Válvulas industriais
- Aço carbono e aço liga carbono
- Aço inoxidável
- Liga de cobre e níquel
- Tubos de Eficiência Térmica
- Conexões de tubulação
- Flanges de tubulação
- Junta, parafuso prisioneiro e porca
- Válvulas industriais
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Válvulas industriais
Principais tipos de válvulas na indústria de petróleo e gás.
A. Válvula de gaveta
- Função: Isolamento Liga/Desliga (não para limitação de desempenho).
- Design: Uma comporta deslizante (em forma de cunha ou lâmina) move-se para cima e para baixo para bloquear o fluxo.
- Aplicações:
- Tubulações de alta pressão (Classe ASME 600+).
- Transmissão de petróleo bruto e gás natural.
- Vantagens:
- Baixa queda de pressão quando totalmente aberto.
- Vedação bidirecional.
- Desvantagens:
- Funcionamento lento, não indicado para uso frequente.
- Suscetível à erosão se parcialmente aberto.
B. Válvula de esfera
- Função: Desligamento rápido ou controle de fluxo (operação com um quarto de volta).
- Design: Uma esfera rotativa com um furo (cheio/com orifícios) alinha-se com o caminho do fluxo.
- Tipos:
Válvula de esfera flutuante – Para baixa/média pressão.
Válvula de esfera com montagem em munhão – Para alta pressão (API 6D).
- Aplicações:
- Isolamento de dutos, estações de limpeza com pigs.
- GNL, gás ácido (materiais resistentes à corrosão).
- Vantagens:
- Operação rápida, vedação hermética.
- Baixa manutenção.
- Desvantagens:
- Risco de cavitação em quedas de pressão elevadas.
C. Válvula Globo
- Função: Controle de fluxo e regulagem da vazão.
- Design: Um tampão (disco) move-se perpendicularmente ao fluxo, ajustando a abertura.
- Aplicações:
- Controle de pressão, estações de medição.
- Sistemas de refrigeração a água e a gás combustível.
- Vantagens:
- Controle preciso do fluxo.
- Boa capacidade de desligamento.
- Desvantagens:
- Queda de pressão elevada.
- Mais pesadas que as válvulas de gaveta/esfera.
D. Válvula de retenção (Válvula antirretorno - NRV)
- Função: Impede o refluxo.
- Tipos:
Válvula de retenção oscilante – O disco articulado abre com o fluxo.
Válvula de retenção com elevação – O disco se eleva verticalmente (melhor para alta pressão).
Válvula de retenção de placa dupla – Compacta e de fechamento rápido (API 6D).
- Aplicações:
- Descarga de bombas, estações de compressão.
- Oleodutos submarinos.
- Vantagens:
- Não requer operação manual.
- Protege o equipamento contra fluxo reverso.
- Desvantagens:
- Risco de golpe de aríete se o fechamento for muito lento.
E. Válvula borboleta
- Função: Ligar/Desligar ou controlar a vazão em grandes tubulações.
- Design: Um disco rotativo controla o fluxo (leve e compacto).
- Tipos:
- Tipo wafer – Fixado entre flanges.
- Tipo de encaixe – Aparafusado para uso em extremidades sem saída.
- Aplicações:
- Gasodutos e tubulações de água de baixa pressão.
- Sistemas de proteção contra incêndio.
- Vantagens:
- Baixo custo, fácil instalação.
- Operação rápida.
- Desvantagens:
- Não indicado para altas pressões/temperaturas.
- Vedação limitada em comparação com válvulas de esfera.
F. Válvula de Plugue
- Função: Ligar/Desligar ou desviar o fluxo.
- Design: Um plugue cilíndrico ou cônico gira para abrir/fechar.
- Aplicações:
- Lama, fluidos corrosivos.
- Controle da cabeça do poço.
- Vantagens:
- Vazamento mínimo, opções com múltiplas portas.
- Desvantagens:
- Alto torque necessário para tamanhos grandes.
G. Válvula de Alívio de Pressão (PRV) / Válvula de Segurança
- Função: Protege os dutos contra sobrepressão.
- Tipos:
- Válvula de alívio de pressão com mola – Pressão de ajuste regulável.
- Válvula redutora de pressão operada por piloto – Para sistemas de alta capacidade.
- Aplicações:
- Tanques de armazenamento, caldeiras.
- Estações de compressão.
Normas internacionais para fabricação de válvulas
As válvulas utilizadas na indústria de petróleo e gás devem atender a padrões rigorosos de segurança e desempenho:
A. API (Instituto Americano de Petróleo)
- API 6D – Válvulas para tubulações (válvulas de gaveta, esfera e retenção).
- API 600 – Válvulas de gaveta de aço com tampa aparafusada.
- API 598 – Inspeção e teste de válvulas.
- API 6A – Válvulas de cabeça de poço e de árvore de Natal.
B. ASME (Sociedade Americana de Engenheiros Mecânicos)
- ASME B16.34 – Classificações de pressão para válvulas de aço.
- ASME B16.10 – Dimensões face a face.
C. ISO (Organização Internacional de Normalização)
- ISO 14313 – Equivalente à API 6D (válvulas para tubulações).
- ISO 10434 – Válvulas de gaveta de aço com tampa aparafusada.
D. MSS (Sociedade de Padronização de Fabricantes)
- MSS SP-44 – Flanges de aço para tubulações.
- MSS SP-61 – Teste hidrostático.
E. NACE (Resistência à Corrosão)
- NACE MR0175/MR0103 – Válvulas para serviço com gás sulfídrico (H₂S).
F. EN (Normas Europeias)
- EN 593 – Válvulas borboleta.
- EN 12516 – Projeto de casco pressurizado.
Seleção de Materiais para Válvulas
| Material | Aplicação | Limitações |
| Aço carbono | Uso geral (WCB, LCB) | Não indicado para fluidos corrosivos |
| Aço inoxidável | Corrosivo, resistente a altas temperaturas (CF8M, 316) | Caro |
| Aço duplex | Offshore, gás sulfídrico (UNS S31803) | Alto custo |
| Liga 20 | Ambientes ácidos (Carpenter 20) | Disponibilidade limitada |
| Titânio | Água do mar, cloretos | Custo muito elevado |
Conclusão
- As válvulas de gaveta e de esfera predominam em tubulações de alta pressão.
- As válvulas de retenção impedem o refluxo em sistemas de bombas/compressores.
- As válvulas globo são usadas para controle preciso do fluxo.
- API 6D e ASME B16.34 são normas fundamentais para válvulas de petróleo e gás.
Principais testes para o controle de qualidade de válvulas industriais
Para garantir confiabilidade, segurança e conformidade com as normas internacionais, as válvulas industriais são submetidas a rigorosos testes de controle de qualidade. Abaixo estão os principais itens de teste realizados durante a fabricação e inspeção das válvulas.
1. Testes padrão de válvulas (API 598, ISO 5208, ASME B16.34)
A. Teste de casca (Teste de pressão)
- Finalidade: Verifica se há vazamentos ou defeitos estruturais no corpo e na tampa da válvula.
- Procedimento:
- Pressurize o corpo da válvula com água (ou ar/gás) a 1,5 vezes a pressão nominal (por exemplo, 2250 psi para uma válvula de 1500 libras).
- Manter pressionado por um período de tempo específico (normalmente ≥30 segundos).
- Critérios de aceitação: Ausência de vazamentos ou queda de pressão visíveis.
B. Teste de Assento (Teste de Vedação)
- Finalidade: Garante a vedação hermética do disco/esfera contra o assento.
- Procedimento:
- Para válvulas de baixa pressão (Classe 150-600): Ar ou nitrogênio a 60-100 psi.
- Para válvulas de alta pressão (Classe 900+): Teste hidrostático a 1,1x a pressão nominal.
- Tipos:
- Teste de Bloqueio Duplo e Sangria (DBB): Verifica as sedes a montante e a jusante.
- Teste de sede única: Para válvulas unidirecionais (ex.: válvulas de retenção).
- Critérios de aceitação: Vazamento máximo permitido conforme API 598/ISO 5208 (ex.: 0 bolhas/min para válvulas com sede macia).
C. Teste de Vedação do Banco Traseiro (Teste de Vedação da Haste)
- Finalidade: Verifica a vedação da haste quando a válvula está totalmente aberta.
- Procedimento:
- Abra a válvula completamente e pressurize a tampa a 1,1 vezes a pressão nominal.
- Critérios de aceitação: Ausência de vazamentos além da vedação da haste.
D. Teste de gás de alta pressão (opcional para serviços críticos)
- Finalidade: Garantir a segurança em gasodutos (ex.: gás natural, hidrogênio).
- Procedimento:
- Realizar teste com hélio ou nitrogênio a 1,1x a pressão de trabalho.
- Detectado por espectrometria de massa ou teste de bolhas de sabão.
- Critérios de aceitação: Taxa de vazamento
2. Testes Funcionais e de Desempenho
A. Teste de Torque de Operação
- Finalidade: Garante um funcionamento suave sem esforço excessivo.
- Procedimento:
- Meça o torque necessário para abrir/fechar usando uma chave dinamométrica.
- Critérios de aceitação: Dentro dos limites especificados pelo fabricante.
B. Teste criogênico (para válvulas de GNL, -196°C)
- Objetivo: Validar o desempenho em condições de frio extremo.
- Procedimento:
Resfrie a válvula com nitrogênio líquido e, em seguida, realize os testes de sede e carcaça.
- Normas: BS 6364, ISO 28921.
C. Teste de resistência ao fogo (API 607/API 6FA)
- Finalidade: Garante a integridade da válvula durante a exposição ao fogo.
- Procedimento:
- Exponha a válvula a uma chama de 760°C (1400°F) durante 30 minutos e, em seguida, realize o teste de vedação.
- Critérios de aceitação: Sem vazamentos (assentos macios podem derreter, mas assentos metálicos devem vedar).
D. Teste de Emissões Fugitivas (ISO 15848, API 624, TA-Air) .
- Finalidade: Verifica vazamentos de COVs (Compostos Orgânicos Voláteis) nas vedações da haste.
- Procedimento:
- Detecção de hélio ou metano nas juntas da haste e do corpo.
- Critérios de aceitação:
- ISO 15848 Classe AH/BH (≤50 ppm).
- API 624 (≤100 ppm).
3. Materiais e Ensaios Não Destrutivos (END)
A. Teste de Líquido Penetrante (LP)
- Finalidade: Detecta fissuras superficiais em válvulas fundidas ou soldadas.
- Procedimento:
Aplique o corante fluorescente e inspecione sob luz ultravioleta.
- Normas: ASTM E165, ASME Seção V.
B. Teste de Partículas Magnéticas (MT)
- Objetivo: Encontrar defeitos subsuperficiais em materiais ferromagnéticos.
- Procedimento:
- Magnetize a peça e aplique partículas de ferro.
- Normas: ASTM E709, ASME Seção V.
C. Teste ultrassônico (UT)
- Finalidade: Detecta falhas internas (porosidade, inclusões).
- Procedimento:
Ondas sonoras de alta frequência medem a espessura do material.
- Normas: ASME Seção V, ASTM E317.
D. Exame Radiográfico (RT)
- Finalidade: Inspeção por raios X de soldas e peças fundidas.
- Procedimento:
- Utiliza imagens de raios X ou raios gama.
- Normas: ASME Seção VIII, ASTM E94.
E. Teste de dureza (Brinell/Rockwell)
- Finalidade: Garantir que o material atenda aos requisitos de resistência.
- Procedimento:
- Teste de indentação no corpo da válvula, haste e sedes.
- Normas: ASTM E10, ASTM E18.
4. Inspeção Final e Documentação
- Verificação dimensional: Verifica a face do flange, o diâmetro do furo e as conexões das extremidades.
- Marcação e etiquetagem: em conformidade com API 6D e ASME B16.34.
- Certificação: Relatório de Teste de Fábrica (MTR), NACE MR0175 (se aplicável).
Conclusão
As válvulas industriais são submetidas a testes de carcaça, sede, contra-sede e funcionais para garantir uma operação à prova de vazamentos. Aplicações críticas (GNL, gás sulfídrico) exigem testes criogênicos, de resistência ao fogo e de emissões fugitivas. Os métodos de END (PT, MT, UT, RT) validam a integridade do material.
Padrões principais:
- API 598 (Teste de Válvulas)
- ISO 5208 (Vazamento em Válvulas Industriais)
- API 6D (Válvulas para Tubulações)
- ASME B16.34 (Teste de Pressão)
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