Válvula de porta em aço forjado
Uma válvula de gaveta de aço forjado oferece isolamento confiável em sistemas de tubulação industrial de alta pressão, alta temperatura e condições exigentes. Seu corpo compacto, estrutura de material resistente e desempenho de vedação confiável fazem dela uma escolha comum para aplicações nos setores de petróleo e gás, petroquímico, geração de energia e processos industriais.
O que é uma válvula de porta de aço forjado?
A válvula de porta de aço forjado é uma válvula de isolamento fabricada em aço que foi moldado sob força de compressão. Durante o forjamento, a estrutura metálica é refinada e alinhada, resultando em um corpo de válvula denso com excelente resistência, resistência ao impacto e capacidade de retenção de pressão.
A válvula controla o fluxo levantando ou abaixando uma comporta interna. Quando a comporta está totalmente levantada, a passagem de fluxo fica aberta e o fluido pode passar pela válvula com resistência relativamente baixa. Quando a comporta é abaixada sobre as sedes, a passagem é fechada.
As válvulas de gaveta forjadas são comumente utilizadas em dutos de pequeno diâmetro e alta pressão. Elas são frequentemente fornecidas com extremidades para solda por encaixe, roscadas, para solda de topo ou flangeadas. Dependendo do projeto, podem ter tampos aparafusados, soldados ou com vedação por pressão.
Muitas válvulas de gaveta de aço forjado são projetadas de acordo com normas industriais reconhecidas, como a API 602 e a ASME B16.34. No entanto, a norma aplicável, o tipo de material e a classificação de pressão e temperatura devem sempre ser confirmados para cada projeto.
Por que usar aço forjado?
O aço forjado apresenta uma estrutura de grãos compacta, alta resistência mecânica e boa resistência à pressão, ao estresse térmico e ao impacto. Essas propriedades tornam as válvulas forjadas adequadas para aplicações críticas, nas quais vazamentos ou falhas no corpo da válvula poderiam causar graves problemas operacionais.
Como funciona uma válvula de porta de aço forjado?
Uma válvula de gaveta de aço forjado é acionada girando-se um volante, uma caixa de engrenagens ou um atuador. O mecanismo de acionamento converte o movimento rotativo em movimento linear da haste. À medida que a haste sobe, a gaveta se afasta das sedes da válvula e abre o caminho do fluxo. À medida que a haste desce, a gaveta pressiona contra as sedes e interrompe o fluxo na tubulação.
As válvulas de guilhotina são projetadas principalmente para operar totalmente abertas ou totalmente fechadas. Normalmente, elas não devem ser utilizadas para regulação contínua do fluxo. Quando a guilhotina permanece parcialmente aberta, a alta velocidade do fluido pode causar vibração, erosão e desgaste irregular nas superfícies da guilhotina e da sede.
Design de haste ascendente
Em uma válvula de gaveta de haste ascendente forjada em aço, a haste se move para cima à medida que a válvula se abre. A posição visível da haste fornece uma indicação clara se a válvula está aberta ou fechada. Os modelos de haste ascendente são amplamente utilizados em instalações industriais onde os operadores precisam de confirmação visual imediata.
Projeto de parafuso externo e garfo
Um projeto com rosca externa e garfo mantém as roscas da haste fora da área sob pressão. Esse arranjo isola as roscas do fluido de processo, simplifica a lubrificação e facilita a manutenção. É comum em aplicações de petróleo, gás, vapor e processos químicos.
Projeto de comporta em cunha
Muitas válvulas de gaveta de aço forjado utilizam uma cunha rígida ou flexível. Uma cunha rígida constitui um elemento de fechamento simples e durável. Uma cunha flexível pode compensar pequenos desalinhamentos da sede e a expansão térmica, reduzindo o risco de emperramento em condições de alta temperatura.
Construção da válvula de porta em aço forjado
O desempenho de uma válvula de gaveta de aço forjado depende do projeto e da compatibilidade de seus componentes internos e externos. Cada peça deve ser selecionada de acordo com a pressão do sistema, a temperatura, a composição do fluido e as condições de operação.
Corpo da válvula
O corpo forjado suporta a pressão do processo e sustenta os componentes internos. Os materiais mais comuns incluem aço carbono, aço de baixa liga e aço inoxidável.
Portão
A comporta se move verticalmente para abrir ou fechar a passagem de fluxo. Ela pode utilizar uma cunha sólida, uma cunha flexível ou uma configuração paralela, dependendo do projeto da válvula.
Assentos
Os assentos fornecem superfícies de vedação para a válvula. Podem ser substituíveis, soldados ou integrados, com materiais de revestimento resistente adicionados para condições de operação severas.
Caule
A haste transmite a força de acionamento do volante ou do atuador à válvula. O material da haste deve ser resistente à tração, à corrosão e ao funcionamento repetido.
Capô
O castelo fecha a parte superior do corpo e sustenta o conjunto da haste. Estão disponíveis modelos de castelo aparafusados, soldados e com vedação por pressão.
Vedação e junta
A vedação da haste e as juntas entre o corpo e o capô evitam vazamentos externos. Grafite, PTFE e outros materiais de engenharia podem ser selecionados de acordo com as condições de operação.
Vantagens das válvulas de gaveta de aço forjado
Alta resistência em um corpo compacto
O processo de forjamento produz uma estrutura resistente e densa, capaz de conter pressão. Isso permite que uma válvula de gaveta de aço forjado suporte condições exigentes de pressão e temperatura, mantendo um corpo de dimensões relativamente compactas.
Baixa resistência ao fluxo
Quando totalmente aberta, a válvula é retirada do canal principal de fluxo. Isso cria um trajeto interno relativamente reto e ajuda a reduzir a perda de pressão. A baixa resistência ao fluxo é importante em dutos onde a eficiência energética e a capacidade de fluxo devem ser mantidas.
Isolamento confiável de dutos
Uma válvula de porta de aço forjado, corretamente selecionada e mantida, pode proporcionar um fechamento confiável. As superfícies de vedação metálicas são adequadas para altas temperaturas e fluidos industriais que podem danificar válvulas com vedação macia.
Capacidade de fluxo bidirecional
Muitos modelos de válvulas de guilhotina podem controlar o fluxo em ambas as direções. Isso proporciona flexibilidade na instalação, embora seja necessário verificar a direção de fluxo recomendada pelo fabricante.
Adequação para condições de serviço severas
As válvulas de aço forjado podem ser fabricadas com componentes internos especiais, ligas de revestimento duro, vedação de baixa emissão e peças internas resistentes à corrosão. Essas opções são adequadas para serviços com vapor, hidrocarbonetos, produtos químicos e de alto ciclo.
Várias conexões nas extremidades
As extremidades roscadas simplificam a instalação em tubulações de serviços públicos de menor diâmetro. As extremidades para solda por encaixe e solda de topo proporcionam conexões resistentes e permanentes na tubulação, enquanto as extremidades flangeadas facilitam a remoção para inspeção e manutenção.
Válvula de gaveta de aço forjado x outros tipos de válvulas de gaveta
As válvulas de guilhotina estão disponíveis em diferentes materiais e modelos estruturais. Uma válvula de guilhotina de aço forjado não é, necessariamente, a melhor opção para todos os sistemas. A escolha correta depende da pressão, da temperatura, da corrosão, do diâmetro da tubulação, do fluido e da frequência de operação.
Válvula de gaveta de aço inoxidável
A válvula de gaveta de aço inoxidável é escolhido quando a resistência à corrosão é mais importante do que o custo adicional do material inoxidável. As aplicações comuns incluem processamento químico, tratamento de água, produção de alimentos, produtos farmacêuticos e sistemas marítimos.
É importante entender que “aço inoxidável” se refere ao material, enquanto “forjado” se refere ao método de fabricação. Uma válvula de gaveta de aço inoxidável pode ser forjada ou fundida. Para aplicações críticas em diâmetros internos pequenos, um corpo de aço inoxidável forjado pode combinar resistência à corrosão com alta resistência mecânica.
Diferentes tipos de aço inoxidável oferecem diferentes níveis de resistência a cloretos, ácidos e altas temperaturas. A escolha do material deve ser baseada na concentração real do fluido, na temperatura e no mecanismo de corrosão previsto.
Válvula de guilhotina
A válvula de guilhotina utiliza uma comporta fina e de bordas afiadas que se move através de meios espessos ou sólidos em suspensão. É comumente instalada em sistemas de tratamento de águas residuais, mineração, celulose e papel, biomassa e manuseio de lamas.
Ao contrário de uma válvula de gaveta convencional de aço forjado, a válvula de gaveta tipo faca foi projetada para meios que podem obstruir uma válvula de gaveta padrão. Sua lâmina estreita é capaz de cortar sólidos macios e material acumulado. No entanto, muitas válvulas de gaveta tipo faca são destinadas a serviços de baixa pressão e podem não oferecer a mesma capacidade de pressão que um modelo de aço forjado.
Uma válvula de guilhotina deve ser escolhida de acordo com a concentração da pasta, o tamanho das partículas, a pressão, o projeto da sede e a classe de vazamento exigida. Ela não deve ser selecionada apenas porque a tubulação contém fluido sujo.
Válvula de porta em ferro fundido
A válvula de gaveta de ferro fundido é amplamente utilizado em sistemas municipais de abastecimento de água, irrigação, combate a incêndios, climatização e serviços públicos em geral. O ferro fundido é econômico e apresenta bom desempenho em muitas aplicações hidráulicas de baixa e média pressão.
Em comparação com o aço forjado, o ferro fundido é mais frágil e, normalmente, apresenta menor resistência ao impacto e às altas temperaturas. Geralmente, não é escolhido para aplicações em condições severas envolvendo hidrocarbonetos, vapor de alta pressão ou ciclos térmicos rápidos.
Para tubulações de água potável, uma válvula de gaveta de ferro fundido pode oferecer o melhor equilíbrio entre preço e desempenho. Para sistemas de processo de alta pressão, o aço forjado costuma ser o material mais adequado.
O que é uma válvula de guilhotina Classe 150?
A palavra-chave válvula de guilhotina classe 150 refere-se a uma válvula projetada para uma classe de pressão ASME, e não a uma válvula com pressão máxima universal de 150 psi. A pressão de trabalho admissível real depende do material da válvula e da temperatura de operação.
Em temperaturas mais baixas, algumas válvulas de aço da Classe 150 podem ter pressões nominais superiores a 150 psi. À medida que a temperatura de operação aumenta, a pressão permitida normalmente diminui. A tabela de pressão-temperatura para o grupo de materiais especificado deve ser sempre consultada.
Uma válvula de gaveta Classe 150 é normalmente fornecida com extremidades flangeadas para uso em sistemas de água, óleo, gás e aplicações industriais em geral. Essas válvulas costumam ser fabricadas com corpos fundidos em diâmetros de tubulação maiores, embora também possam estar disponíveis versões flangeadas forjadas para tamanhos específicos e requisitos de projeto.
Observação importante sobre a classificação de pressão
Não escolha uma válvula de gaveta apenas com base na designação da classe. Verifique o material do corpo, a norma de projeto, a temperatura de operação, a conexão de extremidade, a pressão de teste e a classificação de pressão-temperatura publicada pelo fabricante.
Classe 150 x Classe 300 e classificações superiores
As válvulas da Classe 150 são comumente utilizadas para serviços gerais em baixas pressões. As classes 300, 600 e classificações superiores são selecionadas à medida que os requisitos de pressão e temperatura aumentam. As válvulas de classes superiores normalmente possuem paredes de contenção de pressão mais espessas, flanges mais resistentes e parafusos mais robustos.
Muitas válvulas de porta pequenas de aço forjado também são fornecidas nas configurações roscadas e para solda por encaixe das Classes 800, 1500 ou 2500. Essas designações de classe não devem ser comparadas diretamente com as classificações de flanges sem a análise da norma aplicável e dos dados de pressão e temperatura.
Como escolher uma válvula de porta de aço forjado
1. Identificar o fluido do processo
Determine se a válvula controlará vapor, óleo, gás natural, água, produtos químicos ou outro meio. Verifique a compatibilidade entre o material e os componentes internos.
2. Confirme a pressão e a temperatura
Utilize a pressão e a temperatura máximas de projeto, e não apenas as condições normais de operação. Inclua as condições de partida, desligamento e situações anormais.
3. Selecione o material da carroceria
O aço carbono é comumente utilizado em aplicações industriais gerais. Os aços inoxidáveis e ligados podem ser necessários em casos de corrosão ou quando é exigida resistência a baixas ou altas temperaturas.
4. Selecione “Encerrar conexão”
As conexões roscadas são práticas, enquanto as extremidades para solda por encaixe e solda de topo reduzem possíveis pontos de vazamento. Os flanges simplificam a remoção e a substituição.
5. Analisar o projeto do capô
As tampas aparafusadas facilitam o acesso para manutenção. As tampas soldadas reduzem as possibilidades de vazamento externo, enquanto os projetos com vedação por pressão são adequados para serviços em alta pressão.
6. Verifique os materiais dos assentos e dos acabamentos
As superfícies das sedes, o material da haste e o revestimento de resistência ao desgaste devem resistir à corrosão, à erosão, ao atrito excessivo e à operação repetida nas condições de serviço previstas.
7. Definir os requisitos relativos a vazamentos
Confirme o desempenho exigido em relação a vazamentos nas sedes e quaisquer requisitos relativos a emissões fugitivas para serviços envolvendo hidrocarbonetos, substâncias tóxicas ou controladas ambientalmente.
8. Selecione a operação manual ou automática
Os volantes são adequados para operação local. Caixas de engrenagens, atuadores elétricos e atuadores pneumáticos podem ser utilizados para válvulas maiores ou para controle remoto.
Aplicações da válvula de porta em aço forjado
Processamento de petróleo e gás
As válvulas de gaveta de aço forjado são utilizadas para isolamento em sistemas a montante, intermediários e a jusante. As aplicações típicas incluem processamento de hidrocarbonetos, estações compressoras, gás combustível, drenagem, ventilação e linhas de serviços de refinarias.
Geração de energia
As usinas de energia utilizam válvulas forjadas nas tubulações de vapor, condensado, água de alimentação e auxiliares. Materiais resistentes a altas temperaturas e uma construção com vedação à pressão podem ser necessários para condições exigentes de vapor.
Fábricas petroquímicas e químicas
As instalações químicas exigem isolamento confiável e uma seleção cuidadosa dos materiais. Podem ser utilizadas válvulas de gaveta de aço carbono, aço inoxidável e aço-liga, dependendo da compatibilidade química e da temperatura de operação.
Sistemas Industriais de Vapor
As válvulas de gaveta de aço forjado com sede metálica são capazes de suportar temperaturas elevadas de vapor que danificariam muitos modelos de válvulas com sede macia. A escolha correta dos materiais da gaxeta, da vedação e dos componentes internos é essencial para o desempenho a longo prazo.
Serviço de drenagem e ventilação de tubulações
As válvulas compactas forjadas são frequentemente instaladas em linhas de drenagem, desvio, ventilação e amostragem. Os modelos com extremidades soldadas ajudam a reduzir o risco de vazamentos em sistemas críticos de hidrocarbonetos.
Orientações para instalação e manutenção
Antes da instalação, verifique a identificação da válvula, o material, o tamanho, a classe de pressão, o sentido do fluxo e a conexão terminal. Inspecione o interior da válvula e a tubulação para verificar se há sujeira, resíduos de soldagem e materiais estranhos.
A válvula deve, normalmente, ser instalada na posição totalmente fechada, a menos que o fabricante especifique o contrário. Os procedimentos de soldagem devem proteger as sedes, a vedação e os componentes internos contra calor excessivo.
As válvulas de guilhotina devem ser operadas totalmente abertas ou totalmente fechadas. Não aplique força excessiva no volante depois que a lâmina atingir o fim de seu curso. O aperto excessivo pode danificar a haste, a lâmina ou as superfícies de vedação.
A inspeção de rotina deve incluir a verificação de vazamentos na vedação, vazamentos entre o corpo e o castelo, o estado da haste, o torque de operação e o desempenho da sede. As roscas da haste e os rolamentos devem ser lubrificados de acordo com as instruções de manutenção do fabricante.
As válvulas que permanecem na mesma posição por longos períodos devem ser acionadas sempre que os procedimentos operacionais e de segurança o permitirem. A operação periódica ajuda a identificar corrosão, depósitos e aumento da resistência operacional antes que a válvula se torne inoperante.
Perguntas frequentes
Para que serve uma válvula de porta de aço forjado?
É utilizado principalmente para o isolamento de tubulações de alta pressão ou alta temperatura em sistemas de petróleo, gás, petroquímica, vapor, energia e processos industriais.
O aço forjado é mais resistente do que o aço fundido?
O aço forjado geralmente apresenta uma estrutura de grãos refinada e propriedades mecânicas robustas. No entanto, a escolha correta também depende do tamanho da válvula, do tipo de material, da qualidade de fabricação e das condições de operação.
Uma válvula de gaveta de aço inoxidável é sempre forjada?
Não. Uma válvula de gaveta de aço inoxidável pode ter um corpo forjado ou fundido. O termo “aço inoxidável” identifica a família de materiais, enquanto “forjamento” e “fundição” identificam o processo de fabricação.
Uma válvula de guilhotina de lâmina pode substituir uma válvula de guilhotina de aço forjado?
Normalmente, não são utilizadas em aplicações de alta pressão. As válvulas de guilhotina são projetadas principalmente para lamas e sólidos, enquanto as válvulas de guilhotina de aço forjado são comumente escolhidas por sua capacidade de suportar alta pressão e temperatura.
A válvula de gaveta Classe 150 significa 150 psi?
Não. A Classe 150 é uma classe de pressão da ASME. A pressão admissível real depende do material da válvula e da temperatura de operação.
Uma válvula de porta de aço forjado pode regular o fluxo?
Não é recomendável o uso contínuo com regulagem de vazão. Uma válvula de gaveta de aço forjado deve, normalmente, operar totalmente aberta ou totalmente fechada.
Quando se deve optar por uma válvula de porta de ferro fundido?
Uma válvula de gaveta de ferro fundido é comumente escolhida para aplicações econômicas nos setores de abastecimento de água, irrigação, climatização e serviços municipais, onde as condições de pressão e temperatura são moderadas.
Escolha a válvula de gaveta certa para um isolamento confiável
Uma válvula de gaveta de aço forjado é uma opção confiável para o isolamento de dutos compactos e de alta resistência em aplicações industriais exigentes. Sua adequação depende de mais do que apenas o tamanho da válvula ou a classe de pressão. O material do corpo, o conjunto interno, o projeto do castelo, a conexão terminal, a temperatura e a compatibilidade com o fluido devem ser avaliados.
Compreender as diferenças entre uma válvula de gaveta de aço forjado, uma válvula de gaveta de aço inoxidável, uma válvula de gaveta tipo faca, uma válvula de gaveta de ferro fundido e uma válvula de gaveta Classe 150 ajuda engenheiros e compradores a escolher uma válvula que ofereça desempenho confiável, operação segura e maior vida útil.