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, separando diferencial de pressão ou dispositivo de isolamento para NFPA 69 (o padrão atual em sistemas de prevenção de explosão). As válvulas rotativas são conhecidas por vários nomes, como eclusas de ar, válvulas estrela, alimentadores rotativos e eclusas 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. O vazamento axial é o vazamento entre as bordas das pás do rotor e as placas finais. O vazamento de transferência é o gás que é transferido através do compartimento vazio do rotor de volta à entrada da válvula. O vazamento de gás na entrada da válvula pode impactar o fluxo de material para dentro da válvula.

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

Se o material for pegajoso ou adesivo, ele poderá acumular-se sob pressão e não fluir livremente para dentro da válvula. O tamanho e a forma das partículas afetarão a forma como o material flui para os compartimentos da válvula e, portanto, a eficiência da válvula. Existem materiais que se interligam ou aglomeram, o que diminuirá a eficiência de preenchimento da bolsa; isso deve ser considerado ao dimensionar sua válvula.

Quão abrasivo é o material a granel nas partes internas da válvula rotativa? Materiais abrasivos desgastarão o rotor, a carcaça e as placas finais. As lacunas resultantes possibilitarão vazamentos adicionais de ar através da 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, será necessário considerar o material de construção da válvula. Normalmente, as válvulas são feitas de alumínio, aço carbono ou aço inoxidável. A escolha do material de construção correto é fundamental no caso de materiais a granel corrosivos. Uma outra consideração é o potencial dos vapores do processo causarem corrosão. Isto 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 às folgas para evitar contato entre o rotor e a carcaça devido à expansão térmica. A temperatura também pode afetar o tipo de vedação.

Os materiais de construção da válvula rotativa ou das vedações podem reagir com o material? Por exemplo, alguns compostos de PVC podem ficar descoloridos se o alumínio for usado em equipamentos de processo, como tubulações ou carcaças/rotores de válvulas rotativas. O gás de transporte é normalmente ar ambiente ou gás inerte, por exemplo, N2. É importante que as focas sejam alimentadas com ar limpo e seco das plantas. Caso contrário, a possibilidade de introdução de humidade, sujidade ou óleo nas vedações da válvula pode danificar ou reduzir a sua eficácia.

Se o material se degradar facilmente, o desgaste exercido pela válvula rotativa poderá fazer com que o produto fique fora das especificações para o produtor ou usuário final. Normalmente, esta degradação é causada pelo cisalhamento ou manchas do material.

Se o material for duro e difícil de cisalhar, isso poderá 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 ter cuidado, pois ao adicionar um acionamento mais pesado ao rotor, podemos correr o risco de torcer o eixo do rotor. É importante selecionar uma válvula com eixo de rotor que possa suportar a carga de torque. Além disso, a dureza Mohs é o primeiro critério para selecionar a proteção contra desgaste, juntamente com o diferencial de pressão.

A densidade aparente do material e como ela é impactada pelo diferencial de pressão através da válvula precisa ser considerada. Por exemplo, materiais que são facilmente fluidizados - normalmente pós - podem exigir uma válvula superdimensionada para compensar a perda na eficiência de enchimento da bolsa ao alimentar um sistema de pressão.