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May 18, 2023

Melhores práticas de vedação adequada da haste da válvula

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Antes de aprofundar os detalhes da seleção de um método de vedação de válvula, é melhor entender os desafios de vedar uma haste de válvula e explicar como isso pode ser feito. As válvulas de controle e bloqueio se enquadram em uma das duas categorias principais: haste deslizante ou rotativa.

Uma válvula de haste deslizante tem uma haste saliente do corpo que sobe e desce para abrir e fechar a válvula. Uma válvula rotativa tem um eixo que se estende do lado da válvula que está conectado a um plugue, disco ou esfera. À medida que o eixo gira, a válvula rotativa abre e fecha. Em qualquer projeto, a haste da válvula deve sair do corpo e ser capaz de se mover relativamente sem atrito, enquanto contém o processo e evita vazamentos.

O conjunto de vedação da haste da válvula torna isso possível. A vedação geralmente é realizada de duas maneiras: vedação convencional ou vedação de fole. Seguem detalhes de como esses métodos funcionam, juntamente com os prós e contras de cada método.

As vedações da haste da válvula devem atingir dois objetivos contraditórios. Primeiro, eles devem vedar completamente a haste da válvula e reduzir – e idealmente eliminar – quaisquer emissões fugitivas do processo. Em segundo lugar, eles devem realizar essa façanha enquanto permitem que a haste da válvula se mova livremente e continue vedando, mesmo quando a haste da válvula gira milhares de vezes. Vários padrões industriais atendem a esses requisitos, mas o desempenho exigido e os métodos de teste variam significativamente.

Os três principais padrões de emissões fugitivas são TA Luft, FCI 91-1 e ISO 15848. TA Luft é o menos abrangente dos três, oferecendo padrões de taxa de vazamento com base no tamanho da junta e na temperatura do processo. No entanto, faltam parâmetros de teste específicos para o número de ciclos de teste necessários ou a distância percorrida, por isso é difícil comparar os resultados de vazamento entre diferentes projetos de válvulas.

O FCI 91-1 foi criado pelo Fluid Control Institute e está mais alinhado com os requisitos de detecção e reparo de vazamentos exigidos pela Agência de Proteção Ambiental (EPA). Ele usa o Método 21 da EPA para "cheirar" o engaxetamento da válvula e determinar a taxa de vazamento (figura 1). Esta norma fornece detalhes sobre como testar uma válvula. Um projeto de vedação de haste de válvula atinge várias classificações de classificação com base na taxa de vazamento resultante após um número especificado de ciclos mecânicos e térmicos.

De longe, o padrão mais abrangente é o ISO 15848. Ele possui uma variedade de taxas de classificação de vazamento para válvulas de controle e de isolamento com base em ciclos mecânicos, ciclos térmicos e tamanho da haste. Ele também permite testes com hélio ou metano e determina duas maneiras diferentes de medir o vazamento do selo da haste para hélio, cada uma das quais é muito mais complexa do que um simples teste de detecção de cheiro. Especificamente, as partes superiores da válvula são encapsuladas em um invólucro hermético e lavadas com um gás de teste ou submetidas a um vácuo total, enquanto o interior da válvula é pressurizado com hélio. A quantidade de vazamento pode então ser medida com precisão.

Ao avaliar o desempenho de um arranjo de vedação da haste da válvula, é importante determinar como a válvula foi testada e qual classificação específica ela atendeu. É relativamente fácil obter taxas de vazamento muito baixas se a válvula for acionada mecanicamente um pequeno número de vezes. É muito mais difícil alcançar e manter taxas de vazamento muito baixas quando a válvula é mecanicamente acionada milhares de vezes, ao mesmo tempo em que suporta ciclos térmicos. Os ciclos térmicos afetam a vedação devido à alta taxa de expansão do PTFE (um fluoropolímero sintético de tetrafluoretileno, também conhecido como Teflon) e à baixa taxa de recuperação do grafite, tornando o projeto da embalagem desafiador.

O método mais comum de vedação da haste da válvula emprega uma série de anéis de PTFE ou grafite que circundam o eixo da válvula (figura 2 à esquerda). Os anéis são comprimidos com uma combinação de um seguidor de engaxetamento, flange de engaxetamento e parafusos para empurrar para baixo e apertar os anéis de engaxetamento contra o eixo. Os anéis comprimidos permitem que a haste da válvula se mova enquanto mantém uma vedação contra o corpo da válvula e o eixo para evitar que os fluidos do processo passem pela haste e escapem. Em certas aplicações, o engaxetamento precisa apenas proteger contra vazamentos grosseiros do processo, portanto emissões fugitivas relativamente pequenas não são uma preocupação e o movimento livre da haste é considerado um requisito mais importante.