A importância de minimizar o vazamento de ar em válvulas rotativas

Matt Burt, diretor de vendas – componentes, e Ron Van Ostenbridge, gerente júnior de desenvolvimento de negócios – componentes, Coperion K-Tron | 22 de novembro de 2021

Uma válvula rotativa é um dispositivo para medir o produto ou atuar como um dispositivo de separação de material em tremonhas, diferencial de pressão de separação ou dispositivo de isolamento para NFPA 69 (o padrão atual em sistemas de prevenção de explosão). As válvulas rotativas são conhecidas por uma variedade de nomes, como câmaras de ar, válvulas em estrela, alimentadores rotativos e câmaras de ar rotativas. A Figura 1 mostra uma seção transversal de uma válvula rotativa.

Todas as válvulas rotativas vazam ar e esse vazamento de ar precisa ser gerenciado. Existem três tipos de vazamento que devem ser considerados. Vazamento radial é o ar que vaza entre as pontas das pás do rotor e a carcaça. Vazamento axial é o vazamento entre as bordas das pás do rotor e as placas terminais. O vazamento residual é o gás que é transferido através do compartimento vazio do rotor de volta para a entrada da válvula. Vazamento de gás na entrada da válvula pode afetar o fluxo de material na válvula.

Compreender as características do material a granel que está sendo alimentado é importante na configuração da válvula rotativa correta para qualquer aplicação.

Se o material for pegajoso ou adesivo, pode embalar sob pressão e não fluir livremente para dentro da válvula. O tamanho e a forma das partículas afetarão a fluidez do material nos bolsos da válvula e, portanto, a eficiência da válvula. Existem materiais que se entrelaçam ou se aglomeram, o que diminuirá a eficiência do preenchimento do bolsão; isso deve ser considerado ao dimensionar sua válvula.

Quão abrasivo é o material a granel nas partes internas da válvula rotativa? Os materiais abrasivos desgastarão o rotor, a carcaça e as placas terminais. As folgas resultantes possibilitarão vazamentos adicionais de ar pela válvula. Projetar sua válvula para combater o desgaste pode exigir revestimentos especiais, como cromo, carboneto de tungstênio e cerâmica.

Se o material alimentado for corrosivo, você precisará considerar o material de construção da válvula. Normalmente, as válvulas são feitas de alumínio, aço carbono ou aço inoxidável. Escolher o material de construção correto é crítico com materiais a granel corrosivos. Uma outra consideração é o potencial para os vapores do processo causarem corrosão. Isso provavelmente terá mais impacto nas vedações do que na própria válvula.

Tanto a temperatura do ambiente quanto a temperatura do material precisam ser consideradas ao configurar uma válvula rotativa. Se o material estiver quente, preste muita atenção nas folgas para evitar o contato entre o rotor e a carcaça devido à dilatação térmica. A temperatura também pode afetar o tipo de vedação.

Os materiais de construção da válvula rotativa ou vedações podem reagir com o material? Por exemplo, alguns compostos de PVC podem ficar descoloridos se o alumínio for usado no equipamento de processo, como tubos ou carcaças/rotores de válvulas rotativas. O gás de transporte é tipicamente ar ambiente ou gás inerte, por exemplo, N2. É importante que as vedações sejam alimentadas com ar limpo e seco da planta. Caso contrário, a possibilidade de introduzir umidade, sujeira ou óleo nas vedações das válvulas pode danificar ou reduzir sua eficácia.

Se o material for facilmente degradado, o desgaste exercido sobre ele pela válvula rotativa pode fazer com que o produto fique fora da especificação para o produtor ou usuário final. Normalmente, essa degradação é causada pelo cisalhamento ou manchas do material.

Se o material for duro e difícil de cortar, isso pode causar cargas severas no eixo do rotor ou no conjunto de acionamento. Normalmente, isso pode ser remediado usando uma unidade de serviço mais pesado. No entanto, deve-se tomar cuidado, pois ao adicionar uma unidade de serviço mais pesada ao rotor, podemos correr o risco de torcer o eixo do rotor. É importante selecionar uma válvula com um eixo de rotor que possa lidar com a carga de torque. Além disso, a dureza de Mohs é o primeiro critério para selecionar a proteção contra desgaste, juntamente com o diferencial de pressão.

A densidade aparente do material e como ele é afetado pelo diferencial de pressão na válvula precisa ser levado em consideração. Por exemplo, materiais que são facilmente fluidificados - normalmente pós - podem exigir uma válvula superdimensionada para compensar a perda na eficiência de preenchimento do bolso ao alimentar um sistema de pressão.