Válvula de diafragma pneumática

Os fabricantes de válvulas de diafragma pneumáticas fabricam a válvula de forma que ela seja capaz de lidar com fluidos gasosos, líquidos e meios semissólidos, como coloides, lodo, poço de água salobra e polpas. As válvulas de diafragma pneumáticas são adequadas para o controle de líquidos com algumas partículas sólidas. Em relação a outras válvulas, essas válvulas empregam um projeto de construção simples. Nas válvulas de diafragma pneumáticas, é raro haver acúmulo de biofilmes e sedimentos devido ao mínimo contato com os componentes internos da válvula. Por isso, essas válvulas são usadas em muitas aplicações, como produtos farmacêuticos, processamento de alimentos, tubulações de esgoto, tratamento de água, produção de papel e celulose, fabricação de eletrônicos, entre outras. 

 

válvula de diafragma pneumática

 

O que é uma válvula de diafragma pneumática? 

Uma válvula de diafragma pneumática é um tipo de válvula de diafragma que usa um atuador pneumático. Esse tipo de válvula usa um diafragma flexível para controlar, obstruir ou isolar o fluxo de fluido. Os fabricantes de válvulas de diafragma pneumáticas projetam a válvula de modo que o diafragma seja usado como o elemento de controle do fluxo que se flexiona para baixo ou para cima para diminuir ou aumentar a taxa de fluxo de fluido, respectivamente. A ação de vedação de uma válvula de diafragma pneumática é gerada quando um diafragma é pressionado em uma barragem sólida no corpo da válvula. As válvulas de diafragma pneumáticas são classificadas como válvulas lineares que exigem movimento linear dos elementos que controlam o fluxo. O nome válvula de diafragma pneumática significa que o tipo de atuador usado nesse tipo de válvula é um atuador pneumático. A maioria das válvulas de diafragma fabricadas usa válvulas pneumáticas, especialmente quando a velocidade da válvula é necessária. Um atuador pneumático usa pressão de ar que é aplicada por meio de uma válvula piloto em um atuador que eleva o diafragma para abrir a válvula. 

 

Componentes de uma válvula de diafragma pneumática

As figuras abaixo ajudam a ilustrar os componentes de uma válvula de diafragma pneumática. 

Figura: Componentes da válvula de diafragma pneumática.

Boné 

Esta é a parte de uma válvula de diafragma pneumática que serve como tampa superior. Geralmente, ela é aparafusada no corpo da válvula. Essa peça ajuda a proteger outras partes da válvula, como a haste, o compressor, o diafragma e outros componentes da válvula de diafragma pneumática. 

Corpo da válvula 

Essa é a parte de uma válvula pneumática usada para conectar diretamente a tubulação por onde passa o fluido. A área do fluxo depende do tipo de válvula pneumática de diafragma. Os fabricantes de válvulas de diafragma pneumáticas fabricam o castelo e o corpo da válvula com materiais fortes, resistentes à corrosão e rígidos. 

Diafragma 

Essa é a parte de uma válvula de diafragma pneumática que se move para tocar a parte inferior do corpo da válvula para obstruir ou limitar o fluxo de fluido. O diafragma é feito de um disco altamente polimérico. A parte do diafragma se eleva quando a taxa de fluxo precisa ser aumentada ou quando a válvula precisa ser totalmente aberta. O fluido passa então por baixo do diafragma. O diafragma reduz a temperatura e a pressão de operação da válvula devido à sua estrutura e ao seu material. Dessa forma, o diafragma precisa ser substituído após um determinado período, pois suas propriedades mecânicas enfraquecem durante o uso. Esse componente isola as peças não molhadas, que são o atuador, a haste e o compressor, do fluido que flui. Dessa forma, é improvável que fluidos viscosos e sólidos interfiram no mecanismo de funcionamento de uma válvula de diafragma pneumática. Essa tecnologia também ajuda a proteger as peças não molhadas contra corrosão. Além disso, o fluido que está sendo fornecido não será contaminado com a lubrificação usada na operação da válvula de diafragma pneumática. 

Compressor 

Esse é o disco que fica entre o diafragma e a haste da válvula. Esse compressor é usado para apoiar a válvula de diafragma pneumática e distribuir a energia da haste durante o movimento linear. Os fabricantes de válvulas pneumáticas de diafragma projetam o compressor de forma a otimizar o controle de fluxo e o estrangulamento. 

Caule 

Esse componente é um eixo vertical conectado ao compressor para exercer movimento linear e ajudar a mover o diafragma e o compressor, operando assim a válvula de diafragma pneumática. A haste é usada para transmitir a força exercida pelo atuador pneumático em uma válvula de diafragma pneumática. Os fabricantes de válvulas de diafragma pneumáticas fazem com que a válvula tenha uma haste rosqueada ou uma haste de pistão. Como o nome sugere, a válvula do tipo pistão é movida pelo conjunto do pistão no castelo, com a haste como haste do pistão. Esse projeto emprega a força exercida pela pressão do fluido. Para a haste rosqueada, a válvula emprega uma porca de haste correspondente. A haste rosqueada precisa de torque para mover a haste linearmente e também de lubrificação para melhorar o funcionamento suave. 

Atuador 

O atuador é usado para mover o compressor, o diafragma e a haste em conjunto. O atuador é usado para fornecer a força linear ou o torque necessário à válvula de diafragma pneumática para controlar rapidamente a taxa de fluxo do fluido. O projeto do atuador depende da construção da haste da válvula. Para uma válvula de diafragma pneumática, o tipo de atuador usado é um atuador pneumático. Um atuador pneumático usa a pressão do ar para acionar o pistão no castelo da válvula. A haste do pistão desse atuador é conectada ao compressor da válvula. A pressão do ar é fornecida na câmara do pistão em ambos os lados. Quando o ar é movido para a câmara superior do pistão, ele força a haste do pistão a se mover para baixo e reduzir a taxa de fluxo do fluido ou fechar a válvula. Se a pressão do ar for fornecida à câmara inferior, ela forçará a haste do pistão para cima, aumentando a taxa de fluxo do fluido. No pistão e na haste do pistão, há anéis O-ring para evitar vazamento de ar entre as câmaras. Os atuadores pneumáticos oferecem controle rápido em válvulas de diafragma pneumáticas de aceleração e aprimoram as aplicações de ligar e desligar. 

 

Como funciona uma válvula de diafragma pneumática?

A válvula de diafragma pneumática emprega um método de pinçamento para controlar o fluxo de fluido. O diafragma é conectado ao compressor. O compressor também está conectado à haste. Para aumentar a taxa de fluxo, a haste se move para cima. Enquanto a haste se move para cima, ela também move o compressor para cima. O movimento do compressor é transferido para o diafragma e, assim, o diafragma se move para cima. Quando o diafragma começa a se mover para cima, o fluxo de fluido aumenta. Para reduzir ou fechar o fluxo de fluido, a haste se move para baixo. A haste transfere a energia para o compressor. O compressor, então, pressiona o diafragma para baixo e ele fecha ou reduz o fluxo. Algumas válvulas de diafragma pneumáticas são projetadas para estrangular o fluxo de fluido. Nesse caso, elas podem fechar e abrir parcialmente.

Figura: Funcionamento de uma válvula de diafragma pneumática.

 

Tipos de válvulas de diafragma pneumáticas 

Válvula de diafragma pneumática da Weir 

Essa é uma válvula de diafragma pneumática muito famosa. Esse tipo de válvula é adequado para controles pequenos e sem vazamentos por causa do diafragma e do castelo do atuador. Os fabricantes de válvulas de diafragma pneumáticas de açude projetam a válvula com um corpo inclinado para proporcionar a capacidade de autodrenagem. A capacidade de autodrenagem ocorre em duas direções da válvula. Por isso, essa válvula não é adequada para algumas aplicações. A válvula de diafragma pneumática de açude é mais adequada para líquidos e gases perigosos e corrosivos porque esse castelo de válvula pode controlar a falha do diafragma ou o vazamento da válvula. Essas válvulas são usadas principalmente para líquidos limpos e homogêneos, pois as contaminações e o lodo viscoso podem se acumular no lado da sela. Essas válvulas são frequentemente usadas em aplicações como corrosão, água, processamento de alimentos, produção de gás e aplicações químicas. 

Válvula de diafragma pneumática de via reta 

A válvula de diafragma pneumática de passagem reta também é conhecida como válvula de diafragma pneumática em linha. Sua estrutura é idêntica à da válvula de diafragma pneumática do tipo barragem. Entretanto, essa válvula é projetada com um caminho de fluxo reto em vez de uma característica de sela. Os diafragmas dessas válvulas são flexíveis. O diafragma faz contato com a parte inferior da válvula, o que ajuda a aumentar a distância de deslocamento do diafragma. A vida útil da válvula de diafragma pneumática de passagem reta é curta em relação à válvula do tipo barragem devido à sua flexibilidade. Além disso, essa válvula precisa de substituição e reparos com frequência. Essa válvula de diafragma pneumática é usada em aplicações como lodo, água, líquidos viscosos e outras aplicações que precisam reduzir o entupimento. 

Válvula de diafragma pneumática de processo 

Essas são válvulas de diafragma pneumáticas comumente usadas para regular, iniciar ou interromper o fluxo de fluido. 

Válvula de diafragma pneumática sanitária

Esta é uma válvula de diafragma pneumática usada para evitar a contaminação de fluidos. Materiais livres de germes são usados para fabricar essas válvulas de diafragma pneumáticas. Essas válvulas podem promover uma atmosfera livre de germes. 

Válvula de diafragma pneumática estática zero

Essas válvulas são mais adequadas para aplicações limpas, pois são capazes de remover o crescimento bacteriano e a estagnação do fluxo. 

Válvula de diafragma pneumática de fechamento

Esse é um tipo de válvula de diafragma pneumática que emprega um fechamento positivo para impedir o fluxo de fluido. 

Válvula solenoide de diafragma pneumático

Esta é uma válvula de diafragma pneumática usada para controlar o fluxo. Essa válvula é fabricada com um diafragma de borracha em seu corpo. Essa válvula pode atuar direta ou indiretamente. Ela fecha e abre contra a sede rígida. 

 

Critérios de seleção da válvula de diafragma pneumática 

Tamanho da válvula 

As válvulas de diafragma pneumáticas são frequentemente usadas em aplicações de estrangulamento. Dessa forma, o tamanho da válvula afeta amplamente sua capacidade de trabalho. Para determinar o tamanho da válvula necessária para sua aplicação, descubra o volume de fluido necessário para o sistema. Nesse caso, é preciso descobrir detalhes sobre o fluxo do fluido, sua viscosidade ou gravidade específica e a taxa de fluxo necessária. Em seguida, é preciso descobrir a pressão e a temperatura máximas de saída/entrada, além da capacidade necessária da válvula e das forças necessárias para bloquear o fluxo do fluido. Esses detalhes podem então ser usados para descobrir a proporção correta dos diâmetros externo e interno da válvula. 

Faixa de pressão e queda de pressão 

O valor da queda de pressão através da válvula é muito importante. Por isso, você precisa especificar esse valor. No entanto, se não tiver certeza desse valor, você pode selecionar uma porcentagem grande o suficiente para criar uma diferença de fluxo de fluido. Além disso, determine as faixas de pressão que a válvula de diafragma pneumática pode sofrer quando o sistema estiver operando. Isso ajuda a selecionar uma válvula de segurança que possa operar em toda a faixa. 

Tipo de válvula de diafragma pneumática e atuador

Usando os detalhes acima para os parâmetros de seleção da válvula, estime o diafragma a ser usado para o fluxo de fluido do seu processo. Em seguida, determine se a haste e o corpo da válvula de diafragma pneumática podem ser expostos ao meio ou se precisam ser separados. 

Tipo de conexão, recursos e material 

Antes de comprar a válvula, determine como ela precisa ser conectada ao sistema de bombeamento. A conexão pode ser feita com o uso de roscas, flanges, conexões soldadas ou outros procedimentos específicos para as necessidades da aplicação. Em seguida, determine as propriedades adequadas do material de sua válvula de diafragma pneumática para garantir que o fluido do processo não afete negativamente o funcionamento da válvula. Por exemplo, meios muito corrosivos tornam necessários materiais resistentes à corrosão, como bronze, aço inoxidável e outros materiais que não se degradam em ambientes cáusticos. Em seguida, é preciso determinar outros recursos, como medidas de segurança, indicadores de posição, instrumentação e outros que ajudarão a válvula a funcionar com eficiência e segurança. 

 

Aplicações da válvula de diafragma pneumática

• Sistemas de fabricação de produtos farmacêuticos. 
• Estação de tratamento de água. 
• Processamento de alimentos e bebidas. 
• Plantas de processamento químico. 
• Aplicações corrosivas. 
• Serviços de vácuo. 
• Usinas de geração de energia.
• Regular o ar e a água limpos ou sujos. 

 

Vantagens de uma válvula de diafragma pneumática 

• Eles podem ser usados em aplicações de fluxo on-off e de estrangulamento. 
• As válvulas de diafragma pneumáticas não apresentam vazamentos na haste. 
• Oferece boa resistência química devido aos diversos revestimentos. 
• Ele fornece um serviço à prova de bolhas. 
• Não tenha bolsos que possam reter contaminantes. 
• Eles oferecem o melhor serviço em fluidos viscosos e lodosos. 
• São uma excelente opção para uso em produtos químicos perigosos e radioativos. 
• Essas válvulas não permitem a entrada de impurezas no fluido, o que as torna adequadas para uso em cervejarias, produtos farmacêuticos e alimentos, entre outras aplicações. 

 

Desvantagens de uma válvula de diafragma pneumática

• O açude da válvula de diafragma pneumática pode causar uma tubulação de drenagem incompleta. 
• Essas válvulas podem restringir a pressão hidrostática. 
• Seu corpo deve ser feito de um bom material resistente à corrosão. 
• Não é adequado para aplicações de alta pressão, como acima de 300 psi. 
• Essas válvulas podem sofrer corrosão se forem usadas em serviços de estrangulamento pesado com contaminação. 
• Essas válvulas só podem ser usadas em aplicações com temperaturas moderadas, em torno de 400 oF.
• Não funcionam perfeitamente em operações com várias voltas. 

 

Solução de problemas da válvula de diafragma pneumática

Ruptura no diafragma 

• Plásticos fluorados, borracha envelhecida no diafragma. Faça substituições regulares. 
• Pressão de operação muito alta esmagando o diafragma. Reduza a força de operação e verifique a marca de fechamento. 
• Materiais estranhos obstruídos entre a sede da válvula e o diafragma, desgastam o diafragma. Não force a operação para fechar, repita a operação para cima e para baixo por algum tempo, lave os materiais estranhos, substitua o diafragma no prazo, feche formalmente a válvula de diafragma pneumática. 
• A altura é muito aberta, quebrando o diafragma. Não abra muito alto. 

Falha na operação

• Queda do disco e do diafragma. Evite abrir muito alto. Evite a queda fazendo reparos em tempo hábil ou substituindo o diafragma. 
• O disco e a conexão da haste da válvula estão presos ou quebrados. Verifique o desgaste e os métodos de remoção. Quando uma abertura não se abre além do ponto morto. Repare a queda. 
• Tampa da válvula de diafragma pneumática, porca da haste e junta da haste desgastadas. Para evitar isso, faça a limpeza regularmente, cubra as peças ativas com grafite e dissulfeto de molibdênio em pó seco para lubrificação. 

O fluxo de fluido não está sendo desligado

• Verifique se o diafragma está bloqueado. Desparafuse os parafusos do castelo e remova o castelo e a tampa que está sobre o diafragma. Limpe e substitua o diafragma. Tente limpar o filtro, mas, se necessário, substitua-o. 

Vazamento de fluido

• Isso pode ser devido ao acúmulo de sujeira no diafragma. Lave a válvula de diafragma pneumática. Remova a sujeira que possa estar entupida no diafragma. 

 

Resumo:

As válvulas de diafragma pneumáticas são válvulas de diafragma que empregam válvulas pneumáticas para aprimorar o controle do fluxo de fluido. Essas válvulas usam componentes de diafragma para controlar, obstruir ou isolar o fluxo de fluido. O diafragma se move para baixo ou para cima para diminuir ou aumentar a taxa de fluxo de fluido, respectivamente. As partes principais da válvula de diafragma pneumática são o diafragma, o corpo da válvula, a haste, o atuador pneumático, o compressor, a conexão da válvula e o indicador de posição. As hastes da válvula podem ser do tipo rosqueada ou de pistão.

Há vários tipos de válvulas de diafragma pneumáticas, como válvulas de diafragma pneumáticas de passagem reta, válvulas de diafragma pneumáticas do tipo barragem, válvulas de diafragma pneumáticas sanitárias, válvulas de diafragma pneumáticas de estática zero, entre outras. Esses tipos de válvulas dependem da aplicação da válvula. O diafragma de uma válvula de diafragma pneumática precisa ser feito de material elastomérico e flexível para ajudar a esticar o caminho do fluxo de fluido.

As válvulas de diafragma pneumáticas são usadas em muitas aplicações, como controle de fluidos corrosivos, geração de energia, serviços de vácuo, processamento de alimentos e produtos químicos e estações de tratamento de água. Essas válvulas têm características excelentes que as tornam úteis em muitas aplicações industriais. As vantagens dessas válvulas incluem a capacidade de estanqueidade a bolhas, sendo usadas em fluidos viscosos e pastosos, não permitem impurezas, alta resistência química e podem reter contaminantes. Essas válvulas podem trabalhar com pressões moderadas de 300 psi. Entretanto, essas desvantagens não superam as vantagens das válvulas de diafragma pneumáticas.