1. Escolha uma válvula para serviço criogênico
Escolher umVálvula criogênicaA escolha de válvulas para aplicações criogênicas pode ser bastante complexa. Os compradores devem considerar as condições a bordo e na fábrica. Além disso, as propriedades específicas dos fluidos criogênicos exigem um desempenho específico das válvulas. A seleção adequada garante a confiabilidade da planta, a proteção dos equipamentos e a operação segura. O mercado global de GNL utiliza dois modelos principais de válvulas.
O operador deve reduzir o tamanho do tanque de gás natural para mantê-lo o menor possível. Isso é feito através do GNL (gás natural liquefeito). Ao resfriar o gás natural a aproximadamente -165 °C, ele se torna líquido. Nessa temperatura, a válvula de isolamento principal ainda deve funcionar.
2. O que afeta o projeto de válvulas criogênicas
A temperatura tem uma influência importante no projeto da válvula. Por exemplo, os usuários podem precisar dela para ambientes com clima temperado, como o Oriente Médio, ou para ambientes frios, como os oceanos polares. Ambos os ambientes podem afetar a estanqueidade e a durabilidade da válvula. Os componentes dessas válvulas incluem o corpo da válvula, a tampa, a haste, a vedação da haste, a válvula de esfera e a sede da válvula. Devido à diferente composição dos materiais, essas peças se expandem e contraem em diferentes temperaturas.
2.1. Opções de aplicação criogênica
• Os operadores utilizam válvulas em ambientes frios, como plataformas de petróleo em mares polares.
• Os operadores utilizam válvulas para controlar fluidos que estão bem abaixo do ponto de congelamento.
No caso de gases altamente inflamáveis, como gás natural ou oxigênio, a válvula também deve funcionar corretamente em caso de incêndio.
2.2. Pressão da válvula criogênica
Durante o manuseio normal do refrigerante, ocorre um acúmulo de pressão devido ao aumento da temperatura ambiente e à consequente formação de vapor. É fundamental ter cuidado especial ao projetar o sistema de válvulas/tubulação, pois isso permite o acúmulo de pressão.
2.3. Temperatura da válvula criogênica
Mudanças bruscas de temperatura podem afetar a segurança dos trabalhadores e das fábricas. Devido à diferente composição dos materiais e ao tempo de exposição ao refrigerante, cada componente da válvula criogênica se expande e contrai em taxas diferentes.
Outro grande problema no manuseio de refrigerantes é o aumento da temperatura proveniente do ambiente. Esse aumento de temperatura é o que leva os fabricantes a isolar válvulas e tubulações.
Além da alta faixa de temperatura, a válvula também precisa superar desafios consideráveis. No caso do hélio liquefeito, a temperatura do gás liquefeito chega a -270 °C.
2.4. Função da válvula criogênica
Por outro lado, se a temperatura cair para o zero absoluto, o funcionamento da válvula torna-se muito difícil. As válvulas criogênicas conectam tubulações com gases liquefeitos ao ambiente externo. Isso ocorre à temperatura ambiente. O resultado pode ser uma diferença de temperatura de até 300 °C entre a tubulação e o ambiente.
2.5. Eficiência da válvula criogênica
A diferença de temperatura cria um fluxo de calor da zona quente para a zona fria. Isso prejudica o funcionamento normal da válvula e, em casos extremos, reduz a eficiência do sistema. Isso é particularmente preocupante se houver formação de gelo na extremidade quente.
No entanto, em aplicações de baixa temperatura, esse processo de aquecimento passivo também é intencional. Esse processo é usado para vedar a haste da válvula. Normalmente, a haste da válvula é vedada com plástico. Esses materiais não suportam baixas temperaturas, mas as vedações metálicas de alto desempenho das duas partes, que se movem muito em direções opostas, são muito caras e praticamente impossíveis de serem fabricadas.
2.6. Vedação de válvulas criogênicas
Existe uma solução muito simples para esse problema! Basta levar o plástico usado para vedar a haste da válvula para um local com temperatura relativamente normal. Isso significa que o selante da haste da válvula deve ser mantido a uma certa distância do fluido.
2.7. Válvula rotativa de isolamento hermético com três deslocamentos
Esses deslocamentos permitem que a válvula abra e feche. Eles apresentam baixíssimo atrito e resistência durante a operação. Além disso, utilizam o torque da haste para tornar a válvula mais estanque. Um dos desafios do armazenamento de GNL são as cavidades aprisionadas. Nessas cavidades, o líquido pode expandir-se explosivamente mais de 600 vezes. A válvula de isolamento estanque de três rotações elimina esse problema.
2.8. Válvulas de retenção de defletor simples e duplo
Essas válvulas são um componente essencial em equipamentos de liquefação, pois evitam danos causados pelo fluxo reverso. O material e o tamanho são considerações importantes, visto que as válvulas criogênicas são caras. O uso de válvulas inadequadas pode ser prejudicial.
3. Como os engenheiros garantem a estanqueidade das válvulas criogênicas?
Vazamentos são muito caros quando se considera o custo de transformar o gás em refrigerante. Além disso, são perigosos.
Um grande problema da tecnologia criogênica é a possibilidade de vazamento na sede da válvula. Os compradores frequentemente subestimam o crescimento radial e linear da haste em relação ao corpo. Se escolherem a válvula correta, podem evitar os problemas mencionados.
Nossa empresa recomenda o uso de válvulas de baixa temperatura fabricadas em aço inoxidável. Durante a operação com gás liquefeito, o material responde bem aos gradientes de temperatura.Válvulas criogênicasDevem ser utilizados materiais de vedação adequados com uma estanqueidade de até 100 bar. Além disso, o prolongamento da tampa é uma característica muito importante, pois determina a estanqueidade da vedação da haste.
Data da publicação: 13 de maio de 2020