A válvula borboleta possui componentes que são vitais em muitas indústrias de controle de fluxo. Sua facilidade de operação também a torna a escolha preferida. A indústria química é uma dessas indústrias onde as válvulas borboleta são necessárias em abundância.
Ao fazer escolhas sobre o tipo de válvula, muitos fatores importantes devem ser considerados pelos engenheiros.
A processamento químico válvula borboleta é vital no processamento químico. Ela pode lidar com fluidos diversos, encaixar em tubulações de grande diâmetro e operar com uma simples ação de quarto de volta.
Este artigo revisa os componentes essenciais, princípios de funcionamento e critérios de seleção que mais importam para gerentes de compras e engenheiros de planta.
O que é uma válvula borboleta?
Uma válvula borboleta é um dispositivo rotativo de quarto de volta controle de fluxo . Ela usa um disco giratório para parar, iniciar ou regular o fluxo de fluido através de uma tubulação.
Ao contrário das válvulas gaveta ou globo, o disco permanece dentro do caminho do fluxo o tempo todo. Seu perfil fino cria muito pouca resistência quando totalmente aberto.
As válvulas borboleta são amplamente utilizadas como válvulas para a indústria de processamento químico. Elas lidam com líquidos, gases, lamas e mídias semissocorrosivas em diversas condições de processo.
Os tamanhos padrão variam de 1 polegada a mais de 200 polegadas de diâmetro. As classificações de pressão geralmente variam de 150 psi a 740 psi de pressão de trabalho a frio.
A capacidade de temperatura depende do material da sede selecionado. Os projetos com sede resiliente operam de -25°F a 300°F (ASME Classe 150). Os projetos de alto desempenho se estendem até 450°F. As válvulas borboleta com sede metálica podem suportar temperaturas de até 1.000°F.
Os Quatro Componentes Essenciais de uma Válvula Borboleta
Cada válvula borboleta tem os mesmos quatro componentes fundamentais. Compreender cada um deles ajuda você a selecionar a configuração correta para seu serviço químico específico.
1. Corpo
O corpo da válvula é montado diretamente entre duas flanges de tubulação. As duas configurações de corpo de válvula são do tipo wafer e lug.
O corpo wafer fica entre as flanges e depende dos parafusos da flange para compressão. Custa menos e não transfere carga da tubulação através da válvula.
O corpo lug possui furos roscados para parafusos que correspondem ao padrão da flange da tubulação. Ele suporta serviço de extremidade morta e permite a remoção da tubulação a jusante sem perturbar a válvula.
Os materiais do corpo das válvulas incluem ferro fundido, ferro dúctil (ASTM A536), aço carbono (ASTM A216 WCB) e aço inoxidável (CF8M/316). A seleção do material depende da química do fluido e da temperatura de operação.
2. Disco
O disco é o membro de fechamento de fluxo da válvula. Girar a válvula em um quarto de volta a abre ou fecha completamente. Isso é equivalente a uma comporta em uma válvula de gaveta ou uma esfera em uma válvula de esfera.
A geometria do disco determina as características de fluxo e o torque de operação. Existem três projetos de perfil comuns em serviço químico.
O primeiro é o disco concêntrico, que é montado centralmente, de baixo custo e adequado para serviço de baixa pressão.
O segundo é o disco duplo excêntrico, que possui um eixo descentralizado que reduz o atrito de contato da sede e estende a vida útil da sede.
Por último, o disco triplo excêntrico. Seu atrito de abertura quase zero é ideal para produtos químicos agressivos e temperaturas de até 1.000°F.
3. Haste
O eixo transmite o torque rotacional do atuador para o disco. Ele está disponível como um eixo de uma peça ou um conjunto de eixo dividido de duas peças.
Em projetos com sede resiliente, o eixo é totalmente isolado do fluido do processo. Isso permite a seleção econômica de aço carbono ou aço inoxidável sem sacrificar a proteção contra corrosão.
Válvulas borboleta de alto desempenho expõem a haste à mídia do processo. A haste deve atender aos requisitos de compatibilidade e resistência mecânica sob cargas de assentamento.
4. Sede
A sede cria uma vedação estanque entre a borda do disco e o corpo da válvula. É o componente quimicamente mais crítico em aplicações de serviço corrosivo.
Materiais de sede comuns e suas propriedades chave incluem os seguintes:
- EPDM: adequado para água, vapor e serviço químico leve até 250°F.
- NBR (Nitrila): compatível com óleos e hidrocarbonetos, classificado para 180°F.
- PTFE / RTFE: ampla compatibilidade química, classificado de -40°F a 400°F, mais comum para serviço químico.
- Revestimento PFA: o válvula borboleta com revestimento PFA para processamento químico encapsula completamente o corpo e a haste. Isso isola todas as partes metálicas de mídias corrosivas ou ultra-puras, eliminando a necessidade de corpos de liga caros.
Projetos de alto desempenho usam sedes energizadas pela linha, onde a pressão da tubulação aumenta a força de vedação. Opções de sede metálica à prova de fogo fornecem integridade de fechamento durante e após eventos térmicos (conforme API 607 / ISO 10497 requisitos).
Como funciona uma válvula borboleta?
Uma das razões pelas quais uma válvula borboleta está em demanda é devido à sua operação rápida e simples. A ação de 90 graus ou quarto de volta opera facilmente a válvula para uma posição aberta/fechada.
Na posição fechada, o disco fica perpendicular à direção do fluxo. Ele bloqueia toda a passagem da tubulação e impede a passagem do fluido.
Uma rotação de 90 graus move o disco paralelamente ao caminho do fluxo. Isso cria uma abertura anular ao redor da borda do disco, permitindo a passagem do fluido com resistência mínima.
O perfil aerodinâmico do disco reduz a turbulência e a queda de pressão. As válvulas borboleta são mais eficientes em termos de energia do que as válvulas gaveta ou globo em aplicações de grande diâmetro.
As válvulas borboleta suportam tanto o serviço on-off quanto o serviço de modulação (estrangulamento). As características de fluxo dependem do design do disco e do tipo de atuador.
Uma porcentagem igual é a característica mais comum para aplicações de dosagem química e controle de pressão.
Tipos lineares são preferidos quando mais de 25% da queda de pressão do sistema está disponível através da válvula.
Tipos de abertura rápida são usados para isolamento rápido. Estes raramente são recomendados para modulação contínua.
Observe que as válvulas borboleta não são de furo total. Elas não são compatíveis com operações de pigging ou swabbing.
Quais são os Métodos de Atuação para Aplicações de Processamento Químico?
A seleção do atuador correto afeta diretamente a confiabilidade do processo e o custo do ciclo de vida. Cada método de atuação é adequado para diferentes condições operacionais.
- Manual (volante/alavanca/operador de engrenagem): adequado para operação infrequente e válvulas abaixo de DN 200.
- Atuador elétrico: entrega posicionamento preciso através de um sinal de controle de 4-20 mA. Comum em sistemas automatizados de dosagem química e processamento em batelada.
- Atuador pneumático: usa ar comprimido limpo para resposta rápida. Preferido em plantas químicas que exigem atuação ATEX ou à prova de explosão.
- Atuador hidráulico: lida com serviço de grande diâmetro e alta pressão onde o torque elétrico ou pneumático é insuficiente.
As válvulas borboleta requerem torque operacional significativamente menor do que as válvulas gaveta de tamanho equivalente. Isso reduz os requisitos de dimensionamento do atuador e diminui o custo geral do sistema.
Por que as Válvulas Borboleta se Destacam no Processamento Químico
Múltiplos fatores técnicos e comerciais posicionam a válvula borboleta como uma das melhores soluções de válvulas industriais para plantas de processamento químico.
Aqui estão as vantagens de uma válvula borboleta para processamento químico em ambientes industriais:
- As válvulas borboleta requerem menos espaço, mão de obra e suporte de tubulação do que válvulas gaveta ou globo equivalentes. válvulas globo.
- Menos peças móveis significam menos pontos de desgaste. Isso reduz diretamente os intervalos de manutenção e o tempo de inatividade não planejado em processos químicos contínuos.
- As válvulas borboleta são compatíveis com vários materiais, como PTFE, RTFE e PFA. Esses revestimentos resistem a produtos químicos corrosivos, eliminando a necessidade de corpos de liga caros.
- Projetos com revestimento não molhado protegem o corpo e a haste contra mídia corrosiva. Eles oferecem resistência química a uma fração do custo da construção de válvulas totalmente em liga.
- A operação de quarto de volta se integra facilmente a sistemas de controle de processo baseados em DCS e PLC. Isso suporta operações de planta totalmente automatizadas.
- Escalável de 1 a 200 polegadas de diâmetro. Uma única família de válvulas cobre as necessidades de isolamento em toda a planta de processamento químico.
Aplicativo: Projetado para regular e isolar de forma confiável o fluido que flui através de seções críticas de pipelines industriais.
Conclusão
Selecionar a válvula correta para processamento químico significa entender cada componente e como ele funciona. As equipes de compras e os engenheiros também precisam avaliar cuidadosamente a mídia do processo, a facilidade de operação, os cronogramas de manutenção e a compatibilidade de materiais.
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