Duas válvulas de alívio encomendadas com a mesma pressão de ajuste, o mesmo tamanho de entrada e o mesmo material do corpo podem se comportar de maneira completamente diferente em um coletor. Um mantém o disco fechado com uma mola; o outro mantém-no fechado com a própria pressão do processo, direcionada através de um pequeno piloto. Essa diferença decide a margem operacional que você pode manter, a forma como a válvula reage à contrapressão e a massa que você levanta durante uma parada.
As notas abaixo foram escritas sob um ângulo de seleção e solução de problemas, abrangendo válvulas de alívio de segurança, reguladores auto-operados e válvulas solenóides operadas por piloto.
O que é uma válvula operada por piloto e por que ela existe
Uma válvula operada por piloto é um dispositivo de dois estágios no qual um pequeno piloto detecta pressão ou recebe um sinal, e a mudança resultante em uma câmara de controle permite que uma válvula principal muito maior abra ou feche.
A válvula principal faz o trabalho sem precisar ser forte. Em uma válvula de alívio com mola, a mola empurra para trás a pressão do sistema atuando em toda a área da sede, portanto, duplicar o diâmetro da sede aproximadamente quadruplica a força da mola necessária e a válvula desenvolve um castelo alto e um corpo pesado. Em um projeto operado por piloto, o disco é mantido fechado pela pressão presa em uma cúpula acima dele. Como a cúpula atua em uma área maior que o assento, uma pressão modesta na cúpula cria uma grande força de fechamento e a mola piloto move apenas um elemento sensor de luz.
Uma válvula operada por piloto é uma válvula cuja abertura ou fechamento é acionado por um pequeno elemento piloto e realizado por um elemento principal maior, com o piloto controlando a pressão em uma câmara em vez de levantar diretamente o disco principal.
A 100 bar e acima, ou em tamanhos de orifício grandes, uma válvula de alívio operada por piloto pode pesar uma fração de um equivalente acionado por mola e ser manuseada sem um guindaste. Essas mudanças apoiam o aço, as cargas dos bicos e a logística de entrega, e não apenas o preço de compra.
Como o piloto e a válvula principal funcionam juntas
A sequência abaixo se aplica à maioria das válvulas de alívio operadas por piloto; apenas os componentes internos do piloto diferem entre os designs de ação pop e modulação.
A pressão de entrada passa por um pequeno restritor para dentro da cúpula. A pressão da cúpula atua em uma área maior que a sede, de modo que a força resultante mantém o disco firmemente fechado bem abaixo da pressão definida.
O elemento sensor piloto, geralmente um pistão ou diafragma, começa a se mover. Nenhum fluxo passa pela sede principal ainda, mas o piloto já está reagindo ao sinal de pressão.
O piloto ventila a cúpula mais rápido do que o restritor consegue recarregá-la. A pressão da cúpula cai, a pressão de entrada levanta o disco e a válvula alivia. A capacidade depende do orifício principal e não do piloto.
À medida que a pressão cai, o piloto fecha e pressuriza novamente a cúpula. A lacuna entre a pressão de abertura e de reajuste é a purga e, em projetos operados por piloto, é geralmente menor do que em uma válvula convencional com mola.
O restritor da cúpula é uma peça perfurada com alguns milímetros de diâmetro e define a velocidade de abertura. Se estiver obstruído com sujeira, cera ou hidrato, a cúpula não poderá ser ventilada e a válvula permanecerá fechada muito acima da pressão definida. Se alguém perfurar demais durante um reparo, a válvula vibra. Trate-o como um sobressalente crítico, não como um buraco.
A ação pop abre quase totalmente quando a pressão definida é atingida. Os pilotos modulantes abrem proporcionalmente à sobrepressão e geralmente são escolhidos para serviços compressíveis, onde uma elevação total repentina criaria ruído e vibração na tubulação.
Operado por piloto versus carregado por mola: onde cada um ganha
Projetos operados por piloto ganham em margem operacional, peso e tolerância de contrapressão; projetos com mola vencem em serviço sujo e simplicidade mecânica.
Escolha piloto operado quando
- Você deve funcionar a 93 a 95 por cento da pressão definida sem ferver.
- A válvula é grande, a pressão alta ou as cargas do bico estão apertadas.
- A descarga alimenta um coletor comum com contrapressão sobreposta.
- É necessário sensoriamento remoto ou um indicador de elevação.
Escolha a mola quando
- O meio está sujo, pegajoso ou propenso a polimerizar.
- A manutenção do local prefere uma montagem sem tubulação.
- O serviço é pequeno, limpo e de pressão moderada.
- Ninguém pode inspecionar os filtros piloto dentro do prazo.
| Critério | Operado por piloto | Mola carregada |
|---|---|---|
| Margem operacional | Até cerca de 95 por cento da pressão definida | Cerca de 90 por cento da pressão definida |
| Peso em orifício grande | Mais baixo, sem necessidade de mola pesada | Aumenta rapidamente com a área do assento e a pressão |
| Tolerância de contrapressão | Bom com um piloto equilibrado | Limitado, a menos que um fole esteja instalado |
| Mídia suja ou pegajosa | Piloto e restritor podem bloquear | Mais indulgente na maioria dos casos |
| Sensoriamento remoto | Disponível através do piloto | Não é prático |
| Definir ajuste de pressão | Muitas vezes no piloto | Compressão de mola, precisa de acesso |
Reguladores, contrapressão e os números a verificar
A contrapressão é o motivo mais comum pelo qual uma válvula de alívio operada por piloto dimensionada corretamente ainda se comporta mal em serviço, e as duas formas devem ser citadas separadamente.
Reguladores operados por piloto
Um regulador operado por piloto aplica a mesma lógica de dois estágios ao controle contínuo: um pequeno regulador piloto detecta a pressão a jusante e ajusta a pressão de carga no diafragma da válvula principal, que acelera o obturador para manter o ponto de ajuste.
Válvula autooperada de controle de pressão e fluxo Um regulador autoatuado para linhas de gás, líquido e vapor que não necessita de alimentação externa; rever as suas capacidades de redução de pressão e estabilização. Ver Produto → As versões autooperadas não precisam de ar de instrumento nem de energia, e é por isso que aparecem nas linhas de vapor, água, gás e nitrogênio. Seus limites e os casos em que são respostas erradas são definidos neste guia para reguladores autoatuados que funcionam sem alimentação externa .
Contrapressão sobreposta e acumulada
- A contrapressão sobreposta existe na saída antes da abertura da válvula, geralmente de um coletor de descarga compartilhado, e altera a pressão de ajuste efetiva de um projeto desequilibrado.
- A contrapressão acumulada aparece apenas enquanto a válvula flui e é uma propriedade da tubulação a jusante e não da válvula.
- A maioria das válvulas de alívio operadas por piloto toleram contrapressão sobreposta muito melhor do que uma válvula simples acionada por mola, mas apenas quando o piloto é especificado como balanceado.
Quando a contrapressão provém de uma manta de gás intencional em vez de um coletor de alívio, a resposta geralmente é um dispositivo de vedação controlado em vez de uma válvula de alívio maior.
Válvula de alívio de nitrogênio para controle de pressão do tanque Um dispositivo de alívio com mola que libera nitrogênio quando a pressão do tanque excede o ponto de ajuste e fecha quando a pressão cai; ajuda a reduzir o desperdício de gás. Ver Produto → Uma válvula de alívio não é um regulador. Uma válvula de alívio operada por piloto permanece fechada até a pressão definida e depois abre; um regulador modula continuamente. Usar um em vez do outro proporciona um controle deficiente ou uma instalação insegura.
Solenóide operada por piloto e válvulas de retenção
Em uma válvula solenóide operada por piloto, a bobina move apenas um pequeno orifício piloto; a pressão da linha então desloca o diafragma principal, de modo que uma pequena bobina pode alternar um fluxo que uma válvula de ação direta do mesmo tamanho não poderia suportar.
A compensação é um diferencial de pressão mínimo, geralmente em torno de 0,5 bar, antes que a válvula abra de forma confiável. Abaixo desse valor, um design de ação direta é a escolha honesta. Um orifício piloto bloqueado é o modo de falha clássico, razão pela qual um filtro a montante não é opcional.
A bobina não abre o assento principal. Ele apenas ventila a câmara piloto, razão pela qual os solenóides operados por piloto permanecem compactos em fluxo alto e param de funcionar no momento em que a passagem do piloto falha.
Versões à prova de explosão são comuns onde o piloto está sentado em uma área perigosa, e o alcance mais amplo está listado no catálogo de válvula solenóide .
Válvula solenóide à prova de explosão VATTEN para áreas perigosas Uma válvula solenóide integrada com corpo de alumínio com proteção contra explosão EXDIBT4/EXDICT6, pressão operacional de 2 a 10 bar e certificação SIL3 para controle de áreas perigosas. Ver Produto → Válvulas de retenção operadas por piloto
Nos circuitos hidráulicos, a mesma ideia desbloqueia o fluxo reverso: a verificação permanece fechada contra o refluxo até que uma pressão piloto separada empurre o gatilho para fora de sua sede, que é como uma carga é mantida e depois liberada deliberadamente.
O que enviar antes de solicitar um orçamento
Uma válvula operada por piloto não pode ser selecionada apenas com base no tamanho e na pressão de ajuste; os dados abaixo decidem se o projeto é viável.
| Ponto de dados | Por que isso muda a resposta |
|---|---|
| Pressão definida e pressão operacional normal | Define a margem que o piloto deve manter sem ferver |
| Fluido, fase e temperatura | Indica material de vedação, tipo de piloto e se um filtro é necessário |
| Capacidade necessária | Dimensiona o orifício principal, que é independente do piloto |
| Contrapressão sobreposta e acumulada | Decide se um piloto balanceado é obrigatório |
| Código e certificação | Define requisitos de verificação de capacidade, marcação e teste |
| Acessórios | Elevador indicator, remote sensing and limit switch change the assembly |
Erros comuns de especificação
- Citando a pressão definida, mas não a pressão operacional, o que esconde um problema de margem até o comissionamento.
- Tratar uma válvula de alívio operada por piloto e um regulador operado por piloto como intercambiáveis em uma lista de linhas.
- Ignorando o comprimento e o roteamento da tubulação piloto, o que aumenta o atraso de detecção em trechos longos.
- Supondo que um piloto sobreviverá à mídia suja sem um filtro ou um tipo de piloto diferente.
Cite a pressão operacional, não apenas a pressão definida. A margem entre eles é o que o piloto deve ter e é o primeiro número que o fornecedor vai pedir.
Perguntas frequentes
Quatro perguntas surgem em quase todas as consultas sobre válvulas operadas por piloto. Seguem as respostas curtas.
Uma válvula operada por piloto é o mesmo que uma válvula de alívio operada por piloto?
Não. A válvula de alívio é um membro da família. O mesmo princípio de dois estágios também aparece em reguladores de pressão, válvulas solenóides e válvulas de retenção hidráulicas, onde o piloto controla o fluxo em vez de fornecer proteção contra sobrepressão.
Uma válvula de alívio operada por piloto ainda usa uma mola?
Sim, mas um pequeno dentro do piloto. Ele define a pressão na qual o piloto reage, enquanto o disco principal é mantido fechado pela pressão da cúpula, razão pela qual a válvula principal permanece compacta em altas pressões de ajuste.
Uma válvula operada por piloto pode lidar com meios sujos ou cristalizados?
Muitas vezes não sem ajuda. Os orifícios piloto e os restritores são pequenos por projeto, portanto, vale a pena discutir filtros, aquecimento, conexões de descarga ou uma chave para um projeto com mola antes do pedido, e não após o primeiro bloqueio.
Quão próximo da pressão definida ele pode operar?
Muitos fornecedores citam até cerca de 95% da pressão de ajuste para válvulas de alívio operadas por piloto, contra cerca de 90% para válvulas com mola. Confirme o valor para o piloto específico, pois o material da sede, a temperatura e a contrapressão o movem.
Dimensione o orifício principal para capacidade, escolha o piloto para o meio e a contrapressão e mantenha o restritor e o filtro piloto no cronograma de manutenção. A maioria dos problemas de válvulas operadas por piloto no campo remontam a uma dessas três decisões.
