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O que significa vazamento na válvula de controle na prática
As classes de vazamento em válvulas de controle parecem uma pequena nota na parte inferior de uma folha de dados, mas definem uma condição de aceitação mensurável: quanto fluido pode passar através de uma válvula quando ela está totalmente fechada. A norma mais amplamente referenciada, ANSI/FCI 70-2, divide o vazamento na sede em seis classes, desde uma condição de projeto não testada até uma vedação estanque a bolhas. A IEC 60534-4 segue a mesma lógica, portanto a terminologia permanece consistente em projetos internacionais. Se a classe errada for especificada, o resultado será uma válvula superfaturada, um processo que perde produto através da sede ou uma válvula que falha no teste de aceitação de fábrica. Cada classe de vazamento deve, portanto, ser verificada em relação à pressão do processo, às propriedades do fluido e à taxa de fechamento antes de fazer um pedido de compra.
ANSI/FCI 70-2 Classees de Vazamento I a VI
A FCI 70-2 define seis classes de vazamento na sede para válvulas de controle. A tabela abaixo resume-os desde o nível de desempenho mais flexível até ao mais rigoroso. Para as classes II a IV, o vazamento permitido é expresso como uma porcentagem da capacidade nominal da válvula, que é o fluxo que passaria através da válvula no curso nominal e na queda de pressão de referência. A capacidade nominal é baseada no coeficiente de vazão da válvula, portanto você precisa saber como calcular e aplicar o Cv da válvula para interpretar a tabela corretamente.
| Class | Vazamento permitido | Construção do assento | Serviço Típico |
|---|---|---|---|
| I | Não é necessário teste de vazamento | Metal com metal | Integridade estrutural, sem garantia de desligamento |
| II | 0,5% da capacidade nominal da válvula | Metal com metal | Serviço industrial geral com desligamento moderado |
| III | 0,1% da capacidade nominal da válvula | Metal com metal | Assento de metal aprimorado sem partes moles |
| IV | 0,01% da capacidade nominal da válvula | Metal com metal | Serviço padrão da válvula de controle com sede metálica |
| V | 5×10 -4 mL/min por polegada de diâmetro da porta por psi diferencial | Metal, lapidado ou bem ajustado | Gás de alta pressão e processos críticos |
| VI | 0,15 a 6,6 mL/min, dependendo do tamanho da porta | Assento macio (PTFE, EPDM, PEEK) | Fechamento à prova de bolhas para gases e líquidos limpos |
A classe V é intencionalmente mais rigorosa que as classes baseadas na capacidade. Seu limite é uma taxa volumétrica fixa por polegada de diâmetro da porta por psi de pressão diferencial, e não uma porcentagem da capacidade. A Classe VI também é classificada por volume direto, com limites definidos de acordo com o diâmetro da porta.
O que cada classe de vazamento significa em serviço
Classes com assento metálico: II a V
Classe II é o padrão industrial genérico para válvulas com sede metálica. Dá uma garantia prática de que a válvula fecha, mas não de que fecha hermeticamente. A Classe III melhora o assentamento por meio de melhor acabamento superficial e peças de encaixe mais justas, enquanto a classe IV é a especificação mais robusta para válvulas de controle com sede metálica. Com sedes lapidadas e alinhamento cuidadoso, a classe IV pode passar em um teste de fábrica sem vazamento visível, mas em serviço permite uma pequena infiltração que deve ser aceita. Classe V é usada quando o fluido é um gás valioso, um gás perigoso ou quando o vazamento na sede deve ser minimizado apesar da alta pressão diferencial. Manter uma válvula classe V nessa condição requer retificação de precisão, cargas de tubulação estáveis e um atuador forte com impulso suficiente para comprimir as superfícies de vedação metálicas.
Classe com assento macio: desligamento à prova de bolhas
A classe VI é a classe à prova de bolhas. Isto é conseguido com um material de assentamento macio, como PTFE, EPDM, FKM ou PEEK, que se deforma ligeiramente sob a força de fechamento e preenche as irregularidades da sede. Como o material é mais macio do que a superfície de apoio metálica, a válvula pode atingir níveis de vazamento que as sedes metal-metal não conseguem alcançar sem polimento extensivo. A Classe VI é comum em isolamento de gás, água limpa e sistemas de processo onde o fluido é limpo o suficiente para evitar a erosão da sede.
Para aplicações de água, HVAC ou proteção contra incêndio onde é necessário um fechamento hermético a pressão moderada, um válvula borboleta wafer com vedação suave com sede em EPDM é um caminho direto e econômico para o desempenho de classe VI. Quando o fluido é corrosivo, um Válvula de esfera com flange de aço inoxidável com sede em PTFE fornece o mesmo fechamento à prova de bolhas sem depender de um par metal-metal lapidado.
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As classes de vazamento só são significativas se as condições de teste forem definidas. FCI 70-2 e IEC 60534-4 especificam o meio de teste, a pressão de teste, a faixa de temperatura e o vazamento permitido para cada classe. O procedimento usual de fábrica segue a sequência abaixo:
- Coloque a válvula na posição totalmente fechada e conecte o meio de teste ao lado a montante.
- Aplique o diferencial de pressão especificado e deixe a pressão se estabilizar.
- Deixe que as sedes macias ou as superfícies de vedação metálica atinjam uma temperatura estável antes da medição.
- Colete o fluxo de vazamento durante a duração do teste especificada ou conte as bolhas para classe VI.
- Para classe I o vazamento não é medido; o requisito é limitado ao projeto estrutural.
Água ou querosene são comuns para testes de líquidos, enquanto ar ou nitrogênio são comuns para testes de gases. O teste de gás geralmente produz um vazamento medido mais alto do que o teste de água porque a viscosidade do gás é menor, portanto, uma válvula que passa com água ainda pode falhar com gás. A Classe VI é, portanto, normalmente verificada com ar ou nitrogênio e avaliada por contagem de bolhas.
Como escolher a classe de vazamento certa
Escolher uma classe de vazamento não significa escolher o número mais alto. A classe correta depende do que a válvula suportará e dos custos de falha que você está preparado para aceitar. Os principais fatores de seleção são:
- Pressão diferencial. Pressões mais altas aumentam o vazamento para a mesma geometria de sede, portanto, uma classe mais rigorosa deve ser combinada com mais empuxo do atuador.
- Temperatura. Os materiais de sede macia perdem sua capacidade de vedação em temperaturas elevadas, portanto, o serviço com vapor quente ou óleo térmico normalmente requer um projeto de classe IV ou V com sede metálica.
- Condição fluida. Fluidos sujos, incrustações ou cavitação danificarão rapidamente uma sede macia; a classe IV é frequentemente mais estável para tais serviços.
- Segurança e emissões. Fluidos inflamáveis, tóxicos ou odoríferos exigem o menor vazamento prático, que é classe VI para projetos com sede macia ou classe V para projetos com sede metálica.
- Manutenção. Uma sede macia pode ser substituída em uma revisão de rotina, enquanto uma sede de metal pode precisar ser retificada e lapidada, aumentando o tempo de inatividade.
Para fechamento estanque a bolhas em um novo sistema de água ou processo, tanto as válvulas borboleta quanto as válvulas esféricas podem atingir a classe VI, mas seus requisitos de vazão, torque e instalação são diferentes. Antes de selecionar entre os dois estilos, é útil compare válvulas borboleta e válvulas de esfera para combinar o estilo da válvula com o layout da tubulação e o torque do atuador.
A capacidade de pressão do material do corpo também limita o teste prático de vazamento, portanto o fabricante classificações de pressão-temperatura de válvulas de aço fundido deve ser revisado juntamente com a classe de vazamento. Uma classe restrita no papel não ajuda se o corpo ou a guarnição não puderem suportar a faixa de pressão operacional.
Aquisição e Aceitação: Verificações Finais
Em uma especificação de aquisição, escreva a classe de vazamento juntamente com o meio de teste, a pressão de teste, a duração do teste e o critério de aceitação. Um rótulo de classe sem condições de teste é apenas uma intenção de design. Exija o relatório de teste de fábrica e confirme se o atuador, a haste e a sede são compatíveis antes da instalação. Se a pressão operacional real for superior à pressão de teste, o vazamento em serviço também será maior e a classe poderá não se manter. Mantenha o mesmo rigor durante a manutenção: substitua as sedes, lapide levemente as superfícies danificadas ou troque as sedes macias quando o vazamento começar e valide a válvula reparada com o mesmo método de teste. Uma válvula que atenda à sua classe de vazamento declarada é um componente previsível e de manutenção; aquele que não se torna um custo operacional oculto.
