Qual é a diferença entre válvula gaveta e válvula globo

Qual é a diferença entre válvula gaveta e válvula globo

No projeto de sistemas de dutos ou na seleção de manutenção, as válvulas gaveta e as válvulas globo são frequentemente comparadas. Embora ambos sejam usados ​​para bloquear ou regular o fluxo médio, existem diferenças significativas em sua estrutura interna, dinâmica de fluidos e cenários aplicáveis.

 

Da perspectiva da geometria do caminho do fluxo, o membro de fechamento (porta) de uma válvula gaveta se move perpendicularmente à direção do fluido. Quando a válvula está totalmente aberta, a comporta libera completamente o caminho do fluxo, criando uma passagem-reta. Este design traz um parâmetro fundamental:porta completa. A válvula de porta completatem um diâmetro de furo que corresponde essencialmente ao diâmetro interno do tubo, e o coeficiente de fluxo medido (valor Cv) pode atingir 95% ~ 98% de um tubo reto do mesmo tamanho. Por exemplo, um DN100, PN16 válvula de porta completasob condições totalmente abertas exibe uma queda de pressão ΔP normalmente abaixo de 0,5 kPa (meio: água, velocidade de fluxo 2 m/s).

 

Em contraste, o caminho do fluxo de uma válvula globo tem formato de "S"-ou é dobrado. O fluido deve passar através de um espaço anular estreito entre a sede e o disco – mesmo quando a válvula está totalmente aberta, a direção do fluxo muda duas vezes em 90 graus. Esta estrutura leva a uma perda de pressão significativamente maior. Padrão da indústriaAPI 623os dados de teste mostram que, para o mesmo tamanho de furo (DN100), o valor Cv de uma válvula globo totalmente aberta é apenas 40% ~ 60% do valor de uma válvula gaveta, e a perda de pressão é 3 ~ 5 vezes maior.

Mecanismo de vedação e características operacionais

As válvulas gaveta dependem da força de cunha entre a gaveta e ambas as faces da sede para obter vedação. Em condições industriais de alta-temperatura e{2}}pressão, oválvula de gaveta em cunha de aço fundidoé uma escolha comum. Sua comporta tem um cone-em forma de cunha (normalmente ângulo de cunha de 5 a 8 graus) que se ajusta às superfícies de vedação no corpo. Ao fechar, a haste empurra a comporta para baixo e as superfícies da cunha produzem um efeito mecânico de autotravamento, atingindo uma pressão de contato de vedação de 40~60 MPa (de acordo comASME B16.34, classificação Classe 300). No entanto, as válvulas gaveta não são adequadas para regulação de fluxo – quando a comporta está em uma abertura intermediária, o impacto médio e a vibração de alta velocidade desgastam rapidamente as superfícies de vedação. A experiência mostra que a operação contínua de uma válvula gaveta com abertura de 30% a 70% reduz a vida útil da superfície de vedação para menos de 10% do seu número nominal de ciclos de comutação.

As válvulas globo, por outro lado, possuem superfícies de vedação projetadas como planas ou cônicas (ângulo do cone normalmente de 5 a 10 graus), com o disco pressionado verticalmente na sede. Esta construção permite uma vedação estável em qualquer posição de abertura, tornando a válvula globo uma candidata ideal para serviço de estrangulamento. Mas a desvantagem é que a haste deve suportar uma força axial maior. Para uma válvula globo Classe 150, DN80, o impulso da haste necessário para fechar é cerca de 1,8 vezes maior que o de uma válvula globo.válvula de gaveta em cunha de aço fundidoda mesma especificação (calculada com base em: pressão média 1,6 MPa, diâmetro médio da superfície de vedação 60 mm).

 

Materiais e parâmetros de fabricação

A válvula de gaveta em cunha de aço fundidonormalmente é feito deWCB, LCB, ouWC6aços carbono e ligas fundidos, com uma faixa de temperatura aplicável de -29 graus a 425 graus (paraWCB). As superfícies de vedação podem ser revestidas comEstelite 6liga à base de cobalto (dureza HRC 40 ~ 45) ou feita de aço inoxidável com 13% de cromo. Por exemplo, dados de aquisição de um projeto petroquímico: um dispositivo Classe 300 de 6 polegadasválvula de gaveta em cunha de aço fundidotem uma espessura mínima de parede de 9,5 mm porASME B16.34, uma pressão de teste hidrostático de 7,7 MPa (temperatura ambiente) e reunião de teste de vedação de vazamentoAPI 598(vazamento zero para líquidos).

 

Por umválvula de porta completa, as tolerâncias dimensionais críticas devem estar em conformidade comISO 5208ouEN 12266. Um típico 4 polegadas (DN100)porta completao produto tem um diâmetro real mínimo de 102 mm (o diâmetro interno do tubo geralmente é de 104 mm). Em comparação com uma válvula gaveta de diâmetro reduzido (diâmetro de apenas cerca de 80 mm), aporta completaO design permite que uma sonda pig ou de inspeção passe sem obstrução. No entanto, a passagem completa aumenta o comprimento face a face da válvula – de acordo comISO 5752, uma válvula gaveta de passagem completa de 4 polegadas tem um comprimento estrutural de cerca de 229 mm, enquanto a válvula de diâmetro reduzido do mesmo tamanho tem apenas 178 mm.

 

Base de decisão de seleção: quando usar válvula gaveta versus válvula globo

De acordo comAPI 571eNACEMR0175diretrizes, as seguintes condições favorecem a seleção de válvulas gaveta (especialmenteválvula de gaveta em cunha de aço fundido):

• Dutos de longa distância (por exemplo, linhas troncais de petróleo bruto e gás natural) que quase não exigem perda de pressão quando totalmente abertos.
• Sistemas com ciclos liga-desliga frequentes, mas sem necessidade de regulação intermediária.
• Meios contendo partículas sólidas – o caminho de fluxo direto de uma válvula gaveta é menos propenso a entupimento.

 

As válvulas globo são adequadas para:

• Ramos que exigem regulação de fluxo precisa (por exemplo, desvio de água de resfriamento, água de alimentação de dessuperaquecedor de vapor).
• Aplicações com baixa frequência de comutação, mas que exigem fechamento rápido (o curso de fechamento da válvula globo é de aproximadamente uma rotação da haste, enquanto as válvulas gaveta exigem múltiplas voltas).
• Diâmetros internos pequenos (DN menor ou igual a 50), onde as válvulas globo possuem menor custo e espaço de instalação.

 

Validação de dados da indústria e equívocos comuns

Uma revisão estatística dos registros de manutenção da refinaria (2008–2020, cobrindo 37 unidades) mostra: em sistemas de rastreamento de vapor (vapor saturado, pressão 1,0 MPa, temperatura 184 graus), válvulas gaveta usadas incorretamente para estrangulamento tiveram um tempo médio entre falhas (MTBF) de apenas 6 meses; após substituí-las por válvulas globo, o MTBF aumentou para 54 meses. Por outro lado, em uma linha de resíduos de unidade de destilação atmosférica/a vácuo (meio contendo pó de catalisador, temperatura de 350 graus), as válvulas globo sofreram severa erosão e perfuração da sede devido ao fluxo turbulento, com uma vida útil média inferior a 1 ano; substituição por umválvula de gaveta em cunha de aço fundido(faces de vedação com face duraEstelite 21, dureza HRC 38 ~ 42) estendeu a vida útil para mais de 5 anos.

 

Outro parâmetro frequentemente esquecido: o torque operacional. De acordo comISO 5210testando, uma válvula gaveta Classe 150 de 8 polegadas (cunha de aço fundidotipo) possui torque de abertura/fechamento de aproximadamente 850 N·m sob pressão diferencial nominal; o torque de fechamento de uma válvula globo do mesmo tamanho é de apenas cerca de 400 N·m. Entretanto, para a seleção do atuador elétrico ou pneumático, observe que a porca da haste da válvula gaveta deve suportar um empuxo muito maior (devido à ação de cunha).

 

Resumo

As diferenças fundamentais entre as válvulas gaveta e globo residem na geometria do caminho do fluxo e no princípio de vedação. UMválvula de porta completafornece uma passagem direta quase irrestrita, adequada para aplicações que exigem baixa resistência e passagem pigging. Oválvula de gaveta em cunha de aço fundido, com suas superfícies de vedação tipo cunha, funciona de forma confiável em meios com alta temperatura, alta pressão e carregados de partículas. A válvula globo, com seu caminho de fluxo tortuoso e estrutura de vedação vertical, oferece capacidade de estrangulamento ao custo de maior perda de pressão. A seleção deve considerar os requisitos específicos do processo para valor Cv, características do meio, frequência operacional e intervalos de manutenção, e ser verificada em relação a padrões comoAPI 600(válvulas gaveta) eAPI 623(válvulas globo).