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Incluem-se nesta categoria aquelas de diafragma inteiramente feitas de componentes de plástico e termoplásticos, bem como aqueles que empregam elementos de plástico em conjunto com peças de metal. É importante compreender totalmente as capacidades físicas de uma válvula de diafragma e como manuseá-la a fim de não levar à contaminação de produtos potencialmente perigosos e caros, além de impedir falhas mecânicas. As de plástico são geralmente implicadas no processo de transferência de líquidos, materiais gasosos e semi-sólidos, incluindo os fluxos de silicones, adesivos, óleos, produtos químicos, água, detergentes, desinfetantes, tintas, combustíveis e muito mais. Em muitas aplicações, os materiais são altamente corrosivos e somente as especialmente formuladas de plásticos podem ser utilizadas. Diferentes tipos de plásticos estão, portanto, à disposição para que sejam aplicados na fabricação das válvula de processo de acordo com as necessidades.

O PVC, por exemplo, oferece boa flexibilidade, possui superfícies lisas e não contém elementos tóxicos. Semelhante a ele, o polipropileno propicia benefícios adicionais de resistência aos raios UV, à exposição a intemperismos e ao ozônio. O PTFE é adequado para uso com substâncias altamente corrosivas, enquanto mantém a integridade da válvula. Já o CPVC é próprio para aplicações de alta temperatura, especialmente se ela entra em contato com a água quente ou metal derretido. Cada um desses polímeros acetil, e outros de uso geral, oferecem alta resistência à fadiga e lubricidade, ajudando a aumentar a longevidade do produto. O setor biofarmacêutico, a área de agricultura, de irrigação, nas instalações sanitárias, em sistemas de tratamento de água, na indústria química, de processamento de alimentos, de papel e celulose, na mineração e nas indústrias de produção de energia o uso das de diafragma com componentes de plástico em suas operações diárias é comum, pois as válvulas de plástico são aproveitadas para parar e modificar as vazões e pressões manualmente ou através de atuadores automatizados.

Todas as válvulas de diafragma possuem três componentes principais. O corpo é feito de plástico moldado ou extrudado, sendo instalado em sistemas de tubulações e de encanamentos. Embora os metais sejam frequentemente utilizados para esse dispositivo, assim como o material de atuação que os detém, os plásticos são preferenciais em muitas aplicações. O último componente, o diafragma é quase sempre feito de plástico. Exemplos incluem borracha natural, viton, silicone e todo o tipo de plástico que possa ser esticado, moldado ou extrudado na espessura exata necessária. Os materiais devem ser compatíveis com o fluxo do processo, bem como impermeáveis. Quando acionado, o atuador direciona os movimentos do diafragma e empurra-o para o lado oposto do tubo, bloqueando o fluxo de materiais. Quando o atuador é fechado, a membrana é esticada para preencher todo o diâmetro da linha. Quando ela está aberta, o atuador solta a pressão exercida sobre a membrana, permitindo retornar à sua posição original. É a capacidade de plástico de ser repetidamente esticado e relaxado que
o torna essencial para sistemas de válvulas de diafragma.