1. Considerações para selecionar a conexão final da válvula
Uma vez que a válvula foi dimensionada, mas antes que ela possa ser selecionada, as conexões finais da válvula devem ser especificadas.
O tipo de conexão final para válvula específica deve ser selecionado levando em consideração as classificações de pressão / temperatura, materiais, frequência de montagem e desmontagem. Além disso, as conexões de extremidade nas válvulas devem corresponder ao projeto e às especificações da tubulação, as forças da tubulação que atuarão no corpo da válvula devem ser levadas em consideração. O objetivo das conexões finais é garantir uma tubulação rígida e sem vazamentos para as conexões da válvula.
Existem três métodos comuns de conexão de válvulas às tubulações e conexões: conexão de extremidade flangeada, roscada e soldada.
Para serviços gerais, a seleção da conexão da extremidade da válvula é uma questão simples de saber se o tipo de conexão da extremidade selecionado está disponível para o tipo de válvula necessária. Mas ao considerar serviços exigentes, todos os fatores acima e alguns outros específicos para certas aplicações devem ser levados em consideração. Isso pode significar considerar fatores como erosão, corrosão, toxicidade, contaminação, risco de incêndio, risco à saúde humana, etc. Tais requisitos podem surgir devido a requisitos operacionais específicos para a aplicação de determinada válvula e, portanto, podem aumentar o preço da válvula significativamente.
As conexões finais nas válvulas são geralmente especificadas pelo engenheiro de projeto da tubulação e é preferível corresponder às especificações do projeto da tubulação. No entanto, o projetista da tubulação não determina as forças geradas na tubulação pela ação da válvula e deve ser informado pelo engenheiro da válvula. As conexões de extremidade da válvula adequadas podem então ser selecionadas de acordo com a força necessária para manter o estresse de vedação da gaxeta sob todas as condições operacionais e o grau de estanqueidade da vedação da gaxeta, considerando:
2. Conexão de flange
O tipo de conexão de flange é as conexões mais fáceis de serem instaladas ou desinstaladas de um pipeline. Indiscutivelmente, essas são as conexões finais mais comumente usadas no momento.
Geralmente, estão disponíveis em tamanhos de 1/2 ”(DN15) em diante. Um ponto importante a ser mencionado sobre esses tipos de conexões de extremidade é que elas são fixadas com parafusos, onde o número de parafusos varia de 4 a 8, até 12 e 16 para tamanho nominal superior. Por esse motivo, esse tipo de conexão precisa de menos torque de aperto do que uma conexão de extremidade roscada. Conseqüentemente, as conexões de extremidade flangeadas podem ser usadas com eficácia para vários tipos de válvulas. Uma vez que são fixados aos flanges do tubo, a montagem ou desmontagem é rápida e fácil.
Para garantir uma vedação estanque, uma gaxeta é normalmente instalada entre as faces usinadas dos flanges. O tipo de gaxeta pode ser não metálica, metálica ou uma combinação de materiais não metálicos / metálicos, dependendo das condições de serviço e do tipo de flange.
Existem vários tipos de flanges mais usados atualmente: Flange de face elevada - RF, Flange de face plana - FF, Flange de junta tipo anel - RTJ.
2.1 Flange de face elevada - RF
O tipo mais comum usado em aplicações de planta de processo são os flanges de face elevada. Este flange é preferido porque suas superfícies de gaxeta levantadas acima da face do círculo de aparafusamento, como mostra a Figura 2. Esse projeto permite o uso de uma ampla combinação de projetos de gaxeta, incluindo tipos de folha de anel plano e compostos metálicos, como tipos de espiral e camisa dupla.
A intenção do projeto para o flange RF é concentrar mais pressão em uma área menor de gaxeta e, assim, aumentar a capacidade de contenção de pressão da junta.
2.2 Face plana - FF
O flange Face plana - FF (Fig.3) tem uma superfície de vedação que está no mesmo plano da face do círculo de parafusamento. As aplicações que usam flanges de face plana são freqüentemente aquelas em que o flange correspondente ou a conexão flangeada é feita de fundição (por exemplo, válvulas de bronze e ferro). Além disso, de acordo com a ASME B31.1, ao conectar flanges de ferro fundido de face plana a flanges de aço carbono, a face elevada no flange de aço carbono deve ser removida e uma gaxeta de face completa é necessária.
Em geral, é importante observar que nenhum desses três tipos de flange mais usados são intercambiáveis entre os tipos.
2.3 Junta Tipo Anel - RTJ
Uma junta do tipo anel também pode ter uma face de gaxeta elevada, com a diferença de que a ranhura do anel é usinada nesta face. Esta ranhura acomodará uma gaxeta de anel de aço para o encaixe do flange.
Os flanges RTJ são usados em aplicações de alta pressão, normalmente para # 600 e superior e / ou classificações de alta temperatura acima de 800 ° F. Para a gaxeta, é amplamente utilizado o anel estilo R que é fabricado de acordo com ASME B16.20 usado com flanges ASME B16.5. As juntas do tipo R (Fig.5) vêm principalmente na forma oval, mas também existem configurações octogonais.
3 Conexão de parafuso
A maioria das válvulas com conexões terminais aparafusadas são produzidas com roscas fêmeas para tubos, embora para alguns fins especiais possam vir com outros tipos de conexões aparafusadas.
As conexões de extremidade roscada são usadas principalmente em válvulas pequenas e oferecem mais economia do que as extremidades flangeadas. É amplamente utilizado para válvulas de bronze / latão e, em menor extensão, para válvulas de ferro e aço. As roscas normalmente especificadas são NPT fêmea cônica (ou alternativamente como BSPT que difere ligeiramente no ângulo de conicidade 55⁰ em vez de graus em vez de 60⁰ como é para NPT) no corpo da válvula.
Embora o NPT imponha conexões cônico a cônico, a junta estanque à pressão é feita nas roscas, há roscas NPS que vêm como conexões paralelo a paralelo. Para conexão NPS, a junta estanque à pressão é feita comprimindo um anel ou gaxeta contra a face da extremidade de uma válvula.
O tipo de conexão roscada é geralmente limitado a válvulas não maiores que 2" (em casos raros até 6"), não é recomendado para serviço com temperatura elevada. A manutenção da válvula pode ser complicada por conexões de extremidade aparafusadas se for necessário retirar o corpo da tubulação porque a válvula não pode ser removida sem quebrar uma junta flangeada ou conexão de união para permitir desparafusar o corpo da válvula da tubulação.
4 Conexão final soldada
As extremidades soldadas nas válvulas são estanques a todas as pressões e temperaturas como a pressão / temperatura do material da válvula e são normalmente usadas para válvulas com diâmetro superior. Extremidades de soldagem vêm em dois estilos de soldagem de soquete - SW e soldagem de topo - BW.
4.1 Extremidade de solda de soquete - SW
As extremidades SW (como mostrado na Figura 7) são preparadas perfurando em cada extremidade da válvula um encaixe com um diâmetro interno ligeiramente maior que o diâmetro externo do tubo. O tubo desliza para o encaixe onde se encosta em um ombro e depois se une à válvula com uma solda de filete. As extremidades SW em um determinado tamanho são dimensionalmente iguais, independentemente da programação do tubo.
4.2 Extremidade de solda de topo - BW
As extremidades BW são preparadas chanfrando cada extremidade da válvula para corresponder a um chanfro semelhante no tubo. As duas extremidades são então conectadas à tubulação e unidas com uma solda de penetração total. Este tipo de junta é usado em todos os estilos de válvula e a preparação da extremidade deve ser diferente para cada esquema de tubo.
Extremidades soldadas de topo são usadas somente em válvulas de aço, normalmente nos tamanhos 2" e para cima, para aplicações de alta pressão / temperatura em dutos que não requerem desmontagem frequente.
Em geral, as válvulas de extremidade soldada são mais difíceis de retirar da linha e são obviamente limitadas a materiais manejáveis, portanto, seu custo inicial é mais econômico do que em outros tipos de conexões.