O que é uma válvula de esfera torneira?
O Válvula de esfera de torneira é um importante dispositivo para regular o fluxo de líquidos – vapor, gás ou óleo – em dutos. É um projeto de um quarto de volta com uma esfera que pode girar 90 graus em seu eixo para bloquear ou permitir o fluxo de fluido. Essas válvulas possuem um design de disco esférico no centro que gira para regular o ciclo de fluxo start-stop. O disco, muitas vezes referido como bola, possui uma pequena haste saliente na parte superior e inferior que é suportada mecanicamente. Neste caso, o fluxo é controlado pela posição de um furo no centro da bola. Devido à sua versatilidade, as válvulas esfera munhão são úteis em indústrias onde esse isolamento é necessário.
As válvulas esfera de torneira têm suporte suficiente para a esfera. O suporte tem formato semelhante a uma haste e é denominado espiga. O pino absorve qualquer pressão adicional criada pelo fluxo, reduzindo a pressão na sede e na esfera da válvula. As válvulas esfera com rolamento munhão são usadas em implementações de grande escala que exigem baixo torque operacional.
Como funciona uma válvula de esfera de torneira?
Uma válvula de torneira é um dispositivo que controla o fluxo de fluido nas tubulações, regulando o ciclo de fechamento. Contém os elementos necessários para ativar ou desativar o fluxo de fluido através da linha. Ele foi projetado para integrar seções de tubos ou mangueiras para executar esta função.
Qual é a estrutura de uma válvula esfera torneira?
As válvulas esfera de torneira possuem estrutura semelhante às válvulas esfera convencionais. A diferença é que as válvulas esfera possuem mais âncoras mecânicas para apoiar a esfera. A esfera está solidamente apoiada nas duas extremidades do seu eixo x. Isso o mantém no lugar e torna muito fácil de controlar.
O projeto da válvula esférica com rolamento munhão possui eixos chanfrados na parte superior e inferior que são suportados mecanicamente. Isto o torna adequado para diâmetros maiores e pressões mais altas. Com o design montado em munhão, a esfera é mantida em posição comprimindo os anéis da sede em ambas as extremidades.
A bola permite um alto grau de movimento devido à sua flexibilidade. Durante o uso, ele flutua moderadamente a jusante em direção ao anel da sede para garantir uma vedação. Se as cargas da esfera flutuante forem muito maiores, os anéis da sede esférica não poderão fornecer o suporte necessário. É aqui que o poder da espiga entra em jogo. Em um projeto de munhão, os anéis da sede são as peças que flutuam, ao contrário do projeto tradicional em que a esfera flutua.
Corpo
O corpo da válvula é o alojamento que mantém a válvula no lugar e fornece suporte ao interior da válvula esférica. O material para esta construção pode ser constituído por diferentes produtos dependendo do tipo de aplicação. Alguns dos materiais comumente usados são aço carbono, aço carbono de baixa temperatura, aço inoxidável, duplex, inconel e super duplex.
Bola
Este é um disco esférico através do qual gira para parar ou iniciar o fluxo em um movimento rotacional fixo. Ele está conectado à espiga em uma extremidade e ao eixo na outra extremidade. A bola é fixada em uma posição durante a rotação. As sedes das válvulas esféricas de torneira estão frequentemente em contato com esta esfera, reduzindo o torque.
Assento
A sede da válvula esfera de torneira é um elemento estrutural que envolve a esfera. Quando o acionamento é ligado, os assentos seguram a bola firmemente no lugar e bloqueiam o acesso. Existem dois tipos, nomeadamente metal ou macio (Teflon). Isso faz com que eles se movam em direção à bola.
Assento
Cones
Há um eixo adicional na válvula esférica que mantém a esfera na posição por baixo. Esta haste simples é a espiga. Sua função é segurar a bola com firmeza. Às vezes, o munhão é uma extensão da esfera, enquanto em outras válvulas esfera montadas em munhão ele é preso ao disco esférico por meio de conexões soldadas.
Tronco
O eixo da válvula esfera de torneira conecta a esfera ao atuador. Ele está conectado à bola através de um eixo adicional que mantém a bola no lugar. Também regula o movimento da bola. As válvulas esfera munhão possuem hastes reforçadas e resistentes a explosões, permitindo-lhes suportar pressão e altas temperaturas sem causar danos.
Injeção
Acessórios de injeção são fornecidos na área da sede e do eixo. Se a vedação estiver comprometida e ocorrerem vazamentos, a graxa poderá ser injetada através de um encaixe de injeção de vedação. O selante injetado atua como uma vedação parcial para evitar novos vazamentos.
injeção
No entanto, é importante observar que as conexões de injeção com vedação destinam-se apenas ao uso emergencial.
Padrão de projeto para válvulas esfera torneira
A válvula esfera de torneira é projetada de acordo com API6D ou API608 e atende aos padrões exigidos pela indústria, como ASME B16.5, ASME B16.34 e ASME B16.10. É resistente ao fogo de acordo com API 607.
Material típico
A válvula esfera de torneira está disponível em materiais de corpo forjado ou fundido (dividido ou monobloco). Estruturas forjadas são frequentemente usadas para válvulas de alta pressão e diâmetros maiores.
Os materiais típicos usados na construção de válvulas esfera montadas torneiras incluem:
A. Corpo/fixadores – F304L, A105, A182 F304, F316, F51, F316L, F53, A350 LF2, LF3, Inconel, Monel, Hastelloy (Forjamento), A351 CF3, A351 CF8, A216 WCB, A351 CF3M, A351 CF8M, A890 4A/ 5A, A352 LCC/LCB (fundição)
B. Bola – CS+ENP, F304L, F316, A182 F304, F316L, F51, CS+TCC, CS+Ni60, F53
C. Suporte do assento – A182 F304, CS+ENP, F304L, F316, F51, F53, F316L, CS+Ni55, CS+TCC.
D. Eixo – A182 F51, A182 F6a, A182 F316, 17-4PH,
E. Embalagem – RPTFE, Grafite, PTFE,
MATERIAL DO ASSENTO
PTFE: O PTFE puro é de longe o material de vedação de qualidade excepcional mais comumente usado. Possui propriedades adequadas para a maioria das aplicações. Apresenta excelente resistência química em toda a válvula e também possui baixo coeficiente de atrito.
RPTFE: O RPTFE (conhecido como PTFE reforçado) normalmente é feito adicionando 15% de fibra de vidro ao PTFE puro. Possui melhores propriedades de pressão-temperatura do que o PTFE puro e é mais resistente ao desgaste. É eficaz contra deformação sob carga.
PCTFE: PCTFE é um homopolímero de clorotrifluoroetileno com alta tensão de tração e baixa deformação sob carga.
Nylon 6: O nylon é um material de sede de válvula para válvulas Classe 600. É extremamente robusto e pode ser usado em óleo, ar e outros meios. É adequado para agentes oxidantes fortes.
Devolon: Devlon é uma poliamida de alto peso molecular particularmente adequada para aplicações de alta temperatura e alta pressão nas indústrias de gás e petróleo. Além disso, é um material com mínima absorção de umidade.
PEEK: PEEK é um termoplástico avançado e de alto desempenho. Devido à sua alta resistência, tolera muito bem a exposição prolongada a água quente e produtos químicos.
PPL: PPL (poliparafenileno) é um material de sede excepcional com baixo coeficiente de atrito. Ele pode suportar pressões extremas e também é resistente à temperatura.
TFM: TFM (PTFE modificado) é uma construção de PTFE quimicamente modificado com propriedades aprimoradas, mantendo os benefícios comprovados do PTFE convencional.
Metal: Sedes metálicas (geralmente Stellite) são utilizadas em choques hidráulicos, rufos de meios abrasivos e em situações extremas.
MATERIAL DOS ANÉIS
NBR Buna-N: NBR Buna-N (NBR) é um polímero durável e universalmente aplicável para água dura, óleo, solventes e fluidos hidráulicos.
HNB: O HNBR (NBR hidrogenado) é comparável ao NBR em termos de estabilidade do meio, mas tem oxidação e estabilidade ao calor significativamente melhores.
Viton: Viton (fluorocarbono) é um elastômero feito de fluorocarbonos compatível com uma ampla gama de substâncias químicas. Oferece alto desempenho em ácidos minerais, hidrocarbonetos clorados, soluções salinas e petróleo.
EPDM: O EPDM possui boa resistência à abrasão e ao rasgo, bem como excelente resistência química a uma variedade de bases e ácidos. É suscetível a óleo, ácidos fortes e bases fortes e não deve ser utilizado em linhas de ar comprimido.
FVMQ Fluorossilicone: FVMQ Fluorosilicone é uma cadeia de polímero de silicone de cadeia lateral fluorada para melhor resistência ao óleo. As propriedades físicas e mecânicas são muito semelhantes às do silicone.
Estes e muitos mais são alguns dos materiais típicos utilizados na construção da válvula esfera de torneira.
Quais são as principais características da válvula de esfera torneira
A válvula de esfera montada em torneira possui muitos recursos. Os mais importantes incluem:
Fechamento de emergência
Uma válvula de esfera montada em torneira possui injeção de vedação na sede e na haste da válvula. No caso de uma vedação defeituosa, uma vedação de emergência temporária pode ser obtida utilizando vedações de injeção.
Estática antiga
Como a haste e a esfera de uma válvula de esfera torneira estão suspensas em peças não metálicas, há uma probabilidade de que uma carga estática se acumule na haste/esfera. Por esta razão, uma esfera antiestática e uma mola de metal são incorporadas ao projeto para manter o contato metal com metal entre a haste ou esfera rotativa e o corpo da válvula, aterrando assim as cargas no corpo da válvula do projeto.
Eixo à prova de explosão
A haste da válvula de pino possui um ressalto na parte inferior. Ele é protegido pela caixa de enchimento caso o eixo exploda acidentalmente sob certas condições de operação. Existem diferentes versões para isso.
Projeto à prova de fogo
O design da válvula de esfera com torneira é testado e certificado como à prova de fogo. Isso evita a propagação de incêndios e poluição ambiental. O produto foi testado e está em conformidade com API 607 ou API 6FA.
Quais são os tipos de válvulas de esfera de torneira
Com base na configuração corporal
A configuração do invólucro fornece informações sobre os possíveis usos de uma válvula esfera, bem como sua facilidade de reparo e manutenção. Com base nesses parâmetros, são estudados três tipos de válvulas esfera munhão:
Válvula de esfera com entrada lateral
Este tipo de projeto também é chamado de válvula esférica montada em torneira e corpo dividido. A bola é montada lateralmente. Muitas vezes são feitos de metal forjado. Neste projeto, o corpo é frequentemente dividido em três ou duas partes, que são conectadas entre si como extensões. Uma parte do corpo geralmente é maior que o resto da estrutura. Esta peça maior contém o recheio que envolve a bola e a própria bola. Este projeto é fácil de reparar e inspecionar, pois a peça menor pode ser puxada para ter acesso à válvula.
Vantagens
- O projeto reduz defeitos comumente associados a um projeto fundido
- Eles são simples e fáceis de construir
- Eles são fáceis de reparar
- Seus mecanismos de acabamento são muito fáceis de alinhar
- Eles oferecem a vantagem de desempenho confiável, carcaça compacta e uma solução econômica.
- Eles são comumente usados e, portanto, devem estar prontamente disponíveis
Desvantagens
- Pode ser difícil de limpar
- O estrangulamento faz com que o assento parcialmente exposto enferruje
Válvula de esfera com acesso superior
Esta válvula de torneira tem um design exclusivo onde a esfera é montada na parte superior. Geralmente são feitos de metal fundido.
A válvula esférica está equipada com uma tampa removível na parte superior da válvula esférica. As partes internas são facilmente acessíveis removendo o capô. As válvulas são fáceis de desmontar e montar. A manutenção e o reparo da válvula de esfera munhão podem ser facilmente realizados puxando-a para fora da tubulação.
Vantagens
- A construção requer conexões roscadas mínimas
- Fornece uma estrutura simples
- Vem com um pequeno volume
- É um design leve
- Fornece vedação confiável
- Oferece fácil manutenção
- Permite fácil acesso a outras partes internas da válvula
- Minimiza caminhos de vazamento
Desvantagens
- Possui recursos de controle e estrangulamento deficientes, pois foi projetado para isolamento em vez de modulação de fluxo.
- É suscetível à cavitação
Válvula de esfera torneira com carcaça soldada
Este projeto é usado principalmente para transmissão de gás em dutos subterrâneos. Eles são maiores, medindo até 60 polegadas de diâmetro. Eles têm classificações de pressão média de até ASME 900 psi. O material RAM para o projeto pode ser fundido centrífugo ou forjado. Eles são feitos de uma variedade de materiais, incluindo aço inoxidável martensítico e aço carbono. As principais características técnicas das válvulas incluem um design de haste e sede de válvula à prova de explosão, disponível em três padrões de design diferentes:
- DPE (efeito de pistão duplo): Aqui a sede pode ser ativada tanto pela pré-pressão quanto pela pressão na cavidade da carcaça.
- SPE (Single Piston Effect): Com este design, a sede só pode ser acionada por pré-pressão.
- DUAL (SPE upstream e DPE downstream): Combina os designs de dois assentos descritos acima. Se a vedação da sede falhar, um bloqueio duplo pode ser garantido.
Vantagens
- Design compacto e menor peso
- Tem menos caminhos de vazamento
Desvantagens
- Manutenção difícil da válvula embutida
Com base no furo
Um furo em uma válvula esférica é o furo no centro da esfera. Com base no tamanho do furo, existem dois tipos deste projeto de válvula esfera munhão.
Furo total
Ao projetar válvulas esfera munhão de passagem total, o diâmetro do furo é alinhado com a tubulação conectada. Quando a válvula é aberta, o meio pode fluir livremente para fora do orifício. Eles são úteis em áreas ou instalações onde o controle de tritões é necessário.
Vantagens
- Estes são designs menores
- Você minimiza a queda de pressão através de válvulas com uma conexão reduzida
Desvantagens
- Eles são mais pesados
- Eles são mais caros
Furo reduzido
Uma válvula de diâmetro reduzido é um projeto cujo tamanho do diâmetro é menor que o diâmetro da tubulação conectada. O caminho do fluxo do canal é limitado e resulta em maior perda de energia. Eles são usados nas indústrias de gás e petróleo.
Vantagens
- Eles criam uma queda de pressão em uma tubulação
- São menores
- Tenha custos baixos
Desvantagem
Na posição fechada, a esfera oca pode conter líquido.
Baseado em material de vedação
Uma válvula esfera consiste em dois tipos de sedes: sede macia e sede metálica. As válvulas esfera torneira de sede macia são suportadas por um material termoplástico como PTFE e Devlon. As válvulas esfera com sede de metal usam metais como material de sede, como Inconel e Hastelloy. O tipo de sede da válvula esfera possui características próprias e, portanto, vantagens e desvantagens próprias.
Assento macio
As sedes macias são geralmente feitas de materiais termoplásticos, como PTFE. Eles são ideais para ambientes onde a compatibilidade química é necessária e onde a vedação mais estanque possível é essencial.
Assento macio
Entretanto, sedes de válvula macias não devem ser usadas em fluidos sujos ou abrasivos. Sob tais condições, as sedes macias das válvulas podem quebrar, o que pode causar vazamentos nas válvulas.
Vantagens
Bom para serviços de líquidos limpos
Desvantagens
Não é adequado para meios abrasivos
Assento metálico
A principal diferença entre válvulas de sede metálica e válvulas esfera de sede macia é sua capacidade de suportar altas temperaturas e condições operacionais adversas. Eles podem suportar altos níveis de choque hidráulico, raios, fluidos de processo abrasivos e temperaturas mais altas de até 1.000°F. Eles também são adequados para uso em aplicações com altos níveis de corrosão ou erosão.
Assento metálico
Vantagens
- Excelente resistência à corrosão e ao desgaste.
- Menor torque.
- Fechamento apertado e regulação suave.
- Estabilidade de pressão e ampla faixa de temperatura e pressão.
- Suporta líquidos agressivos e lama
Desvantagens
- Não reparável no local
- Execução difícil
- Têm uma alta taxa de vazamento.
Baseado na estrutura corporal
O corpo da válvula de esfera torneira pode consistir em uma ou mais peças conectadas entre si por conexões soldadas. De acordo com o número de peças, existem dois tipos de válvulas esfera de torneira.
Válvula de esfera dividida em duas peças
Esta válvula vem com duas partes do corpo que são conectadas entre si por meio de conexões roscadas. Uma seção da carcaça pode ser facilmente aberta para acessar a válvula para reparos ou limpeza. Contudo, a válvula deve ser separada da tubulação; então o invólucro pode ser instalado.
Válvula de esfera dividida em três peças
As válvulas esfera de torneira de três peças estão um passo à frente da versão de duas peças. Eles têm três partes da caixa que são aparafusadas. Você deve remover uma seção para acessar o interior da válvula para manutenção e reparos. Porém, não é necessário desconectar a válvula da tubulação para removê-la para manutenção.
Com base no material do corpo
Válvula de esfera forjada
As válvulas esfera de torneira de aço forjado são fabricadas usando um processo de forjamento. O forjamento envolve a aplicação de energia térmica a blocos sólidos de aço e, em seguida, o uso de forças mecânicas para transformar o aço em um produto acabado. Este processo produz válvulas extremamente sólidas e duráveis. As válvulas SIO em aço forjado são utilizadas, por exemplo, na mineração e processamento de mineração, na agricultura e pecuária, na aviação, na indústria automotiva, em olarias, estações de tratamento de águas pluviais, rebocadoras, usinas de asfalto, nas indústrias de energia e água indústria, na indústria farmacêutica, na indústria química, na indústria cosmética e muito mais.
Vantagens
- Têm tolerância dimensional e espessura uniformes
- Tenha alta intensidade e integridade
- Tenha um caminho de fluxo direcional aceitável
Desvantagem
- Vem com custo mais alto
Válvula de esfera fundida
Fundição é uma forma de moldagem por injeção na qual o metal líquido fundido é derramado no molde preparado. Após o resfriamento, as peças fundidas são formadas. Tecnicamente, a fundição pode ser dividida em fundição em areia, fundição sob pressão, fundição de precisão, fundição em casca, fundição sem vazio, fundição de baixa pressão, fundição por gravidade, etc.
A fundição da válvula envolve a fundição das peças, incluindo a estrutura e o capô. Ao contrário do forjamento, a fundição utiliza metal líquido para fazer válvulas. A fundição pode produzir válvulas com tamanhos, padrões e formas complexas.
Vantagens
- São fáceis de produzir em projetos complexos
- É mais econômico do que válvulas forjadas
Desvantagens
- Suscetível à corrosão intergranular
- Você tem problemas com porosidade?
- Sofrem defeitos de bolsas de areia
- Sofre em alto grau de fraqueza por estresse
Onde uma válvula de esfera de torneira é usada?
As válvulas esfera de torneira são incrivelmente versáteis. Eles são usados em muitos setores diferentes devido às suas propriedades personalizáveis. Por exemplo, a válvula esfera munhão possui anéis de vedação e pacotes de haste à prova de fogo que evitam vazamentos. Ele também vem com acessórios de injeção de vedação em aço inoxidável para vedação de emergência da haste ou da sede. As válvulas de esfera munhão são amplamente utilizadas nas indústrias química, petroquímica, de petróleo e gás, GNL e hidrocarbonetos.
Eles também são usados para uma variedade de aplicações, incluindo equipamentos como turbinas, compressores, geradores e separadores, gás de campo, polímero, GNL, plantas de processamento de petróleo bruto e gás industrial, parques de tanques, aplicações de processos automatizados, processamento de hidrocarbonetos e oleodutos de matéria-prima para refinarias de petróleo. . As válvulas esfera munhão são adequadas para aplicações de grande escala, alta pressão e compactas em baixa temperatura.
As aplicações específicas incluem:
- Aplicações de ar, gás, A e líquidos
- Sistemas de água de resfriamento e água de alimentação
- Serviço Steam
- Válvulas raiz de instrumento
Por que e como fazer a manutenção das válvulas esfera de torneira
É importante manter o desempenho ideal das válvulas esfera de torneira. Por esta razão, a manutenção de todas as válvulas é crítica. Ao manter as válvulas esfera munhão, elas podem ser usadas no sistema por muito mais tempo.
As válvulas de sede macia oferecem os benefícios de um quarto de volta, mas são adequadas apenas para aplicações limpas. Como a maioria das pastilhas não está completamente limpa, existem opções de manutenção. Como você verá nas válvulas esfera munhão, o uso de uma injeção de selante de emergência muitas vezes pode atrair detritos para a sede e danificá-la ainda mais.
Enxaguar é necessário
Por este motivo, deve-se utilizar um detergente líquido para facilitar a limpeza. A lubrificação contínua das peças móveis é necessária para evitar ferrugem e desgaste.
A válvula esférica montada em munhão garante que os injetores de vedação tenham as válvulas de controle interno corretas e que a válvula seja equipada com carcaça, acessórios de ventilação e drenagem, caixas de gaxetas e linhas de elevação quando necessário. Na injeção de selante de emergência, a injeção de lubrificantes sintéticos na sede e na área de vedação permite que a sede com vazamento seja vedada em caso de emergência.
As inserções macias do assento podem ser afetadas até mesmo pela menor quantidade de poluentes no tecido.
Conforme mencionado acima, deve-se usar sabão em pó para remover a graxa da área do assento, pois isso pode causar mais danos ao assento ao atrair mais sujeira.
Os detritos de construção que permanecem na linha podem causar danos devastadores às válvulas com sede macia, à medida que as peças a montante ficam contaminadas. Recomenda-se que a linha seja purgada com nitrogênio antes de girar uma válvula de sede macia. Ao injetar um selante na área de assentamento, o torque da válvula pode ser reduzido em até 40%. Muitos operadores optam por deixar o lubrificante sintético na área de assentamento.
Reparos e pulverização são cruciais
A pulverização é outro método de manutenção para válvulas de esfera de torneira. Quando os contaminantes não são pulverizados para fora da sede da válvula, o torque aumenta em 80%. Isso torna os desligamentos de emergência e a funcionalidade da válvula um grande problema.
Para manter as instalações funcionando sem problemas, são necessárias inspeções e reparos contínuos. Como sempre, consulte um profissional para reparos de válvulas em linha, pois existem diferentes cenários dependendo da operação, tamanho, classe e design do sistema que você está usando.
