O que é uma válvula de gaveta? O guia completo

A válvula de gaveta é um tipo de válvula utilizada para iniciar e parar o fluxo de fluido em tubos e sistemas de condutas. Esta válvula versátil funciona como um portão, fechando para parar o fluxo e abrindo para permitir o fluxo.

Mas o que são exatamente as válvulas de gaveta? Como é que funcionam? E porque é que são uma das válvulas mais omnipresentes em várias indústrias?

Este guia completo sobre válvulas de gaveta responderá a todas essas perguntas e muito mais. No final, terá uma sólida compreensão dos tipos de válvulas de gaveta, peças, conceção, funcionamento, aplicações e vantagens.

O que é uma válvula de gaveta?

Uma válvula de gaveta refere-se a uma válvula de movimento linear concebida para iniciar e parar o fluxo de fluido. É apropriadamente designada por válvula de gaveta porque utiliza uma barreira plana semelhante a uma gaveta que se eleva para dentro e para fora do fluxo para fechar ou permitir a passagem.

As válvulas de gaveta são principalmente utilizadas como válvulas de isolamento ou válvulas on-off em condutas para alcançar:

• Necessidade de interrupção total do fluxo durante a manutenção
• Procedimentos de reencaminhamento de fluxos
• Regulação do caudal nos ramais

Ao contrário das válvulas de globo e das válvulas de esfera, as válvulas de gaveta não foram concebidas para estrangulamento ou funcionamento frequente. A ausência de restrição de caudal permite um caudal total com pouca queda de pressão.

Então, em resumo:

Uma válvula de gaveta é utilizada para isolar secções de um sistema de tubagem, interrompendo ou abrindo totalmente o percurso do fluxo. O nome provém do disco em forma de portão que abre/fecha contra as sedes para controlar o fluxo.

Agora vamos entrar nos detalhes intrincados do design da válvula de gaveta, mecanismo de trabalho e aplicações.

Como funciona uma válvula gaveta?

Todas as válvulas de gaveta têm o mesmo mecanismo simples, mas eficiente, que consiste em:

• Corpo da válvula
• Boné
• Portão/barreira
• Vedação da embalagem
• Haste da válvula

O objetivo principal de todos estes componentes é baixar e levantar com precisão a comporta/cunha contra os assentos para um fecho positivo.

Quando a válvula está aberta, a comporta/cunha está totalmente levantada, permitindo um fluxo sem restrições através da válvula. Ao fechar a válvula, a cunha desce sobre a sede, bloqueando o fluxo em minutos.

A haste da válvula liga a comporta e o volante. A rotação do manípulo faz rodar a haste, levantando a comporta da sede ou baixando-a para a superfície da sede. O controlo direcional do fluido torna-a adequada para isolar o fluxo em qualquer direção.

Agora que já sabe qual é o aspeto de uma válvula de gaveta e como controla o fluxo, vamos abordar alguns fundamentos e terminologia fundamentais do projeto de uma válvula de gaveta.

Tipos de design de válvulas de gaveta

As válvulas de gaveta são fornecidas em diferentes modelos com base na orientação da cunha e da sede. Os modelos mais comuns incluem:

Válvulas de gaveta paralela

Nas válvulas de gaveta de deslizamento paralelo, a gaveta/cunha tem faces planas e paralelas que se encaixam entre dois assentos paralelos. Não existe qualquer efeito de cunha nas sedes. Estas válvulas são compactas e geralmente preferidas para o manuseamento de lamas.

As válvulas de gaveta de deslizamento paralelo são mais adequadas para regular o fluxo de meios abrasivos, uma vez que a gaveta/assentos são auto-limpantes. O seu inconveniente é a elevada turbulência do fluido que provoca o desgaste do assento.

Válvulas de gaveta em cunha

As válvulas de gaveta em cunha são o tipo mais comum que utiliza uma gaveta em forma de cunha. A comporta cónica combina com sedes inclinadas para obter um fecho estanque mesmo a altas pressões.

Com base na flexibilidade da cunha, as válvulas de cunha têm subtipos:

Válvulas de cunha sólida têm uma porta sólida sem partes móveis. A cunha robusta de peça única proporciona um fecho estanque.

Válvulas de cunha flexíveis têm um portão com material flexível à volta dos orifícios da haste para combinar com os assentos. Esta capacidade de auto-ajuste evita o encravamento.

Válvulas de cunha dividida apresentam uma comporta de duas peças com uma mola entre as faces. A ação independente assenta uniformemente ambas as peças da comporta para um fecho estanque fiável.

As válvulas de cunha oferecem um fecho bidirecional adequado mesmo para aplicações de alta pressão. O efeito de cunha nas sedes permite um controlo de fluido de elevada resistência.

Partes principais de uma válvula de gaveta

Como visto no diagrama anterior, uma válvula de gaveta é composta por:

Corpo da válvula

O corpo forma a estrutura básica que mantém todas as peças juntas. Os corpos das válvulas de gaveta padrão estão em conformidade com a norma MSS SP-70 e são feitos de materiais como bronze, ferro fundido, ferro dúctil ou aço.

Os corpos das válvulas de gaveta têm extremidades flangeadas ou roscadas para ligar as tubagens. Podem ser revestidos interna e externamente para evitar a corrosão.

Tampa da válvula

O castelo é a secção superior fixada ao corpo da válvula com parafusos. Segura o empanque e permite o acesso às peças internas para reparação.

Com base na construção, as válvulas de gaveta têm:

• Tampa do compartimento do motor aparafusada
• Tampa do fecho de pressão
• Tampa roscada
• Tampa de União

As capotas aparafusadas são preferíveis para válvulas grandes utilizadas em aplicações de alta pressão.

Válvula de porta/cunha

A comporta/cunha é o elemento de fecho que proporciona o controlo real do caudal. Na sua posição fechada, a comporta pressiona contra os assentos para uma vedação estanque.

As válvulas de gaveta têm:

• Porta de faces paralelas
• Cunha cônica sólida
• Cunha dividida

Os materiais dos portões incluem latão, aço inoxidável ou ligas fundidas adequadas a aplicações específicas.

Sede da válvula

A sede refere-se à superfície interior do corpo contra a qual a comporta pressiona para um fecho positivo. As válvulas de gaveta têm sedes roscadas ou fundidas integrais.

Com base na resiliência, as válvulas de gaveta têm:

• Assentos metálicos: Aqui, uma cunha de porta pressiona contra os assentos do corpo, normalmente feitos de bronze ou aço inoxidável.
• Assentos resilientes: Estes assentos têm o corpo revestido com elastómeros como a borracha nitrílica. O revestimento de borracha permite um fecho estanque, ao mesmo tempo que permite a passagem de pequenos sólidos através da válvula parcialmente aberta.

As válvulas de gaveta com sede resiliente são frequentemente preferidas devido ao seu excecional fecho estanque.

Haste da válvula

A haste da válvula liga o volante ou o atuador à porta. Com base no movimento da haste, as válvulas de gaveta são:

Caule ascendente: A haste está ligada à comporta e sobe para fora do castelo quando a válvula abre. As hastes ascendentes têm indicadores de posição.

Haste não ascendente: A haste está fixa ao atuador. Faz com que a porta/borda suba ou desça sem qualquer movimento da haste. As hastes não ascendentes são compactas.

Embalagem

O empanque refere-se ao vedante que impede a fuga de fluido do local onde a haste entra no castelo. O empanque da válvula contém materiais resilientes que permitem um funcionamento suave da haste.

Porquê utilizar válvulas de gaveta? Vantagens e aplicações

As válvulas de gaveta proporcionam um controlo fiável de ligar/desligar adequado a várias aplicações industriais, especialmente em condutas.

Linhas de água: As válvulas de gaveta têm longos ciclos de vida útil quando utilizadas para isolar linhas de água municipais/industriais para manutenção.

Plantas de processo: As válvulas de gaveta isolam recipientes, equipamento ou linhas de derivação do coletor principal em instalações de processamento.

Linhas de vapor: As válvulas de cunha resilientes permitem um controlo on/off eficiente em linhas de vapor de alta temperatura.

Linhas químicas: A vedação bidirecional e os revestimentos resistentes à corrosão tornam as válvulas de gaveta ideais para linhas de produtos químicos corrosivos.

Prevenção de incêndios: As válvulas de gaveta integram-se facilmente em sistemas de aspersão/deluição para proteção contra incêndios.

Linhas de petróleo: As refinarias de petróleo dependem de válvulas de gaveta de aço-carbono para serviço pesado para bloquear tubos de petróleo de grande diâmetro para limpeza.

Linhas de águas residuais: Os serviços públicos utilizam válvulas subterrâneas de haste não ascendente dispostas em poços de betão para aceder às condutas de águas residuais.

Linhas ramificadas: As comportas compactas e não ascendentes regulam convenientemente o fluxo em ramais de condutas e linhas de processo mais pequenas.

Linhas de serviço enterradas: Válvulas de gaveta à prova de corrosão adequadas para acesso subterrâneo enterrado, evitando escavações.

Esvaziamento do depósito: As válvulas de fecho rápido esvaziam rapidamente grandes cisternas em valas de drenagem.

Essencialmente, as válvulas de gaveta são fiáveis:

• Parar o fluxo de fluidos, incluindo águas residuais, produtos químicos e petróleo
• Separar o equipamento, as bombas e as secções dos recipientes das linhas principais
• Permitir o acesso à tubagem quando necessário, minimizando as perturbações do fluxo
• Drenar os fluidos de tanques, bacias ou pontos baixos da tubagem

Vantagens das válvulas gaveta

As válvulas de gaveta têm vantagens inerentes que as tornam um elemento de controlo de fluxo conveniente:

1. Vedação bidirecional

As válvulas de gaveta isolam o fluxo em qualquer direção, permitindo flexibilidade no controlo do fluxo.

2. Restrição mínima do fluxo

O percurso do caudal da válvula de comporta desobstruída provoca uma pequena queda de pressão, poupando custos de bombagem.

3. Funcionamento a baixo binário

As grandes aberturas das válvulas de gaveta combinadas com peças de elevado acabamento permitem um acionamento fácil.

4. Sem cavitação do fluxo

As válvulas de gaveta evitam a cavitação do fluxo que provoca a formação de pites e a corrosão nas válvulas de globo sob elevadas quedas de pressão.

5. Pigging capacidade

As aberturas completas permitem a limpeza do interior das condutas através da passagem de um "porco", evitando cortes de fluxo.

6. Fecho estanque

A amplificação da força de contacto portão/assento nas válvulas de cunha permite um fecho positivo fiável, mesmo com pressões Δ elevadas.

7. Tamanho mais pequeno

As dimensões compactas de flange a flange da válvula de gaveta adaptam-se a instalações com espaço limitado.

8. Serviço bidirecional sem saída

As válvulas de gaveta vedam positivamente as linhas com fluxo de sentido único ou com líquido cheio de um lado durante a reparação.

9. Segurança contra a sobrepressurização

A junta robusta corpo-bonnet suporta picos de pressão ocasionais sem apresentar fugas.

10. Manutenção fácil

A separação do castelo permite um acesso rápido e a remoção de peças internas sem remover a válvula.

Desvantagens das válvulas gaveta

As válvulas de gaveta também têm certas limitações que devem ser consideradas ao seleccioná-las para aplicações específicas:

1. Não adequado para estrangulamento

A cunha ou porta causa turbulência e vibração quando parcialmente aberta, danificando os assentos e a cunha/porta.

2. O fecho por colisão pode provocar transientes

O fecho rápido da comporta contra pressões diferenciais elevadas induz transientes de golpe de aríete prejudiciais nas condutas.

3. Não é ideal para operações frequentes

Devido ao grande número de componentes móveis envolvidos, as válvulas de comporta podem necessitar de manutenção precoce quando são acionadas frequentemente.

4. Mais pesada do que outros tipos de válvulas

O corpo e o castelo robustos para permitir o serviço a alta pressão tornam as válvulas de gaveta mais pesadas do que outras válvulas.

5. Indicação de posição não normalizada

Ao contrário das válvulas de gaveta de haste ascendente, os indicadores de posição implicam custos adicionais para as válvulas subterrâneas de haste não ascendente.

Indicadores de posição da válvula de gaveta

As válvulas de gaveta com hastes não ascendentes não têm indicação visual externa que mostre o estado de abertura/fecho. Os indicadores de posição ultrapassam este problema, assinalando o estado da válvula.

Utilização de indicadores de válvulas de gaveta:

• Alvos: Os alvos de cores vivas nas hastes ascendentes sinalizam o estado aberto. Os alvos tingidos, os detritos apanhados ou os movimentos da haste fora de vista comprometem facilmente a fiabilidade da indicação.
• Sensores de proximidade: Estes detectam eletronicamente a posição do portão, transmitindo dados em tempo real. No entanto, a eletrónica pode falhar em ambientes agressivos.
• Indicadores mecânicos: Mecanismos simples com bandas coloridas ou setas mostram a posição da válvula através de penetrações no castelo. Os índices mecânicos, visíveis no exterior em todas as condições, fornecem um feedback direto da posição da porta sem eletrónica.

Uma indicação fiável evita o funcionamento de comportas fechadas que podem partir a haste/portas. A indicação da posição também evita que as comportas fiquem ligeiramente abertas, o que pode provocar a passagem de detritos e a fuga da sede.

Considerações chave na seleção de válvulas de gaveta

A escolha de válvulas de gaveta adequadas requer uma avaliação:

• Pressão nominal
• Classificação da temperatura
• Direção do fluxo
• Requisitos de encerramento
• Necessidades de resistência à corrosão
• Acessibilidade
• Necessidades de estrangulamento
• Requisitos de automatização
• Custos iniciais/manutenção

Considere as condições de funcionamento, as propriedades do meio da linha e o local de instalação ao escolher as válvulas. Consultar especialistas em válvulas também ajuda a selecionar as melhores configurações de válvulas de cunha.

As válvulas de gaveta corretamente dimensionadas com classes de pressão adequadas às pressões máximas proporcionam uma longa vida útil. A obtenção de revestimentos adequados para resistência à corrosão evita a falha precoce da válvula.

Dimensionamento de válvulas de gaveta

Durante o dimensionamento, o diâmetro da passagem do fluxo da válvula de gaveta deve corresponder à tubagem para evitar estrangulamentos de fluxo.

As válvulas sobredimensionadas podem depositar detritos à volta das comportas, provocando fugas. As válvulas subdimensionadas provocam erosão, fugas e perdas de caudal devido a velocidades elevadas.

O tipo de extremidade da ligação da válvula também necessita de uma tubagem correspondente. As extremidades flangeadas adequam-se às necessidades de desmontagem frequente, enquanto as extremidades roscadas se adaptam facilmente a aplicações de média pressão.

Posição de instalação

Idealmente, as válvulas de comporta devem ser verticais, permitindo a queda livre da comporta para reduzir o atrito de deslizamento. Isto prolonga a vida útil do vedante em aplicações de ciclo elevado ou de estrangulamento.

As posições horizontais necessitam de abertura/fecho ocasional para evitar que a porta fique colada aos bancos.

Configurações

As válvulas de cunha apresentam diferentes juntas de castelo, modelos de haste (ascendente/não ascendente), tipos de sede (metálica/resiliente) e ligações de extremidade (flangeadas, soldadas com encaixe, soldadas topo a topo, etc.) para se adaptarem a necessidades de instalação específicas. A obtenção de configurações adequadas evita falhas prematuras.

A escolha da configuração correta da válvula de cunha, juntamente com um dimensionamento inteligente, resulta num desempenho fiável da aplicação. Isto minimiza as paragens não planeadas, permitindo um aumento do tempo de funcionamento e da produtividade operacional.

Conclusão

A partir da discussão detalhada acima, você agora tem uma sólida compreensão do significado, funcionamento, projetos, aplicações e vantagens da válvula de gaveta.

Para recapitular rapidamente:

• As válvulas de gaveta permitem o controlo on-off utilizando um elemento de gaveta/disco que se move normalmente em relação ao fluxo
• A comporta pressiona contra os anéis da sede para obter um fecho estanque em ambas as direcções do fluxo
• As válvulas de gaveta são principalmente utilizadas como válvulas de isolamento que interrompem ou abrem totalmente o fluxo

Estão disponíveis várias configurações de design com cunha, corrediça paralela ou comportas expansíveis. Isto permite uma aplicação fiável em vários cenários industriais, como linhas químicas, instalações de processamento, linhas de vapor, etc., onde é necessário um isolamento frequente.

Espero que tenha gostado deste guia definitivo que explica tudo sobre as válvulas de gaveta. Por favor, partilhe-o se o achou útil. Se tiver outras perguntas sobre válvulas de gaveta, diga-me na secção de comentários abaixo!