Com a component clau dels sistemes de transmissió de fluids, els principis de disseny de mànegues integren la ciència dels materials, l'anàlisi mecànica i la pràctica d'enginyeria per aconseguir un equilibri entre la resistència a la pressió, la flexibilitat, la resistència a la corrosió i la llarga vida útil. El seu disseny bàsic ha de tenir en compte exhaustivament les característiques del fluid, l'entorn operatiu i els requisits funcionals, garantint la fiabilitat mitjançant l'optimització estructural i la selecció de materials.
La selecció del material és fonamental per al rendiment de la mànega. La capa interna de la mànega contacta directament amb el fluid que es transporta i s'han de seleccionar els materials sintètics o de cautxú en funció de les propietats del fluid (com ara la corrosivitat, la temperatura i la viscositat). Per exemple, el cautxú de nitril butadiè (NBR) s'utilitza sovint per al transport de petroli, mentre que el monòmer d'etilè propilè diè (EPDM) s'utilitza per a la resistència al vapor d'alta -temperatura. La capa de reforç normalment consta de múltiples capes de fibres d'alta-resistencia (com ara filferro d'acer o aramida) o espirals metàl·liques, enrotllades radialment i axialment per suportar la pressió interna. L'angle i la densitat de la trena afecten directament la pressió de ruptura i la resistència a la flexió de la mànega. La capa exterior de la mànega ha de resistir l'abrasió, els raigs UV i l'atac químic, i normalment està feta de cautxú de cloropré (CR) o un recobriment de poliuretà.
El disseny estructural ha d'aconseguir l'equilibri mecànic. Les mànegues normalment utilitzen una estructura de laminat compost que consta d'un tub interior, una capa de reforç i un tub exterior. La disposició en espiral o trenada de la capa de reforç converteix la pressió interna en tensió del cèrcol mitjançant un mecanisme de distribució de tensió-, evitant la ruptura localitzada. La pressió crítica d'esclat s'ha de calcular durant el disseny. La fórmula es basa normalment en la llei de Laplace, que relaciona la pressió amb la relació entre la tensió de la capa de reforç i el gruix de la paret del tub. A més, la flexibilitat s'aconsegueix controlant la rigidesa de la capa de reforç i el mòdul elàstic del tub interior. L'excés de rigidesa augmenta el radi de flexió, afectant l'adaptabilitat de la instal·lació.
L'adaptabilitat funcional determina l'àmbit d'aplicació. Les mànegues d'alta pressió-(com les que s'utilitzen en sistemes hidràulics) requereixen un gran nombre de capes de reforç i un diàmetre de filferro més gran, mentre que les mànegues de grau-alimentari requereixen que el material de la capa interior compleixi els estàndards de la FDA i eviti la migració del plastificant. El disseny ambiental també inclou la resistència a la fragilitat a baixa-temperatura (p. ex., afegint cautxú de silicona) o al tractament ignífug- (p. ex., mitjançant l'ús de compostos modificats-halogens).
L'objectiu final del disseny de mànegues és aconseguir tant la fiabilitat com la rendibilitat{0}}de costos. Mitjançant la simulació de la distribució d'estrès mitjançant l'anàlisi d'elements finits (FEA) i la verificació de models de predicció de vida mitjançant proves d'envelliment accelerat, el disseny modern de mànegues pot satisfer amb precisió les necessitats d'escenaris exigents com l'aviació i la petroquímica, convertint-se en una solució de connexió flexible indispensable en sistemes industrials.
