Sistema de gaxetas de Válvulas 1
Sabemos que existe uma grade variedade de tipos de válvula por mais diferente que seja sua maioria necessitam ser acionadas através de uma haste essa necessita evitar que aconteça vazamento para o lado externo da válvula, necessitando de um mecanismo de vedação que permita além de vedar permitir o movimento da haste no corpo da válvula com o mínimo de atrito possível.
O sistema de engaxetamento, também conhecido como sistema de vedação por gaxeta, desempenha um papel essencial em uma variedade de dispositivos mecânicos, desde bombas industriais até embarcações motorizadas. Seu principal objetivo é evitar vazamentos de fluidos que estão presentes dentro de tubulações ou cascos, protegendo o ambiente externo.
Um exemplo comum de aplicação desse sistema é encontrado em embarcações motorizadas, onde é crucial evitar que a água do ambiente externo entre no casco da embarcação por meio do eixo da hélice do motor. O desafio fundamental enfrentado por esses sistemas de vedação é garantir que, mesmo quando o eixo está em movimento, uma barreira eficaz seja criada para impedir a entrada ou saída de fluidos.
A solução para esse desafio é envolver o eixo em um material flexível que se ajuste de perto ao eixo, permitindo seu movimento sem interferências. Ao longo do tempo, as gaxetas tradicionais evoluíram significativamente. Inicialmente, eram utilizados apenas cordões ou fitas para a vedação, o que era suficiente. No entanto, atualmente, encontramos gaxetas mais modernas, equipadas com sistemas de lubrificação e refrigeração integrados.
Devido às diferentes características das aplicações, é altamente recomendável que esses sistemas sejam fornecidos com algum método de lubrificação. Isso garante que o material da gaxeta não crie um atrito excessivo no movimento do eixo. Vale ressaltar que alguns materiais de embalagem, como Teflon e grafite, têm propriedades autolubrificantes, o que contribui para um funcionamento mais suave e confiável do sistema de engaxetamento.
Portanto, o sistema de engaxetamento desempenha um papel fundamental na garantia da integridade dos equipamentos mecânicos, evitando vazamentos indesejados e garantindo seu funcionamento seguro e eficiente.
Vedação na Válvula: Escolha de Materiais e Minimização de Vazamentos
A vedação eficaz em sistemas de válvulas é fundamental para garantir o controle preciso dos fluidos em uma ampla gama de aplicações industriais. Para compreender a evolução das técnicas de vedação e as implicações na indústria de válvulas, é essencial analisar o material utilizado nas gaxetas e as diferenças entre sistemas de vedação, como aqueles encontrados em embarcações e válvulas de controle industrial.
Tradicionalmente, nas válvulas de controle, o amianto era amplamente utilizado em forma de anéis ou cordas para vedação. No entanto, com os avanços na engenharia de materiais, materiais mais modernos, como o Teflon (PTFE) e a grafite, ganharam destaque. Esses materiais proporcionam maior durabilidade e reduzem significativamente as chances de vazamento.
Uma distinção importante entre sistemas de vedação reside na aceitação de vazamentos. Em sistemas de engaxetamento em barcos, um pequeno vazamento de água pode ser tolerado, pois os barcos são equipados com sistemas de bombeamento para eliminar gradualmente a água acumulada. No entanto, em aplicações de válvulas de controle industrial, qualquer vazamento é considerado inaceitável.
A razão para essa intolerância aos vazamentos reside na natureza crítica de muitas aplicações industriais, especialmente aquelas envolvendo processos químicos ou substâncias agressivas. Qualquer vazamento indesejado pode ter consequências graves, tanto em termos de segurança quanto de impacto ambiental.
Portanto, em situações em que os processos são particularmente agressivos, é altamente recomendável o uso de gaxetas especiais em válvulas de controle. Essas gaxetas são projetadas para minimizar os riscos de vazamento, garantindo o funcionamento seguro e eficiente das válvulas.
O sistema de engaxetamento em uma válvula de haste deslizante é incorporado a uma parte crucial da válvula chamada “castelo”. Este componente desempenha um papel fundamental na vedação e na proteção dos mecanismos internos da válvula, como mostrado neste diagrama simplificado de uma válvula globo com uma porta e guia de haste. A escolha adequada de materiais e a manutenção cuidadosa desses componentes são essenciais para garantir o desempenho confiável das válvulas de controle industrial em ambientes desafiadores.
Neste tipo de concepção de gaxeta ela assume a forma de vários anéis concêntricos, empilhados na haste da válvula como arruelas em um parafuso.
Observe que esses anéis são prensados pelo flange de presa gaxeta empurrando os anéis conta a base da caixa de anéis aplicando uma força de compressão em torno da circunferência da haste da válvula.Essa força de compressão é necessária para gerar tensão mecânica no material de vedação, para vedá-lo firmemente contra a haste da válvula e a parede interior do “castelo”.
Duas porcas rosqueadas nos parafusos prisioneiros mantêm a força adequada nos anéis de vedação. Quando em sua montagem e fixação deve-se tomar cuidado para não apertar demasiadamente essas porcas e comprimir demais o material da gaxeta, caso contrário, a gaxeta criará atrito excessivo na haste da válvula.
Esse atrito não apenas impede o movimento preciso da haste da válvula, mas também cria desgaste indevido na haste e na gaxeta, aumentando a probabilidade de vazamento futuro da gaxeta. A força insuficiente do flange da gaxeta resultará em má vedação, com o fluido do processo potencialmente vazando além da gaxeta e saindo da válvula.Uma olhada mais de perto no castelo mostra uma infinidade de componentes trabalhando juntos para formar uma vedação de baixa fricção e estanque à pressão para a haste da válvula em movimento:
Na figura acima, identificamos dois conjuntos de anéis de vedação separados por uma peça de metal chamada anel de lanterna. O anel da lanterna atua como um espaçador, permitindo que o lubrificante introduzido através da porta de lubrificação entre nos dois conjuntos de gaxetas a partir do meio do castelo, esse anel tem uma função crucial para o funcionamento adequado e correto da do sistema de gaxeta permitindo uma maior estabilidade no funcionamento.
A gaxeta mostrada aqui é “carregada” pela força compressiva exercida pelo seguidor da gaxeta. A única elasticidade neste sistema em particular reside no próprio material da gaxeta. Isso é chamado de carregamento estacionário , também conhecido como gaxeta de atolamento. Com o tempo, à medida que o material da embalagem se desgasta e fatiga, o seguidor da embalagem deve ser comprimido novamente apertando cuidadosamente as porcas do preme gaxeta.
É preciso ter muito cuidado ao apertar as porcas de empanque em um conjunto de gaxetas com carga estacionária.
- Torque insuficiente (que se traduz em tensão insuficiente aplicada à gaxeta) resultará em vazamento do fluido do processo.
- Torque excessivo (causando tensão excessiva na gaxeta) resultará em alto atrito da haste da válvula e falha prematura da gaxeta.
- O último cenário é o que geralmente se encontra em ambientes industriais, onde pessoal bem-intencionado, mas desinformado, aperta demais o empanque da válvula, em um esforço para evitar vazamentos.
Quando nos deparamos com um conjunto de gaxeta que vaza apesar de ter sido devidamente apertado é a substituição, e não o aperto adicional.
Uma alternativa ao carregamento “estacionário” é inserir uma mola de metal no conjunto da gaxeta, para que a elasticidade da mola ajude a manter uma quantidade adequada de tensão da gaxeta conforme o material da gaxeta se desgasta e envelhece. Isso é chamado de carregamento ao vivo, exemplos dos quais são mostrados aqui:
Nos exemplos apresentados acima identificamos um conjunto a esquerda com um mola helicoidal dentro do castelo em um conjunto de gaxeta carregada. A direita um conjunto de arruelas de mola de aço conhecidas como mola de Belleville (molas de arruelas côncavas). As molas Belleville têm um perfil côncavo, proporcionando resistência à compressão ao longo do eixo do eixo.
Essas arruelas de pressão são sempre empilhadas em pares opostos (côncavas contra côncavas, convexas contra convexas) para que as arruelas tenham espaço para comprimir.As fotografias tiradas de um conjunto real de empanque da válvula removido do castelo (esquerdo) e remontado na haste da válvula (direita) revelam a estrutura do empanque e dos componentes associados.
Fotografias tiradas de um conjunto real de conjunto gaxeta da válvula removido da tampa/castelo, o castelo (esquerda) e remontado na haste da válvula (direita) revelam a estrutura da gaxeta e componentes associados.
Não há anel de lanterna neste conjunto de gaxeta, mas há uma mola helicoidal. Isso a torna uma gaxeta carregada ao vivo em oposição a uma gaxeta de congestionamento.
Em aplicações de engaxetamento que requerem lubrificação externa, um lubrificador de engaxetamento da haste pode ser conectado à porta de lubrificação no castelo . Este dispositivo usa um parafuso longo e rosqueado como um pistão para empurrar uma quantidade de graxa para o conjunto de gaxeta :
Para operar um lubrificador, a válvula manual do lubrificador é primeiro fixada na posição fechada (fechada) e, em seguida, o parafuso é totalmente desparafusado até cair para fora do corpo do lubrificador.
Uma graxa lubrificante apropriada é aplicada no orifício do parafuso no corpo do lubrificador e o parafuso rosqueado de volta no lugar até ser apertado manualmente. Usar uma chave ou soquete para apertar o parafuso um pouco mais (gerando pressão na graxa) e abrir a válvula manual permite que a graxa entre na câmara de gaxeta.
O parafuso é então totalmente aparafusado, empurrando toda a quantidade de graxa para dentro da gaxeta. Como etapa final, a válvula manual é totalmente fechada, de modo que não há como o líquido do processo vazar pelas roscas dos parafusos.
Os dois materiais de embalagem mais comuns em uso hoje são Teflon (PTFE) e grafite. O Teflon é o melhor dos dois no que diz respeito à vedação de fluido, atrito da haste e desgaste da haste.
O Teflon também é bastante resistente ao ataque de uma ampla variedade de substâncias químicas. Infelizmente, ele tem uma faixa de temperatura limitada e não pode suportar radiação nuclear intensa (o que o torna impróprio para uso próximo a reatores em usinas nucleares).
O grafite é outro material para gaxeta autolubrificante e tem uma faixa de temperatura muito maior do que o Teflon, bem como a capacidade de resistir à forte radiação nuclear, mas cria muito mais atrito da haste do que o Teflon.
A gaxeta de grafite também tem a propriedade infeliz de permitir a corrosão galvânica entre os metais da haste e do castelo devido à sua condutividade elétrica. Arruelas de zinco sacrificiais às vezes são adicionadas a conjuntos de gaxetas gráficas para ajudar a mitigar essa corrosão, mas isso apenas adia, em vez de evitar danos corrosivos à haste.
As fotos a seguir mostram amostras de gaxetas de grafite tecida (esquerda) e Teflon (direita) em “corda”, peças mais longas das quais normalmente seriam encontradas dobradas em torno das hastes das válvulas para formar vedações.
A gaxeta de grafite tem um acabamento brilhante e descama facilmente, enquanto a gaxeta de Teflon é de cor branca lisa e mantém sua integridade. Ambos parecem escorregadios ao toque:
Materiais de embalagem híbridos, como o Teflon reforçado com carbono, foram desenvolvidos na tentativa de combinar as melhores características de ambos os materiais.
Um material de gaxeta de válvula herdada do amianto, tecido em anéis de embalagem da mesma forma que as fibras de grafite são tecidas em anéis de embalagem modernos.
O amianto é um mineral, o que o torna adequado para aplicações em processos de alta temperatura. Sua não condutividade elétrica eliminou o problema de corrosão galvânica inerente ao grafite.
Infelizmente, sua classificação como substância perigosa impede seu uso como material de embalagem para aplicações contemporâneas.
https://www.niagara.com.br/artigo/manutencao-e-troca-de-gaxetas-valvulas-niagara
https://www.dicasdeinstrumentacao.com/classificacoes-de-vazamento-de-valvulas-de-controle-pate-ii/