Como fazer a correta seleção de válvulas para serviços abrasivos?

As válvulas para serviços abrasivos severos vêm se tornando um componente fundamental nos projetos e operações de variadas plantas de processamento industrial. Quer seja catalisadores, polímeros, produtos químicos, materiais de resíduos em mineração ou o transporte de suspensões de minerais, é preciso aplicar tecnologia de ponta a fim de garantir a integridade dos processos.

Com tamanhas exigências e complexidades, ​especificar o modelo e fabricante ideal torna-se um dos maiores desafios. Por isso, é preciso trabalhar em estreita colaboração com o projeto de engenharia e as necessidades dos usuários finais para encontrar soluções viáveis, econômicas e, mais importante, confiáveis.

Pensando nisso, nesse post trouxemos alguns pontos essenciais a se considerar no momento da seleção. Acompanhe!

Entendendo a abrasão

Abrasão é o processo de raspagem ou desgaste de um material mais macio por um material mais duro. Ela é um dos três principais agentes destrutivos que desafiam o funcionamento das válvulas usadas em aplicações de polpa, por exemplo. Sozinha, pode ter um efeito devastador causando falha da válvula, mas, juntamente com a erosão e a corrosão, torna-se um desafio mais significativo na seleção e no projeto de válvulas.

A ciência por trás da decisão do modelo de válvula

Para que a abrasão se manifeste em uma válvula contida dentro de um sistema de polpa, deve haver pelo menos dois fatores de trabalho:

1.       O fluido abrasivo deve ser mais duro do que os componentes da válvula (maior dureza é relativa com base na pressão do sistema, na velocidade e na distribuição do tamanho dos sólidos e, em alguns casos, materiais em elastoméricos são melhores que os extremamente duros).

2.       Deve haver contato entre o fluido abrasivo e os componentes da válvula (fricção, choque, deslizamento, assentamento, deflexão).

O grau de abrasão é uma função de sua dureza relativa e seu estado de energia, ou como é mais comum encontrado, sua velocidade de fluxo.

Considerações para os modelos de válvulas para serviços abrasivos

Para garantir um design confiável e a correta seleção de válvulas para o serviço de lama:

·         Os projetos precisam lidar com a deposição de finos em todo o fluxo das regiões da válvula;

·         Os assentos e selos devem ser feitos a partir de materiais que possam resistir à natureza do fluido;

·         Os assentos de vedação devem ser capazes de fornecer zero vazamento sob pressão de projeto total e também com baixa pressão diferencial;

·         As válvulas devem ter facilidade de operação, de modo que as pessoas possam usar de métodos seguros para o manuseio;

·         Os componentes internos devem ser protegidos contra a erosão potencial da suspensão durante a operação normal;

·         Os atuadores, tanto manuais como automáticos, devem ser dimensionados para superar a alta viscosidade dos lubrificantes e o potencial de precipitação de sólidos;

·         As hastes das válvulas devem ser projetadas para acomodar torque (ou impulso) muito alto;

·         O design deve considerar a confiabilidade sob à necessidade de operação contínua, sem a possibilidade de uma interrupção imprevista.

Opções em sistema de baixa pressão

A definição de um sistema de baixa pressão é muito subjetiva de planta para planta, mas tipicamente, qualquer sistema operacional abaixo de ~10MPa (ASME Classe 600) é considerado baixa pressão.

A melhor opção para esses sistemas seria Válvulas Guilhotina com assentos elastoméricos ou poliméricos e anéis de corpo, porta e desgaste endurecidos.

Opções em sistema de alta pressão

Os sistemas de alta pressão normalmente operam acima de ~10MPa, mas a escolha do proprietário pode ditar o uso de tipos de válvulas em todos os sistemas, dentro da mesma planta.

A melhor escolha para esses sistemas seriam as Válvulas de Esfera com assentos metálicos.

Tipos de válvula de esfera assentada com metal

·         Design do assento fixo, onde o assento é parte integrante do corpo;

·         Design do assento fixo, onde o assento é soldado no local;

·         Design do assento fixo, onde o assento é retido por um anel aparafusado;

·         Design do assento solto, onde o assento pode flutuar em qualquer direção, dependendo da pressão;

·         Design do assento solto onde a pressão do fluido é permitida para forçar o assento contra a superfície da esfera.

Todas as válvulas de esfera assentadas com metal devem ter um banco de vedação e uma esfera que esteja protegida do erosivo (e em alguns casos corrosivos) da natureza da pasta.

Conclusão

Ao selecionar corretas válvulas para serviços abrasivos, a manutenção pode ser praticamente eliminada e os custos instalados pode ser drasticamente reduzido. As verdadeiras válvulas asseguram um caminho de fluxo irrestrito, minimizam as quedas de pressão e limitam desgastes prematuros.

A maioria das válvulas pode ser operada manualmente, mas mais frequentemente, em projetos modernos, são automatizadas com atuadores pneumáticos, elétricos, hidráulicos ou eletro-hidráulicos.

Em aplicações de alta pressão, as válvulas podem fornecer velocidades que combinam com a maioria dos requisitos operacionais.

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