintes:

  • Tubo, forro interior ou alma
  • Elementos de reforço: têxteis e/ou metálicos (podem ser fibras, fios, cabos, tela ou tecido cord)
  • Camadas intermédias de borracha, que atuam como elementos de ligação e por vezes de acolchoamento
  • Tubo, forro exterior ou capa.

Fonte de pesquisa: www.ctborracha.com - Portal oficial e atual, da Ciência e da Tecnologia da Borracha, por Mário Caetano - Visite o site!

As Mangueiras são caracterizadas por vários aspectos: dimensionais, construtivos e os inerentes ao tipo de serviço que pode prestar.

As características dimensionais básicas são as seguintes:

  • Diâmetro interior
  • Diâmetro exterior
  • Comprimento

As características construtivas são as seguintes:

  • Borracha do forro interior ou alma (NR, SBR, CR, NBR, mistura de borrachas, etc.);
  • Cor da borracha do forro ou alma;
  • Espessura do forro interior ou alma;
  • Material de reforço (algodão, rayon, poliamida, poliéster, poliaramida, aço, etc.)
  • Apresentação do material de reforço: fibras, fios, cabos, telas, arames ou cintas metálicas);
  • Tipo de reforço: fibras incorporadas na borracha, telas enroladas (cruzadas ou não), fios os cabos espiralados, fios os cabos entrançados, fios ou cabos tecidos em malha, espirais de aço, anéis de aço;
  • Camadas intermédias de borracha (entre elementos de reforço) – tipo de borracha e espessura da camada;
  • Borracha do forro exterior ou capa (NR, SBR, CR, NBR, mistura de borrachas, etc.);
  • Cor da borracha (em muitas aplicações, a cor da borracha da capa define o tipo de aplicação (mangueiras para soldadura, para ar comprimido e para água, por exemplo);
  • Espessura da parede exterior ou capa;
  • Uma característica importante é o seu débito horário, em litros por minuto (por exemplo), débito que tem a ver com o seu diâmetro interior, com a pressão de serviço e também com a perda de carga originada pela maior ou menor rugosidade da parede interior. Esta característica é estabelecida, de início, na selecção da mangueira a utilizar.

As características de serviço são as seguintes:

  • Serviço em pressão;
  • Regímen de pressões (uniforme, com picos, frequência dessas oscilações);
  • Pressão máxima de serviço, bar ou kg/cm2;
  • Serviço em vácuo;
  • Grau de vazio, mm de mercúrio (Torr);
  • Pressão de ensaio, bar ou kg/cm2 (n vezes a pressão de serviço);
  • Pressão de rebentamento, bar ou kg/cm2 (n’ vezes a pressão de serviço);
  • Grau de vazio máximo que origine colapso, mm de mercúrio (Torr);
  • Raio de dobragem;
  • Acções de flexão – frequência e intensidade dessas flexões;
  • Tipo de serviço para que a mangueira foi projectada (fluido ou fluidos a transportar, concentração e temperatura);
  • Condições climáticas em que a mangueira vai operar;
  • Acções abrasivas a que vai estar sujeita;
  • Contacto com substâncias deteriorantes (óleos, gorduras, solventes, ácidos, bases, etc.);
  • Acções de dobragem;
  • Acções de esmagamento;
  • Exposição a fontes de calor (calor solar, contacto com materiais quentes, etc.);

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Os tipos de reforço utilizados no fabrico de mangueiras são diversos. O mais clássico é o reforço com telas revestidas com borracha (pelo menos numa das suas faces), que é enrolada sobre o tubo interior ou alma, previamente enfiado num mandril de aço de diâmetro adequado. Mas evoluíram, ao longo dos anos os materiais de reforço e a forma de os aplicar. Vejamos, sucessivamente os vários tipos de reforço:

Tela enrolada em Folded Fabric

Reforço com uma ou mais telas revestidas com borracha, em que o alinhamento dos fios de trama ou de teia é paralelo ao eixo da mangueira (Figura 3)

Figura 3 – Tela enrolada (folded fabric)

No caso de telas de construção quadrada, a orientação da tela não é relevante em termos de pressão de rebentamento.

Tela enrolada a 45º (Wrapped Fabric)

Reforço com uma ou mais telas revestidas com borracha, em que o alinhamento dos fios de trama ou de teia fica a 45º relativamente ao eixo da mangueira (Figura 4)

Figura 4 – Tela enrolada, com fios de teia/trama a 45º (folded fabric)

No caso de telas de construção quadrada (a resistência no sentido da teia é igual à do sentido da trama – os fios de teia e de trama são em geral do mesmo tipo e a densidade de fios por centímetro de teia e de trama é também igual), a orientação da tela não é relevante em termos de pressão de rebentamento. No caso de a construção não ser quadrada, deve ser considerada a resistência mais baixa (geralmente é a da direcção da trama). Podem ser aplicadas várias camadas de telas. No caso de telas quadradas, estas podem ser em número ímpar; no caso de telas não quadradas deve utilizar-se, preferencialmente um número par de telas, a fim de existir um bom equilíbrio de tensões e a mangueira não apresentar tendência para torcer.

Tecelagem circular (Circular Woven)

Reforço efectuado num tear circular, em que o alinhamento dos fios de trama ficam numa direcção perpendicular ao eixo da mangueira e o alinhamento dos fios de teia fica numa direcção paralela eixo da mangueira (Figura 5)

Figura 5 – Reforço aplicado em máquinas de tecelagem circular (Circular woven)

Mangueiras com reforço trançado (Braided Hoses)

Reforço efectuado em equipamentos denominados de entrançadoras (Braiding Machines), que podem ser do tipo vertical ou horizontal. O material de reforço – têxtil ou metálico é aplicado sob a forma de trança (monofilamento ou com vários filamentos), podendo ser aplicadas uma, duas, três ou mais tranças, em geral separadas por uma camada de borracha de ligação (Figura 6

Figura 6 – Mangueira com reforço trançado (Braided Hose)

Mangueiras com reforço espiralado (Spiralled Hoses)

Reforço efectuado em equipamentos denominados de espiraladoras (Spiralled Machines), que podem ser do tipo vertical ou horizontal. O material de reforço – têxtil ou metálico é aplicado sob a forma de trança (monofilamento ou com vários filamentos), podendo ser aplicadas uma, duas, três ou mais tranças, em geral separadas por uma camada de borracha de ligação (Figura 7)

Figura 7 – Mangueira com reforço espiralado (Spiralled Hose)

Mangueiras com Reforço de Malha (Knitted Hoses)

Este tipo de reforço têxtil ou metálico é obtido em máquinas de fazer malha (malhadoras), que podem ser do tipo vertical ou do tipo horizontal. A alma da mangueira, tendo no seu interior um mandril do tipo flexível (pode ser um mandril de borracha ou de poliamida) passa através da malhadora e à sua volta é construída uma malha (Figura 8) que pode ser de vários tipos, de acordo com o tipo de malhadora. A malhadora possui em geral várias cabeças, cada uma delas correspondendo a uma gama de diâmetros, pode utilizar 2x – 8, 12, 16 ou 24 cones de fios e pode possuir 12, 18, 24, 32 e 42 agulhas

Figura 8 – Mangueira com reforço do tipo malha (Knitted Hose)

Este tipo de reforço confere à mangueira uma excelente flexibilidade, o que permite enfiar troços de mangueiras em moldes com várias curvas e até diferenças no diâmetro. Tipo de reforço muito utilizado na produção de mangueiras para radiadores de veículos automóveis (Shapped Hoses) (Figura 9).

Figura 9 – Alguns tipos de mangueiras para radiador

Mangueiras com reforço de fibras curtas (Short fiber Reinforcement)

No composto de borracha podem ser adicionadas fibras de celulose tratadas (fibras curtas), as quais conferem um moderado grau de reforço, perfeitamente aceitável para determinados tipos de mangueiras, nomeadamente mangueiras para radiadores (sector automóvel). Estas mangueiras idênticas às mostradas na Figura 9, são produzidas por extrusão, numa extrusora com fieira móvel assistida por computador, como já foi descrito em Processos – Extrusão – Extrusoras Especiais.

Mangueiras com Reforço de espirais ou anéis de aço (Wire Spiral Helix or Ring Steel Hoses)

Estes tipos de mangueiras possuem, para além de materiais de reforço dos tipos já referidos, uma ou mais espirais em aço (por vezes o material é poliamida), de secção circular ou rectangular ou anéis de aço. A colocação destas espiras ou hélices ou anéis podem ter várias finalidades, de acordo com o seu posicionamento no corpo da mangueira, o seu diâmetro e o seu passo.

Quando se trata de uma ou mais espirais de aço embebida na estrutura da mangueira (Figuras 10, 11A, 11B e 11C), elas visam, principalmente, aumentar a resistência à pressão de serviço (aumenta a pressão de rebentamento)

Figura 10 – Mangueira com uma espiral de aço embebida

A inserção de uma espiral de aço confere um aumento de reforço da ordem de 60 a 100%; A inserção de uma segunda espiral de aço confere um aumento de reforço da ordem de 100 a 150%. A grandeza do aumento do reforço depende do diâmetro da mangueira, do posicionamento da espiral de aço na estrutura de reforço, do diâmetro do arame de reforço e do passo da espiral. As espirais de aço podem ser utilizadas também para estabelecer a continuidade eléctrica entre os vários lanços de mangueira ligados entre si; para o efeito, as extremidades das espirais de aço são soldadas no corpo das flanges metálicas.

Podem também constituir um elemento de reforço que dificulta o esmagamento da mangueira, muitas vezes sujeitas a severas condições de serviço, podendo permitir inclusive a passagem sobre ela de alguns tipos de veículos.

Nas mangueiras que trabalham em sucção ou sob a acção de vácuo, a existência de anéis ou espirais de aço colocadas no seu interior, impedem o colapso de estrutura da mangueira (Figura 11E e 11F).

Quando colocada exteriormente, constitui uma protecção da mangueira contra acções abrasivas a que está sujeita em muitas condições de serviço (Figura 11D).

O diâmetro dos arame de aço a utilizar deve ser o seguinte:

Espirais embebidas: d = 1 + 0,02 X D

Espirais à vista (interiores ou exteriores): d = 1 + 0,03 x D

sendo:

d = diâmetro do arame de aço;

D = diâmetro interior da mangueira.

Quanto ao passo das espiras, devem ser considerados os seguintes:

Espirais embebidas: e = 3xD a 4xD

Espirais à vista (interiores ou exteriores): e = 4xD a 5xD,

sendo e o passo das espiras

Figura 11 – Mangueiras com espirais ou aros de aço

 

 

 

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