Válvulas para difícil desligamento e controle

Fazer a mesma coisa repetidamente e esperar um resultado diferente é a definição de insanidade. Em minha carreira, já vi esse cenário se desenrolar muitas vezes. A questão pode ser:você tem problemas com esta válvula com frequência? Conforme o tempo passa, muitos engenheiros e equipes de manutenção continuam a utilizar os mesmos tipos de válvulas que tiveram boa vida útil em seus processos.

Como fabricante de válvulas e tendo visitado muitos clientes, uma “boa vida” é uma percepção pessoal. Pessoas de fora, como fabricantes de válvulas, podem ter conhecimento específico para aumentar a vida útil da válvula. Quando a resposta é não, simplesmente colocamos um novo a cada dois meses e jogamos fora o antigo. Uma abordagem aparentemente insana para o problema, a resposta também pode ser "essa é a maneira que sempre fizemos."

Existem muitos meios difíceis que causam problemas para válvulas padrão. Um exemplo é tudo o que é transportado pneumaticamente. Mesmo o talco para bebês transportado por um sistema de transporte pneumático é abrasivo. Muitas válvulas de esfera tradicionais ou válvulas borboleta padrão revestidas de borracha não terão um bom desempenho neste cenário. Essas válvulas provavelmente terão que ser consertadas ou substituídas completamente com bastante frequência.

Qualquer válvula que tenha restrições, ou no caso de uma válvula borboleta um disco diretamente no meio do fluxo, são válvulas que provavelmente não sobreviverão bem nos meios mais abrasivos. A válvula ideal em muitas correntes de fluxo de abrasivos deve ser de porta cheia, com bolsas ou cavidades limitadas para acúmulo de material. A válvula geralmente deve ser fabricada de maneira a sobreviver melhor à abrasão. Os preenchimentos da cavidade do corpo em algumas válvulas são um método para aumentar a vida útil da válvula.

Ainda há uma bolsa ou cavidade presente, mas é minimizada e alguns aumentos na vida útil da válvula podem ser alcançados. Existem duas escolas de pensamento sobre como lidar com fluxos abrasivos. Uma é utilizar uma válvula de metal com superfícies endurecidas, como Stellite ou outros revestimentos, para ajudar a válvula a sobreviver por mais tempo do que o aço carbono ou aço inoxidável.

O outro método de combate à abrasão é usar mais suavidade. A borracha tem sido um material de sucesso para fluxos de fluxo abrasivo. Em alguns processos, a tubulação é revestida de borracha para proteger a tubulação de reparos ou substituições frequentes.

Pasta de cal ou leite de cal

A lama de cal, comumente referida como leite de cal, é um meio relativamente difícil para a sobrevivência de muitas válvulas convencionais. A cal é adicionada à água e não se dissolve na solução, mas é um sólido em suspensão. Por esse motivo, é necessário manter um ciclo da pasta de cal em movimento para que a cal não se deposite no fundo da tubulação.

Uma certa velocidade é necessária para evitar que as partículas de cal se assentem. Qualquer bolsa, cavidade ou área vazia é um ponto de coleta natural para o assentamento da cal. Assim que a cal se estabelece nesta área, ela se torna uma massa endurecida. Por esse motivo, válvulas como válvulas de esfera, válvulas macho e válvulas borboleta possuem áreas que podem criar problemas operacionais que resultam em falhas frequentes de válvula.

Muitas fábricas de processo desejam padronizar em tipos específicos de válvulas e, em alguns casos, adicionar cones defletores ou outros aparelhos para proteger certos tipos de válvulas. A tentativa de utilizar válvulas de esfera, plugue ou borboleta na pasta de cal normalmente resultará em constantes substituições de válvulas e reparos caros. O motivo pelo qual essas válvulas apresentam problemas é a área da cavidade corporal. A cal pode penetrar nessas áreas quando a válvula é aberta e fechada.

Além disso, no caso de uma válvula borboleta, o eixo inferior é um ponto problemático em potencial. Depois que a cal se deposita nessas áreas, ela endurece e torna a operação da válvula muito mais difícil. Isso pode criar fadiga do operador ou até mesmo falha da haste devido ao torque excessivo. A cal também tende a se formar incrustações nas superfícies, tornando a válvula mais difícil de operar.

As peças de desgaste suave, como a vedação de borracha da borboleta ou a superfície de assentamento da válvula esférica ou macho, são destruídas pela natureza abrasiva da cal com incrustações nas superfícies de metal. Quando as superfícies da escala giram nas peças mais macias, como as sedes, elas são danificadas e, com o tempo, causam vazamento significativo na válvula e erosão. Freqüentemente, o custo do reparo ou substituição é insignificante em comparação com o custo da mão de obra e perda de produção.

A cal é utilizada em uma ampla variedade de indústrias. As fábricas de papel e celulose, siderúrgicas, usinas termoelétricas a carvão (processo de dessulfuração de gases de combustão), fábricas de produtos químicos, produção de vidro, alimentos e bebidas, operações de mineração e operações de água e esgoto são todas as indústrias que utilizam lama de cal.

Figura 1. Descritas acima, estão as válvulas de aperto acionadas pneumáticas e elétricas. As válvulas de aperto também podem ser operadas por volante manual, engrenagem cônica e atuadores hidráulicos. A faixa de tamanho típica é de 1 ”- 40” e eles são capazes de desligar em pressões de até 1500 psig. A válvula de aperto ideal irá operar onde ela fecha a válvula simultaneamente da parte superior e inferior e veda 100% hermeticamente fechada na linha central da válvula. Uma válvula de compressão dupla é ideal para a longevidade da luva de borracha e, em aplicações de controle, cria um fluxo no centro da tubulação.

Um tipo de válvula que tem muito sucesso no isolamento e controle da lama de cal é uma válvula de aperto de alta qualidade. Independentemente do teor de cloreto, geralmente existe um composto de borracha para lidar com os serviços mais difíceis. Uma válvula de aperto utiliza uma luva de borracha de porta cheia dentro da válvula para sobreviver à abrasão em serviço liga / desliga.

Para aplicações de controle, a luva de borracha interna pode ser contornada para se ajustar ao Cv ideal necessário do sistema de controle. Com as válvulas de aperto, a luva de borracha é a única parte da válvula que tem contato com o meio. As incrustações podem se acumular na superfície da borracha, mas a forma como uma válvula de aperto funciona faz com que a válvula geralmente seja a única válvula autolimpante para lama de cal.

Válvulas de aperto de alta qualidade comprimem a luva de borracha da parte superior e inferior simultaneamente e fecham a válvula 100% hermética após o fechamento. Como a borracha está começando a esticar ao ser fechada, a borracha começa a lascar a cal escamada em sua superfície. Conforme a válvula continua a se fechar, a velocidade média aumenta e ajuda a limpar a superfície interna da luva de borracha.

A capacidade de abrasão das válvulas de aperto e o aspecto autolimpante são os principais motivos pelos quais as válvulas de aperto são a válvula ideal para a lama de cal. Uma válvula de aperto de alta qualidade para controle de modulação de pasta de cal, na maioria dos casos, sobrevive à maioria das válvulas de esfera com orifício V e até mesmo válvulas de cerâmica. Em alguns casos, ouvi de clientes que utilizam uma válvula de controle de esfera em V e precisam de conserto a cada 3 a 6 meses, enquanto uma válvula de controle de aperto pode precisar de conserto apenas a cada 1 a 2 anos.

Em purificadores FGD de usinas termelétricas a carvão, certas válvulas manuais e acionadas por ar on-off podem exigir reparos apenas a cada 10 anos, em comparação com válvulas de esfera, plugue ou borboleta que exigem reparo ou substituição duas vezes por ano. Por favor, entenda que nem todas as válvulas de aperto são criadas iguais e nem todas fornecem este tipo de longos intervalos de manutenção. Devido à variabilidade da composição da borracha, algumas válvulas de aperto são de qualidade bastante baixa.

Lembre-se de que qualquer pessoa com um alicate e uma mangueira de borracha tem basicamente uma válvula de aperto. Mas uma válvula de aperto altamente projetada de alta qualidade terá um desempenho muito melhor do que marcas menores. Se você já tentou uma válvula de aperto no passado e teve um desempenho insatisfatório, não desista.

Você acabou de selecionar a marca errada. A variabilidade e a qualidade do produto nos fabricantes de válvulas de aperto têm provavelmente as maiores diferenças de qualquer tipo de válvula na indústria hoje. Para ter sucesso, você provavelmente pagará mais pelo melhor, mas no longo prazo economizará consideravelmente nas despesas operacionais.

Figura 2. Retratado acima é um portão de faca com flange. Este estilo de válvula é ideal para polpas pesadas. A válvula possui travamento aberto e fechado, graxeiras, montagem de chave fim de curso e placas de descarga. Este projeto empurra os sólidos acumulados para fora da parte inferior da válvula na área da placa de descarga. A placa de descarga pode ser equipada com descarga de água a cada ciclo ou a placa de descarga pode ser removida para permitir que sólidos e uma pequena quantidade de líquido sejam descarregados a cada abertura e fechamento. As mangas de borracha maciça oferecem boa resistência à abrasão. As válvulas deste tipo podem ser equipadas com acionamento manual, engrenagem manual, elétrico, hidráulico ou pneumático.

Outro tipo de válvula que tem sido usada com sucesso na pasta de cal é uma válvula de guilhotina para pasta. Existem tantos tipos de válvulas de guilhotina disponíveis na indústria hoje. Existem vedação facial, vedação em cunha, unidirecional, bidirecional, etc ...

O tipo de válvula de guilhotina que terá o melhor desempenho no serviço de lama de cal é uma válvula bidirecional com duas mangas de borracha maciça em cada lado da comporta. Será uma válvula de gaveta com um design push-through. Com designs push through, o portão empurra para baixo e separa as duas mangas de borracha. Quando a comporta atinge a parte inferior das mangas de borracha, ela dispersa qualquer um dos materiais sólidos endurecidos pela parte inferior do corpo da válvula. Uma pequena quantidade de líquido e sólidos é descarregada em cada tampa.

Além disso, na parte superior da válvula há uma vedação de poliuretano de limpeza que ajuda a raspar as incrustações que podem ter se acumulado e endurecido na comporta. Teflon e outros revestimentos podem ser aplicados ao portão também para torná-lo mais resistente a incrustações ou mais fácil de remover qualquer incrustação que tenha ocorrido. As usinas termelétricas a carvão têm usado esse tipo de válvula em seus depuradores FGD por mais de 40 anos.

Ao selecionar portas de faca para serviços abrasivos, é aconselhável selecionar uma que esteja 100% cheia. As luvas de borracha devem ter 100% do mesmo diâmetro interno da tubulação. Se as mangas de borracha forem ligeiramente menores do que o diâmetro interno da tubulação, a borda das mangas será constantemente bombardeada por fluxo abrasivo. Geralmente, uma válvula de aperto é uma válvula muito melhor do que qualquer válvula de gaveta para serviços de lama de cal, mas devido ao custo e tamanho, a válvula de gaveta é frequentemente preferível.

Bombeamento de pasta de cal

Semelhante às válvulas mencionadas acima, muitos tipos de bombas podem ser usados ​​para bombear lama de cal. Alguns tipos de bombas estão sujeitos a incrustação de calcário e, quando grandes partículas se soltam, causam danos extensos e criam reparos excessivos na bomba. Mas, pelas mesmas razões acima, existem certos tipos de bombas que serão o melhor tipo de bomba para polpa de cal.

Dependendo de sua taxa de fluxo necessária produzida por uma bomba em relação a outra, você pode ser forçado a certos estilos de bombas. Se a vazão necessária é de 440 galões por minuto ou menos, uma bomba peristáltica pode ser a melhor bomba para sua aplicação. Mas certifique-se de usar o tamanho de mangueira recomendado pelo fabricante para otimizar a vida útil da mangueira. Se você estiver bombeando além de 440 galões por minuto, uma bomba centrífuga revestida de borracha pode ser sua melhor alternativa.

Uma preocupação específica ao bombear lamas é manter uma velocidade contínua da lama para que as partículas sejam menos fáceis de se soltar da suspensão. Além disso, uma bomba que não sela é ideal para escamação de lamas. Uma bomba peristáltica não possui gaxetas e também a mangueira é a única parte que entra em contato com o meio. Geralmente é a única peça de desgaste nas bombas peristálticas.

Projetos de rolo único versus vários rolos ou sapatas múltiplas

Figura 3. Bomba peristáltica com desenho de rolo único. Um único rolo comprime a mangueira apenas uma vez por revolução, levando a uma vida útil da mangueira significativamente mais longa e menores custos operacionais. Os projetos de rolo único aumentam ainda mais a vida útil da mangueira e reduzem os custos operacionais porque a bomba não gera calor significativo e pode operar a rotações muito mais altas por minuto.

As bombas peristálticas são excelentes para lidar com lamas com alto teor de sólidos. Muitos loops de lama de cal têm aproximadamente 30 a 35% de sólidos e uma densidade específica de aproximadamente 1,2 a 1,35. Devido a todas as razões mencionadas acima sobre as válvulas de aperto, a bomba peristáltica tem basicamente as mesmas propriedades de uma válvula de aperto.

A bomba peristáltica possui uma mangueira de borracha que é comprimida para empurrar a lama através da mangueira. Não há bolsões, cavidades ou áreas vazias nas bombas peristálticas e a mangueira de borracha é excelente contra abrasão.

As bombas peristálticas também são excelentes para tarefas de elevação por sucção e também podem funcionar a seco sem qualquer dano à bomba ou mangueira. A maioria dos outros tipos de bombas não pode funcionar a seco sem causar danos à bomba. Com as bombas peristálticas, você deve se concentrar em adquirir um projeto excêntrico de rolo único. Este projeto comprime a mangueira de borracha apenas uma vez a cada revolução de 360 ​​graus. Isso é importante porque a vida útil da mangueira depende muito de quantas vezes você comprime a mangueira de borracha.

Uma bomba que comprime a mangueira de borracha duas ou mais vezes a cada revolução de 360 ​​graus terá normalmente metade da vida útil da mangueira de um projeto de rolo excêntrico único. Além disso, existem projetos que também utilizam duas sapatas ou saliências de metal para comprimir a mangueira. Esses designs geram muito atrito e calor na mangueira de borracha. Adicionar ação de fricção significativa e calor à mangueira de borracha deteriora ainda mais a borracha e reduz a vida útil da mangueira. Duas bombas de sapato que criam atrito e calor significativos requerem glicerina aumentada no alojamento para dissipar o calor.

Uma usina de energia em Ohio, bombeando lama de cal, estava utilizando uma bomba peristáltica de design de duas sapatas e reclamou que a vida útil da mangueira era de aproximadamente 518.000 revoluções antes que a mangueira quebrasse e falhasse. Esta usina compartilhou que eles estavam gastando mais de $ 29.000 anualmente por bomba para reparos e custos de manutenção.

Figura 4. A ilustração acima é uma bomba centrífuga de polpa típica. Normalmente, este tipo de bomba é revestida de borracha para o manuseio de pasta de cal. As bombas centrífugas são ideais para altas vazões superiores a 440 gpm.

Eles substituíram um projeto de sapata dupla de 4 "por um projeto de rolo único excêntrico de 2,5". A vida útil da mangueira aumentou mais de 5 vezes, para mais de 2,7 milhões de revoluções. O custo de manutenção foi reduzido em 69% com a utilização da bomba peristáltica excêntrica de projeto de rolo único. Se você atualmente possui bombas peristálticas e está insatisfeito com a vida útil da mangueira e a taxa de utilização da bomba, então você pode investigar uma bomba peristáltica com projeto de rolo excêntrico.

Quando você tem taxas de fluxo que excedem 440 galões por minuto, você pode considerar um projeto centrífugo de lama. O impulsor e a garganta, o alojamento e a descarga são revestidos de borracha para evitar a abrasão que essas bombas sofrerão. Este tipo de bombas centrífugas de polpa foram projetadas para mineração de polpas com grandes partículas e sólidos. Esta bomba irá atendê-lo bem. Eles estão disponíveis com diâmetros de bomba de até 20 ”e até maiores em algumas marcas.

Conclusões

Cada meio é único e, por esta razão, certos estilos de válvulas ou bombas podem ser melhores para certos meios. A lama de cal é apenas um meio que pode causar problemas não encontrados nas válvulas e bombas tradicionais. As válvulas e bombas mencionadas acima são excelentes para lidar com lamas muito abrasivas com alto teor de sólidos.

Válvulas de aperto e bombas peristálticas são capazes de lidar com lamas muito altas de sólidos, mesmo com até 80% de sólidos. Se você tem lamas altamente sólidas, você deve pensar em válvulas de aperto e bombas peristálticas ou centrífugas.

Qualquer coisa que seja transportada pneumaticamente pode ser efetivamente isolada por uma válvula de aperto. No transporte pneumático, um pequeno dano e uma pequena quantidade de vazamento em uma válvula resultará na rápida deterioração das capacidades de fechamento dessa válvula. Uma válvula de aperto é estanque a bolhas e muito mais resistente a esta rápida deterioração. A cal escama, se acumula em bolsões, vazios e se solidifica, causando dificuldades operacionais em muitas válvulas e bombas.

A luva de borracha de porta cheia ou mangueira reta de uma bomba peristáltica resulta na autolimpeza da mangueira ou luva de borracha. A falta de bolsas ou cavidades para acúmulo de material são duas das principais razões pelas quais as válvulas de aperto e as bombas peristálticas são tão ideais para o manuseio de lama de cal.