Válvula de diafragma

O que é a válvula de diafragma?

Uma válvula de diafragma é um tipo especial de válvula de fechamento e é bidirecional por natureza. Estruturalmente distinta das válvulas comuns. Como o nome indica, o diafragma é o elemento de abertura e fechamento em uma válvula de diafragma feita de um material macio/flexível, elástico, não corrosivo e não permeável, como borracha e plástico, que separa o fluido dentro da cavidade do corpo da válvula da cavidade da tampa e do membro de acionamento, o que evita a contaminação do meio de trabalho e a corrosão das peças operacionais.

As válvulas de diafragma podem ser usadas para aplicações de baixa pressão, baixa temperatura, materiais corrosivos e suspensos. Elas se beneficiam da simplicidade da construção, da vedação forte e positiva, da resistência à corrosão e da baixa resistência do fluido e, como não há caminho de vazamento na construção do projeto, essas válvulas são consideradas à prova de vazamento. Todos esses benefícios tornam a válvula de diafragma popular e adequada para muitas aplicações.

Como funciona a válvula de diafragma?

O funcionamento de uma válvula de diafragma é tão simples quanto o de uma válvula de pinça. Um diafragma elástico e resiliente é fixado ao compressor por meio de um pino moldado de diafragma. Quando o operador deseja que a válvula seja fechada, o atuador é pressionado e/ou girado, e a membrana é forçada a entrar na borda da garra firme, fechando a válvula.

O compressor é movido para cima e para baixo na haste da válvula. Assim, à medida que o compressor é elevado, o diafragma se eleva. O diafragma é empurrado para o fundo curvo ou pela barragem, dependendo do tipo de construção, à medida que o compressor é abaixado.

Tipos de válvula de diafragma

Há dois modelos simples de válvulas de diafragma disponíveis: de passagem e de passagem reta. Essas válvulas operam da mesma forma, mas o formato do corpo, o diafragma e a aplicação variam. Para tornar as válvulas de diafragma aceitáveis para usos corrosivos, o interior do corpo e os flanges das extremidades devem ser revestidos. Vários materiais de revestimento podem ser usados, dependendo dos requisitos.

1. Por estrutura corporal:

• Válvula de diafragma tipo fio.

Os projetos mais comuns disponíveis são a válvula de diafragma do tipo barreira. A configuração de lábio/sela elevada para controle de fluxo limitado é idealmente adequada e apresenta vazamento seguro graças à cobertura sobre o diafragma e o atuador. Esse projeto é adequado para gases e líquidos nocivos ou corrosivos, pois essa cobertura impede qualquer ruptura da membrana. Como um elemento integrado do corpo da válvula, há um açude. O açude serve como sede da válvula para comprimir o diafragma e evitar o surto. O corpo inclinado geralmente drena naturalmente essa válvula, embora isso possa ocorrer em ambas as direções e, em determinados usos, isso pode não ser desejável. Em geral, esse tipo de válvula de diafragma é fabricado em tamanhos grandes. A barragem elevada diminui a quantidade de movimento do diafragma da posição completamente aberta para a posição completamente fechada, diminuindo, assim, a quantidade de deformação e estresse no diafragma. Para fluidos lisos e homogêneos, a válvula do tipo açude é usada com frequência, pois pastas viscosas e sedimentos podem se acumular em ambos os lados da sela. Em processos como aplicações alimentícias/químicas, de processamento de gás, corrosivas e de água, elas são mais comumente encontradas.

Válvula de diafragma tipo fio

• Válvula de diafragma de passagem direta.

A válvula de diafragma de passagem reta tem aparência semelhante à dos tipos de barragem, mas não inclui a sela típica e, em vez disso, tem uma pista reta. Normalmente, suas membranas são mais compactas e permitem a passagem de uma distância maior, já que a parte inferior da válvula deve ser tocada. Quando a válvula de passagem reta está aberta, para obter o máximo de fluxo aerodinâmico em qualquer direção, o diafragma se eleva muito alto. Quando a válvula está fechada, mesmo com material grosso ou fibroso na linha, o diafragma veda bem para obter uma vedação positiva. Essas válvulas também precisam ser reparadas porque, devido às suas membranas mais compactas, sua vida útil é normalmente menor do que a dos projetos do tipo barreira. Para polpas, óleos viscosos e outras condições em que o bloqueio deve ser minimizado, as válvulas de diafragma de passagem direta são usadas com frequência. No setor de bebidas, o tipo de válvula de passagem plena é o mais comumente usado. Ela permite a limpeza com escova esférica, sem abrir ou remover a válvula da linha, com vapor ou soda cáustica. Elas também são adequadas para regimes de fluxo bidirecional, pois não há sela para evitar a transição repentina da entrada para a saída.

Válvula de diafragma de passagem reta

2. Por atuador.

• Para decidir que tipo de acionamento deve ser usado para fechar e abrir a válvula, isso depende da força do fluxo e da estrutura mais ampla da qual a válvula é um componente. Os tipos de atuação são: manual, solenoide elétrico, pneumático, térmico, hidráulico e atuadores mais modernos do mecanismo de controle.

Vantagens da válvula de diafragma:

• Também podem ser usadas válvulas de diafragma para o serviço de estrangulamento. Graças à ampla área de fechamento ao longo da bancada, os recursos de estrangulamento são os de uma válvula de abertura rápida.
• Uma válvula de diafragma do tipo barragem é adequada para regular pequenos fluxos.
• Oferecem forte resistência química devido à variedade de revestimentos disponíveis.
• As válvulas de diafragma são especialmente ideais para o tratamento de óleos corrosivos livres de contaminação, polpas fibrosas, fluidos tóxicos ou outros fluidos.
• A função de trabalho de uma válvula de diafragma não é exposta ao meio dentro da tubulação. Para atrapalhar o mecanismo de trabalho, fluidos pegajosos ou viscosos não podem entrar no castelo.
• Muitos fluidos que poderiam entupir, corroer ou estragar as peças operacionais de qualquer outro tipo de válvula passarão pela válvula de diafragma sem causar nenhum problema. Por outro lado, não se pode permitir que os lubrificantes usados pelo mecanismo de trabalho contaminem o fluido que está sendo gerenciado.
• Não há glândulas de embalagem a serem protegidas e não há chance de vazamento da haste nas válvulas.

Desvantagens da válvula de diafragma:

• O açude impedirá que o tubo seja totalmente drenado.
• As temperaturas de trabalho e as pressões do material do diafragma são reduzidas. Normalmente, as pressões são limitadas a 200 psi e as temperaturas a 400 F (204 C).
• O diafragma também pode diminuir a pressão hidrostática.
• O diafragma pode sofrer corrosão quando usado extensivamente em serviços de estrangulamento extremo contendo impurezas.
• As válvulas de diafragma são limitadas a tamanhos pequenos, normalmente de 1⁄2 a 12 NPS (DN 15 a 300).

Guia de seleção de válvulas de diafragma. 

As válvulas de diafragma não têm um projeto específico para o setor; portanto, determinar a válvula correta para sua aplicação pode ser complicado. Esta parte incluiria algumas descrições cruciais dos critérios a serem definidos. Observe que essa lista não é abrangente, mas deve, pelo menos, orientar os engenheiros ou um especialista em válvulas de diafragma. Fabricante de válvulas de diafragma na direção correta.

• Tamanho da válvula: Como essas válvulas são usadas em aplicações de estrangulamento, seu tamanho tem efeitos importantes sobre o fluido. Em primeiro lugar, calcule a quantidade desejada de fluido de processo através do dispositivo para determinar o tamanho correto da válvula. Isso implica compreender a taxa de fluxo do fluido, sua gravidade/viscosidade específica e a taxa de fluxo ideal. Em segundo lugar, meça as temperaturas ideais e as pressões de entrada/saída, bem como o potencial desejado da válvula e as forças necessárias para obstruir o fluxo. A proporção correta de diâmetro interno e externo para sua válvula pode ser calculada por meio de tabelas.
• Faixa de queda de pressão: Qual é a redução ideal da pressão através da válvula? Certifique-se de que esse valor esteja definido ou, se não tiver certeza, escolha uma porcentagem suficientemente grande para ajustar o fluxo de fluido. Em seguida, decida as pressões que a válvula encontra à medida que o dispositivo opera para que seja possível escolher uma válvula que suporte toda a faixa.
• Atuação necessária: Usando a parte anterior, preveja qual tipo de diafragma seria mais útil para o fluido de seu processo. Em seguida, decida se o corpo e a haste serão revelados ao meio ou se esses componentes devem ser isolados.
• Extremidades da conexão: Determine a relação entre a válvula e o seu sistema; isso pode ocorrer na forma de rosca básica, juntas soldadas, flanges e/ou outros procedimentos de triagem específicos da aplicação. Em seguida, avalie as propriedades ideais do material da válvula, de modo que o fluxo do fluido não afete negativamente a operação da válvula. Por exemplo, fluidos altamente corrosivos precisam de materiais que não se deteriorem em condições cáusticas, como aço inoxidável, bronze e outros metais. Por fim, decida todas as outras características, como unidade, indicações de localização, medidas de segurança e outras para permitir que a válvula funcione melhor em seu projeto.

Onde a válvula de diafragma é usada?

Uma válvula de diafragma é barata, eficaz e vem em uma variedade de designs, por isso pode ser usada em muitas aplicações. Alguns dos setores em que ela pode ser usada são:

• Estações de tratamento de água.
• Setor farmacêutico.
• Fábricas de processamento de alimentos.
• Usinas de energia.
• Serviços de vácuo.
• Aplicações propensas à corrosão.

Como instalar uma válvula de diafragma.

• Remova todo o material de embalagem da válvula. Verifique se há contaminantes e objetos estranhos na tubulação antes da instalação e, se necessário, limpe-a.
• A válvula pode ser instalada em qualquer local de montagem. Deve-se tomar cuidado para permitir a entrada da válvula em ambas as direções para manutenção. Quando a válvula for montada em campo aberto, ela deve ser protegida contra o impacto direto do clima no local.
• A folga entre os flanges da tubulação deve ser de pelo menos 20 mm acima de todo o comprimento da válvula durante a instalação da válvula, para não afetar as faixas de operação e permitir a instalação das gaxetas. Como as juntas dos flanges são recomendadas com juntas de borracha reforçadas com aço, isso é fundamental para os flanges deslizantes.
• Os contraflanges da tubulação devem ser paralelos ao plano e concêntricos. Os parafusos de ligação devem ser fixados de forma semelhante e transversal (sem tensão).
• A tubulação não deve ser elevada até a válvula por nenhum meio. Para meios corrosivos, devem ser usadas gaxetas planas de acordo com a norma DIN 2690.

Manutenção da válvula de diafragma:

• Todas as linhas de alta pressão devem ser abaixadas e protegidas contra nova partida antes de iniciar o trabalho de manutenção! Ambas as conexões devem ser testadas quanto a vazamentos e estanqueidade após a conclusão dos trabalhos de reparo.
• As válvulas de diafragma geralmente não precisam de manutenção. O bico de lubrificação localizado no pescoço da cobertura deve ser lubrificado em intervalos frequentes.
• Inspeção: Descubra a condição externa da válvula. Limpe e remende o revestimento, se necessário. Verifique a estanqueidade dos contatos da tubulação, por exemplo, os flanges. Teste a operação suave da válvula. Alterne manualmente todo o curso. Verifique a estanqueidade na extremidade da vedação: ajuste a válvula para a posição fechada. Verifique a diminuição da pressão a jusante e a montante da válvula.
• O diafragma de elastômero deve ser observado enquanto estiver armazenado: o espaço de armazenamento deve ser frio, seco e adequadamente ventilado. Deve-se manter uma temperatura ambiente entre +20°C e -10°C. Quando o espaço de armazenamento for aquecido, os radiadores e drenos devem ser protegidos dos contêineres de armazenamento. A distância entre o aquecedor e os produtos de armazenamento deve ser de pelo menos 1 m. Umidade relativa aproximada. O 65% tem um efeito benéfico sobre os diafragmas preservados. O diafragma não deve ser exposto à luz do dia. Solventes, óleos e lubrificantes não devem ser embalados junto com os diafragmas de elastômero. Separe os diafragmas novos armazenados dos diafragmas armazenados por mais tempo. Geralmente, use primeiro os diafragmas armazenados há mais tempo.
• Limpeza do diafragma: Os itens de borracha devem ser lavados com água quente. Após um período de armazenamento de 6 a 8 meses, recomenda-se limpar e enxaguar com água antes da instalação com um solvente de carbonato de sódio a 1,5%. Os diafragmas limpos não podem ser secos pelo aquecedor.
• Desparafuse os parafusos da tampa transversalmente e levante a parte superior do corpo. O adesivo entre o flange da tampa do corpo e o diafragma pode ser separado com movimentos para frente e para trás. Se for difícil remover a parte superior, a válvula pode ser empurrada na direção de fechamento por meio de um volante, que levanta a tampa e permite que a válvula seja retirada junto com o diafragma.
• Solte o diafragma girando o componente de pressão no sentido horário. Remova a proteção do tubo (mangueira de borracha) do novo diafragma. Enrosque o diafragma com o parafuso do diafragma totalmente na peça de pressão.

Resumo: 

Como discutimos acima, a válvula de diafragma é adequada para muitas aplicações, pois é simples, econômica e requer pouca manutenção. Este artigo o orienta brevemente sobre a válvula de diafragma.