Válvulas borboleta de ferro fundido e ferro dúctil são amplamente utilizadas para controle de fluxo em diversos setores, mas diferem em propriedades do material, desempenho e aplicações. Abaixo, uma comparação detalhada para ajudar você a entender as diferenças e selecionar a válvula que melhor atende às suas necessidades.
1. Composição do material
1.1 Válvula borboleta de ferro fundido:
- Ferro fundido cinzento, uma liga de ferro com alto teor de carbono (2-4%).
- Devido à sua microestrutura, o carbono existe na forma de flocos de grafite. Essa estrutura faz com que o material se quebre ao longo dos flocos de grafite sob tensão, tornando-o quebradiço e menos flexível.
- Comumente usado em aplicações de baixa pressão e não críticas.
1.2 Válvula borboleta de ferro dúctil:
- Feito de ferro dúctil (também conhecido como ferro fundido de grafite nodular ou ferro dúctil), contém pequenas quantidades de magnésio ou cério, que distribuem a grafite em um formato esférico (nodular). Essa estrutura melhora significativamente a ductilidade e a tenacidade do material.
- Mais forte, mais flexível e menos propenso a fraturas frágeis do que o ferro fundido.
2. Propriedades Mecânicas
2.1 Ferro fundido cinzento:
- Resistência: Baixa resistência à tração (tipicamente 20.000–40.000 psi).
- Ductilidade: Frágil, propenso a rachaduras por fadiga sob estresse ou impacto.
- Resistência ao impacto: Baixa, propensa a fraturas sob cargas repentinas ou choque térmico.
- Resistência à corrosão: Moderada, dependendo do ambiente e do revestimento.
2.2 Ferro Dúctil:
- Resistência: O grafite esférico reduz os pontos de concentração de tensão, resultando em maior resistência à tração (normalmente 60.000–120.000 psi).
- Ductilidade: Mais dúctil, permitindo deformação sem fissuras.
- Resistência ao Impacto: Excelente, suporta melhor choques e vibrações.
- Resistência à corrosão: semelhante ao ferro fundido, mas pode ser melhorada com revestimentos ou forros.
3. Desempenho e durabilidade
3.1 Válvulas Borboleta de Ferro Fundido:
- Adequado para aplicações de baixa pressão (por exemplo, até 150–200 psi, dependendo do projeto).
- Alto ponto de fusão (até 1150°C) e excelente condutividade térmica (adequado para aplicações de amortecimento de vibração, como sistemas de frenagem).
- Baixa resistência a tensões dinâmicas, tornando-os inadequados para ambientes de alta vibração ou carga cíclica.
- Geralmente mais pesado, o que pode aumentar os custos de instalação.
3.2 Válvulas borboleta de ferro dúctil:
- Pode suportar pressões mais altas (por exemplo, até 300 psi ou mais, dependendo do projeto).
- Devido à sua maior resistência e flexibilidade, o ferro dúctil tem menor probabilidade de quebrar sob flexão ou impacto, deformando-se plasticamente, em conformidade com o princípio de "design de tenacidade" da ciência moderna dos materiais. Isso o torna mais adequado para aplicações exigentes.
- Mais durável em ambientes com flutuações de temperatura ou estresse mecânico.
4. Cenários de Aplicação
4.1 Válvulas Borboleta de Ferro Fundido:
- Comumente usado em sistemas HVAC.
- Usado em sistemas não críticos onde o custo é uma prioridade. - Adequado para fluidos de baixa pressão, como água, ar ou gases não corrosivos (íon cloreto <200 ppm).
4.2 Válvulas borboleta de ferro dúctil:
- Adequado para abastecimento de água e tratamento de águas residuais com meios neutros ou fracamente ácidos/alcalinos (pH 4-10).
- Adequado para aplicações industriais, incluindo petróleo e gás, processamento químico e sistemas de água de alta pressão.
- Utilizado em sistemas que exigem maior confiabilidade, como sistemas de proteção contra incêndio ou tubulações com pressões flutuantes.
- Adequado para fluidos mais corrosivos quando usado com um revestimento apropriado (por exemplo, EPDM, PTFE).
5. Custo
5.1 Ferro Fundido:
Devido ao seu processo de fabricação mais simples e aos menores custos de material, geralmente é mais barato. É adequado para projetos com orçamentos limitados e requisitos menos exigentes. Embora o ferro fundido seja barato, sua fragilidade leva a substituições mais frequentes e ao aumento do desperdício.
5.2 Ferro Dúctil:
Devido ao processo de liga e ao desempenho superior, o custo é mais elevado. Para aplicações que exigem durabilidade e resistência, o custo mais alto se justifica. O ferro dúctil é mais ecológico devido à sua alta reciclabilidade (>95%).
6. Padrões e Especificações
- Ambas as válvulas atendem a padrões como API 609, AWWA C504 ou ISO 5752, mas as válvulas de ferro dúctil geralmente atendem a requisitos mais elevados da indústria em termos de pressão e durabilidade.
- Válvulas de ferro dúctil são mais comumente usadas em aplicações que exigem conformidade com padrões rigorosos da indústria.
7. Corrosão e Manutenção
- Ambos os materiais são suscetíveis à corrosão em ambientes agressivos, mas a resistência superior do ferro dúctil faz com que ele tenha um desempenho melhor quando combinado com revestimentos protetores, como epóxi ou níquel.
- Válvulas de ferro fundido podem exigir manutenção mais frequente em ambientes corrosivos ou de alto estresse.
8. Tabela de resumo
| Recurso | Válvula borboleta de ferro fundido | Válvula borboleta de ferro dúctil |
| Material | Ferro fundido cinzento, quebradiço | Ferro nodular, dúctil |
| Resistência à tracção | 20.000–40.000 psi | 60.000–120.000 psi |
| Ductilidade | Baixo, quebradiço | Alto, flexível |
| Classificação de pressão | Baixo (150–200 psi) | Mais alto (300 psi ou mais) |
| Resistência ao impacto | Pobre | Excelente |
| Aplicações | HVAC, água, sistemas não críticos | Óleo/gás, produtos químicos, proteção contra incêndio |
| Custo | Mais baixo | Mais alto |
| Resistência à corrosão | Moderado (com revestimentos) | Moderado (melhor com revestimentos) |
9. Como escolher?
- Escolha uma válvula borboleta de ferro fundido se:
- Você precisa de uma solução econômica para aplicações não críticas de baixa pressão, como abastecimento de água ou HVAC.
- O sistema opera em um ambiente estável com estresse ou vibração mínimos.
- Escolha uma válvula borboleta de ferro dúctil se:
- A aplicação envolve alta pressão, cargas dinâmicas ou fluidos corrosivos.
- Durabilidade, resistência ao impacto e confiabilidade a longo prazo são prioridades.
- A aplicação requer sistemas industriais ou críticos, como proteção contra incêndio ou processamento químico.
10. Recomendação da VÁLVULA ZFA
Como fabricante com muitos anos de experiência em válvulas borboleta, a ZFA Valve recomenda o ferro dúctil. Além de apresentarem excelente desempenho, as válvulas borboleta de ferro dúctil também demonstram excepcional estabilidade e adaptabilidade em condições operacionais complexas e variáveis, reduzindo efetivamente a frequência de manutenção e os custos de substituição, resultando em maior custo-benefício a longo prazo. Devido à queda na demanda por ferro fundido cinzento, as válvulas borboleta de ferro fundido estão sendo gradualmente descontinuadas. Do ponto de vista da matéria-prima, a escassez está se tornando cada vez mais valiosa.