Introdução às válvulas seladas por fole

Válvulas com fole(s) vedadas(s)

Vazamentos em vários pontos de tubulações encontradas em fábricas de produtos químicos criam emissões. Todos esses pontos de vazamento podem ser detectados utilizando vários métodos e instrumentos e devem ser observados pelo engenheiro da planta. Os pontos críticos de vazamento incluem juntas de vedação flangeadas e a gaxeta da válvula/bomba, etc. Hoje, a indústria de processos químicos está se orientando para uma tecnologia mais segura para melhor proteção ambiental e tornou-se responsabilidade de todo engenheiro de processo projetar plantas que limitem os danos ao meio ambiente por meio de a prevenção de vazamento de quaisquer produtos químicos tóxicos.

Vazamento pela sobreposta da válvula ou caixa de empanquenormalmente é uma preocupação para o engenheiro de manutenção ou da planta. Este vazamento significa:
a) Perda de material b) Poluição atmosférica c) Perigoso para os funcionários da fábrica.

Por exemplo, considere o caso de vazamento de vapor através da sobreposta da válvula. A 150 PSI, uma folga de apenas 0,001″ através da sobreposta significará um vazamento à taxa de 25 lb/hora. Isto equivale a uma perda de 1,2 dólares por turno de oito horas, ou 1.100 dólares por ano. Da mesma forma, uma pequena gota de 0,4 mm de diâmetro por segundo resulta num desperdício de cerca de 200 litros por ano de óleo ou solvente dispendioso. Este vazamento pode ser reduzido consideravelmente usando a válvula de vedação abaixo. Este artigo irá agora considerar a construção e operação da vedação de fole.

Construção abaixo

O cartucho abaixo é soldado ao castelo da válvula e à haste da válvula. O cartucho abaixo tem várias convoluções e essas convoluções tornam-se comprimidas ou expandidas dependendo do movimento da haste da válvula. (Cientificamente falando, o fole fica comprimido quando a válvula está na posição aberta e expandido quando a válvula está na condição fechada). É importante instalar corretamente os corpos das válvulas. O fole pode ser vedado às válvulas de duas maneiras diferentes. Em primeiro lugar, o fole pode ser soldado à haste da válvula na parte superior e ao corpo da válvula na parte inferior. Neste caso, o fluido do processo está contido dentro do fole ou no segundo método, o fole é soldado à haste da válvula na parte inferior e ao corpo na parte superior. Neste caso o fluido do processo está contido na região anular entre a tampa da válvula e o fole (do lado de fora).

O fole é um componente crítico e forma o coração das válvulas de vedação do fole. Para evitar qualquer torção do fole a Válvula deve possuir haste apenas com movimento linear. Isto pode ser conseguido usando uma chamada porca de manga na parte do garfo da tampa da válvula. Um volante é montado na porca da luva que transfere efetivamente um movimento rotativo do volante em um movimento linear na haste da válvula.

Tipos abaixo

Existem dois tipos principais de fole: o fole forjado e o fole soldado. O fole do tipo moldado é feito a partir do enrolamento de uma folha plana (folha de parede fina) em um tubo que é então soldado por fusão longitudinalmente. Este tubo é posteriormente formado mecanicamente ou hidrostaticamente em um fole com dobras arredondadas e amplamente espaçadas. O fole do tipo folha soldada é feito soldando placas de metal fino semelhantes a arruelas na circunferência interna e externa das placas semelhantes a arruelas. Um fole de folha soldado tem mais dobras por unidade de comprimento em comparação com um fole forjado. Assim, para o mesmo comprimento de curso, os foles forjados são duas a três vezes mais longos que os foles soldados.

Alegadamente, o fole forjado mecanicamente falha em pontos aleatórios, enquanto a folha soldada geralmente falha na solda ou perto dela. Para garantir a penetração total das extremidades do fole e da soldagem do colar final, é aconselhável fabricar usando soldagem micro plasma.

Projeto abaixo

O design do fole com múltiplas camadas é preferido para lidar com fluidos de alta pressão (geralmente duas ou três camadas da parede metálica). Um fole de duas camadas pode aumentar sua classificação de pressão em 80% a 100% em comparação com um fole de camada única da mesma espessura. Alternativamente, se for utilizado um fole de camada única com uma espessura equivalente à classificação de pressão de um fole de duas camadas, o comprimento do curso é reduzido. Assim, um projeto de fole de múltiplas camadas oferece uma vantagem distinta sobre um fole de camada única. É claro que o fole está sujeito à fadiga do metal e esta fadiga pode induzir falha na solda. A vida à fadiga do fole é afetada pelo material de construção, técnica de fabricação, comprimento e frequência do curso, além dos parâmetros usuais, como temperatura e pressão do fluido.

Materiais abaixo

O material de fole de aço inoxidável mais popular é o AISI 316Ti, que contém titânio para suportar altas temperaturas. Alternativamente, o Inconel 600 ou o Inconel 625 melhoram a resistência à fadiga e à corrosão em comparação com o fole de aço inoxidável. Da mesma forma, o Hastalloy C-276 oferece maior resistência à corrosão e resistência à fadiga do que o Inconel 625. A resistência à fadiga pode ser melhorada usando um sistema de fole múltiplo e reduzindo o comprimento do curso; isso pode aumentar significativamente a vida útil abaixo.

Opções de válvula

Os tipos de válvula mais comuns que podem ser equipados com vedações de fole são os designs de gaveta e globo (veja a Figura 1). Eles são muito adequados para uso com fole devido à sua construção interna e ao movimento axial da haste da válvula.
Com base nas informações disponíveis, parece que as atuais válvulas de vedação de fole variam em tamanho de 3 mm NB a 650 mm NB. As classificações de pressão estão disponíveis de ANSI 150# a 2500#. As opções de materiais para as válvulas incluem aço carbono, aço inoxidável e ligas exóticas.

Aplicativos

Meios de transferência de calor: o óleo quente é comumente usado em indústrias como fibras sintéticas/POY (Fio Parcialmente Orientado). No entanto, existe sempre o risco de incêndio devido ao derramamento de óleo quente sobre produtos químicos altamente inflamáveis. Aqui, as válvulas de vedação abaixo podem interromper o vazamento.

Vácuo/ultra-alto vácuo: algumas aplicações requerem uma bomba de vácuo para extrair continuamente o ar de uma tubulação. Quaisquer válvulas convencionais instaladas na tubulação podem permitir que o ar externo entre na tubulação através da caixa de empanque da válvula. Portanto, a válvula de vedação abaixo é a única solução para evitar que o ar passe pela caixa de empanque.
Fluidos altamente perigosos: para meios como cloro (ver Figura 2), hidrogênio, amônia e fosgênio, a válvula de vedação abaixo é um projeto ideal, pois o vazamento através da sobreposta é totalmente eliminado.
Usina nuclear, usina de água pesada: nos casos em que o vazamento de radiação deve ser sempre evitado, a válvula de vedação abaixo é a escolha definitiva.
Fluidos caros: em algumas aplicações, os vazamentos precisam ser evitados simplesmente devido ao alto custo do fluido. Aqui, uma avaliação econômica geralmente favorece o uso de válvulas de vedação de fole.
Padrões ambientais: em todo o mundo, os padrões relativos às emissões e ao meio ambiente estão se tornando mais rigorosos a cada dia. Portanto, pode ser difícil para as empresas expandirem-se dentro das instalações existentes. Com o uso de válvulas de vedação abaixo, expansão sem impacto ambiental adicional
danos são possíveis.