Ciência Popular | Conhecimento prático sobre válvulas: você conhece tudo isso?

Noções básicas de válvula

1. Os parâmetros básicos de uma válvula são: pressão nominal PN, diâmetro nominal DN.

2. As funções básicas de uma válvula: desligar e conectar o meio, ajustar o fluxo, alterar a direção do fluxo.

3. Os principais métodos de conexão para válvulas são: flange, rosca, soldagem e wafer.

4. Classificação de pressão-temperatura da válvula: sob diferentes materiais e temperaturas de trabalho, a pressão máxima de trabalho permitida varia.

5. Os padrões para flanges de tubos incluem principalmente dois sistemas: sistema europeu e sistema americano.

As dimensões de conexão dos dois sistemas são completamente diferentes e não podem ser trocadas.

Para classificação de pressão, a distinção mais adequada é:

• Sistema europeu: PN0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10,0, 16,0, 25,0, 32,0, 40,0 MPa.

• Sistema americano: PN1,0 (Classe 75), 2,0 (Classe 150), 5,0 (Classe 300), 11,0 (Classe 600), 15,0 (Classe 900), 26,0 (Classe 1500), 42,0 (Classe 2500) MPa.

• Os tipos de flange incluem principalmente: integral (IF), soldagem de placa (PL), solda de topo de pescoço (SO), soldagem de topo de pescoço (WN), solda de encaixe (SW), roscada (Th), flange solta de anel de solda de topo (PJ/SE)/(LF/SE), flange solta de anel de solda plana (PJ/RJ) e tampa de flange (BL).

• Os tipos de faces de vedação do flange incluem: face plana (FF), face elevada (RF), côncava (FM), convexa (M), macho (T), ranhura (G), junta de anel (RJ), etc.

Válvulas Comuns (Gerais)

1. Os códigos de tipo de válvula Z, J, L, Q, D, G, X, H, A, Y, S representam: válvula gaveta, válvula globo, válvula borboleta, válvula esférica, válvula borboleta, válvula diafragma, válvula macho, válvula de retenção, válvula de segurança, válvula redutora de pressão e purgador de vapor.

2. Os códigos de tipo de conexão de válvula 1, 2, 4, 6, 7 representam: 1 — rosca interna, 2 — rosca externa, 4 — flange, 6 — soldado, 7 — wafer.

3. Os códigos de tipo de acionamento da válvula 9, 6, 3 representam: 9 — elétrico, 6 — pneumático, 3 — engrenagem helicoidal.

4. Os códigos de material do corpo da válvula Z, K, Q, T, C, P, R, V representam: ferro fundido cinzento, ferro fundido dúctil, ferro fundido nodular, cobre e ligas, aço carbono, aço inoxidável cromo-níquel, aço inoxidável cromo-níquel-molibdênio, aço cromo-molibdênio-vanádio.

5. Os códigos de material de vedação ou revestimento da sede da válvula R, T, X, S, N, F, H, Y, J, M, W representam: aço inoxidável austenítico, liga de cobre, borracha, plástico, plástico de náilon, fluoroplásticos, aço inoxidável Cr, liga dura, forro de borracha, liga Monel, material do corpo da válvula.

6. Os corpos das válvulas em ferro fundido não são adequados para as seguintes condições:

• Vapor de água ou gases úmidos com alto teor de umidade;

• Fluidos inflamáveis ​​ou explosivos;

• Ambientes onde a temperatura é inferior a -20°C;

• Gases comprimidos.

Válvulas de controle

1. Uma válvula de controle consiste em um corpo de válvula, atuador e seus acessórios.

2. Os atuadores pneumáticos de diafragma têm dois tipos: ação direta e ação reversa. Com o aumento da pressão do sinal, a haste desce em ação direta e sobe em ação reversa. A pressão do sinal padrão é de 20 a 100 kPa; a pressão mais alta com um posicionador é 250 kPa. Os tamanhos básicos de curso são: 10, 16, 25, 40, 60, 100 mm.

Quais são as características dos atuadores elétricos em comparação aos atuadores pneumáticos e quais são os diferentes tipos de saída?

• A fonte de energia é a eletricidade, que é simples e conveniente, com alto impulso e torque e maior rigidez. Contudo, a estrutura é mais complexa e a confiabilidade é menor. É mais caro em tamanhos pequenos e médios em comparação com atuadores pneumáticos. É frequentemente usado em situações sem fonte de ar ou onde a prevenção de explosão/incêndio não é rigorosa.

• Existem três tipos de saída: curso angular, curso linear e multivoltas.

Quais são as características de uma válvula de controle de sede única de ação direta e onde ela é aplicada?

• Baixo vazamento, pois apenas um núcleo de válvula garante melhor vedação. O vazamento padrão é de 0,01% KV e um design adicional pode torná-lo uma válvula de corte.

• Pequeno diferencial de pressão permitido devido à alta força de impulso desequilibrada. Para DN100, o diferencial de pressão é de apenas 120 kPa.

• Pequena capacidade de vazão. O KV para DN100 é de apenas 120. Deve ser utilizado em casos com pequenos vazamentos e baixo diferencial de pressão.

Quais são as características de uma válvula de controle de sede dupla de ação direta e onde ela é aplicada?

• Grande diferencial de pressão permitido, pois pode compensar muitas forças desequilibradas. Para DN100, o diferencial de pressão é de 280 kPa.

• Grande capacidade de vazão. O KV para DN100 é 160.

• Alto vazamento, pois os dois núcleos da válvula não podem vedar ao mesmo tempo. O vazamento padrão é de 0,1% KV, que é 10 vezes maior que o de uma válvula de sede única.

É usado principalmente em situações diferenciais de alta pressão onde o vazamento não é um requisito estrito.

Quais são as principais vantagens das válvulas de controle de manga?

Combina as vantagens das válvulas de sede simples e dupla. Principais vantagens:

1. Boa estabilidade. Em vez de usar o núcleo da válvula e a sede da válvula para estrangulamento, é usado o obturador da válvula, que possui um orifício de equilíbrio para reduzir a força desequilibrada no obturador da válvula. A grande superfície guia entre a luva e o plugue, juntamente com uma pequena mudança na força desequilibrada, torna-o menos sujeito a vibrações.

2. Forte intercambialidade e versatilidade. Ao substituir a manga, podem ser alcançados diferentes coeficientes de fluxo e características de fluxo.

3. Grande diferencial de pressão permitido, com efeitos mínimos de expansão térmica. O princípio de equilíbrio da válvula manga com orifício de equilíbrio é semelhante ao de uma válvula de sede dupla, permitindo um grande diferencial de pressão. Como a luva e o tampão são feitos do mesmo material, a expansão térmica é consistente.

4. A janela de estrangulamento fornecida pela luva pode ter aberturas grandes ou pequenos furos (tipo jato). Esta última tem efeitos de redução de ruído e redução de vibração, e melhorias adicionais podem torná-la uma válvula de baixo ruído.

É adequado para situações com grande diferencial de pressão e baixos requisitos de ruído.

Que outras válvulas com funções de regulação existem além das válvulas de sede simples, de sede dupla e de manga?

Válvulas de diafragma, válvulas borboleta, válvulas O-ball (principalmente para fechamento), válvulas V-ball (ampla faixa de controle, ação de cisalhamento) e válvulas rotativas excêntricas.

Qual é a relação ajustável R, a relação ajustável ideal e a relação ajustável real de uma válvula de controle?

A relação ajustável R é a relação entre o fluxo máximo e mínimo que uma válvula pode controlar.

Quando o diferencial de pressão através da válvula permanece constante, a relação entre o fluxo máximo e mínimo é chamada de relação ajustável ideal.

Na prática, o diferencial de pressão muda, por isso a relação é chamada de razão ajustável real.

Qual é o valor do coeficiente de fluxo C, Cv e KV de uma válvula de controle?

A capacidade de vazão de uma válvula de controle é representada pelo coeficiente de vazão.

1. Cv em unidades de engenharia: quantidade de água que passa pela válvula por hora quando totalmente aberta, com diferencial de pressão de 1 kgf/cm² e uma temperatura de 5-40°C.

2. C em unidades imperiais: número de galões por minuto de água que passa pela válvula quando totalmente aberta, com diferencial de pressão de 1 psi.

3. KV em unidades internacionais: volume de água que passa pela válvula por hora quando totalmente aberta, com diferencial de pressão de 100 kPa e temperatura de 5-40°C.

Cv = 1,17 KV KV = 1,01 C

Que forças a saída do atuador deve satisfazer para a válvula de controle?

1. Supere a força estática desequilibrada no núcleo da válvula.

2. Forneça a pressão de fechamento para apoiar a sede da válvula.

3. Supere o atrito da gaxeta.

4. Forças adicionais exigidas por aplicações ou estruturas específicas (por exemplo, foles, vedações macias, etc.).

O que significa abertura e fechamento de fluxo em válvulas de controle?

Refere-se à direção do fluxo do meio e não está relacionado à função da válvula (ar aberto, ar fechado). A direção do fluxo é importante porque afeta a estabilidade, o vazamento e o ruído.

Definição: Se a direção do fluxo na abertura de estrangulamento for igual à direção de abertura da válvula, isso é chamado de abertura de fluxo; caso contrário, é chamado de fechamento de fluxo.

Quais válvulas exigem seleção da direção do fluxo e como ela é escolhida?

• Válvulas de controle de vedação simples, como válvulas de sede simples, válvulas de alta pressão e válvulas de luva de vedação simples sem furos de equilíbrio, precisam de seleção de direção de fluxo.

• A abertura e o fechamento do fluxo têm seus prós e contras. As válvulas de abertura de fluxo são mais estáveis, mas apresentam pior desempenho de autolimpeza e vedação, levando a uma vida útil mais curta. As válvulas de fechamento de fluxo têm vida útil mais longa, melhor autolimpeza e desempenho de vedação, mas a estabilidade é ruim quando o diâmetro da haste é menor que o diâmetro do núcleo da válvula.

• Válvulas de sede única, válvulas de fluxo pequeno e válvulas de manga com vedação única geralmente escolhem a abertura de fluxo. Se houver desgaste intenso ou necessidade de autolimpeza, o fechamento do fluxo poderá ser selecionado. As válvulas de controle de abertura rápida de duas posições normalmente escolhem o fechamento de fluxo.

Quais são os três fatores principais que devem ser considerados ao selecionar um atuador?

• A força de saída do atuador deve ser maior que a carga da válvula de controle e deve corresponder razoavelmente.

• Verifique se o diferencial de pressão permitido especificado pela válvula de controle corresponde aos requisitos do processo. Para grandes diferenciais de pressão, calcule a força desequilibrada no núcleo da válvula.

• A velocidade de resposta do atuador deve atender aos requisitos de operação do processo, principalmente para atuadores elétricos.

Quais são as sete etapas para determinar o tamanho de uma válvula de controle?

1. Determine a vazão calculada — Qmax, Qmin.

2. Determine o diferencial de pressão calculado — selecione a relação de resistência S com base nas características do sistema e, em seguida, calcule o diferencial de pressão (quando a válvula estiver totalmente aberta).

3. Calcule o coeficiente de fluxo — use fórmulas, gráficos ou software apropriados para determinar KVmax e KVmin.

4. Selecione o valor KV — com base em KVmax, escolha o valor KV disponível mais próximo da série de produtos selecionada.

5. Verifique a abertura – quando for necessária Qmax, a abertura da válvula deverá ser inferior a 90%; para Qmin, deve ser superior a 10%.

6. Verifique a relação ajustável real — geralmente é necessário que a relação ajustável real seja maior que a relação ajustável necessária.

7. Determine o tamanho da válvula — se ela não atender aos requisitos, selecione novamente o valor KV e verifique novamente.

Quais são os dispositivos auxiliares (acessórios) das válvulas de controle pneumático e quais as suas funções?

1. Posicionador de válvula — usado para melhorar o desempenho da válvula de controle e obter o posicionamento correto.

2. Interruptor de posição (curso) da válvula — mostra os limites superior e inferior do curso da válvula de controle.

3. Válvula de retenção pneumática — mantém a válvula em sua posição atual quando a fonte de ar falha.

4. Válvula solenóide — alterna automaticamente o caminho do ar. Para controle de ar único, use uma válvula de 2 posições e 3 vias; para controle de ar duplo, use uma válvula de 5 vias e 2 posições.

5. Mecanismo manual — permite operação manual em caso de falha do sistema.

6. Booster pneumático — acelera o movimento do atuador de diafragma pneumático e reduz o tempo de transmissão.

7. Regulador do filtro de ar — usado para purificação do ar e regulação de pressão.

8. Reservatório de ar — fornece ar para operação contínua da válvula durante falha na fonte de ar, geralmente exigindo proteção de três estágios.

Sob quais condições é necessário um posicionador de válvula?

1. Em situações de alto atrito e onde é necessário um posicionamento preciso. Por exemplo, válvulas de controle de alta e baixa temperatura ou válvulas de controle que usam gaxetas flexíveis de grafite.

2. Em processos lentos onde a velocidade de resposta da válvula de controle precisa ser melhorada. Por exemplo, sistemas que controlam temperatura, nível de líquido, análise, etc.

3. Nos casos em que a força de saída e a força de desligamento do atuador precisam ser aumentadas. Por exemplo, válvulas de sede simples com DN ≥ 25, válvulas de sede dupla com DN > 100 ou válvulas com diferencial de pressão (△P) > 1 MPa ou pressão de entrada P1 > 10 MPa.

4. Em sistemas de controle segmentados, ou quando a forma de ar aberto ou fechado da válvula de controle precisa ser alterada durante a operação.

5. Em situações onde as características de fluxo da válvula de controle precisam ser alteradas.