Válvula de retenção
A válvula de retenção provavelmente é um dos instrumentos mais comuns utilizados nas industrias para evitar e ou prevenir o possibilidade de fluxo em sentido contrário (fluxo reverso) em um linha de processo de forma simples e automática.
Nas linhas de processo pode acontecer o fluxo em sentido reverso de várias formas podendo ser causado por pressão de uma linha adjacente ou por pressão hidrostática ( comumente chamada de perna líquida), em função de sua simplicidade muitas das vezes ela se invisível em aplicações cotidianas apesar de ser um componente crítico para o controle de fluxo em algumas aplicações.
A válvula de retenção, é uma de sentido único isto é tem a função de permitir que o líquido ou o ar flua em apenas uma direção independente do tipo de válvula.
Essas válvulas são oferecidas no mercados em uma ampla gama com com diferentes tamanhos e tipos para as mais diversas aplicações industriais. Embora sejam amplamente utilizada em aplicações cotidianas, nem sempre é claramente compreendido.
Procuraremos revisar brevemente alguns fundamentos, bem como algumas descrições genéricas de alguns dos modelos de válvulas de retenção. Este artigo irá explorar os conceitos básicos da válvula de retenção, como ela funciona, quais os tipos existentes, como selecionar e instalar, como resolver seus problemas e, finalmente, por que ela nem sempre é a causa de um problema.
Como funciona uma Válvula de Retenção
De forma a simplificar, uma válvula de retenção permite o fluxo em uma direção evitando automaticamente retorno de fluxo (fluxo reverso) em uma linha hidráulica ou pneumática.
É uma das poucas válvulas automáticas existentes no mercado e que não requerem acessórios para abrir e fechar. Ao contrário de outras válvulas, a válvula de retenção funciona independente de qualquer energia externa ( humana, pneumática, elétrica, hidráulica, etc).
As válvulas de retenção são operadas por meio das forças dinâmicas que agem no obturador (elemento móvel) que realizada a vedação.
A pressão dinâmica do processo gera uma força que vence o disco ou obturador forçando a sua abertura, a ausência de pressão dinâmica do fluido ou presença de pressão dinâmica no sentido contrário, pressão a montante maior que a pressão a “jusante” ou ambos, ou o próprio peso do elemento móvel pode causar o fechamento da válvula.
Os tipos mais comuns de válvula de retenção são válvulas on-off (abertura/fechamento)
Válvulas de retenção não devem ser utilizadas para controle, devendo ser apenas utilizada para bloqueio do fluxo no sentido contrário.
As válvulas de retenção é uma dos tipos de válvulas mais utilizadas nas industrias podendo ainda serem encontradas em aplicações residenciais. Uma aplicação residencial bastante comum é no sistema de bombeamento sendo instalada na tubulação de sucção da bomba, nestas aplicações essa válvula é chamada de válvula de “pé” ela fica instalada no interior da cisterna evitando que água retorne para a cisterna ocasionando entrada de ar na bomba.
Fora das residências, elas são encontradas em praticamente todas intalações indústrias nas mais diversas aplicações onde existe a necessidade de manter o fluxo apenas em um sentido.
Veremos alguns exemplos de aplicações:
1- Sistema de mistura: Muitos processos de misturas onde se espera aplicar um aditivo no produto principal, neste caso, a válvula de retenção evita que o produto principal invada a linha do aditivo evitando a contaminação.
2-Sistema de pinças á vácuo: Em sistema pneumático de pinça à vácuo que contenham múltiplas aberturas de sucção para fechar ventosas. Com a válvula de retenção nestes sistemas, a pinça pode funcionar corretamente mantendo o nível de vácuo necessário para determinadas aplicações.
3- Sistema de bombeamento: No sistema de bombeamento é muito comum o uso dessa válvula pois. em muitos casos temos bomba reserva, neste caso o a válvula de retenção evita que o fluido invada a bomba reserva.
Um fator fundamental na utilização desse tipo de válvula independente da condição elas devem ser instaladas a uma distância de 10 diâmetros de tubo a montante do dispositivo que se espera proteger para minimizar os distúrbios de fluxo, essa recomendação deve ser considerada porque a oscilação no fluxo pode acarretar oscilação no curso do elemento de vedação vindo a danificar os seus internos, Uma outra coisa que deve ser observada no momento do projeto é a especificação correta, evitando o super dimensionamento principalmente quando a válvula for ser instalada em trecho reto sem variação da taxa de fluxo a montante.
A redução de pressão dinâmica a montante da válvula (na entrada da válvula) causa uma oscilação no elemento obturador , assim a pressão diferencial é reduzida para um valor menor que o necessário para manter a abertura total da válvula. Quando isso acontece a válvula volta a sua condição de repouso retornando a condição de operação somente a pressão na entrada volta a condição maior requerida para abertura ou quando ocorre a reversão do fluxo.
Esse efeito (oscilação do elemento obturador) causa desgastes nos elementos de vedação da válvula.
obs: quando possível utilizar vedação de sedes macias porque embora não evitem a oscilação mas, reduzem os desgastes e os ruídos.
Características e Utilização da Válvula de Retenção
As 2 principais características da válvula de retenção são:
- Não exige nenhuma intervenção humana é necessária para que ela opere e sua alimentação depende somente do fluxo e pressão diferencial.
- Ela é utilizada principalmente para proteger o equipamento contra danos no refluxo;
Uma válvula de retenção pode ser normalmente aberta ou normalmente fechada.
Se for normalmente aberta, o fluxo ocorrerá normalmente a não ser que uma pressão de refluxo feche a válvula.
Se por outro lado for uma válvula normalmente fechada, ela irá abrir quando houver pressão suficiente na direção do fluxo para atingir ou exceder a pressão de fissuração da válvula.
A válvula de retenção normalmente fechada é especificada com base na pressão do sistema, neste tipo de válvula ela é definida como sendo a pressão mínima a montante, desta forma ela começa a abrir permitindo o fluxo a partir dessa pressão.
Com avanço da tecnologia de fabricação é possível projetar molas com pressões muito precisas ou usar diafragmas de elastômero para construir válvulas de retenção em miniatura com pressões de fissuração muito específicas e muito baixas.
3 – Tipos
Nos sistema como ja comentado as válvula de retenção podem ser fornecidas com mola (normalmente utilizadas como válvula de alívio) ou sem mola. Na figura abaixo apresentamos sua simbologia sendo o desenho (A) uma válvula de retenção simples e o desenho (B) uma válvula de retenção com a função de alívio
Válvula de Retenção com Mola
Na válvula de retenção com mola, a força de uma mola mantém um cone contra o seu asento dando-le a condição de fechada.
Quando ocorre um fluxo de fluido no sentido correto, o cone é deslocado do assento, permitindo a compressão da mola e dando condição para a passagem do ar.
É claro que devido ao fato da mola possuir uma força de compressão, a válvula vai requerer um esforço maior na abertura para vencer a contrapressão imposta. Porém, de modo geral, esta contrapressão é pequena nestes tipos de válvulas a fim de se evitar o máximo de perda. Esta é uma razão pela qual de que quando houver uma necessidade de substituição deste tipo de válvula, que a mesma não seja feita aleatoriamente.
Outra aplicação para uma válvula de retenção do tipo mola é uma função de alívio.
Trocadores de calor, filtros e bombas de transferência de baixa pressão geralmente precisam de uma válvula de desvio ou de descarga quando tornam-se saturados em pressão. Neste sentido, uma válvula de retenção com uma mola de 25-125 psi torna-se uma solução bastante econômica e livre de ajustes para permitir o alívio de excesso de pressão no sistema. Assim, ele protege os dispositivos de baixa pressão em caso de bloqueio do fluxo.
3.2 – Válvula de Retenção sem Mola
Este tipo é outra versão da válvula de retenção e neste caso, o bloqueio ocorre no sentido contrário ao fluxo principal não contando assim com o auxílio de mola. Veja que o deslocamento neste caso é produzido pela própria pressão dinâmica do fluido normalmente utilizada para líquidos, recomenda-se seu estado normal seja fechado e devendo ser instalada na posição vertical.
Um exemplo desse tipo de válvula é a válvula tipo Swing estaremos passando alguns detalhes a mais dessa válvula por ser esse um dos tipos mais comuns nas utilizações industriais
As válvulas de retenção Swing pertencem ao grupo das válvulas automáticas, que são utilizadas principalmente em condutas onde o meio flui num sentido e permitem apenas que o meio flua num sentido para evitar acidentes. As quedas de pressão e a turbulência nestes tipos de válvulas são muito baixas. Este tipo de válvulas deve geralmente ser instalado horizontalmente na tubagem, mas também pode ser instalado verticalmente, tendo em conta que o disco não pode atingir a posição de repouso onde o disco ficou preso numa posição aberta.
A válvula de retenção de balanço sua estrutura e formada por uma estrutura de balanço com um disco montado em uma basculante.
A ligação do braço oscilante entre a válvula de retenção oscilante e o bloco de válvulas tem uma estrutura de ligação esférica, para que o bloco de válvulas tenha um certo grau de liberdade dentro da gama de 360 graus, e haja uma compensação adequada da posição do traço.
Quando o fluido flui para jusante, o fluido corre através da tampa da válvula e abre a válvula, a pressão à qual a válvula abre é chamada pressão de fenda. Se a pressão do meio descer abaixo da pressão de fissuração, a válvula fecha-se automaticamente. Quando o meio flui para trás, a tampa da válvula é selada com o assento da válvula pela força do meio, e a válvula é fechada.
https://www.ntgdvalve.com/pt/swing-check-valve/
https://www.industrialspec.com/about-us/blog/detail/checking-out-check-valves-an-introduction
Válvula de controle de fluxo bloqueado