Escolhendo as Válvulas Certas para Sistemas de Fluidos Industriais: Um Guia Prático

Como Selecionar as Válvulas Certas para Seu Sistema de Fluidos Industrial

Joe Bush, Gerente Sênior de Produto, Swagelok

A seleção de válvulas é uma parte importante de práticas adequadas de projeto e manutenção para sistemas industriais, de tubulação e instrumentação. Sem a válvula certa para uma aplicação específica, operadores poderiam enfrentar desempenho inadequado ou ruim do sistema de fluidos, aumento de tempo de inatividade e riscos de segurança evitáveis.

Válvulas são tipicamente selecionadas durante o projeto inicial do sistema de fluidos. Ao longo da vida do sistema, técnicos de manutenção geralmente substituirão uma válvula, e a maioria dos outros componentes, com o mesmo tipo já encontrado no sistema, conforme a especificação. Isso torna ainda mais importante selecionar a válvula certa desde o início, e pode ajudar operadores a evitar a necessidade de substituir a válvula prematuramente mais tarde.

Como você faz a escolha certa?

Para seleção adequada de válvulas, designers e técnicos podem seguir o método STAMPED, que leva em conta Tamanho, Temperatura, Aplicação, Mídia, Pressão, Extremidades ou conexões, e Delivery. Consideração completa de cada uma destas condições operacionais pode guiar profissionais de sistemas de fluidos industriais e amostragem analítica para a escolha certa de válvula.

Aqui está como aplicar STAMPED ao seu projeto de sistema de fluidos:

T: Tamanho

O tamanho da sua válvula dita sua capacidade de fluxo e precisará corresponder à taxa de fluxo desejada (ou requerida) do seu sistema. Fabricantes fornecerão um coeficiente de fluxo (C_v), que indica a relação entre a queda de pressão através de uma válvula e a taxa de fluxo correspondente.

Coeficiente de fluxo, ou C_v, é a quantidade de água em galões americanos por minuto que fluirá através de uma válvula com uma queda de pressão de 1 psi através da válvula e a uma temperatura de 60°F. Com fluidos compressíveis, como gases, calcular e usar o parâmetro C_v para prever fluxo é mais complexo, mas ainda fornece um meio eficaz para dimensionar válvulas para uma dada aplicação.

Fatores de design da válvula influenciando C_v incluem o tamanho e geometria do caminho de fluxo; o tamanho do orifício de uma válvula afeta o fluxo de fluido através dela. Quanto maior o orifício, maior a capacidade de fluxo potencial. Orifícios em diferentes tipos de válvulas podem variar consideravelmente; por exemplo, uma válvula esfera oferecerá resistência mínima ao fluxo, mas uma válvula agulha pode restringir ou desacelerar fluxo. Estes devem ser considerações no seu processo de seleção.

Quando em dúvida, consulte seu fabricante — um bom ajudará no dimensionamento da válvula que você precisa. Para este propósito, a Swagelok oferece uma calculadora C_v útil que pode ser usada como ponto de partida na seleção da válvula certa para sua aplicação.

T: Temperatura

Mantenha em mente temperaturas onde sua válvula estará em operação. Isso inclui tanto a temperatura da mídia do sistema que sua válvula ajudará a controlar quanto a temperatura operacional ambiente do ambiente circundante. Pergunte-se: "Estas temperaturas serão constantes, ou mudarão frequentemente?" Estas condições podem influenciar sua seleção de válvula ou com que frequência você precisará realizar manutenção preventiva.

Considere flutuações de temperatura que podem causar materiais de vedação a expandir e contrair. Também, componentes metálicos podem perder resistência em temperaturas mais altas, reduzindo classificações de pressão. É importante verificar com seu fabricante para confirmar que uma válvula foi totalmente testada nos extremos.

A: Aplicação

Considere o que sua válvula precisa fazer no seu sistema. Você precisa iniciar ou parar fluxo? Regular nível de fluxo? Controlar direção do fluxo? Proteger o sistema de superpressão?

Suas respostas a estas perguntas guiarão o tipo de válvula que você selecionará para seu design. Novamente, considere uma válvula esfera simples de duas vias como exemplo. Embora algumas válvulas esfera de outros fabricantes possam oferecer uma função de estrangulamento, a maioria das válvulas esfera não deve ser usada para estrangulamento ou regulação de fluxo e são destinadas a serem usadas na posição totalmente aberta ou totalmente fechada. Se seu objetivo é estrangular ou regular fluxo, uma opção melhor pode ser uma válvula agulha ou de medição. Você pode aprender mais sobre função e tipos de válvulas neste artigo.

M: Mídia

O fluido de processo dentro do seu sistema também deve ser cuidadosamente considerado conforme você busca selecionar a válvula correta com a composição de material correta. Certifique-se de que sua mídia do sistema é compatível com os materiais que compõem seus corpos de válvula, assentos, pontas de haste e outros materiais mais macios. Incompatibilidade pode levar a problemas de corrosão, fragilização ou trincas por tensão de corrosão — todos os quais podem representar riscos de segurança, bem como problemas de produção custosos.

Como com temperatura, você também deve considerar onde a válvula será colocada em serviço. Ela operará em um ambiente controlado climaticamente, como o interior de uma planta ou gabinete de instrumento aquecido? Estará ao ar livre, exposta a elementos como luz solar direta, chuva, neve, geada, gelo e flutuação de temperatura? Um ambiente marinho com exposição significativa a cloretos? Válvulas e seus componentes vêm em uma variedade de materiais. Escolha aqueles que são mais adequados a estes fatores para maximizar a longevidade e funcionalidade das válvulas.

P: Pressão

Pressão é outra consideração importante na sua seleção de válvula. Note os dois contextos diferentes nos quais o termo é usado:

• Pressão de trabalho: A pressão operacional normal no seu sistema.
• Pressão de projeto: O limite máximo de pressão fornecido pelo fabricante da válvula; nunca exceda a pressão de projeto de qualquer componente de sistema de fluidos, a menos que faça isso sob condições de teste controladas.

A limitação de pressão de um sistema de fluidos é baseada em seu componente de menor classificação — lembre-se disso ao selecionar sua válvula. Pressão e temperatura do fluido de processo têm impactos consideráveis no desempenho do componente. A válvula que você selecionar precisa manter pressão e operar quando necessário e sob uma ampla gama de temperaturas e pressões. O design, seleção de material e validação são todos aspectos críticos do desempenho da válvula. Lembre-se também que pressão e temperatura impactam uma à outra consideravelmente. Geralmente, à medida que a temperatura do fluido de processo aumenta, a classificação de pressão de trabalho diminuirá.

E: Conexões de Extremidade

Válvulas vêm com uma variedade de diferentes conexões de extremidade. Estas podem ser conexões de tubo integrais, roscas de tubo, flanges de tubo, extremidades soldadas, etc. Embora não tradicionalmente associadas com construção de uma válvula, a seleção de conexão de extremidade é crítica para a composição geral da válvula e sua capacidade de manter um sistema livre de vazamentos. Certifique-se de que suas conexões de extremidade são apropriadas para sua pressão e temperatura do sistema e são dimensionadas corretamente — a conexão de extremidade certa pode simplificar a instalação e evitar pontos de vazamento adicionais.

D: Entrega

Uma vez que você considerou cada um destes fatores e selecionou a válvula mais apropriada para sua aplicação, pergunte-se: "Quando eu preciso das minhas válvulas? Quantas eu preciso?"

Entrega no prazo e fornecimento confiável são tão importantes para manter seu sistema de fluidos operacional e eficiente quanto qualquer outro fator. Como passo final do método STAMPED, avalie seus fornecedores. Eles são capazes de lhe entregar as peças que você precisa quando você precisa delas? Eles são acessíveis? Eles trabalharão com você para entender as necessidades do seu sistema?

Seleção de válvulas é integral para projetar sistemas de fluidos seguros e eficientes. Interessado em saber mais informações aprofundadas sobre seleção de válvulas e projeto de sistemas de fluidos? Considere participar de um de nossos cursos de treinamento para aprimorar seu conhecimento de projeto prático. Saiba mais sobre nossos próximos cursos virtuais hoje:

Joe Bush é Gerente Sênior de Produto para a Swagelok, e é responsável por definir a visão e estratégia de longo prazo para a linha de produtos de válvulas industriais gerais. Em seus 26 anos na Swagelok, ele tem uma ampla gama de experiência incluindo liderança de serviço técnico para o grupo de serviço de alta pureza, Analista Sênior de Preços, e Gerente de Mercado para o mercado de Óleo e Gás.