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Características da indústria naval
O estaleiro é muito minimalista. Como resultado, há muito pouco espaço a bordo. Os operadores devem reduzir o tamanho para tornar o tanque de gás o menor possível. Eles fazem isso liquefazendo o gás natural (GNL, Gás Natural Liquefeito). Ao resfriá-lo aproximadamente até o ponto onde o gás natural se torna líquido. Em temperaturas de -165°C, a válvula de isolamento principal ainda deve funcionar.
O que afeta o design da válvula?
A temperatura tem um impacto importante no design da válvula. Por exemplo, os usuários podem precisar dele para ambientes quentes como o Oriente Médio. Ou, pode ser adequado para ambientes frios como os mares polares. Ambos os ambientes podem afetar a vedação e a durabilidade da válvula. Os componentes destas válvulas incluem o corpo da válvula, gorro, tronco, vedação da haste, válvula de esfera e assento. Devido à sua composição material, esses componentes se expandem e contraem em diferentes temperaturas.
Opções de aplicação em baixa temperatura
Opção 1.
Os operadores usam as válvulas em ambientes frios, como plataformas de petróleo em águas polares.
Opção 2.
Os operadores usam válvulas para gerenciar fluidos em temperaturas bem abaixo de zero.
No caso de gases altamente inflamáveis, como gás natural ou oxigênio, a válvula também deve ser operada corretamente em caso de incêndio.
Problemas de pressão
Há um acúmulo de pressão durante o manuseio normal do refrigerante. Isto se deve ao aumento do calor ambiente e subsequente formação de vapor. Cuidado especial precisa ser tomado no projeto do sistema de válvula/tubulação. Isso permite o aumento da pressão.
Problemas de temperatura
Mudanças drásticas de temperatura podem afetar a segurança dos trabalhadores e da fábrica. Cada componente de uma válvula criogênica se expande e contrai em taxas diferentes devido às diferentes composições de materiais e ao período de tempo em que ficam submetidos ao refrigerante..
Outro grande problema ao manusear refrigerante é o aumento do calor do ambiente circundante. Esses aumentos de calor são a razão pela qual os fabricantes isolam válvulas e tubulações.
Além da faixa de alta temperatura, as válvulas também devem lidar com desafios consideráveis. Para hélio liquefeito, a temperatura do gás liquefeito cai para -270°C.
Problema de função
Por outro lado, se a temperatura cair para zero absoluto, a função da válvula se torna muito desafiadora. Uma válvula criogênica conecta um tubo a um gás líquido no ambiente. Fá-lo à temperatura ambiente. O resultado pode ser uma diferença de temperatura de até 300°C entre a tubulação e o ambiente.
Questões de eficiência
A diferença de temperatura cria um fluxo de calor da zona quente para a zona fria. Pode prejudicar o funcionamento adequado das válvulas. Também pode reduzir a eficiência do sistema em casos extremos. Isto é particularmente preocupante se houver formação de gelo na extremidade quente.
No entanto, este processo de aquecimento passivo também é usado intencionalmente em aplicações de baixa temperatura. Este processo é usado para vedar a haste da válvula. Tipicamente, as hastes das válvulas são vedadas com plástico. Esses materiais não suportam baixas temperaturas, mas uma vedação metálica de alto desempenho de dois componentes que se movem muito em direções opostas é muito cara e quase impossível.
Problemas de vedação
Existe uma solução muito simples para este problema. Você leva o plástico usado para vedar a haste da válvula para uma área onde a temperatura é relativamente normal. Isso significa que o selante da haste da válvula deve ser mantido distante do fluido.
O capô do motor é como um cano. Se o fluido subir através deste tubo, vai aquecer por fora. Quando o fluido atinge o selante da haste, está principalmente à temperatura ambiente e é gasoso. O capô do motor também evita que a manivela congele e não dê partida.
Um desafio para o selo! Existe uma solução muito simples para este problema! Você leva o plástico usado para vedar a haste da válvula para uma área onde a temperatura é relativamente normal. Isso significa que o selante da haste da válvula deve ser mantido distante do fluido.
Selecionando uma válvula para serviço em baixa temperatura
A seleção de válvulas para aplicações criogênicas pode ser complexa. Os compradores devem considerar as condições do navio e da planta. Também, as propriedades específicas dos fluidos criogênicos exigem desempenho específico da válvula. A seleção adequada garante a confiabilidade da planta, proteção de equipamentos e segurança operacional. Existem dois designs principais de válvulas usados no mercado global de GNL.
Projeto de válvula para o mercado global de GNL
Válvula de isolamento estanque rotativa de três polarizações
Essas deflexões permitem que a válvula abra e feche. Eles operam com muito pouco atrito e fricção. Um dos desafios do armazenamento de GNL são as cavidades presas. Nessas cavidades, o líquido pode expandir-se explosivamente mais do que 600 vezes. A válvula de isolamento hermético de três rotações elimina esse desafio.
Válvulas de retenção de defletor simples e duplo
Estas válvulas são componentes críticos em equipamentos de liquefação porque evitam danos causados pela reversão do fluxo. Material e tamanho são considerações importantes, como as válvulas criogênicas são caras. Os resultados de uma válvula de tamanho incorreto podem ser prejudiciais.
Como um engenheiro pode garantir que uma válvula criogênica esteja vedada?
Vazamentos são muito caros quando se considera o custo de transformar o gás em refrigerante em primeiro lugar. Também é perigoso.
Um grande problema com a tecnologia criogênica é o potencial de vazamentos na sede da válvula. Os compradores muitas vezes subestimam o crescimento radial e linear do caule em relação ao corpo. Se o comprador escolher a válvula certa, eles podem evitar esses problemas.
Eu recomendo usar uma válvula criogênica feita de aço inoxidável. Este material responde bem a gradientes de temperatura durante operações com gases liquefeitos. A válvula criogênica deve ser feita de um material de vedação adequado, com vedação de até 100 bar.
Além disso, a extensão do castelo é uma característica muito importante, pois determina a capacidade de vedação do selante da haste da válvula.