Noções básicas de válvulas
Válvulas são dispositivos mecânicos que controlam o fluxo e a pressão dentro de um sistema ou processo. Eles são componentes essenciais de um sistema de tubulação que transporta líquidos, gases, vapores, lamas etc.
Diferentes tipos de válvulas estão disponíveis: gaveta, globo, plugue, esfera, borboleta, retenção, diafragma, pinch, válvula de alívio de pressão, válvulas de controle, etc. Cada um desses tipos tem vários modelos, cada um com diferentes características e capacidades funcionais.
Assim como os modelos de válvulas essas podem ser acionadas de diferentes formas podendo ter acionamento manual, auto-operadas, acionamento elétrico, pneumático ou hidráulico
As funções das válvulas são:
- Bloqueio do fluxo
- controle de fluxo
- Controlar a direção do fluxo
- Regular um fluxo ou pressão de processo
- Alivie um sobre pressões em vasos pressurizados
Existem muitos projetos, tipos e modelos de válvulas, com uma ampla gama de aplicações industriais. Todos satisfazem uma ou mais das funções identificadas acima. Válvulas são itens caros e é importante que uma válvula correta seja especificada para a função e deve ser construída com o material correto para o líquido do processo.
Independentemente do tipo, todas as válvulas têm as seguintes peças básicas: corpo, castelo, guarnição (elementos internos), atuador e gaxeta. As partes básicas de uma válvula estão ilustradas na imagem à direita.
Corpo da válvula
O corpo da válvula, determina as principais limites de pressão adas válvulas. Essa é considerada a parte mais importante porque ele abriga o trim(sede e obturador) os componentes de bloqueio, além disso o corpo define a estrutura da válvula e os principais componentes, o corpo faz as conexões com o processo.
As extremidades do corpo da válvula são projetadas para conectar a válvula à tubulação ou as conexão do equipamento por diferentes tipos de conexões de extremidade, como soldada de topo ou encaixe, rosqueada ou flangeada.
Os corpos das válvulas são fundidos ou forjados em uma variedade de formas e cada componente tem uma função específica e é construído em um material adequado para essa função.
Tampa / Castelo Válvula
A tampa para a abertura no corpo é chamado de castelo e é o segundo limite mais importante de uma válvula de pressão. Assim como os corpos das válvulas, os castelos estão disponíveis em muitos modelos e modelos.
Um castelo atua como uma tampa no corpo da válvula, é fundido ou forjado com o mesmo material do corpo. É comumente conectado ao corpo por uma junta roscada, aparafusada ou soldada. Durante a fabricação da válvula, os componentes internos, como haste, disco, etc., são colocados no corpo e, em seguida, o castelo é preso para manter todas as peças juntas dentro.
Em todos os casos, a fixação do castelo ao corpo é considerada um limite de pressão. Isso significa que a junta de solda ou os parafusos que conectam o castelo ao corpo são peças de retenção de pressão. Os capôs das válvulas, embora sejam uma necessidade para a maioria das válvulas, representam um motivo de preocupação. Os capôs podem complicar a fabricação de válvulas, aumentar o tamanho da válvula, representar uma parte significativa do custo da válvula e uma fonte de vazamento potencial.
Válvula Trim
O interno da válvula é um nome coletivo para as peças substituíveis em uma válvula. Um projeto tipicamente Trim inclui um disco, sede, haste e luvas necessárias para guiar a haste.
O desempenho de uma válvula é determinado pela interface do disco e da sede e pela relação da posição do disco com a sede. Por causa do trim, movimentos básicos e controle de fluxo são possíveis. Em projetos de guarnição de movimento rotacional, o disco desliza próximo à sede para produzir uma mudança na abertura do fluxo. Em projetos de internos de movimento linear, o disco se eleva perpendicularmente para longe da sede de forma que um orifício anular apareça.
TRIM
O disco é o componente que podem, regular ou interromper o fluxo, depende de sua posição.
No caso válvula de esfera, a vedação dá por uma esfera. Com a válvula fechada, a pressão total do sistema é aplicada ao “Trim” e, por esse motivo, o disco é um componente relacionado à pressão.
Assento (s)
A sede ou os anéis de vedação fornecem a superfície de assentamento para a vávula. Uma válvula pode ter uma ou mais sedes. No caso de um globo , geralmente há um conjunto sede/obturador, que forma uma vedação para interromper o fluxo.
No caso de uma válvula de gaveta, existem duas sedes; um no lado montante e outro no lado jusante.
Um obturador de válvula tipo gaveta tem duas superfícies de sede que entram em contato com as sedes da válvula para formar uma vedação para interromper o fluxo.
Para melhorar a resistência ao desgaste dos anéis de vedação, muitas vezes a superfície é endurecida por soldagem e usinagem da superfície de contato do anel de vedação. Um acabamento superficial fino da área de assentamento é necessário para uma boa vedação quando a válvula está fechada.
Os anéis de vedação geralmente não são considerados peças de limite de pressão porque o corpo tem espessura de parede suficiente para suportar a pressão de projeto sem depender da espessura dos anéis de vedação.
Válvula Haste
A haste da válvula proporciona o movimento necessário ao disco, obturador ou esfera para a abertura ou fechamento da válvula, sendo responsável pelo correto posicionamento do disco. Ele é conectado ao volante da válvula, atuador ou alavanca em uma extremidade e no outro lado ao disco da válvula.
Nas válvulas gaveta ou globo, o movimento linear do disco é necessário para abrir ou fechar a válvula, enquanto nas válvulas macho, esfera e borboleta, o disco é girado para abrir ou fechar a válvula. As hastes são geralmente forjadas e conectadas ao disco por meio de rosca ou outras técnicas. Para evitar vazamentos , na área de vedação, é necessário um fino acabamento superficial da haste.
Existem cinco tipos de hastes de válvula:
Haste Ascendente com Parafuso Externo e Garfo
O exterior da haste é rosqueado, enquanto a parte da haste na válvula é lisa. As roscas da haste são isoladas do meio de fluxo pela gaxeta da haste.
Dois estilos diferentes desses designs estão disponíveis; um com o volante preso à haste, para que possam subir juntos, e o outro com uma luva roscada que faz com que a haste suba pelo volante. Este tipo de válvula é indicado por “OS & Y.” é um projeto comum para válvulas NPS 2 e maiores.
Haste Ascendente com Parafuso Interno
A parte roscada da haste está dentro do corpo da válvula e a haste embala ao longo da seção lisa que é exposta à atmosfera externa.
Neste caso, as roscas da haste estão em contato com o meio de fluxo. Quando girados, a haste e o volante sobem juntos para abrir a válvula.
Haste não ascendente com parafuso interno
A parte rosqueada da haste fica dentro da válvula e não sobe. O disco da válvula se desloca ao longo da haste, como uma porca se a haste for girada. Os fios da haste são expostos ao meio de fluxo e, como tal, estão sujeitos ao impacto.
É por isso que este modelo é usado quando o espaço é limitado para permitir o movimento linear e o meio de fluxo não causa erosão, corrosão ou abrasão do material da haste.
Haste Deslizante
Esta haste da válvula não gira nem gira. Ele desliza para dentro e para fora da válvula para abrir ou fechar a válvula. Este projeto é usado em válvulas manuais de abertura rápida com alavanca. Também é utilizado em válvulas de controle operadas por cilindros hidráulicos ou pneumáticos.
Haste Rotativa
Este é um modelo comumente usado em válvulas de esfera, plugue e borboleta. Um movimento de um quarto de volta da haste abre ou fecha a válvula.
Vedação da haste ( sistema de gaxeta )
Para uma vedação confiável entre a haste e o castelo, é necessária uma gaxeta. Isso é chamado de sistema de vedação na maioria das aplicações o sistema de vedação e é equipado com, por exemplo, os seguintes componentes:
Prensa gaxeta é uma luva que comprime a gaxeta contra a outra gaxeta na caixa de gaxeta.
Bucha é um tipo especial de bucha que associada a flange do preme gaxeta comprime na caixa da gaxeta fazendo com que a as gaxetas expande.
Caixa de gaxeta, câmara onde as gaxetas são instaladas e comprimidas.
Gaxetas ,é propriamente o dispositivo que quando comprimido faz a vedação. Estando disponível em diversos materiais, como Teflon®, material elastomérico, material fibroso etc.
A base de apoio as gaxetas é uma disposição de assento dentro do castelo . Ele fornece uma vedação entre a haste e o castelo e evita que a pressão do sistema aumente contra o bloqueio da válvula, quando a válvula está totalmente aberta. Os assentos traseiros são frequentemente aplicados em válvulas de gaveta e globo.
Um aspecto importante da vida útil de uma válvula é o conjunto de vedação. Quase todas as válvulas, como as válvulas padrão esfera, globo, gaveta, plugue e borboleta, têm seu conjunto de vedação baseado na força de cisalhamento, fricção e rasgo.
Portanto, o acondicionamento da válvula deve acontecer de maneira adequada, para evitar danos à haste e perda de fluido ou gás. Quando uma gaxeta está muito frouxa, a válvula vazará. Se a gaxeta estiver muito apertada, isso afetará o movimento e possíveis danos à haste.
1. Flange tipo prensa gaxeta 2. Bucha espaçamento 3. Caixa de gaxeta com embalagem 4. Banco de apoio de traseiro
Valve Yoke e Yoke Nut
Yoke
Um Yoke conecta o corpo da válvula ou castelo com o mecanismo de atuação. A parte superior do yoke segurando uma porca do garfo, porca da haste ou bucha do yoke e a haste da válvula passa por ele.
Um yoke geralmente tem aberturas para permitir o acesso à caixa de gaxeta, links do atuador, etc. Estruturalmente, um garfo deve ser forte o suficiente para suportar forças, momentos e torque desenvolvidos pelo atuador.
Porca Yoke
Uma porca Yoke é uma porca rosqueada internamente e é colocada no topo de um Yoke pelo qual a haste passa.
Em uma válvula de gaveta, por exemplo, a porca do Yoke é girada e a haste sobe ou desce. No caso das válvulas globo, a porca é fixada e a haste é girada através dela.
Atuador de válvula
Válvulas operadas manualmente são geralmente equipadas com um volante conectado à haste da válvula ou porca Yoke que é girada no sentido horário ou anti-horário para fechar ou abrir uma válvula.
As válvulas globo e gaveta são abertas e fechadas desta forma. Válvulas de um quarto de volta operadas manualmente, como esfera, plugue ou borboleta, possuem uma alavanca para acionar a válvula.
Existem aplicações onde não é possível ou desejável acionar a válvula manualmente por volante ou alavanca.
Esses aplicações incluem:
- Válvulas grandes que devem ser operadas contra alta pressão hidrostática
- Válvulas devem ser operadas de um local remoto
- Quando o tempo para abrir, fechar, estrangular ou controlar manualmente a válvula for mais longo do que o exigido pelos critérios de projeto do sistema
Essas válvulas geralmente são equipadas com um atuador.
Um atuador na definição mais ampla é um dispositivo que produz o movimento linear e rotativo de uma fonte de energia sob a ação de uma fonte de controle.
Atuadores básicos são usados para abrir ou fechar totalmente uma válvula. Os atuadores para controlar ou regular as válvulas recebem um sinal de posicionamento para se moverem para qualquer posição intermediária. Existem muitos tipos diferentes de atuadores, mas os seguintes são alguns dos atuadores de válvula comumente usados:
- Atuadores de engrenagem
- Atuadores de motor elétrico
- Atuadores Pneumáticos
- Atuadores Hidráulicos
- Atuadores Solenóides
Classificação de Válvulas
A seguir estão algumas das classificações de válvula comumente usadas, com base no movimento mecânico:
Válvulas de movimento linear:
As válvulas nas quais o membro de fechamento, como nas válvulas de retenção de gaveta, globo, diafragma, pinça e elevação, se movem em linha reta para permitir, parar ou estrangular o fluxo.
Válvulas de movimento giratório:
Quando o membro de fechamento de válvula viaja ao longo de um caminho angular ou circular, como nas válvulas borboleta, esfera, plugue, excêntrica e de retenção oscilante, as válvulas são chamadas de válvulas de movimento rotativo.
Válvulas de quarto de volta:
Algumas válvulas de movimento rotativo exigem aproximadamente um quarto de volta, 0 a 90 °, do movimento da haste para abrir totalmente a partir de uma posição totalmente fechada ou vice-versa.
Classificação de válvulas com base em movimento
| Tipos de válvula | Movimento linear | Movimento rotativo | Quarto de volta |
| Gaveta | SIM | NÃO | NÃO |
| Globo | SIM | NÃO | NÃO |
| Plugue | NÃO | SIM | SIM |
| Bola | NÃO | SIM | SIM |
| Borboleta | NÃO | SIM | SIM |
| Verificação de balanço | NÃO | SIM | NÃO |
| Diafragma | SIM | NÃO | NÃO |
| Pinch | SIM | NÃO | NÃO |
| Segurança | SIM | NÃO | NÃO |
| Alívio | SIM | NÃO | NÃO |
| Tipos de válvula | Movimento linear | Movimento rotativo | Quarto de volta |
Avaliações de classe
As classificações de pressão-temperatura das válvulas são designadas por números de classe. ASME B16.34, Valves-Flanged, Threaded, e Welding End é um dos padrões de válvula mais amplamente usados.
Ele define três tipos de classes: padrão, especial e limitada. ASME B16.34 cobre as válvulas das Classes 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 e 4500.
Resumo
Apresentamos aqui uma série de conceitos que nos permAqui você pode obter uma boa compreensão das diferenças entre os vários tipos de válvulas e como essas diferenças afetam a função da válvula. Isso ajudará a uma aplicação adequada de cada tipo de válvula durante o projeto e o uso adequado de cada tipo de válvula durante a operação.
SOLUCOES INDUSTRIAIS. Disponível em: <http://www.solucoesindustriais.com.br/images/produtos/imagens_10000/p_valvulas-de-controle-de-pressao-3.jpg>.
Acesso em: 12 abr. 2018.b) FLOWSERVE CORPORATION. Disponível em: <https://www.flowserve.com/sites/default/files/inline-images/Screen%20Shot%202016-08-15%20at%201.25.11%20PM.png. Acesso em: 12 abr. 2018.
https://www.dicasdeinstrumentacao.com/wp-admin/post.php?post=2963&action=edit
Aulas sobre válvulas
Abaixo estou indicando dois videos sobre válvulas as aulas são muito boas vale muito a pena assistir o professor é bastante didático e explica de uma maneira bastante simplificada o funcionamento das válvulas.