Válvulas de aço fundido Indicadores de pressão Materiais e utilizações explicados

Imagine um processo industrial crítico sendo forçado a parar devido a uma falha na válvula, com as perdas econômicas e os riscos de segurança resultantes sendo incalculáveis. As válvulas, como componentes centrais dos sistemas de controle de fluidos, possuem capacidades de suportar pressão que afetam diretamente a operação segura e estável de sistemas inteiros. As válvulas de aço fundido, com sua excelente resistência e resistência a altas temperaturas, são amplamente utilizadas nas indústrias petroquímica, de geração de energia e metalúrgica. No entanto, existem vários equívocos comuns sobre a pressão de trabalho das válvulas de aço fundido.

A capacidade de pressão das válvulas de aço fundido não é simplesmente determinada por sua classificação "Classe" (como Classe 150 ou Classe 300). Essas classificações servem mais como categorias do que como valores de pressão precisos. A pressão de trabalho real das válvulas é influenciada por múltiplos fatores, incluindo o projeto da válvula, os processos de fabricação, a seleção do material, a temperatura de operação e as características do meio transportado. Portanto, ao selecionar e usar válvulas de aço fundido, esses fatores devem ser considerados de forma abrangente para garantir uma operação segura e confiável em toda a faixa de trabalho.

O padrão ASME B16.34 da Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos serve como uma referência importante para avaliar a capacidade de pressão da válvula. Este padrão cobre vários tipos de válvulas com extremidades flangeadas, rosqueadas e soldadas, especificando a pressão máxima de trabalho permitida para diferentes materiais de válvula em várias temperaturas. Compreender e aderir ao padrão ASME B16.34 é fundamental para garantir o uso seguro das válvulas.

ASTM A216 Gr WCB é um material de aço fundido comumente usado e amplamente empregado na fabricação do corpo e do capô da válvula. Este material oferece boa soldabilidade, alta resistência e resistência moderada à corrosão. No entanto, é importante notar que a capacidade de pressão do ASTM A216 Gr WCB diminui à medida que a temperatura aumenta. Portanto, em aplicações de alta temperatura, as válvulas devem ser reduzidas de acordo com as curvas de pressão-temperatura.

As curvas de pressão-temperatura servem como referências cruciais para a seleção da válvula. Normalmente apresentadas em forma de gráfico, essas curvas plotam a temperatura de operação no eixo horizontal e a pressão máxima de trabalho permitida no eixo vertical. Para materiais de válvula específicos e classificações de Classe, a pressão máxima de trabalho permitida em diferentes temperaturas pode ser determinada a partir dessas curvas. Por exemplo, uma válvula Classe 150 feita de material ASTM A216 Gr WCB tem uma pressão máxima de trabalho permitida de 285 psig (libras por polegada quadrada manométrica) na faixa de temperatura de -20°F a 100°F. No entanto, quando a temperatura sobe para 500°F, essa pressão diminui para 170 psig. Consequentemente, as válvulas devem ser devidamente selecionadas e reduzidas de acordo com as temperaturas de operação reais.

Além das válvulas gaveta, válvulas esfera e válvulas de retenção, outros tipos, como válvulas borboleta, podem ter capacidades de pressão limitadas por fatores adicionais, como desempenho do assento e do material de vedação. Diferentes materiais de assento e vedação exibem resistência variável à temperatura e pressão. Em condições de alta temperatura ou alta pressão, certos materiais podem amolecer, deformar ou falhar, levando a vazamentos ou danos na válvula. Portanto, ao selecionar esses tipos de válvulas, as especificações técnicas dos fabricantes devem ser cuidadosamente revisadas para entender as classificações específicas de pressão-temperatura.

• Válvulas Gaveta de Aço Fundido: Apresentando um disco em forma de cunha que se move perpendicularmente à direção do fluxo, as válvulas gaveta são projetadas para operação totalmente aberta ou totalmente fechada e não são adequadas para regulagem de fluxo. Suas vantagens incluem baixa resistência ao fluido e excelente desempenho de vedação, tornando-as ideais para aplicações que exigem operação frequente, como oleodutos e gasodutos.
• Válvulas Globo de Aço Fundido: Com um disco que se move perpendicularmente à direção do fluxo, as válvulas globo podem regular o fluxo, mas não são recomendadas para aplicações de baixa queda de pressão devido à maior resistência ao fluido. Sua estrutura simples e fácil manutenção as tornam comuns em tubulações de vapor e abastecimento de água.
• Válvulas de Retenção de Aço Fundido: Como válvulas automáticas que evitam o refluxo, as válvulas de retenção abrem sob pressão do fluido e fecham quando o fluxo para ou se inverte. Seu design simples as torna adequadas para várias aplicações de prevenção de refluxo, incluindo descargas de bombas e compressores.

• Definir as condições de operação: Compreenda completamente todos os parâmetros de operação, incluindo temperatura, pressão, tipo de meio e corrosividade antes de selecionar as válvulas.
• Siga os padrões: Aderir estritamente à ASME B16.34 e a outros padrões relevantes para projeto, fabricação e inspeção.
• Revisar dados técnicos: Examine cuidadosamente as especificações dos fabricantes para classificações de pressão-temperatura, propriedades do material e requisitos de instalação.
• Redução adequada: Aplique fatores de redução apropriados para aplicações de alta temperatura ou alta pressão.
• Manutenção regular: Implemente inspeções periódicas do desempenho da vedação, lubrificação das peças móveis e substituição dos componentes desgastados.

À medida que a tecnologia industrial avança, os requisitos para válvulas de aço fundido continuam a evoluir. Os desenvolvimentos futuros se concentrarão em:

• Materiais de alto desempenho: Desenvolvimento de novos materiais de aço fundido com maior resistência, resistência à corrosão e tolerância à temperatura.
• Design inteligente: Integração de sensores, sistemas de controle e tecnologias de comunicação para monitoramento e diagnóstico remotos.
• Construção leve: Técnicas de fabricação avançadas para reduzir o peso e o consumo de material.
• Eficiência energética: Projetos de fluxo otimizados para minimizar quedas de pressão e perdas de energia, juntamente com materiais de vedação ecologicamente corretos.

A capacidade de pressão das válvulas de aço fundido envolve considerações complexas influenciadas por múltiplos fatores. Somente através da compreensão abrangente dos padrões relevantes, propriedades do material e condições de operação, as válvulas apropriadas podem ser selecionadas e implementadas com segurança. À medida que a tecnologia progride, as futuras válvulas de aço fundido evoluirão para maior desempenho, funcionalidade mais inteligente, menor peso e maior eficiência energética, fornecendo às operações industriais soluções de controle de fluidos mais seguras, mais eficientes e mais confiáveis.