Hamilton Maranhão in Mixmag, Engenheiros e Técnicos, Engenharia e Indústria Engenheiro Master Mar 22, 2017 · 4 min read · +500

Guia básico sobre válvulas de fundo de tanque (Bottom Outlet Valve)

Guia básico sobre válvulas de fundo de tanque (Bottom Outlet Valve)

A válvula de fundo de tanque tem o objetivo de controlar a drenagem dos tanques. Vários tanques tem o fundo circular, elíptico, em geral curvado e precisa então que a válvula seja instalada no ponto mais inferior para realizar a drenagem quando o objetivo é remover todo o conteúdo.

A válvula de fundo de tanque já é utilizada na indústria química há mais de 100 anos. O inventor da válvula de fundo de tanque foi Josef Frank que conseguiu a patente dos seus projetos para válvula de fundo de tanque tipo disco e tipo pistão entre 1923 e 1926. A aplicação inicial era de substituir um plugue de madeira que normalmente era utilizado como dreno em tanques. Com a válvula de fundo de tanque foi possível realizar essa operação, sob pressão e temperatura mais elevadas e com mais segurança; além de garantir que não haja nenhuma zona morta abaixo do ponto de conexão (uma vez que a válvula é projetada para se conectar diretamente na conexão de descarga inferior do tanque) possibilitando assim uma drenagem completa. Atualmente a válvula de fundo de tanque encontra aplicação em quase todos os setores da indústria.

Não há normas que definam padrões construtivos para este tipo de válvula. A conexão de saída pode formar um ângulo de 90°, 60° ou 45° em relação a vertical – ver figura 1. As conexões são flangeadas e podem chegar a 2500#FR (face com ressalto), mas normalmente são de 150#FR, pois trabalham apenas em função da pressão da coluna de líquido dentro do tanque. As válvulas de fundo de tanque podem ter diâmetros de até 12 polegadas, mas normalmente variam entre 6 e 8 polegadas. O projeto construtivo do corpo da válvula de fundo de tanque deve primar sempre por evitar pontos de acumulação onde possam ocorrer incrustações e consequentemente restrições.

As válvulas de fundo de tanque podem ser atuadas por volante, atuador diafragma retorno por mola para válvulas com pequeno curso, atuador pneumático tipo pistão para válvulas com curso longo, atuador elétrico, atuador hidráulico ou mesmo por um atuador diafragma combinado com a opção de volante.

Figura 1 – Válvula de fundo de tanque tipo disco a esquerda e tipo pistão a direita – Cortesia Schuf Fetterolf


Válvula de Fundo de Tanque com Obturador Tipo Disco

A drenagem de fluídos de fundo de tanque trata em muitos casos de fluídos de alta viscosidade e que cristalizam com facilidade - polimerização. A válvula de fundo de tanque com obturador tipo disco com sede na própria válvula (disco descendente) tem a desvantagem neste caso de acumular incrustações do fluído sobre o disco e uma vez que o disco se move para dentro da válvula junto com as incrustações, acaba a mesma ficando obstruída. Desta forma, este projeto construtivo deve ser empregado para fluídos de baixa viscosidade e que não cristalizam na temperatura de operação. Já uma das vantagens é que o curso da válvula disco com sede na válvula é pequeno e esta válvula pode ser atuada por atuador diafragma. Essa combinação é de baixo custo além de compacta e leve, o que facilita o projeto de instalação. Pode-se observar também que a válvula não é intrusiva no tanque o que exclui qualquer possibilidade de interferência com os internos do tanque como uma hélice de um agitador por exemplo. Ver figura 2.

Figura 2 – Válvula de fundo de tanque tipo disco com sede na válvula (disco descendente) – Cortesia Schuf Fetterolf

Quando a cristalização ou polimerização do fluído ocorre de modo leve, então deve ser empregada a válvula de fundo de tanque com sede no tanque (disco ascendente). Esta válvula abre para dentro do tanque quebrando as incrustações por ventura formadas sobre o disco permitindo que o fluído ainda em estado líquido seja drenado. Outra vantagem deste projeto de válvula é que ela tende a fechar ajudando a manter a vedação. Por outro lado; é uma solução intrusiva e sempre deve ser avaliada a disposição dos internos do tanque antes de especificar a válvula. Caso a bomba de sucção possa causar um cenário de vácuo no momento da descarga do produto na válvula; então a solução com disco ascendente tem que ser avaliada com mais cautela, pois as forças internas tendem a trazer o disco para baixo o que pode levar a uma necessidade de um atuador superdimensionado para atender a demanda. Ver figura 3.

As válvulas fundo de tanque com obturador tipo disco podem ser fabricadas com diâmetros de entrada e saída diferentes para que seja possível se adaptar em substituição a uma válvula existente ou para facilitar a descarga do produto. Normalmente a conexão de entrada pode ter de diâmetro até 8 polegadas e a saída 6 polegadas.

Figura 3 – Válvula de fundo de tanque tipo disco com sede no tanque (disco ascendente) – Cortesia Schuf Fetterolf


Válvula de Fundo de Tanque com Obturador Tipo Pistão

Quando o fluído se cristaliza com muita facilidade (polimerização severa), pode se formar incrustações dentro do corpo da válvula causando obstruções indesejadas ao optar por válvula com obturador tipo disco. O tipo de obturador a ser utilizado para resolver esse problema é o pistão. O pistão se move para dentro da válvula abrindo a passagem para a descarga do produto e qualquer incrustação que fique dentro da válvula no momento em que ela está aberta; será removida quando ela se fechar – ver figura 4. Como opcional; inicialmente o pistão pode se movimentar para dentro do tanque realizando uma desobstrução da passagem. 

Figura 4 – Etapas de operação de abertura de uma válvula de fundo de tanque com obturador tipo pistão – Cortesia Durcon

Se o caso for mais severo, estas válvulas podem ser fornecidas com jaquetas para aquecimento com vapor para manter a temperatura na válvula suficientemente alta para que o fluído permaneça no estado líquido. Uma vez que o pistão se move liberando completamente a passagem da válvula; este tipo também é selecionado quando é necessário uma aplicação com capacidade de vazão maior.

A válvula com obturador tipo pistão possui também duas opções de assentamento; na válvula e no tanque. A sede pode ser metálica ou macia a depender da classe de vedação requerida.

A desvantagem deste tipo de válvula é que o curso da válvula é maior que a do tipo disco, o que requer corpo e atuador maiores o que torna o conjunto válvula mais atuador maior e mais cara. A vantagem deste modelo de válvula é que quando a ela está aberta (pistão recuado), a válvula apresenta uma passagem plena maior o que permite uma drenagem mais rápida.

Opcionais para válvulas de fundo de tanque

·        Certificação fire-safe de acordo com a ISO-10497, API-607 ou BS 6755 Parte 2;

·        O engaxetamento da haste conforme a TA-luft para evitar o vazamento de fluídos nocivos;

·        Os materiais de acordo com a norma NACE para aplicações corrosivas;

·        Revestimento interno em PTFE para auxiliar no escoamento;

·        Jaquetas para aquecimento com vapor para o fluído permanecer no estado líquido;

·        Diâmetros superiores a 8 polegadas;

·        Purga e dreno que permitem que a válvula seja limpa enquanto está fechada;

·        Chaves fim de curso para indicação remota de posição;

·        Pistão com comprimento fabricado sob medida para permitir a ação de desobstrução;

Hamilton Maranhão - Engenheiro de Instrumentação Industrial

Salvador, Março de 2017

Bibliografia:

Válvulas: Industriais, segurança, controle, tipos: Seleção, dimensionamento – Artur Cardozo Mathias – São Paulo: Artliber Editora, 2008;

http://www.schuf.com.br/pdf/disc-bottom-outlet-valve-brochure - Disc Bottom Outlet Valves – Kegelbodenventile SchufFetterolf; 19/03/2017

http://www.schuf.com.br/download/Disc%20Lowering%20Type%2024%20dimension%20sheet.pdf – Schuf disc lowering flush bottom valves - SchuF Typ 24er Kegelbodenventile SchufFetterolf; 19/03/2017

http://www.schuf.com.br/download/Disc%20Raising%20BOV%20type%2025%20dimension%20sheet.pdf – SchuF disc rising flush bottom valves – Schuf Kegelbodenventille SchufFetterolf; 19/03/2017

http://www.schuf.com.br/pdf/ram-bottom-outlet-valve - Piston Bottom Outlet Valves – Kolbenventile SchufFetterolf; 20/03/2017

http://www.schuf.com/company/history; 21/03/2017

http://www.durcon-vice.com.br/data/upload/produto/manual_97/arquivo/ptbr/Fundo%20de%20Tanque%20Pist%C3%A3o.pdf - Válvula para fundo de tanque mod. FT tipo pistão; 20/03/2017

http://www.durcon-vice.com.br/data/upload/produto/manual_96/arquivo/ptbr/Fundo%20de%20Tanque%20Interna%20Externa.pdf - Válvula FUNDO DE TANQUE com vedação interna ou externa; 21/03/2017