Válvula de gaveta tipo cunha: Guia técnico para engenheiros e compradores

1. O que é uma válvula de gaveta resiliente?

A válvula de gaveta de cunha resiliente é um membro avançado daválvula de gaveta em cunhaA principal característica dessa família é que o disco da gaveta é totalmente revestido ou fabricado integralmente com um material elástico (normalmente borracha EPDM), em vez do tradicional projeto de vedação totalmente metálica. Essa construção visa proporcionar uma vedação bidirecional confiável, evitando os problemas comuns de travamento e operação com alto torque encontrados em válvulas de gaveta rígidas convencionais.

Ao contrário das válvulas de gaveta de cunha tradicionais com sede metálica, a gaveta de uma válvula de gaveta de cunha resiliente geralmente possui um corpo de ferro fundido dúctil com um revestimento de borracha EPDM totalmente vulcanizada que atende aos padrões de aprovação para água potável. Ao fechar, a camada de borracha elástica faz contato resiliente com a sede do corpo da válvula, em vez de contato rígido metal-metal. Desde a década de 1980, as válvulas de gaveta de cunha resilientes tornaram-se a principal escolha em redes de tratamento e distribuição de água, especialmente para tamanhos de até DN600. Atualmente, os principais fabricantes ampliaram a gama até DN1000 ou mesmo DN1200.

Importância para a aquisição: As válvulas de gaveta com cunha resiliente oferecem vantagens distintas no abastecimento de água, drenagem e tratamento de águas residuais. A superfície de vedação de borracha resiste eficazmente ao desgaste causado por partículas no fluido e não requer o brunimento de alta precisão das faces de vedação metálicas, reduzindo assim os custos de fabricação e manutenção.

2. Como funciona uma válvula de gaveta tipo cunha?

Uma válvula de gaveta tipo cunha é uma válvula de múltiplas voltas: sua haste aciona a gaveta por meio de um movimento rotativo roscado. A gaveta se move perpendicularmente à direção do fluxo.

Sequência operacional:

1.EncerramentoAo girar o volante ou atuador no sentido horário, a haste move a comporta para baixo. As duas faces de vedação da comporta em forma de cunha são projetadas com uma parte superior mais espessa e uma inferior mais fina. À medida que a comporta desce para dentro dos assentos do corpo, as superfícies em cunha geram uma ação de cunha forçada entre os assentos. Essa ação converte a força axial de operação em pressão de vedação radial, obtendo-se assim uma vedação hermética. Este é um tipo de vedação por força – a força de vedação provém principalmente da atuação externa, e não da pressão da linha.

2.AberturaA haste gira na direção oposta, levantando a comporta e afastando-a das sedes, abrindo completamente a passagem do fluxo. Quando totalmente aberta, a válvula de comporta oferece um caminho de fluxo direto e desobstruído, com baixíssima resistência ao fluido, e permite a passagem de pigs (dispositivos de limpeza de dutos).

3.Características de funcionamentoComo a haste requer múltiplas voltas para completar o curso total, as válvulas de gaveta abrem e fecham lentamente. Essa característica inerente também ajuda a evitar o efeito de golpe de aríete.

Nota importanteAs válvulas de gaveta tipo cunha são projetadas para operação totalmente aberta ou totalmente fechada. Elas não devem ser usadas como válvulas de estrangulamento. Uma gaveta parcialmente aberta estará sujeita à erosão e ao impacto do fluido, o que pode danificar as faces de vedação e causar vibração e ruído.

3. Classificação das válvulas de gaveta tipo cunha

As válvulas de gaveta tipo cunha podem ser classificadas de acordo com diversos critérios:

3.1 Construção com Disco de Portão

Dentre essas opções, o design de cunha flexível combina as vantagens dos discos rígidos e dos discos duplos, sendo atualmente a opção mais utilizada para válvulas de gaveta de cunha de médio a grande diâmetro.

3.2 Por Configuração da Haste

• Haste ascendente (parafuso externo e garfo)– A haste move-se para cima e para baixo durante o funcionamento, fornecendo uma indicação visual da posição da válvula.

•Haste não ascendente (parafuso interno)– A haste gira sem movimento axial; a porca da haste move-se para cima/para baixo. Adequado para aplicações com altura de instalação limitada.

3.3 Método de atuação

Manual, elétrico, pneumático, hidráulico, etc.

3.4 Por tipo de conexão

Flangeado, para soldagem de topo, tipo wafer, etc.

4. Diferenças entre válvulas de gaveta tipo cunha e válvulas de gaveta paralelas

As válvulas de gaveta são fundamentalmente divididas em dois tipos: do tipo cunha e do tipo paralelo, com base na geometria da gaveta. Suas principais diferenças são:

Diretrizes de seleçãoEscolha válvulas de gaveta tipo cunha quando forem necessárias alta confiabilidade e vedação bidirecional. Para vapor superaquecido, água de alimentação de caldeiras ou outros serviços com ciclos térmicos frequentes, as válvulas de gaveta paralelas evitam o travamento térmico e podem ser uma opção melhor.

5. Normas de projeto aplicáveis ​​para válvulas de gaveta tipo cunha

O projeto, a fabricação e os testes de válvulas de gaveta tipo cunha devem estar em conformidade com uma série de normas técnicas rigorosas. Essas normas garantem qualidade, intercambialidade e segurança. As principais normas nacionais e internacionais estão resumidas abaixo para referência das equipes de engenharia e compras durante a seleção e aceitação.

5.1 Normas Nacionais Chinesas (GB) e Normas Industriais Chinesas (JB)

Para o mercado interno,Válvulas de gaveta em cunhageralmente seguem estes padrões:

Anteriormente, a norma JB/T 1739-1992 (“Elementos estruturais de válvulas – Dimensões do espaçamento da sede e do ângulo da cunha para válvulas de gaveta com cunha”) abordava especificamente os ângulos da cunha, mas foi retirada em 2005. Atualmente, a seleção do ângulo da cunha baseia-se nas práticas de projeto de cada fabricante e nas condições reais de serviço.

5.2 Normas internacionais (API, ASME, AWWA, etc.)

Para projetos de exportação ou projetos com padrões americanos, as seguintes normas são geralmente adotadas:

5.3 Normas específicas para válvulas de gaveta de cunha resilientes (Indústria da Água)

Para abastecimento de água e drenagem, a American Water Works Association (AWWA) desenvolveu uma série específica:

•ANSI/AWWA C509– Norma para válvulas de gaveta com sede resiliente (3 polegadas e maiores, até 250 psig). Especifica os requisitos para o revestimento resiliente (adesão conforme ASTM D429), vedações da haste, vedação bidirecional estanque por bolhas, etc.

•ANSI/AWWA C515– Norma para válvulas de gaveta resilientes de ferro fundido dúctil de grande diâmetro (normalmente 4 polegadas ou mais), com requisitos rigorosos de espessura de parede e material.

•AWWA C111/A21.11– Norma para juntas com gaxetas de borracha (mecânicas e de encaixe), aplicável a conexões com extremidades mecânicas.

5.4 Outras Normas Relevantes

5.5 Pontos-chave para aquisição e aceitação

Ao selecionar e aceitar válvulas de gaveta tipo cunha, o pessoal de compras deve verificar os seguintes aspectos de conformidade com as normas:

1.Confirmação do padrão de projeto– Certifique-se de que a válvula foi projetada de acordo com a versão padrão correta (por exemplo, GB/T 12234, API 600 ou AWWA C509) para o serviço pretendido.

2.dimensão face a face– Verifique se o comprimento da válvula está em conformidade com a norma GB/T 12221 ou ASME B16.10 para garantir a intercambialidade no local.

3.Compatibilidade de flange– Confirme se a norma do flange (JB/T 79, GB/T 9113, ASME B16.5, etc.) é compatível com o sistema de tubulação.

4.Análise do relatório de teste– Solicite relatórios de testes de fábrica de acordo com as normas JB/T 9092 ou API 598, incluindo resultados de testes de resistência da carcaça, encosto e estanqueidade do assento.

5.Certificados de materiais– Para válvulas de gaveta resilientes, obtenha o certificado do material de revestimento EPDM e os relatórios de teste de adesão.

6.Inspeção de marcação– Verificar se a marcação do corpo da válvula atende aos requisitos da norma GB/T 12220 (fabricante, tamanho, material, classe de pressão, etc.).

6. Qual é o ângulo de cunha de uma válvula de gaveta tipo cunha?

O ângulo da cunha é um dos parâmetros de projeto mais críticos para válvulas de gaveta tipo cunha, afetando diretamente a confiabilidade da vedação, o torque de operação e a adaptabilidade à temperatura.

6.1 Valores comuns de ângulo de cunha

O ângulo entre cada face de vedação e a linha central vertical (ou seja, o ângulo da cunha) é normalmente escolhido a partir dos seguintes valores padrão:

•2°52′
•3°30′
•5° (mais comum)
•8°
•10°

Dentre esses, 5° é o mais utilizado. Uma válvula de gaveta paralela pode ser considerada um caso especial com um ângulo de cunha de 0°.

6.2 Fatores que influenciam a seleção do ângulo da cunha

O ângulo da cunha depende principalmente da temperatura de operação do fluido:

•Quanto maior a temperatura, maior deve ser o ângulo – isso reduz o risco de travamento térmico (emperramento) devido à expansão térmica do eletrodo.

•Para meios de baixa temperatura, um ângulo pequeno como 2°52′ é frequentemente escolhido.

•Para aplicações em altas temperaturas, ângulos maiores (5°, 8° ou até mesmo 10°) são preferíveis.

6.3 Princípios de projeto do ângulo da cunha

O ângulo da cunha não é arbitrário. O formato da cunha visa gerar pressão de vedação mecânica adicional quando a válvula fecha. Um ângulo menor produz uma força de vedação radial maior para o mesmo curso axial, proporcionando um fechamento mais confiável, mas exige maior precisão de usinagem e é mais propenso ao travamento térmico. Um ângulo maior, por outro lado, permite uma operação mais suave e menor risco de travamento, mas necessita de um curso de fechamento mais longo para desenvolver a mesma força de vedação.

Conforme mencionado anteriormente, a norma especializada JB/T 1739-1992 foi retirada em 2005. Atualmente, a seleção do ângulo da cunha é baseada nas regras de projeto de cada fabricante e nas condições específicas de serviço.

7. Pontos de interesse adicionais para profissionais de engenharia e compras

7.1 Parâmetros técnicos típicos para válvulas de gaveta de cunha resilientes

•Classificações de pressãoOs valores comuns são PN16 (16 bar), 200 psi (13,8 bar) CWP, 300 psi (20,7 bar), etc.

•Faixa de temperaturaOs modelos com assento de borracha geralmente são limitados a temperaturas entre -10°C e +130°C; os modelos com assento de metal podem suportar temperaturas mais altas.

•Faixa de tamanho: DN50 a DN1000+.

•Materiais corporaisFerro fundido, ferro fundido nodular, etc.

•Material de vedaçãoBorracha EPDM (grau para água potável).

7.2 Principais vantagens das válvulas de gaveta de cunha resilientes

•Zero bidirecional- Vedação contra vazamentos - a cunha de borracha resistente proporciona uma vedação hermética.

•Baixo torque de operação– O atrito entre borracha e metal é muito menor do que o atrito entre metal e metal.

•Sem aderência– a cunha resiliente pode deformar-se ligeiramente, de modo que não fica presa nos assentos como uma cunha rígida.

•Longa vida útil– Materiais resilientes reduzem o desgaste nas superfícies de vedação.

7.3 Recomendações de Aquisição

1. Compare as condições de serviço.– Escolha o ângulo de cunha apropriado com base na temperatura média; para aplicações de alta temperatura, considere designs de cunha flexível ou de comporta paralela.

2. Conformidade com as normas– Confirme se o produto atende às normas relevantes, como EN 1074, BS 5163, AWWA C550, etc.

3. Proteção contra corrosão– Verificar o revestimento interno e externo (ex.: pó epóxi fundido – FBE).

4. Tipo de acionamento– Selecione haste retrátil/não retrátil, atuador manual/elétrico/pneumático de acordo com os requisitos do local.

Válvulas de gaveta em cunhaAs válvulas de isolamento estão entre as mais utilizadas em sistemas de tubulação. Sua seleção envolve diversas considerações técnicas, incluindo o projeto de vedação, a escolha do ângulo da cunha, a compatibilidade de materiais e a conformidade com as normas. Esperamos que este artigo seja uma referência valiosa para profissionais de engenharia e compras em suas decisões de seleção e aquisição de projetos.