Válvulas e equipamentos de gás: variedades + características de seleção

Um gasoduto é uma estrutura de engenharia, onde cada elemento e componente resolve uma tarefa funcional importante e específica, sendo responsável pela segurança, qualidade e continuidade da operação da rede. Diversas válvulas e equipamentos de gás diferem em complexidade de execução, material de fabricação, finalidade e tipos.

Válvulas para gasodutos – é uma ampla classe de dispositivos e equipamentos que são montados em gasodutos, bem como em aparelhos. Com a ajuda deles, são realizados o desligamento/ligação, mudança de direção, quantidade, pressão do fluxo de gás ou a remoção completa de gases. Uma ampla gama dessas peças é classificada, o que permite compreender facilmente a questão da classificação das válvulas de gás.

Vamos juntos entender toda a diversidade de acessórios para tubulações de gás e as particularidades de sua escolha.

Finalidade das válvulas e equipamentos de gás

Válvulas e equipamentos de gás são destinados à instalação em tubulações usadas para transporte, fornecimento e distribuição de gás natural. Com a ajuda desses mecanismos, realiza-se a ligação e desligamento, alteração de pressão, vazão e direção do fluxo de gás. As válvulas possuem características básicas como pressão nominal (convencional) e diâmetro nominal.

Por pressão nominal, entende-se a max pressão a 20 graus, na qual é garantida a longa vida útil das várias conexões de elementos e componentes com a tubulação. O diâmetro nominal (DN) – é uma característica usada em redes de tubulação como parâmetro comum para as peças conectadas.

Um gasoduto não inclui apenas tubos, mas também uma grande quantidade de acessórios de gás, que garantem seu funcionamento confiável.

A maioria dos tipos de válvulas consiste em um dispositivo de bloqueio ou de estrangulamento. São estruturas na forma de um corpo fechado externamente por uma tampa.

Dentro do corpo, o obturador se move. Como resultado do movimento do obturador em relação às suas sedes, a área da seção através da qual o gás passa muda. Este processo causa uma alteração na resistência hidráulica.

Construção simples, custo acessível e a possibilidade de usar válvulas de gás em uma ampla faixa de temperaturas – estas são as principais vantagens das válvulas de gás

As superfícies do obturador e da sede que entram em contato durante o desligamento de partes do gasoduto são chamadas de superfícies de vedação. Em dispositivos do tipo de aceleração, as superfícies do obturador e da sede que, por sua vez, formam uma passagem regulável para o transporte do meio de trabalho são chamadas de superfícies de aceleração.

Classificação das válvulas para gasodutos

Todas as variedades existentes de válvulas de gás, dependendo da sua finalidade, podem ser divididas em:

• de bloqueio. Válvulas utilizadas para desligamentos periódicos de trechos individuais do gasoduto, instrumentos, equipamentos. A este tipo pertencem válvulas de gás, válvulas de gaveta;
• de segurança. Servindo para prevenir o risco de aumento da pressão do gás além dos limites estabelecidos. A este tipo de válvula pertence a válvula de segurança de alívio;
• de regulação. Destinada a alterar e manter a pressão dentro de limites especificados. Estas são válvulas de gás, guilhotinas, etc.;
• de retenção. Para evitar a mudança na direção do fluxo de gás;
• de emergência e de corte. Para a interrupção automática rápida do movimento do gás em direção ao trecho de emergência em caso de violação do modo especificado. A este tipo pertence a válvula de bloqueio de segurança;
• de drenagem de condensado. Aquela que remove automaticamente o condensado acumulado nos condensado-coletores e nas seções inferiores das redes de tubulação;
• de controle. Determina a pressão da massa que passa, temperatura, etc.

De acordo com o método de controle, as válvulas podem ser de dois tipos: controlada e automática. A primeira é acionada por manipulações manuais ou por meio de um atuador: pneumático, hidráulico, eletromagnético, elétrico.

O processo de controle manual caracteriza-se pela aplicação de grandes esforços e perda de tempo. Com muito mais frequência, é instalado um atuador e mantida a possibilidade de controle de emergência em caso de acidentes. Já a segunda atua por meio de dispositivos de disparo automático.

A conexão flangeada de gasodutos é usada em transições de trecho subaquático ou subterrâneo para trecho terrestre. Esse tipo de conexão ajuda no combate à corrosão eletroquímica

Pela forma de conexão, os equipamentos e quaisquer dispositivos para sistemas de abastecimento de gás podem ser:

• flangeados – utilizados para dispositivos com passagem para o meio maior que 50 mm. A conexão aos tubos é feita por meio do aperto dos flanges. A principal vantagem dessa conexão – a possibilidade de múltiplas reinstalações, grande resistência e confiabilidade. Também pode-se notar a aplicabilidade universal. Como desvantagem, destacam-se apenas a grande massa e as grandes dimensões dessas peças;
• rosqueados com luva – usados para conectar equipamentos com passagem de 65 mm ou menos. A conexão é feita por meio de luvas com rosca interna. A desvantagem das conexões de luva é que a rosca se desgasta gradualmente;
• macho com rosca externa cortada. Um dispositivo é aparafusado por meio de rosca em outro dispositivo;
• soldados – são conexões não desmontáveis raramente usadas hoje em dia. As vantagens deste método – vedação confiável e minimização das atividades de manutenção. As desvantagens incluem a dificuldade de desmontagem quando necessário reparo, onde a seção do gasoduto é simplesmente cortada;
• com nipe – a conexão dos dispositivos é feita por meio de um nipe;
• de aperto – os bocais são conectados aos flanges dos tubos por meio de prisioneiros com porcas, que são dispostos ao longo do dispositivo;
• de união – a conexão dos dispositivos é feita por meio de união, porca de capa e anéis de vedação. Este é um método confiável de conexão com possibilidade de desmontagem.

Além dos listados acima, existem outros métodos de conexão de dispositivos de gás, mas eles não são usados com tanta frequência.

O filtro de gás flangeado é necessário para limpar o ambiente gasoso de poeira e impurezas, aumentando assim a vida útil e a confiabilidade do funcionamento dos aparelhos a gás.

Também não se deve esquecer que a funcionalidade da tubulação e a confiabilidade de todo o sistema de distribuição de gás dependerão da qualidade da conexão realizada.

Designações convencionais das válvulas de gás

Os dispositivos usados na indústria de gás são padronizados. Cada peça possui obrigatoriamente um código composto por 4 partes.

Os primeiros 2 dígitos do código – são o tipo de dispositivo:

• 11 – válvulas para tubulações;
• 14,15 – válvulas de bloqueio;
• 16 – válvulas de retenção de elevação;
• 17 – válvulas de segurança;
• 19 – válvulas de retenção basculantes;
• 25 – válvulas de regulação;
• 30, 31 – válvulas de gaveta de bloqueio;
• 32 – comportas.

No segundo lugar do código está a designação convencional do material de fabricação do corpo: aço carbono – s, aço inoxidável resistente a ácidos – nzh, ferro fundido cinzento – ch, ferro fundido maleável – kch, bronze, latão – br, vinilplástico – vp, aço ligado – ls, alumínio – a.

A válvula gaveta de ferro fundido para gás é muito menos suscetível à corrosão, mas é mais frágil do que um dispositivo similar feito de aço.

No terceiro lugar do código está o número de série da peça. No quarto, está a designação do material de que são feitos os anéis de vedação: bronze ou latão – b, aço inoxidável – nzh, borracha – r, ebanite – e, babbit – bt, ausência de anéis de vedação – bk.

Características das válvulas de bloqueio

As válvulas de bloqueio são as mais comuns em sistemas de gás. Elas são usadas para regular a pressão do gasoduto e operam com o mesmo princípio que em canos d'água. No entanto, as peças no setor de gás devem atender a requisitos de segurança mais elevados.

Se a concentração de gás no ar atingir um valor crítico, então basta a menor faísca e pode ocorrer uma verdadeira catástrofe.

Quanto ao tipo de movimento do mecanismo funcional, as válvulas de bloqueio para gasodutos se dividem nos seguintes tipos:

• válvula de esfera – na válvula de esfera, o elemento de bloqueio com corpo giratório se move, girando simultaneamente em torno do seu eixo. Em relação à direção do fluxo, pode ser posicionado arbitrariamente;
• válvula borboleta – nesta peça, um elemento em forma de disco gira em torno do seu eixo em ângulo ou perpendicularmente em relação ao fluxo;
• válvula globo – nesta peça, o corpo de fechamento no fuso se move em movimento alternativo paralelo ao fluxo;
• válvula gaveta – nela, o elemento de regulação se move perpendicularmente ao fluxo.

Pode-se resumir que as válvulas de bloqueio incluem dispositivos destinados ao desligamento hermético de trechos do gasoduto. Esses dispositivos devem garantir a estanqueidade do desligamento, rapidez nas operações, baixa resistência hidráulica e facilidade de manutenção.

Princípio de funcionamento da válvula de gaveta

Na maioria das vezes, em tubulações de diferentes tipos de válvulas de bloqueio para equipamentos a gás, encontram-se válvulas gaveta. São elas que são usadas quando é necessário interromper o fluxo de gás em gasodutos com diâmetros nominais de 50 mm a 2000 mm, quando a pressão de trabalho está na faixa de 0,1–20 MPa.

Nas válvulas gaveta, o fluxo de gás é regulado alterando a posição do obturador em relação às superfícies de vedação. O fuso não ascendente não se projeta da tampa durante a abertura. Ao girar para abrir o orifício, a porca de movimento se enrola no fuso, levantando ou abaixando o obturador. Neste tipo de válvula gaveta, o conjunto de movimento fica dentro do meio de trabalho, por isso está mais sujeito ao efeito negativo da corrosão.

O equipamento com fuso deslizante move o fuso e o obturador girando a bucha rosqueada, enquanto a parte superior do fuso se estende para cima. A vantagem desse design é que o ambiente externo não afeta o conjunto de deslocamento.

As válvulas gaveta diferem no mecanismo de travamento em 2 tipos. As de cunha possuem um obturador com superfícies de vedação posicionadas em um determinado ângulo entre si. Elas também são fabricadas com um obturador articulado, composto por 2 discos e uma cunha maciça. As válvulas gaveta paralelas têm um obturador composto por 2 discos, entre os quais está disposta uma cunha de expansão.

As válvulas do tipo borboleta são frequentemente usadas devido à sua simplicidade e confiabilidade. A borboleta regula suavemente o fluxo de gás que passa por ela.

Para gasodutos projetados para pressão de até 0,6 MPa, são utilizadas válvulas gaveta fabricadas em ferro fundido cinzento; para gasodutos onde é aplicada pressão superior a 0,6 MPa – em aço.

Mas quais vantagens das válvulas gaveta podem ser destacadas em comparação com outros equipamentos de bloqueio? Na posição aberta, há uma resistência insignificante ao fluxo; além disso, não há mudanças de direção do gás. As válvulas gaveta têm um comprimento de construção pequeno. São simples de manter e permitem o fluxo de gás em qualquer direção.

Separadamente nesta categoria, podemos destacar as válvulas borboleta. Elas pertencem ao equipamento de bloqueio e regulagem, por meio do qual se regula a vazão de gás, sendo também possível interromper seu fornecimento no gasoduto. As válvulas borboleta consistem em corpo, órgão de vedação tipo disco e eixo de acionamento.

As válvulas borboleta podem ser usadas em uma ampla faixa de temperaturas ou pressões do fluido. Elas têm construção simples, baixa massa e baixo consumo de metal. As válvulas borboleta têm comprimento de construção pequeno e número mínimo de componentes. Sua grande vantagem – é o preço acessível.

A pressão nos gasodutos modernos é monitorada por muitos sensores sensíveis, que registram os menores desvios e transmitem informações sobre eles ao painel de controle do operador.

Para que servem as válvulas?

Além dos dispositivos mencionados, os equipamentos de bloqueio incluem válvulas e registros, necessários para conectar/desconectar rapidamente um dispositivo ou regular a vazão do fluido de trabalho. Essas peças podem ser divididas, pela forma do obturador, em esféricas, cilíndricas e cônicas.

Para obter uma vedação mais alta na válvula, uma graxa espessa especial é introduzida sob pressão entre as superfícies de vedação. Ela é colocada em um canal oco na parte superior e, por meio do aperto de um parafuso, é forçada através dos canais até a folga existente entre a tampa e o corpo.

No corpo da válvula, um elemento esférico atua como o obturador, e no obturador há um furo passante cujo diâmetro coincide com o diâmetro do gasoduto.

O tampão sobe ligeiramente, a folga aumenta e a facilidade de rotação é garantida. A junta de latão e a válvula esférica impedem a expulsão da graxa com posterior vazamento de gás.

Além de torneiras que necessitam de lubrificação, usam-se em gasodutos torneiras rotativas simples. Elas podem ser divididas em tensoras, de empanque, auto-selantes. Podem ser instaladas em gasodutos aéreos, gasodutos internos das instalações, em linhas auxiliares (em gasodutos de purga, etc.).

Coletores de condensado e compensadores

Para coletar e remover água e condensado nos níveis mais baixos dos gasodutos, instalam-se coletores de condensado.

Eles podem ser de diferentes capacidades: uma grande capacidade é necessária se o gás transportado tiver alta umidade, uma menor é adequada para transporte de gás seco. Além disso, dependendo da pressão do meio de trabalho que passa, os coletores de condensado diferenciam-se em dispositivos de baixa, média e alta pressão.

Dispositivos de baixa pressão – são um recipiente, com um tubo de polegada conduzido sob o tapete de gás. O tubo termina com uma luva e um tampão. Através dele, o condensado é removido, a pressão é medida, o gasoduto é purgado.

Dispositivos de média e alta pressão são adicionalmente equipados com mais um tubo de proteção e uma torneira no tubo ascendente interno. Na parte superior do tubo ascendente há um orifício para equalizar a pressão do meio de trabalho no invólucro e no tubo ascendente. Sem o orifício, o condensado sob pressão do gás encheria o tubo ascendente, o que poderia levar à sua ruptura em temperaturas baixas.

O coletor de condensado de gás permitirá remover água e condensado do gás que é transportado pelo sistema de gasoduto. Este dispositivo é especialmente relevante no período de inverno.

Sob a ação da pressão do gás, é realizada a bomba automática do condensado. Quando a torneirinha está fechada, o gás se opõe ao condensado e ele escorre para baixo. Quando a torneirinha é aberta, o condensado sobe à superfície.

Durante a operação de gasodutos, a diferença de temperatura pode atingir vários graus. Uma variação tão grande pode causar tensão de várias dezenas de MPa. Portanto, para garantir o funcionamento normal do gasoduto, é necessário usar compensadores. Eles podem ser lenticulares, em forma de U, em forma de lira, etc.

O compensador de pressão de gás prolongará muito a vida útil do gasoduto. Mas ao instalar tal dispositivo, é necessário considerar a pressão nominal e máxima do gás no sistema.

Compensadores de lente e de fole são mais comuns. Compensadores em forma de U e em forma de lira são fabricados a partir de tubos curvados, frequentemente trefilados inteiriços. Sua principal desvantagem são as grandes dimensões. Em tubulações em regiões montanhosas e sismo-perigosas, são instalados dispositivos de tecido emborrachado, capazes de absorver deformações tanto na direção longitudinal quanto na transversal.

Acessórios de conexão para gasodutos

Durante a instalação do gasoduto, pode surgir a necessidade de conectar tubos de diferentes materiais ou diâmetros. Nesse caso, um elemento de conexão flangeado é incorporado à rede – peças auxiliares de junção.

A esta categoria de acessórios pertencem adaptadores flangeados, braçadeiras, tampões, luvas de conexão, curvas, cruzetas, tês, em suma, peças cujo projeto não prevê a presença de um mecanismo de bloqueio e regulação.

Acessórios de conexão serão necessários se houver a necessidade de conectar tubos de diferentes materiais, trechos de tubulações de diâmetros variados, bem como em curvas e ramificações.

Para ramificação do gasoduto, são utilizados tês e curvas. Eles são instalados nos casos em que o tubo chega a um trecho de distribuição para algum povoado, porém esse povoado não é o terminal.

Com o auxílio de acessórios de regulação, o gasoduto é dividido e parte do gás transportado segue para o povoado, enquanto a outra parte é transportada adiante.

Tês de aço são fabricados a partir de diversas classes de aço. Podem ser utilizados praticamente em qualquer ambiente de trabalho. Proporcionam conexão de tubos de alta qualidade e possuem boa estanqueidade.

InstrumentosKIPiAem sistemas de gasodutos

Além de tudo o que foi mencionado acima, em sistemas de gasodutos são utilizados numerosos instrumentos KIPiA (instrumentos de controle e medição e automação).

Além das válvulas para gás, em gasodutos são instalados KIPiA. Isso permite o monitoramento constante do estado dos equipamentos e do andamento do processo tecnológico. Bem como a identificação rápida de situações pré-acidentais e emergenciais.

Os dispositivos mais requisitados utilizados em sistemas de gás são:

• detectores de gás;
• equipamento de desligamento de emergência do gás de entrada;
• equipamento para medição do volume de gás escoado;
• reguladores eletrônicos do volume de gás escoado;
• fontes de alimentação autônomas;
• válvulas de gás para automação de diferentes processos e otimização da operação de tubulações;
• reguladores de gás para controlar o volume do meio que passa por um determinado trecho da tubulação.

Tais dispositivos são equipamentos de alta tecnologia, operando nas mais diversas condições.

Características de seleção de válvulas e equipamentos

Ao escolher válvulas para gasodutos, deve-se prestar atenção especial às propriedades químicas e físicas do material do qual são feitas.

Os materiais mais demandados para a fabricação de válvulas de gás são ferro fundido e aço. Isso se deve aos requisitos de maior resistência e confiabilidade. Elementos poliméricos, que são excelentes para tubulações de água, não são aplicáveis aqui, além disso, podem ser facilmente danificados.

O aço é o material mais popular para a fabricação de válvulas de gás. Esse equipamento tem custo acessível e alta resistência.

Os especialistas não recomendam o uso em gasodutos de equipamentos com insertos de vedação de bronze. Isso porque o GLP contém sulfeto de hidrogênio, que pode ter um efeito negativo sobre o bronze e as ligas de cobre.

Conclusões e vídeo útil sobre o tema

Sobre como é realizada a manutenção técnica de válvulas de bloqueio em gasodutos, você pode aprender no seguinte vídeo:

Sobre as características construtivas de válvulas de gaveta de cunha e de mangueira, será abordado neste vídeo:

Todos os gasodutos são objetos de alto risco, portanto, a escolha de válvulas e equipamentos de gás deve ser levada a sério e, se necessário, consulte especialistas. Apenas válvulas de bloqueio de gás de alta qualidade podem garantir facilidade de manutenção, rapidez de reparo e alta estanqueidade dos componentes do gasoduto.

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