Introdução

Se baseando em várias experiências de clientes, percebemos que é dificil trabalhar sobre as vedações e seus alojamentos ao mesmo tempo.

Esta nova maneira de considerar projetos baseia-se em uma experiência específica: a substituição de um munhão de válvula. As condições de trabalho do equipamento causaram uma pressão grande no alojamento e poderiam criar vazamentos da vedação devido à tensão de tração.

Algumas perguntas surgiram:

• Devemos considerar apenas o material e a geometria da vedação?


• Devemos trabalhar sobre o alojamento para otimizar a vedação?

Tivemos um caso de pressão de um alojamento de vedação que impactou em uma aplicação de munhão de válvula esférica. Por favor, leia o caso detalhado abaixo.

- Qual é a aplicação e o contexto?

Um cliente solicitou a perícia da PXL SEALS em sistemas de vedações para o setor de hidroénergia para resolver um problema de munhões de válvulas esféricas em uma central hidréletrica dos Alpes franceses.

Desde que a central foi colocada em serviço, o cliente encontrou falhas na vedação dos munhões. Vale ressaltar que essa central não é a unica a sofrer deste tipo de problema. A PXL Seals se ofereceu para desenvolver uma nova solução de vedação para a aplicação em munhão de válvula esférica. Esta solução é uma vedação feita sob medida.

Figura 1: Munhão de válvula esférica

O cliente aceitou testar a solução em todas as unidades.

Os dados de entrada iniciais foram os seguintes:

1. Aplicação: munhões de válvula esférica (válvula de entrada principal)


2. Meio: água de barragem cru (água do lago dos Alpes franceses )


3. Pressão de trabalho: 12 [MPa] (correspondente a 1200 mWCe)


4. Movimento: + /-90 [º] giratória - baixa velocidade


5. Data de funcionamento da central: 1988


6. Data de funcionamento da central: 1988


7. Diâmetro nominal da válvula: Ø1300 [mm]

2.       Problemas de vedação

- Que tipo de falha ocorreu?

2 tipos de falha ocorreram:

1. Vazamento com vedação intacta (vedação extrudada)


2. Vazamento com vedação danificada

- Como o vazamento é possível sem qualquer dano na vedação?

Para um caso de aplicação (pressão, velocidade, etc..), a vedação é uma equação composta por 3 parâmetros:

1. O desenho da vedação (geometria do perfil)


2. O material da vedação


3. O alojamento (geometria e localização)

>>  Vedação = vedação_desenho  x vedação_material  x vedação_alojamento

Considerando que o valor de uma vedação perfeita é 1, se um parâmetro tende a 0, a vedação tende a 0.

As soluções iniciais não levaram em conta o impacto do parâmetro “vedação_Alojamento” .

- Como foi apresentado o parâmetro "vedaçãoAlojamento" para resolver este problema de vedação do munhão?

Munhão é uma parte da revolucionária, significa que a vedação é circular. Nós projetamos a vedação considerando a secção transversal do alojamento.

O alojamento da vedação poderia sofrer uma mudança de seu próprio valor de seção transversal, devido às condições de trabalho da aplicação (válvula de entrada principal). Quando a válvula está na posição fechada, a esfera é empurrada na direção jusante devido à pressão hidrostática da água (ex, 12 [MPa] aplicado no Ø1300 [mm]). Os munhões da esfera movem-se na direção jusante em um valor significativo. Há dois casos possíveis:

1- O corpo da válvula é muito rígido, não há nenhuma tensão, portanto o deslocamento dos munhões é dado pelo diferencial do rolamento radial.

>>  Valor de secção transversal do alojamento= secção nominal + valor de distância radial

2- O corpo da válvula não é tão rígido, significa que ocorre tensão, portanto o deslocamento dos munhões é dado pela soma da distância radial do rolamento e o valor de tensão radial do rolamento.

>> Valor de seção transversal do alojamento = secção nominal + valor de distância radial

Figura 2: Secção transversal aumentando após tensão do alojamento

Em alguns casos de aplicação, o valor de secção transversal do alojamento poderia aumentar de 0 para 1 [mm]. Isto significa que, por exemplo, uma secção transversal “s” de 15 [mm] do alojamento poderia tornar-se um “S” de 16 [mm] do alojamento devido à tensão da válvula sob pressão hidráulica! Isto não é excentricidade mas pressão!

A vedação deve ser ajustada o suficiente para garantir uma estanqueidade com alta pressão, compensando o aumento da secção transversal do alojamento. Este parâmetro não foi considerado na solução de vedação inicial. Os resultados considerados foram apenas vazamento e danos na vedação.

- Como PXL Seals resolveu o problema?

A central foi projetada no início dos anos 90, portanto cálculos de pressão/deformação não foram feitos para as válvulas de entrada principal. PXL Seals considerou a pressão de válvula com base na sua própria experiência. Foi considerado a hipótese de que a secção transversal do alojamento poderia aumentar de 0 para 1 [mm] 12 [MPa]. 

PXL Seals concebeu a vedação da seguinte maneira:

1. Adicionar o valor do parâmetro “vedação_alojamento”


2. Modificar o material da vedação de NBR para PU personalizado


3. Manter a vedação padrão com um desenho alterado

PXL Seals utilizou métodos de simulação de FEA para simular, da melhor maneira possível, a realidade.

Figura 3: Montagem da vedação

Figura 4: Vedação pressurizada em 3.3 [MPa] – não há pressão no alojamento

Figura 5: Vedação pressurizada em 12 [MPa] – Pressão no alojamento = 1 [mm]

De acordo com o cliente, PXL Seals está dando um feedback avançado:

1. Tensão da válvula sob pressão de mensuração


2. Vazamento ao verificar a cada 3 meses

PXL Seals desenvolveu uma parceria com o fabricante de válvulas para desenvolver uma medição de pressão no local. Os valores de pressão serão usados para validar a hipótese de modelo FEA.

Figura 6: medição no local

PXL Seals está supervisionando a evolução destas novas soluções de vedação. Quando o tempo de funcionamento da vedação será significativo; a solução será proposta para todos os seus clientes.

- Em quais inovações a PXL Seals está trabalhando para o futuro?

PXL Seals está atualmente trabalhando em novos alojamentos geométricos para aprimorar o desempenho da vedação.

Figura 7: fotos mostrando a pressão diminuindo, modificando a geometria do sulco

Modificando a geometria do sulco da vedação, o valor de tensão pode ser significativamente reduzido. O parâmetro "vedaçãoAlojamento" está agora totalmente integrado em soluções de vedações novas.