O que são válvulas?

Válvulas são dispositivos mecânicos que controlam o fluxo e a pressão dentro de um sistema ou processo. São componentes essenciais de um sistema de tubulação que transporta líquidos, gases, vapores, lamas etc.

Diferentes tipos de válvulas estão disponíveis: válvulas gaveta, globo, macho, esfera, borboleta, retenção, diafragma, pitada, alívio de pressão, válvulas de controle, etc. Cada um desses tipos possui vários modelos, cada um com características e capacidades funcionais diferentes. Algumas válvulas são autooperadas, enquanto outras são operadas manualmente ou com um atuador pneumático ou hidráulico.

As funções das válvulas são:

• Parando e iniciando o fluxo
• Reduzir ou aumentar um fluxo
• Controlando a direção do fluxo
• Regulando um fluxo ou pressão de processo
• Aliviar um sistema de tubulação de uma certa pressão

Existem muitos designs, tipos e modelos de válvulas, com uma ampla gama de aplicações industriais. Todos satisfazem uma ou mais das funções identificadas acima. As válvulas são itens caros e é importante que uma válvula correta seja especificada para a função e que seja construída com o material correto para o líquido do processo.

Independentemente do tipo, todas as válvulas possuem as seguintes peças básicas: corpo, castelo, interno (elementos internos), atuador e gaxeta. As partes básicas de uma válvula estão ilustradas na imagem à direita.

Corpo da Válvula

O corpo da válvula, às vezes chamado de casco, é o limite principal de uma válvula de pressão. Ele serve como elemento principal de um conjunto de válvula porque é a estrutura que mantém todas as peças unidas.

O corpo, o primeiro limite de pressão de uma válvula, resiste às cargas de pressão do fluido provenientes da tubulação de conexão. Recebe tubulações de entrada e saída através de juntas roscadas, parafusadas ou soldadas.

As extremidades do corpo da válvula são projetadas para conectar a válvula à tubulação ou bocal do equipamento por meio de diferentes tipos de conexões de extremidade, como solda de topo ou soquete, roscada ou flangeada.

Os corpos das válvulas são fundidos ou forjados em diversas formas e cada componente tem uma função específica e é construído em um material adequado para essa função.

Tampa da válvula

A tampa da abertura no corpo é o castelo e é o segundo limite mais importante de uma válvula de pressão. Assim como os corpos das válvulas, os castelos estão disponíveis em vários designs e modelos.

Um castelo atua como uma tampa no corpo da válvula, é fundido ou forjado no 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, a tampa é fixada para manter todas as peças juntas no interior.

Em todos os casos, a fixação do capô ao corpo é considerada um limite de pressão. Isso significa que a junta soldada ou os parafusos que conectam a tampa ao corpo são peças que retêm pressão. Os castelos das válvulas, embora sejam uma necessidade para a maioria das válvulas, representam um motivo de preocupação. Os castelos podem complicar a fabricação de válvulas, aumentar o tamanho da válvula, representar uma parcela significativa do custo da válvula e ser uma fonte de possíveis vazamentos.

Guarnição da Válvula

As peças internas da válvula removíveis e substituíveisque entram em contato com o meio de fluxo são denominados coletivamente comoGuarnição da válvula. Essas peças incluem sede(s) de válvula, disco, vedantes, espaçadores, guias, buchas e molas internas. O corpo da válvula, o castelo, a gaxeta etc. que também entram em contato com o meio de fluxo não são considerados internos da válvula.

O desempenho do trim de uma válvula é determinado pela interface do disco e da sede e pela relação da posição do disco com a sede. Devido ao trim, movimentos básicos e controle de fluxo são possíveis. Em projetos de internos com movimento rotacional, o disco desliza próximo à sede para produzir uma mudança na abertura do fluxo. Em projetos de acabamento com movimento linear, o disco se afasta perpendicularmente da sede, de modo que aparece um orifício anular.

As peças do interno da válvula podem ser construídas com diversos materiais devido às diferentes propriedades necessárias para suportar diferentes forças e condições. As buchas e as gaxetas não sofrem as mesmas forças e condições que o disco da válvula e a(s) sede(s).

Propriedades do meio de fluxo, composição química, pressão, temperatura, vazão, velocidade e viscosidade são algumas das considerações importantes na seleção de materiais de acabamento adequados. Os materiais dos internos podem ou não ser do mesmo material que o corpo da válvula ou castelo.

Guarnição da Válvula API 600 Não

Disco de válvula e sede(s)

Disco

O disco é a parte que permite, estrangula ou interrompe o fluxo, dependendo de sua posição. No caso de um tampão ou válvula esférica, o disco é denominado tampão ou esfera. O disco é o terceiro limite de pressão primário mais importante. Com a válvula fechada, a pressão total do sistema é aplicada ao disco e, por esta razão, o disco é um componente relacionado à pressão.

Os discos geralmente são forjados e, em alguns projetos, têm superfície dura para fornecer boas propriedades de desgaste. A maioria das válvulas tem o nome do design de seus discos.

Assento(s)

A sede ou os anéis de vedação fornecem a superfície de assentamento do disco. Uma válvula pode ter uma ou mais sedes. No caso de uma válvula globo ou de retenção oscilante, geralmente há uma sede, que forma uma vedação com o disco para interromper o fluxo. No caso de válvula gaveta, existem duas sedes; um no lado montante e outro no lado jusante. Um disco de válvula gaveta possui duas superfícies de assentamento 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, a superfície é frequentemente endurecida por soldagem e depois usinada a superfície de contato do anel de vedação. Um fino acabamento superficial da área de sede 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.

Haste da válvula

A haste da válvula proporciona o movimento necessário ao disco, obturador ou esfera para abertura ou fechamento da válvula, e é responsável pelo correto posicionamento do disco. Ele é conectado ao volante da válvula, ao atuador ou à alavanca em uma extremidade e do 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 da 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 volante preso à haste, para que possam subir juntos, e outro com luva roscada que faz com que a haste suba pelo volante. Este tipo de válvula é indicado por “O. S. e Y.” é um projeto comum para válvulas NPS 2 e maiores.
• Haste ascendente com parafuso interno
  A parte roscada da haste fica dentro do corpo da válvula e o empanque da haste ao longo da seção lisa que fica 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 roscada 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. As roscas da haste ficam expostas ao meio de fluxo e, como tal, estão sujeitas ao impacto. É por isso que este modelo é utilizado 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 de abertura rápida com alavanca operadas manualmente. Também é utilizado em válvulas de controle operadas por cilindros hidráulicos ou pneumáticos.
• Haste Rotativa
  Este é um modelo comumente usado em válvulas esfera, macho e borboleta. Um movimento de um quarto de volta da haste abre ou fecha a válvula.

No menu principal “Válvulas” você encontrará alguns links para imagens detalhadas (grandes) de válvulas de haste ascendente e não ascendente.

Embalagem da haste da válvula

Para uma vedação confiável entre a haste e o castelo, é necessária uma junta. Isso é chamado de gaxeta e é equipado, por exemplo, com os seguintes componentes:

• Seguidor de gaxeta, uma luva que comprime a gaxeta, por meio de uma gaxeta, na chamada caixa de gaxeta.
• Glândula, uma espécie de bucha, que comprimia a gaxeta na caixa de empanque.
• Caixa de empanque, câmara na qual a gaxeta é comprimida.
• Gaxetas, disponíveis em diversos materiais, como Teflon®, material elastomérico, material fibroso etc.
• O banco traseiro é um assento dentro do capô. Ele fornece uma vedação entre a haste e o castelo e evita que a pressão do sistema se acumule contra o empanque da válvula, quando a válvula está totalmente aberta. Os assentos traseiros são frequentemente aplicados em válvulas 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 de esfera, globo, gaveta, macho e borboleta, têm seu conjunto de vedação baseado na força de cisalhamento, fricção e rasgo.

Portanto o empacotamento da válvula deve ser feito corretamente, para evitar danos à haste e perda de fluido ou gás. Quando uma gaxeta estiver muito frouxa, a válvula vazará. Se a gaxeta estiver muito apertada, isso afetará o movimento e poderá danificar a haste.

Dica de manutenção: 1. Como instalar uma gaxeta

Dica de manutenção: 2. Como instalar uma gaxeta

Garfo da válvula e porca do garfo

Jugo

Um Yoke conecta o corpo da válvula ou castelo ao mecanismo de atuação. A parte superior do garfo segura uma porca do garfo, porca da haste ou bucha do garfo e a haste da válvula passa através dela. Um Yoke geralmente possui aberturas para permitir o acesso à caixa de empanque, elos do atuador, etc. Estruturalmente, um Yoke deve ser forte o suficiente para suportar forças, momentos e torque desenvolvidos pelo atuador.

Jugo Porca

Uma porca de garfo é uma porca rosqueada internamente e é colocada na parte superior de um garfo por onde passa a haste. Em uma válvula gaveta, por exemplo, a porca do garfo é girada e a haste se move para cima ou para baixo. No caso das válvulas Globo, a porca é fixa e a haste gira através dela.

Atuador de válvula

As válvulas manuais são geralmente equipadas com um volante preso à haste da válvula ou porca de garfo 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 manuais, 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. Essas 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 maior do que o exigido pelos critérios de projeto do sistema

Estas válvulas são geralmente equipadas com um atuador.
Um atuador na definição mais ampla é um dispositivo que produz 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 válvulas recebem um sinal de posicionamento para se moverem para qualquer posição intermediária. Existem muitos tipos diferentes de atuadores, mas a seguir estão alguns dos atuadores de válvula comumente usados:

• Atuadores de engrenagem
• Atuadores de motores elétricos
• Atuadores Pneumáticos
• Atuadores Hidráulicos
• Atuadores Solenóides

Para mais informações sobre Atuadores consulte Menu principal “Válvulas”-Atuadores de válvula-

Classificação de Válvulas

A seguir estão algumas das classificações de válvulas 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, aperto e elevação, se move em linha reta para permitir, parar ou estrangular o fluxo.
• Válvulas de movimento rotativo. Quando o membro de fechamento da válvula se desloca ao longo de um caminho angular ou circular, como nas válvulas borboleta, esfera, macho, excêntrica e de retenção oscilante, as válvulas são chamadas de válvulas de movimento rotativo.
• Válvulas de quarto de volta. Algumas válvulas de movimento rotativo requerem aproximadamente um quarto de volta, de 0 a 90°, de movimento da haste para abrir totalmente a partir de uma posição totalmente fechada ou vice-versa.

Classificação de válvulas com base no movimento

Classificações de classe

As classificações de pressão e temperatura das válvulas são designadas por números de classe. ASME B16.34, Válvulas flangeadas, roscadas e extremidades soldadas é um dos padrões de válvulas mais amplamente utilizados. Ele define três tipos de classes: padrão, especial e limitada. ASME B16.34 cobre válvulas Classe 150, 300, 400, 600, 900, 1500, 2500 e 4500.

Resumo

Nesta página estão definidas uma série de informações básicas sobre válvulas.

Como você deve ter visto no Menu principal “Válvulas”, você também pode encontrar informações sobre diversas válvulas frequentemente utilizadas na indústria Petrolífera e Química.
Pode dar-lhe uma impressão e uma boa compreensão das diferenças entre os vários tipos de válvulas e como essas diferenças afetam o funcionamento da válvula. Ajudará na aplicação adequada de cada tipo de válvula durante o projeto e no uso adequado de cada tipo de válvula durante a operação.