Válvula de esfera à prova de fogo

O que é uma válvula esférica de segurança contra incêndio?

As válvulas de esfera à prova de fogo são válvulas projetadas para reduzir vazamentos e emissões fugitivas a jusante, caso sejam expostas a incêndios a altas temperaturas. Como a maioria das válvulas é composta de materiais não ligados para vedação, elas têm que manter a funcionalidade mesmo em altas temperaturas ou falhar de forma previsível que diferencia as válvulas de esfera à prova de fogo de outros tipos de válvulas de esfera. Há certos padrões de projeto e teste considerados nas válvulas de esfera à prova de fogo. Estes padrões são seguidos pelos fabricantes de válvulas de esfera à prova de fogo para garantir que a válvula possa funcionar conforme necessário. As válvulas de esfera à prova de fogo são operadas manualmente usando uma alavanca manual ou usando um atuador. O atuador que pode ser usado para válvulas de esfera à prova de fogo é elétrico ou pneumático. Uma válvula de esfera à prova de fogo deve ser capaz de manter sua capacidade de conter a pressão durante e após uma certa duração de exposição ao fogo. Uma válvula de esfera à prova de fogo é usada devido a um possível vazamento de fluido inflamável ou perigoso da válvula em caso de um surto de incêndio. Se uma válvula de esfera que não é segura contra incêndio for usada e ocorrer um incêndio, ela causará vazamento de fluido da haste da válvula. O vazamento do fluido suportará o fogo e o fará crescer mais do que antes. Como tal, é necessária uma válvula esférica segura contra incêndio para que ela não vaze o fluido quando for exposta ao fogo. As válvulas de esfera corta-fogo são usadas principalmente em plantas de refino e processamento químico para ajudar no manuseio de fluidos inflamáveis. Os fabricantes de válvulas de esfera corta-fogo são encarregados de assegurar um fechamento hermético da válvula durante e após os surtos de incêndio.

Como funciona uma válvula esférica à prova de fogo?

Dois tipos de vazamentos de fluido são evitados com o uso de uma válvula esférica segura contra incêndio que é antes do incêndio e depois do incêndio. O vazamento pode ocorrer a partir da haste e/ou do assento. Os dois métodos são usados para obter um projeto de válvula de esfera à prova de fogo. Um método é usando um componente à prova de fogo e o outro método é usando um componente não à prova de fogo apoiado por um projeto especial que evita vazamentos depois que o material derrete. O método de usar um componente à prova de fogo utiliza uma sede metálica, inserto de sede de grafite, e vedação de grafite na haste. Em uma válvula de esfera à prova de fogo com vedação da haste e inserto da sede, a grafite permanece mesmo quando a válvula é exposta ao fogo. O outro método utiliza uma vedação da haste em termoplástico e material da sede em termoplástico como PTFE. No projeto da sede, o termoplástico funde em caso de alta temperatura e a vedação da válvula é obtida pelo uso de um corpo usinado para servir como vedação secundária. Na vedação da haste, o material da vedação termoplástica é suportado pelo uso de vedação de grafite como vedação secundária em caso de incêndio.

Figura: Componentes da válvula esférica de segurança contra incêndio.

Também é mantido o funcionamento normal de uma válvula esférica de segurança contra incêndio que está abrindo e fechando o fluxo do fluido. O funcionamento de uma válvula de esfera corta-fogo para permitir o fluxo de fluido depende de uma esfera com um furo no centro. Para abrir uma válvula de esfera corta-fogo, a manopla é girada para 90^o . Isto faz com que a manopla que é conectada à esfera através de uma haste de válvula para girar a esfera. Quando a esfera é girada por 90^o ela se torna alinhada com a tubulação e assim permite que o fluido flua. Para fechar a válvula esférica de segurança contra incêndio, a manopla é girada para mais 90^o em sentido oposto ao girado ao abrir a válvula. Isto faz com que a esfera gire e se torne perpendicular à tubulação e assim bloqueie o fluxo do fluido.

Figura: Funcionamento de uma válvula esférica de segurança contra incêndio.

Tipos de válvula esférica de segurança contra incêndio

Válvulas de esfera de segurança contra incêndio forjadas

Esta é uma válvula esférica à prova de fogo que é fabricada através do método de forjamento. O método de forjamento de uma válvula de esfera à prova de fogo envolve a moldagem de um material metálico enquanto está na forma sólida. Neste método, ferramentas industriais e calor são usados para fornecer força compressiva para dobrar o material metálico. As matrizes são usadas para moldar e cortar os materiais para criar a válvula de esfera à prova de fogo necessária. As válvulas de esfera à prova de fogo forjadas são vantajosas na medida em que têm alta resistência, tornando-as adequadas para aplicações de alta temperatura e alta pressão. Quando uma válvula de esfera à prova de fogo forjada está sendo fabricada, a estrutura do grão torna-se refinada, o que aumenta a resistência total ao impacto do produto final. Além disso, através do método de forjamento, as válvulas de esfera corta-fogo produzidas têm menos espessura, o que ajuda a minimizar a fadiga térmica quando a válvula está em operação.

Válvulas de esfera com segurança contra incêndio fundidas

Estas são válvulas de esfera à prova de fogo que foram feitas através do método de fundição. O método de fundição utiliza metal fundido para formar a válvula de esfera. O material metálico é aquecido a uma alta temperatura para que derreta. O material fundido é vertido em moldes. O material fundido é dado tempo para esfriar e solidificar, após o qual ele é ejetado do molde. O método de fundição pode criar válvulas de esfera à prova de fogo com padrões, formas e tamanhos complexos. As válvulas de esfera à prova de fogo fundidas são mais econômicas e tornam as válvulas mais baratas, pois reduzem os custos de usinagem, ao contrário do método de forjamento.

Válvula esférica monobloco de segurança contra incêndio

Esta é uma válvula esférica à prova de fogo com um corpo sólido fundido. O corpo fundido único ajuda a reduzir o risco de vazamento de fluido. As válvulas de esfera monobloco à prova de fogo são as mais baratas. As válvulas de esfera monobloco à prova de fogo não podem ser limpas ou reparadas, pois não podem ser abertas. Estas válvulas são descartadas quando desenvolvem um problema.

Figura: Válvula esférica monobloco de segurança contra incêndio.

Válvula esférica de duas peças com segurança contra incêndio

Esta é uma válvula esférica à prova de fogo composta de duas peças são uma peça que consiste do corpo e uma conexão de extremidade e a segunda peça que consiste dos internos e da segunda conexão de extremidade. Uma válvula de esfera à prova de fogo de duas peças é vantajosa na medida em que pode ser aberta para limpeza, reparo e inspeção, conforme necessário. Uma válvula esférica de duas peças com segurança contra incêndio precisa ser removida da tubulação para que as duas peças possam ser separadas para reparos ou limpeza.

Figura: Válvula esférica de duas peças com segurança contra incêndio.

Válvula esférica de três peças com segurança contra incêndio

Esta é uma válvula esférica à prova de fogo composta de três peças que são corpo e duas juntas terminais. As três peças são fixadas entre si por meio de parafusos e porcas. Uma válvula esférica de três peças à prova de fogo torna possível remover sedes, esfera e haste da tubulação para inspeção, limpeza ou reparos. As válvulas esféricas de três peças com segurança contra incêndio são muito convenientes para reparos, mas são mais caras em comparação com as de peça única e as de duas peças.

Figura: Válvula esférica de três peças com segurança contra incêndio.

Válvulas de esfera com três vias, seguras contra incêndio

Esta é uma válvula esférica à prova de fogo com três portas. Uma válvula esférica de três vias à prova de fogo pode ter uma configuração de porta L ou porta T. Uma válvula esférica de três vias à prova de fogo funciona girando o cabo que, então, gira a esfera para alinhar os orifícios da esfera com as portas de entrada e saída da válvula, conforme necessário. A configuração em forma de L de uma válvula esférica corta-fogo fornece o fluido através de 90^o da porta de entrada até a porta de saída. A válvula esférica ignífuga em forma de L é utilizada para desviar o fluxo do fluido e para aplicações on/off. A válvula de esfera ignífuga de três vias em forma de T é utilizada para misturar fluxos de fluido ou desviar o fluxo de fluido. Quando usada para misturar o fluxo de fluido, dois fluxos das duas portas de entrada são misturados e saem por uma porta de saída. Quando a válvula de esfera com três vias em forma de T é usada para desviar o fluxo de fluido, ela desvia um fluxo de fluido da entrada para formar dois fluxos de fluido através das duas portas de saída.

Figura: Válvula esférica de três vias, segura contra incêndio.

Padrões de projeto para uma válvula esférica à prova de fogo

Norma API 608

Esta é uma norma de projeto à prova de fogo aplicável às indústrias químicas e de refinarias

Norma API 6D

Este é um padrão de projeto aplicável a plantas de gás natural e petróleo.

NACE MR-0175

Este é um padrão de projeto seguido na construção de materiais em relação à exposição ao sulfeto de hidrogênio que pode ocorrer naturalmente no gás natural e no petróleo bruto.

Padrões de teste para válvulas de esfera corta-fogo

Padrão de teste API 607

Este é o principal padrão de teste de incêndio. Esta norma explica os parâmetros usados no teste e na avaliação de desempenho.

Padrão de teste API 6D

Esta norma serve como um padrão de teste e projeto. Como tal, em alguns documentos, é provável que se veja “com referência à API 6D” no projeto ou padrão de teste da API 6D.

Aplicações das válvulas de esfera corta-fogo

• As válvulas de esfera à prova de fogo são usadas em aplicações com vapor saturado.
• Eles são utilizados em meios de alta temperatura.
• Eles são utilizados em linhas de processo químico.
• Eles são utilizados em aplicações com emissões fugitivas.
• As válvulas de esfera à prova de fogo são utilizadas nas indústrias petroquímicas.
• Eles são utilizados nas indústrias de petróleo e gás.
• Eles são utilizados em aplicações farmacêuticas.
• As válvulas de esfera à prova de fogo são utilizadas nas indústrias de processamento de alimentos.
• Eles são utilizados na indústria cosmética.

Vantagens das válvulas de esfera corta-fogo

• Eles são rápidos de operar.
• Eles podem ser manuais ou automáticos de acordo com as preferências do usuário.
• As válvulas de esfera à prova de fogo são duráveis.
• Eles são versáteis, pois podem ser utilizados em diferentes indústrias.
• Eles são à prova de fogo.
• Eles são de alta resistência.
• Eles têm selos perfeitos.
• Eles podem ser desmontados e reparados facilmente.

Desvantagens das válvulas de esfera com segurança contra incêndio

• As válvulas de esfera à prova de fogo são caras em comparação com outras válvulas de esfera.
• A segurança contra incêndio deve ser projetada e testada de acordo com as normas estabelecidas, caso contrário não serão confiáveis no caso de um surto de incêndio.
• As válvulas de esfera à prova de fogo não são adequadas para aplicações de estrangulamento.

Resolução de problemas de válvulas de esfera seguras contra incêndio

Vazamento de fluido quando a válvula de esfera corta-fogo é fechada

• Superfície de vedação da esfera danificada. Substituir a bola.
• Assento danificado. Substituir o assento.

Operação pouco suave da bola

• Objetos estranhos entre o corpo e o assento ou entre a bola e o assento. Desmontar a válvula de esfera corta-fogo e limpar a esfera, a sede e o corpo.

Dificuldade de operar a válvula de esfera de segurança contra incêndio

• Assento danificado. Substituir o assento.
• Temperatura ou pressão interna muito alta. Verificar se a válvula está trabalhando com a pressão e a temperatura recomendadas.
• Objetos estranhos obstruem a cavidade corporal. Limpar o interior da válvula de esfera corta-fogo.

Vazamento de vapor

• Parafusos de flange soltos ou conexão de rosca. Apertar os parafusos ou a conexão de rosca.
• Haste danificada. Substituir o tronco conforme necessário.

Vazamento de tubos

• Objetos estranhos no tubo. Remover os objetos estranhos.
• Roscas de tubos danificadas. Substituir a tubulação.

Sumário

As válvulas de esfera à prova de fogo são válvulas destinadas a reduzir vazamentos e emissões fugitivas a jusante quando expostas a incêndios a altas temperaturas. As válvulas de esfera à prova de fogo são projetadas e testadas de acordo com certas normas estabelecidas para garantir que elas possam ser confiáveis. Algumas das normas seguidas no projeto de válvulas de esfera à prova de fogo são API 608, API 6D, e NACE MR-0175. Uma das normas usadas para testar válvulas de esfera à prova de fogo é a norma API 607. As válvulas de esfera à prova de fogo podem ser automáticas ou podem ser operadas manualmente. Uma válvula de esfera à prova de fogo funciona usando uma esfera com um orifício no centro. O fluido em uma válvula de esfera à prova de fogo flui através desse furo quando a válvula é girada por 90^o graus. Há vários tipos de válvulas de esfera à prova de fogo que incluem válvulas de esfera à prova de fogo forjadas, válvulas de esfera à prova de fogo fundidas, válvulas de esfera à prova de fogo de peça única, válvulas de esfera à prova de fogo de duas peças, válvulas de esfera à prova de fogo de três peças e válvulas de esfera à prova de fogo de três vias. Estas válvulas são utilizadas em diferentes aplicações tais como petroquímica, indústrias químicas, petróleo e gás, aplicações farmacêuticas, cosméticos, processamento de alimentos e meios de alta temperatura, entre outras. As vantagens das válvulas de esfera corta-fogo são rápidas de operar e, à prova de fogo, alta resistência, vedação perfeita, versáteis, duráveis, de operação manual ou automática, reparáveis e de alta resistência.