Causas de vazamento em válvulas borboleta e soluções correspondentes

As válvulas borboleta são amplamente utilizadas em indústrias como tratamento de água, petróleo e gás, HVAC e processamento químico devido ao seu design compacto, controle de fluxo eficiente e custo-benefício.

No entanto, um dos problemas mais comuns comválvulas borboletaVazamentos são chamados de vazamentos. Os vazamentos podem ocorrer internamente (através da sede da válvula) ou externamente (ao redor da haste ou do corpo da válvula). Os vazamentos podem ser pequenos ou grandes, resultando em redução da eficiência do sistema, sérios riscos à segurança, problemas ambientais ou paradas dispendiosas.
Portanto, compreender as causas principais desses vazamentos e implementar soluções eficazes é fundamental para garantir o desempenho confiável das válvulas.

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Tipos de vazamentos em válvulas borboleta

Antes de analisarmos as causas e soluções, vamos primeiro classificar os vazamentos mais comuns em válvulas borboleta:
a. Vazamento interno: O fluido passa pela válvula quando ela está na posição fechada, indicando que a sede ou o disco da válvula não conseguem formar uma vedação hermética.
b. Vazamento externo: O fluido escapa do corpo da válvula, geralmente ao redor da haste da válvula, da gaxeta ou da conexão do flange, comprometendo a vedação.

Ambos os tipos de vazamentos podem ter origem em fatores relacionados ao projeto, instalação, operação ou manutenção.
A seguir, exploraremos as principais causas e as respectivas soluções para cada tipo de vazamento.

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1. Vedações desgastadas ou danificadas

Uma causa comum de vazamento interno é a degradação dos componentes de vedação das válvulas (como revestimentos elásticos ou sedes metálicas).

1.1 Causas

- Degradação do material: A exposição prolongada a líquidos corrosivos, altas temperaturas ou radiação ultravioleta pode fazer com que as vedações endureçam, rachem ou percam a elasticidade.

- Meios abrasivos: Fluidos que contêm areia, cascalho ou outras partículas corroem as vedações com o tempo.

- Envelhecimento: Mesmo em condições menos exigentes, as vedações deterioram-se naturalmente com o tempo, reduzindo a sua capacidade de se ajustarem ao disco da válvula. Este é um processo natural inevitável de envelhecimento.

- Torque excessivo: O torque dos atuadores elétricos, pneumáticos ou outros selecionados é muito alto, e o disco da válvula aplica muita pressão na sede da válvula ao fechar, causando deformação ou até mesmo ruptura da sede. Mesmo quando operadas manualmente, a aplicação de torque excessivo em válvulas borboleta de grande diâmetro pode causar deformação ou danos à sede da válvula.

1.2 Soluções

- Seleção de materiais: Selecione materiais de vedação compatíveis com o fluido e as condições de operação. Por exemplo, utilize PTFE para resistência química, EPDM para aplicações com água e Viton para fluidos à base de óleo.
- Manutenção regular: Implemente um programa de manutenção preventiva para inspecionar e substituir as vedações antes que elas falhem. Isso é especialmente importante em ambientes agressivos.
- Revestimento protetor: Em aplicações abrasivas, considere o uso de válvulas com sedes revestidas ou endurecidas para prolongar a vida útil das vedações.
- Otimize o atuador: De acordo com os dados de torque da válvula borboleta fornecidos pelo fabricante, selecione um atuador com torque adequado ou um atuador com proteção contra sobretorque. Além disso, ao operar manualmente, deve-se evitar força excessiva. A Zfa recomenda que, em caso de dúvida, seja utilizado um atuador de alavanca ou de engrenagem helicoidal com limitação de torque.
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2. Instalação inadequada

O vazamento geralmente é causado por erros durante a instalação da válvula, afetando as vedações internas e externas.

2.1 Causas

- Desalinhamento: Se a válvula não estiver devidamente alinhada com o tubo, o disco pode não assentar corretamente, resultando em vazamento interno.
- Torque insuficiente: O aperto insuficiente dos parafusos do flange pode causar vazamento externo na interface entre a válvula e o tubo.
- Aperto excessivo: O torque excessivo pode causar deformação do corpo ou da sede da válvula, o que pode impedir o fechamento completo do disco e causar vazamento interno.

2.2 Solução

- Verificação de alinhamento: Durante a instalação, utilize uma ferramenta de alinhamento para garantir que a válvula esteja centrada no tubo. É também necessário verificar se o disco se move livremente sem entrar em contato com a parede do tubo.
- Especificação de torque: Siga o valor de torque recomendado pelo fabricante para os parafusos da flange e use uma chave dinamométrica calibrada para obter uma compressão uniforme da junta.
- Seleção de juntas: Utilize juntas de alta qualidade e alta elasticidade, compatíveis com os materiais da válvula e da tubulação. Certifique-se também de que o tamanho da junta seja adequado para evitar compressão excessiva ou folgas.
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3. Interferência do disco

Pode ocorrer vazamento interno quando o disco não consegue fechar completamente devido à interferência física com o tubo ou flange circundante.

3.1 Causa

- Incompatibilidade no diâmetro do tubo: Se o diâmetro interno do tubo for muito pequeno, o disco pode bater na parede do tubo ao fechar.
- Projeto do flange: Flanges com face elevada ou superfícies de acoplamento com dimensões inadequadas podem impedir o movimento do disco.
- Acúmulo de detritos: Sólidos ou incrustações que se acumulam dentro da válvula podem impedir que o disco se encaixe corretamente.

3.2 Solução

- Verificação de compatibilidade: Antes da instalação, confirme se o diâmetro do disco da válvula é compatível com o diâmetro interno do tubo.
- Ajuste do flange: Siga normas como ANSI ou DIN para usar flanges planos ou juntas para garantir a folga do disco.
- Trabalho de limpeza: Lave o sistema antes de operar a válvula para remover detritos e instale filtros a montante, se as condições permitirem, para evitar acúmulo futuro.

4. Falha no tamponamento da haste

O vazamento externo geralmente ocorre ao redor da haste da válvula, devido a problemas com a gaxeta ou as vedações que impedem o fluxo de fluido ao longo do eixo.

4.1 Causa

- Desgaste: Com o tempo, materiais de vedação como PTFE ou grafite se desgastam devido ao movimento ou à pressão da haste.
- Flutuações de temperatura: Com base no princípio da expansão e contração térmica, flutuações repetidas de temperatura podem fazer com que a embalagem encolha, se solte e até se rompa.
- Ajuste inadequado: Se a gaxeta estiver muito solta, o fluido pode vazar; se estiver muito apertada, pode danificar a haste da válvula ou restringir o movimento.

4.2 Solução

- Manutenção da embalagem: Verifique e substitua regularmente os materiais de embalagem desgastados.
- Considerações sobre temperatura: Selecione materiais de embalagem adequados à faixa de temperatura do sistema, como materiais de grafite flexíveis para aplicações de alta temperatura.
- Ajuste da gaxeta: Aperte a gaxeta com o torque especificado pelo fabricante, verifique se há vazamentos após o ajuste e evite compressão excessiva.

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5. Pressão ou temperatura excessivas

Quando as condições de operação excedem o limite de projeto da válvula, podem ocorrer vazamentos, afetando as vedações internas e externas.

5.1 Causas

- Pressão excessiva: Pressão acima da capacidade nominal da válvula pode deformar a sede ou o disco da válvula, impossibilitando a vedação.
- Expansão térmica: Altas temperaturas podem fazer com que os componentes se expandam de forma desigual, causando envelhecimento, amolecimento ou até mesmo carbonização da vedação, o que pode afetar o encaixe da superfície de vedação, afrouxar a vedação ou causar vazamento externo na junta.
- Fragilidade a frio: Em condições abaixo de -10 graus, a vedação pode tornar-se quebradiça e rachar, causando vazamentos.

5.2 Soluções

- Classificações de pressão e temperatura adequadas: Selecione válvulas com classificações de pressão e temperatura que excedam as condições máximas do sistema e considere as margens de segurança.
- Alívio de pressão: Instale uma válvula ou regulador de alívio de pressão a montante para evitar sobrepressão.
- Isolamento/aquecimento: Em climas frios, utilize mangas isolantes ou linhas de aquecimento para evitar o congelamento.

5.3 Tabela de comparação de temperatura dos materiais

A seguir, são apresentados os meios e as faixas de temperatura correspondentes às vedações de diversos materiais.

 

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6. Cavitação e corrosão

6.1 O que é cavitação?

A cavitação é causada pela queda repentina da pressão do fluido até a pressão de vapor do líquido na região de estrangulamento da válvula (como entre o disco borboleta e a sede da válvula), resultando na gaseificação localizada do líquido e na formação de bolhas. Quando essas bolhas se movem para a área de alta pressão juntamente com o fluido, elas colapsam rapidamente, gerando ondas de choque e microjatos, que por sua vez causam erosão e danos à superfície de vedação da válvula, à sede da válvula e ao corpo da válvula.
Embora a cavitação e a corrosão sejam principalmente um problema de desempenho, elas podem causar vazamentos indiretamente, danificando a superfície de vedação.

6.2 O que é corrosão?

A corrosão é causada por reações químicas ou eletroquímicas na superfície do material da válvula borboleta devido ao contato prolongado com meios corrosivos (como ácido, álcali, solução salina ou vapor em alta temperatura), resultando em danos à superfície de vedação da válvula, à haste da válvula, à sede da válvula ou ao corpo da válvula.

6.3 Causas

- Queda de pressão elevada: Mudanças rápidas de pressão produzem bolhas que estouram, as quais corroem o disco ou a sede da válvula.
- Fluxo corrosivo: O meio contém ácidos, álcalis, sais, etc., que reagem diretamente com a superfície metálica, causando a dissolução ou corrosão gradual e o afinamento da superfície de vedação e do corpo da válvula.
- Meios abrasivos: Fluidos de alta velocidade que contêm partículas desgastarão a borda de vedação com o tempo.

6.4 Soluções

- Controle de fluxo: Determine corretamente o tamanho da válvula para minimizar a queda de pressão e utilize os cálculos do coeficiente de fluxo (Cv) para atender aos requisitos do sistema.
- Melhoria do material: Escolha materiais resistentes à corrosão, como aço inoxidável ou revestimentos de superfície dura para discos e sedes de válvulas.
- Projeto do sistema: Reduzir a vazão aumentando o diâmetro do tubo ou adicionando um dispositivo redutor de pressão a montante.

6.5 Tabela de Valores CV

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7. Defeitos de fabricação

Às vezes, os vazamentos têm origem em defeitos na construção da válvula, que podem ser detectados durante o uso inicial ou os testes.

7.1 Causas

- Defeitos de fundição: Porosidade ou rachaduras no corpo da válvula podem causar vazamento externo.
- Problemas na superfície de vedação: O usinagem irregular do disco ou da sede pode impedir uma vedação adequada, resultando em vazamento interno.
- Erros de montagem: A instalação incorreta de vedações ou o desalinhamento de componentes durante a fabricação podem causar vazamentos.

7.2 Soluções

- Garantia de qualidade: Compre de fabricantes conceituados com certificações como a ISO 9001 e solicite um relatório de teste de pressão (por exemplo, de acordo com a API 598) para verificar a estanqueidade.
- Testes pré-instalação: Realizar testes de vazamento hidrostático ou pneumático antes da instalação para identificar defeitos e devolver as unidades defeituosas ao fornecedor.
- Reclamações de garantia: Certifique-se de que a válvula tenha uma garantia que cubra defeitos de fabricação, para que possa ser substituída caso sejam detectados vazamentos precocemente.

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8. Conclusão

Válvula borboletaPara solucionar problemas de vazamento, é necessário combinar a seleção da válvula correta, instalação cuidadosa, manutenção regular e otimização do sistema. Ao selecionar materiais adequados à aplicação, seguir as diretrizes de instalação e monitorar as condições de operação, os usuários podem reduzir significativamente o risco de vazamento.
Vazamento na válvula borboletaOs problemas podem ser causados ​​por diversos fatores, e diferentes soluções são necessárias para diferentes tipos de vazamento. Seja vazamento interno ou externo, geralmente pode ser atribuído a vedações desgastadas, erros de instalação, interferência do disco da válvula, problemas na gaxeta da haste da válvula, pressão/temperatura excessiva, defeitos de fabricação ou corrosão. O risco de vazamento em válvulas borboleta pode ser efetivamente reduzido por meio de seleção adequada, instalação correta, manutenção regular e operação otimizada. Para aplicações críticas, consultar fabricantes de válvulas ou engenheiros de sistemas pode garantir ainda mais a operação sem vazamentos e melhorar a segurança e a eficiência operacional do sistema.