A válvula de cunha É uma válvula de isolamento de múltiplas voltas que utiliza uma comporta cônica para cortar os fluidos e vedar firmemente contra duas sedes inclinadas.
Se você precisa de uma válvula que proporcione um fechamento hermético em tubulações de vapor ou água de alta pressão sem restringir o fluxo quando aberta, esta é a sua solução industrial ideal.
Ao contrário das válvulas de gaveta paralelas, que dependem exclusivamente da pressão da linha para vedar, uma válvula de gaveta tipo cunha utiliza a força mecânica da haste para empurrar a cunha para baixo, garantindo uma vedação eficaz mesmo em sistemas de baixa pressão.
Para aprofundar sua compreensão sobre qual tipo se adequa às suas necessidades, revise a explicação detalhada de como as válvulas gaveta de cunha operam e como o design mecânico influencia as características de desempenho.
Este guia detalha os designs específicos de cunha, as opções de materiais e os truques operacionais para ajudá-lo a selecionar a válvula certa para sua instalação.
O que é uma válvula de gaveta tipo cunha?
Além da seleção do tipo, sua escolha também deve considerar considerações de material para a seleção de válvulas gaveta para garantir que a válvula funcione de forma confiável durante toda a sua vida útil em sua aplicação específica.
Em sua essência, uma válvula de gaveta tipo cunha é projetada para um único propósito: interromper ou iniciar o fluxo.
Não se trata de uma válvula de controle.
Usá-lo para controlar o fluxo de fluidos é uma receita para o desastre, pois o fluxo de alta velocidade irá erodir a parte inferior da cunha em um fenômeno chamado "deformação por tração".“
O nome “cunha” vem do formato do elemento de fechamento.
Em vez de serem planas como uma placa, as faces dos portões são anguladas, normalmente em 5 graus.
Ao girar o volante, a haste empurra essa cunha para baixo entre dois assentos angulares correspondentes no corpo da válvula.
Essa ação de cunha cria uma alta carga de vedação, razão pela qual essas válvulas são tão eficazes na prevenção de vazamentos.
Eles são bidirecional, Isso significa que podem bloquear o fluxo em ambas as direções, tornando-as versáteis para redes de tubulação complexas em usinas de energia e refinarias.
Principais tipos de válvulas de gaveta tipo cunha
Nem todas as cunhas são iguais. O design interno da cunha determina se a sua válvula resistirá a um choque térmico ou se travará completamente.
Cunha sólida (rígida)
A cunha maciça é o tipo mais comum e robusto. Trata-se de uma peça única e sólida de metal fundido.
Por não possuir partes móveis internas, é incrivelmente durável e resistente à vibração.
É a opção padrão para sistemas de água, ar e óleo onde as temperaturas permanecem estáveis.
No entanto, sua rigidez é seu calcanhar de Aquiles.
Se você usar uma cunha sólida em uma linha de vapor de alta temperatura, a válvula pode fechar quando estiver quente e depois "travar" ao esfriar, um problema conhecido como travamento térmico.
Cunha Flexível
Para resolver o problema de fixação térmica, os engenheiros desenvolveram a cunha flexível.
Esta peça ainda é construída em uma única peça, mas apresenta um sulco ou corte profundo ao redor do perímetro.
Esse corte reduz a seção transversal, permitindo que as bordas externas da cunha se flexionem ligeiramente.
Essa flexibilidade permite que a cunha se ajuste ao desalinhamento da sede e, mais importante, que se contraia ligeiramente sem ficar presa quando o tubo esfria.
Para sistemas de vapor ou qualquer aplicação com ciclos térmicos, uma cunha flexível é obrigatória.
Cunha dividida
A cunha dividida consiste em dois discos separados que podem ser ajustados independentemente.
Este design autoalinhável é excelente para o manuseio de gases não condensáveis e líquidos corrosivos, nos quais o corpo da válvula pode sofrer deformações leves sob a tensão da tubulação.
É menos comum que os outros dois, mas de valor inestimável em aplicações químicas específicas.
Principais vantagens e limitações
Compreender as vantagens e desvantagens é crucial para a segurança do sistema.
Vantagens
A principal vantagem de uma válvula de gaveta tipo cunha é a sua eficiência em termos de fluidos.
Quando totalmente aberta, a cunha se eleva completamente para fora do caminho do fluxo, resultando em uma queda de pressão mínima.
Isso o torna ideal para dutos que exigem "limpeza" (limpeza com pigs).
A força de cunha mecânica também proporciona uma vedação mais firme em baixas pressões em comparação com as válvulas de gaveta paralelas, que necessitam de alta pressão do sistema para empurrar a gaveta contra a sede.
Limitações
Essas válvulas são lentas para operar.
Uma válvula de gaveta de grandes dimensões pode exigir centenas de voltas para fechar, o que não é ideal para cenários de desligamento de emergência.
Elas também exigem um espaço vertical considerável se você optar por um modelo com haste ascendente.
Mais importante ainda, elas são propensas ao desgaste da sede se usadas para controle de aceleração; o fluido turbulento destruirá rapidamente a superfície de vedação.
Como escolher a válvula de gaveta de cunha correta
Selecionar a válvula correta envolve mais do que apenas combinar o tamanho do tubo. É preciso adequar o tipo de cunha e os materiais às condições do processo.
Ajuste a cunha à temperatura
Se o seu sistema opera abaixo de 121°C (250°F), uma cunha sólida é uma opção econômica e confiável.
Para aplicações que exigem temperaturas mais elevadas, especialmente em tubulações de vapor em usinas de energia, especifique uma cunha flexível para evitar travamentos.
Seleção do material da cunha da válvula de gaveta
O material da cunha da válvula de gaveta deve resistir tanto à corrosão quanto ao desgaste.
Para água e óleo padrão, Aço Carbono (WCB) é o padrão da indústria.
No entanto, a superfície de apoio precisa ser mais dura que a cunha para evitar desgaste por atrito.
Procure por cunhas com revestimento duro de "Stellite" (uma liga de cobalto-cromo) nos assentos.
Em ambientes corrosivos, a substituição por uma cunha de aço inoxidável (CF8M) evita que a ferrugem se funda à cunha durante longos períodos de inatividade.
Considerações sobre a haste e a tampa
Para fluidos corrosivos, escolha sempre um projeto de parafuso e garfo externos (OS&Y).
Isso mantém as roscas da haste fora do fluido, evitando a corrosão.
Se você tiver espaço vertical limitado, uma haste não ascendente é uma opção, mas esteja ciente de que as roscas ficarão expostas ao fluido do processo.
Prevenção de falhas: ligação térmica e travamento por pressão.
Um desafio específico dessas válvulas é o "travamento por pressão".“
Isso acontece quando o líquido fica preso na cavidade da tampa (o espaço acima da cunha) e se expande devido ao calor, impedindo a abertura da válvula.
Para evitar isso em aplicações voláteis:
- Faça um furo de alívioPeça ao fabricante para perfurar um pequeno orifício de equalização de pressão no lado a montante da cunha.
- Bypass externoInstale uma pequena linha de derivação para equalizar a pressão entre a tampa e o tubo.
- Procedimentos de aquecimentoEvitar fechar a válvula completamente logo após um funcionamento a quente pode ajudar, mas controles de engenharia, como cunhas flexíveis, são mais seguros.
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