Usuários que utilizam válvulas globo de grande diâmetro diariamente relatam frequentemente um problema: a dificuldade em fechá-las quando utilizadas com fluidos de alta pressão, como vapor ou água sob alta pressão. Ao aplicar força para fechar, observa-se vazamento e dificuldade em obter um fechamento hermético. A causa desse problema reside no projeto estrutural da válvula e na insuficiência do torque de saída para o nível de força humana permitido.

Análise da dificuldade na troca de válvulas de grande diâmetro

A força limite horizontal média de um adulto é de 60 a 90 kg, dependendo da constituição física de cada pessoa.

Geralmente, o fluxo em uma válvula globo é projetado para entrar de baixo para cima e sair de cima para baixo. Quando uma pessoa fecha a válvula, o corpo aciona o volante horizontalmente, fazendo com que a válvula se mova para baixo e feche o mecanismo. Nesse momento, é necessário vencer a combinação de três forças:

(1) Força de empuxo axial Fa;

(2) Força de atrito Fb entre a gaxeta e a haste da válvula;

(3) A força de atrito de contato Fc entre a haste da válvula e o núcleo do disco da válvula

A soma dos momentos é ∑M=(Fa+Fb+Fc)R

Pode-se observar que quanto maior o diâmetro, maior a força de empuxo axial. Quando está próximo do estado fechado, a força de empuxo axial é quase igual à pressão real da rede de tubulação (devido a P1-P2≈P1, P2=0).

Por exemplo, uma válvula globo de calibre DN200 é usada em um tubo de vapor de 10 bar; apenas o primeiro empuxo axial de fechamento Fa=10×πr²=3140 kg, e a força circular horizontal necessária para o fechamento é próxima do limite de força circular horizontal que um corpo humano normal consegue exercer, tornando muito difícil para uma pessoa fechar completamente a válvula nessas condições.

É claro que algumas fábricas recomendam instalar essas válvulas ao contrário, o que resolve o problema da dificuldade de fechamento, mas também apresenta o problema da dificuldade de abertura após o fechamento.

Análise das causas de vazamento interno em válvulas globo de grande diâmetro

As válvulas globo de grande diâmetro são geralmente utilizadas em saídas de caldeiras, cilindros principais, tubulações de vapor e outros locais. Esses locais apresentam os seguintes problemas:
(1) Geralmente, a diferença de pressão na saída da caldeira é relativamente grande, portanto a vazão de vapor também é maior, e o dano por erosão na superfície de vedação também é maior. Além disso, a eficiência de combustão da caldeira não pode ser de 100%, o que fará com que o vapor na saída da caldeira tenha um alto teor de água, o que facilmente causará cavitação e danos por cavitação na superfície de vedação da válvula.

(2) Para a válvula de bloqueio perto da saída da caldeira e do subcilindro, como o vapor que acaba de sair da caldeira apresenta fenômeno de superaquecimento intermitente, no processo de saturação, se o tratamento de amaciamento da água da caldeira não for muito bom, parte da água frequentemente precipita. Substâncias ácidas e alcalinas causarão corrosão e erosão na superfície de vedação; algumas substâncias cristalizáveis ​​também podem aderir à superfície de vedação da válvula e cristalizar, resultando na incapacidade da válvula de vedar corretamente.

(3) Para as válvulas de entrada e saída dos subcilindros, o consumo de vapor após a válvula é grande e às vezes pequeno devido a requisitos de produção e outros motivos. Causa erosão, cavitação e outros danos à superfície de vedação da válvula.

(4) Geralmente, quando uma tubulação de grande diâmetro é aberta, é necessário pré-aquecê-la. O processo de pré-aquecimento geralmente requer a passagem de um pequeno fluxo de vapor, para que a tubulação possa ser aquecida lenta e uniformemente até certo ponto antes que a válvula de bloqueio possa ser totalmente aberta, evitando danos à tubulação. O aquecimento rápido causa expansão excessiva, o que danifica algumas partes da conexão. No entanto, nesse processo, a abertura da válvula costuma ser muito pequena, o que faz com que a taxa de erosão seja muito maior do que o efeito de uso normal e reduza seriamente a vida útil da superfície de vedação da válvula.

Soluções para dificuldades na troca de válvulas globo de grande diâmetro

(1) Em primeiro lugar, recomenda-se escolher uma válvula globo com vedação por fole, que evita a influência da resistência ao atrito da válvula de êmbolo e da válvula de gaxeta, e facilita a troca.

(2) O núcleo da válvula e a sede da válvula devem ser feitos de materiais com boa resistência à erosão e desempenho de desgaste, como o carboneto de estelite;

(3) Recomenda-se a adoção de uma estrutura de disco de válvula dupla, que não causará erosão excessiva devido à pequena abertura, o que afetará a vida útil e o efeito de vedação.