Quais são as causas da redução do desempenho de vedação em válvulas de controle?
Como resolver este problema?
R: O desempenho de vedação reduzido nas válvulas de controle leva ao vazamento de meio, o que compromete a precisão do controle do processo e a segurança operacional. As causas raízes podem ser categorizadas em dois tipos principais: vazamento interno e vazamento externo. Portanto, análises e soluções direcionadas são necessárias.
01. Vazamento interno
A causa mais comum é a falha do núcleo da válvula e das superfícies de vedação da sede. Por um lado, isso pode resultar da erosão prolongada do núcleo/sede da válvula por altos diferenciais de pressão e meios carregados de partículas, levando a arranhões, corrosão e cavitação [1] erosão nas superfícies de vedação. Por outro lado, pode resultar de uma fraca compatibilidade da estrutura de vedação, tal como deformação de vedações macias sob condições de alta pressão ou corrosão de superfícies de vedação devido à falha na seleção de materiais resistentes à corrosão para meios altamente corrosivos.
02. Vazamento externo
As causas se enquadram principalmente em duas categorias principais: falha na vedação da gaxeta (por exemplo, envelhecimento ou desgaste da gaxeta, instalação inadequada) e falha na vedação nas conexões do corpo da válvula (por exemplo, envelhecimento da gaxeta, defeitos de fundição no corpo da válvula).
Em resposta às possíveis causas acima, a manutenção direcionada pode ser realizada em válvulas de controle com desempenho de vedação reduzido.
(1) Substitua a embalagem envelhecida ou danificada. Selecione o tipo de gaxeta apropriado com base nas características do meio e nas condições operacionais, como gaxeta de anel de grafite para meios de alta temperatura ou gaxeta de PTFE para meios corrosivos.
(2)Reinstale a embalagem corretamente. Garanta a força de aperto adequada e que a gaxeta esteja assentada uniformemente contra a haste e a câmara da gaxeta.
(3)Inspecione a superfície da haste da válvula. Se forem encontradas marcas ou corrosão, repare ou substitua a haste.
(4) Se houver defeitos na estrutura de vedação, como caixa de empanque danificada, repare ou substitua os componentes relevantes do castelo superior.
[1] Cavitação: Quando o líquido flui através de um elemento de estrangulamento, como uma válvula de controle, a pressão local cai para ou abaixo da pressão de vapor saturado na temperatura atual, fazendo com que o líquido vaporize e forme bolhas. À medida que o fluido se move para uma região a jusante de maior pressão, estas bolhas colapsam rapidamente, gerando intensas ondas de choque e microjatos. Este fenômeno leva a danos ao equipamento por ruído, vibração e erosão por cavitação.
Por que ocorre ruído durante a operação de uma válvula de controle?
Como manter e resolver esse problema?
R:Quando ocorre ruído durante a operação de uma válvula de controle, devemos primeiro identificar seu tipo e causa raiz. O ruído gerado pelas válvulas de controle se enquadra principalmente em duas categorias: ruído fluidodinâmico e ruído mecânico.
Ruído fluidodinâmico
O ruído induzido por fluxo é o tipo mais comum, que pode ser categorizado em três subtipos: ruído de cavitação, ruído intermitente e ruído de turbulência e vórtice.
O ruído de cavitação ocorre quando o diferencial de pressão através de uma válvula se torna excessivo, fazendo com que a pressão do fluido no ponto de estrangulamento caia abaixo da pressão de vapor saturado. Isso leva à formação e subsequente colapso de bolhas, gerando ruído de alta frequência acompanhado por danos por cavitação no núcleo da válvula. O ruído intermitente ocorre quando a pressão do fluido permanece abaixo da pressão de vapor saturado após o estrangulamento, criando um fluxo bifásico gás-líquido estável. A turbulência resultante gera ruído, o que é comum em aplicações de meios líquidos. A turbulência e o ruído de vórtice são causados pela velocidade irregular do fluxo através do orifício de estrangulamento, levando ao desprendimento de vórtices. Este ruído aumenta significativamente quando a velocidade do fluxo se aproxima ou excede a velocidade do som e é mais prevalente em meios gasosos.
Ruído mecânico
O ruído mecânico tem origem em duas fontes principais: vibração do obturador/haste da válvula ou ruído do atuador. Refere-se ao ruído de vibração de baixa frequência causado por oscilações do obturador da válvula durante a operação de baixo fluxo ou por folga excessiva devido ao atrito entre a haste e a gaxeta ou desgaste da bucha guia. Alternativamente, o ruído pode ser transmitido ao corpo da válvula devido a problemas como rigidez insuficiente da mola em um atuador de diafragma pneumático, desgaste da engrenagem e da cremalheira em um atuador de pistão ou ressonância do motor em um atuador elétrico. Para ambos os tipos de ruído mencionados acima, a mitigação pode ser alcançada por meio de ajustes operacionais e melhorias no projeto. Na fonte, o ruído pode ser evitado ajustando o diferencial de pressão, o grau de abertura e a velocidade do fluxo. Através de melhorias no projeto, como o uso de materiais resistentes à corrosão e ao desgaste ou a otimização da geometria do interno da válvula, o ruído também pode ser reduzido de forma eficaz.
Por exemplo, as válvulas esfera com porta em V e as válvulas rotativas excêntricas apresentam projetos de trajetória de fluxo simplificados para minimizar a geração de vórtices, enquanto os internos das válvulas com sede macia podem absorver uma parte do ruído induzido pela turbulência.
Para minimizar e prevenir falhas nas válvulas de controle em processos de controle de fluidos, é essencial selecionar adequadamente e realizar manutenção regular nas válvulas. Isso inclui a confirmação antecipada dos requisitos funcionais, o cálculo de parâmetros-chave, como queda de pressão e vazão; inspecionar regularmente o obturador da válvula e a sede quanto a desgaste, substituindo gaxetas envelhecidas e buchas guia; realizar purga regular para atuadores pneumáticos e verificar o motor e a caixa de engrenagens para atuadores elétricos, e assim por diante.
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