As classes de vazamento da válvula de controle definem o fluxo permitido através de uma sede de válvula fechada sob condições de teste especificadas. As Classes II, III e IV fornecem limites de vazamento de sede metálica progressivamente mais rígidos, enquanto a Classe V aplica um critério de vazamento de líquido dependente da pressão e do tamanho da porta e a Classe VI aplica um limite de vazamento de gás muito baixo, comumente associado a sedes resilientes. A Classe VI não deve ser descrita automaticamente como vazamento de zero absoluto. A especificação de compra deve identificar o padrão, a classe, o meio de teste, o diferencial de pressão, a direção do fluxo, a condição de temperatura e a construção selecionada da sede.
Uma válvula de controle pode regular o fluxo com precisão e ainda permitir que algum fluido passe pela sede quando comandada para fechar. Se esse vazamento é aceitável depende da função do processo, do projeto da sede, do diferencial de pressão, da temperatura, do meio e da classe de vazamento especificada para o projeto.
A frase “desligamento apertado” não é suficientemente preciso para a aquisição. Um fornecedor pode interpretá-lo como um requisito padrão de Classe IV de sede metálica, enquanto outro pode assumir um requisito de Classe VI de sede resiliente. A válvula pode então ser fabricada, acionada e testada de acordo com expectativas diferentes, embora ambas as citações utilizem palavras semelhantes.
Este guia explica classes de vazamento de válvula de controle, como as Classes I a VI diferem, por que a Classe VI não é automaticamente “vazamento zero” e o que os compradores devem indicar na folha de dados e no pedido de compra.
Primeiro separe três tipos diferentes de vazamento de válvula
Antes de discutir as classes de vazamento na sede, diferencie o caminho de vazamento que está sendo avaliado.
| Tipo de vazamento | Caminho de Vazamento | Verificação Principal |
|---|---|---|
| Vazamento no assento | Através do tampão fechado, disco ou elemento de fechamento rotativo e sede | Teste de vazamento da sede da válvula de controle |
| Vazamento no limite de pressão externo | Através do corpo, castelo, junta, juntas roscadas ou que contenham pressão | Teste de pressão hidrostática ou de casco |
| Vazamento de emissões fugitivas | Principalmente através de vedação da haste e vedações dinâmicas para a atmosfera | Requisitos aplicáveis de qualificação e produção de emissões fugitivas |
Uma sede Classe VI não prova que a gaxeta da haste tenha baixas emissões fugitivas. Da mesma forma, um teste hidrostático de carcaça bem-sucedido não estabelece a classe de vazamento em sede fechada.
Quais padrões se aplicam?
Duas referências são frequentemente usadas para inspeção de válvulas de controle de temperatura ambiente e testes de vazamento na sede:
- ANSI/FCI 70-2-2021 — Padrão para teste de vazamento na sede da válvula de controle
- CEI 60534-4:2021 — Válvulas de controle de processos industriais, inspeção e testes de rotina
O projeto deve indicar qual norma e edição regem o pedido. Não escreva apenas “classe de vazamento ANSI” ou “classe de vazamento IEC” sem identificar a referência completa.
Serviços especiais podem exigir procedimentos adicionais ou diferentes. Por exemplo, os testes de vazamento da sede criogênica e em baixa temperatura devem ser especificados separadamente, em vez de assumir que um teste ambiente comprova a estanqueidade em serviço a frio.
Uma classe de vazamento só é significativa quando está conectada a um padrão, método de teste e condição de teste definidos.
Classes de Vazamento da Válvula de Controle I a VI
As classes representam diferentes níveis e métodos de vazamento permitido. Um número de classe mais elevado não significa que todas as válvulas possam ou devam ser fornecidas para essa classe.
| Classe | Interpretação Geral | Uso típico de engenharia | Limitação importante |
|---|---|---|---|
| Classe I | Nenhum teste de vazamento de assento de produção definido, salvo acordo em contrário | Tarefas onde a estanqueidade não é um requisito regulamentar | Não deve ser interpretado como um desempenho de vazamento medido |
| Classe II | Vazamento testado relativamente permissivo, comumente expresso como uma porcentagem da capacidade nominal | Aplicações selecionadas de sede metálica onde vazamento moderado em sede fechada é aceitável | Não é apropriado quando o vazamento cria uma preocupação de segurança, contaminação ou perda de energia |
| Classe III | Mais apertado que a Classe II, ainda geralmente baseado na capacidade | Requisito de fechamento intermediário de sede metálica | Deve ser verificado em relação às consequências reais do processo |
| Classe IV | Requisito comum de válvula de controle com sede de metal mais apertada | Controle geral do processo onde o fechamento controlado é necessário, mas a estanqueidade da sede resiliente não é necessária | Não significa vazamento zero |
| Classe V | Limite de vazamento de líquido muito restrito relacionado ao diferencial de pressão e ao tamanho da sede ou da porta | Aplicações de sede metálica de alta pressão ou alta temperatura após revisão do projeto | Requer acabamento adequado, carga da sede, força do atuador e condições de teste controladas |
| Classe VI | Limite de vazamento de gás muito baixo, comumente associado a sedes resilientes ou de composição | Funções de gases ou líquidos limpos que exigem desempenho de sede fechada muito estanque | Não é uma garantia universal de vazamento zero absoluto sob condições de serviço |
No sistema FCI comumente usado, as Classes II, III e IV são frequentemente resumidas por vazamento máximo igual a aproximadamente 0,5%, 0,1% e 0,01% da capacidade nominal da válvula sob as condições de teste especificadas. Classe V e Classe VI usam métodos de aceitação diferentes, em vez de simplesmente continuarem a mesma sequência percentual.
Os critérios exatos de aceitação, pressão de teste, meio de teste, duração e método de medição devem ser retirados do padrão licenciado especificado e do procedimento de projeto aprovado.
Por que a Classe VI não é automaticamente “vazamento zero”
A Classe VI é frequentemente descrita em documentos comerciais como “estanque a bolhas” ou “vazamento zero”. Essas frases podem criar expectativas incorretas.
A Classe VI define uma taxa de vazamento permitida muito baixa sob um teste de produção especificado. Isso não prova que nenhuma molécula possa passar pela sede sob qualquer pressão de serviço, temperatura, meio e histórico operacional.
O vazamento real de serviço pode ser influenciado por:
- Mudança de temperatura após testes de fábrica
- Expansão ou contração térmica de peças de acabamento
- Partículas presas no assento
- Inchaço, endurecimento ou ataque químico do assento
- Pressão de alimentação do atuador reduzida
- Ajuste incorreto do atuador
- Direção do fluxo e desequilíbrio de pressão
- Erosão, cavitação ou dano por flash
- Ciclismo repetido e desgaste prolongado do assento
Quando o processo requer isolamento positivo para manutenção ou segurança, o projeto pode exigir uma válvula de isolamento separada, arranjo de bloco duplo, conexão de purga ou outro método de isolamento projetado. Uma válvula de controle de estrangulamento não deve ser tratada automaticamente como a única barreira de isolamento de manutenção.
Classe IV vs Classe V vs Classe VI
Estas são as classes de fechamento de válvula de controle discutidas com mais frequência, mas representam diferentes abordagens de projeto e teste.
| Fator de seleção | Classe IV | Classe V | Classe VI |
|---|---|---|---|
| Conceito típico de assento | Assento metálico | Assento de metal de alta qualidade ou acabamento especialmente projetado | Muitas vezes assento resiliente, elastomérico ou de composição |
| Capacidade de temperatura | Amplo quando o material é adequado | Frequentemente selecionado para serviços exigentes de sede metálica em alta temperatura | Limitado pelo material do assento macio ou do assento composto |
| Mídia suja ou abrasiva | Pode ser mais tolerante dependendo do design do acabamento | Requer revestimento duro, acabamento superficial e revisão de erosão | A sede macia pode ser danificada por partículas ou abrasão |
| Demanda do atuador | Carga normal projetada do assento | Pode exigir força de assentamento maior e cuidadosamente controlada | Deve comprimir o assento macio sem sobrecarregá-lo |
| Principal vantagem | Fechamento prático de sede metálica para serviços gerais | Desempenho de assento de metal muito compacto | Vazamento de teste de produção muito baixo |
| Limitação principal | Vazamento permitido maior que Classes V ou VI | Usinagem, lapidação, atuador e controle de teste mais exigentes | O material do assento pode limitar a pressão, a temperatura, a resistência química e a durabilidade |
Assento macio vs assento metálico para seleção de classe de vazamento
Válvulas de controle com sede metálica
As sedes metálicas são comumente selecionadas para altas temperaturas, alta queda de pressão, serviço abrasivo, vapor, rufo, risco de cavitação ou aplicações onde uma sede macia se deformaria ou deterioraria.
A estanqueidade da sede metálica depende de:
- Geometria do plugue e do assento
- Precisão e concentricidade de usinagem
- Qualidade de lapidação e acabamento superficial
- Seleção de revestimento duro ou revestimento
- Alinhamento do guia
- Alinhamento da haste e do atuador
- Força de assentamento necessária
- Direção de pressão e força desequilibrada
A Classe IV é comum para válvulas de controle gerais com sede metálica. A Classe V pode ser necessária para serviços de alta pressão mais restritos, mas deve ser confirmada em relação ao corpo, interno, diferencial de pressão e atuador selecionados.
Válvulas de controle de sede macia
Assentos macios ou compostos podem suportar um fechamento muito apertado em serviços de limpeza adequados. Os materiais comuns da sede podem incluir compostos à base de PTFE, elastômeros ou polímeros projetados, dependendo do projeto selecionado.
O assento deve ser revisado para:
- Temperatura máxima e mínima
- Compatibilidade química
- Diferencial de pressão
- Risco de extrusão ou deformação
- Danos por partículas
- Conjunto de compressão
- Requisitos de segurança contra incêndio ou serviços perigosos
Especificar a Classe VI sem identificar o material da sede e a condição do processo pode criar uma válvula que passa no teste de ar de fábrica, mas possui uma sede inadequada para o serviço real.
Para decisões de acabamento e material da sede, revise o Guia de seleção de materiais de guarnição de válvula.
Por que o dimensionamento do atuador afeta o vazamento da sede
A classe de vazamento na sede aplica-se ao conjunto completo de válvula e atuador, não apenas ao corpo da válvula.
O atuador deve fornecer impulso ou torque de fechamento suficiente sob a condição de utilidade mínima disponível. O cálculo deve considerar:
- Diferencial máximo de pressão de desligamento
- Direção do fluxo e força de processo desequilibrada
- Carga de assento exigida pela classe selecionada
- Fricção de embalagem e guia
- Faixa de mola ou saída do atuador em todo o curso
- Pressão mínima do ar de instrumento
- Ação de falha de abertura ou falha de fechamento
- Ajuste do posicionador e da bancada
Pouca força pode impedir a classe de vazamento necessária. A força excessiva pode danificar uma sede macia, deformar peças de acabamento, aumentar o atrito ou reduzir a vida útil.
Não resolva um problema de vazamento aumentando a força do atuador sem confirmar a carga permitida na sede e a força na haste do fabricante da válvula.
Para seleção completa do pacote, consulte o Guia de seleção de atuador de válvula.
Condições de teste que devem ser confirmadas
Dois testes descritos como “Classe VI” não são necessariamente equivalentes se as condições de teste forem diferentes.
| Item de teste | Por que é importante |
|---|---|
| Padrão e edição aplicáveis | Define a classe, configuração, método de aceitação e base de relatório |
| Meio de teste | Ar, nitrogênio ou água se comportam de maneira diferente e usam métodos de medição diferentes |
| Diferencial de pressão de teste | O vazamento e a força de assentamento podem mudar com a pressão diferencial |
| Direção do fluxo | A pressão pode ajudar ou opor-se ao assentamento, dependendo do projeto da válvula |
| Posição da válvula e alimentação do atuador | Confirma se o teste utiliza a força normal de fechamento do atuador e as condições de utilidade acordadas |
| Temperatura | Os resultados dos testes ambientais não representam automaticamente serviço quente ou criogênico |
| Estabilização e duração | A válvula e o sistema de medição precisam de um período definido antes que a aceitação seja registrada |
| Método de medição | Os métodos de fluxo volumétrico, coleta de líquidos ou contagem de bolhas têm limites e precisão diferentes |
Teste ambiente versus condição real de serviço
O teste de vazamento da sede de produção é normalmente um teste controlado de aceitação de fábrica. Não é uma simulação completa de todas as condições do processo.
Serviço de alta temperatura
Válvulas de vapor e de processo a quente podem sofrer expansão térmica, alteração da folga da guia, distorção do material e contato diferente da sede após o aquecimento. O projeto deve identificar se um teste de vazamento ambiental é suficiente ou se é necessária uma verificação adicional de serviço a quente.
Serviço criogênico e de baixa temperatura
O serviço a frio pode alterar as dimensões, o contato da sede e o comportamento do material. O vazamento criogênico na sede deve ser especificado de acordo com o padrão de baixa temperatura aplicável e o procedimento do projeto, em vez de inferido a partir de um teste ambiente de Classe IV, V ou VI.
Meio Sujo, Abrasivo ou Cristalizante
Um teste de fábrica limpo não pode reproduzir incrustações de ferrugem, partículas de catalisador, lama, cristalização ou depósitos. Quando o meio pode contaminar a sede, o estilo do corpo da válvula, a direção do fluxo, a lavagem e o acesso para manutenção podem ser mais importantes do que selecionar a classe de catálogo mais restrita.
Não especifique automaticamente a classe mais restrita
Uma classe de vazamento mais restrita pode aumentar o custo da válvula, o tamanho do atuador, a complexidade do interno, a sensibilidade à manutenção e o tempo de entrega. Também pode forçar o uso de uma sede macia inadequada para a temperatura ou meio do processo.
Selecione a classe da consequência do vazamento:
- O vazamento pode contaminar outro produto?
- Ele pode sobrecarregar o equipamento a jusante?
- Pode desperdiçar vapor, gás combustível ou um fluido de processo caro?
- Pode criar uma reação insegura ou liberação ambiental?
- A válvula precisa apenas de estrangulamento ou também deve fornecer fechamento operacional?
- Está disponível uma válvula de isolamento separada?
- Um assento macio sobreviverá à pressão, temperatura e meio?
A classe correta é o requisito prático mais rígido justificado pelo processo – e não automaticamente a classe mais alta listada em um modelo de folha de dados.
Exemplos de seleção baseada em aplicativos
| Aplicação | Possível ponto de partida | Revisão Adicional |
|---|---|---|
| Controle geral do fluxo de água | Classe IV ou mais apertada conforme necessidade do processo | Qualidade da água, material da sede, diferencial de corte e força do atuador |
| Controle de vapor de alta temperatura | Sede metálica Classe IV ou Classe V após revisão | Temperatura, revestimento duro, crescimento térmico, queda de pressão e ruído |
| Gás limpo que requer fechamento muito hermético | Classe VI pode ser considerada | Compatibilidade com assento macio, segurança contra incêndio, pressão e requisitos reais de isolamento |
| Pasta abrasiva | Não selecione apenas por classe | Estilo do corpo, tamanho das partículas, erosão, lavagem e durabilidade da sede |
| Líquido ou gás criogênico | Requisito de vazamento a frio específico do projeto | Padrão de teste de baixa temperatura, contração de material e design de capô estendido |
Lista de verificação de RFQ da classe de vazamento da válvula de controle
- Padrão e edição: ANSI/FCI 70-2-2021, IEC 60534-4:2021 ou a referência especificada do projeto.
- Classe de vazamento necessária: identificar a classe explicitamente.
- Tipo de válvula: globo, ângulo, rotativa, plugue excêntrico, borboleta ou outro projeto de válvula de controle.
- Construção do assento: assento de metal, metal revestido, resiliente ou composto.
- Médio: nome do fluido, composição, sólidos e risco de contaminação.
- Temperatura operacional e de projeto: incluem casos de baixa ou alta temperatura.
- Pressão diferencial máxima de desligamento: não apenas diferencial operacional normal.
- Direção do fluxo: fluxo para abrir, fluxo para fechar ou direção definida pelo projeto.
- Ação de falha: falha de abertura, falha de fechamento ou falha no local.
- Fornecimento mínimo do atuador: pressão do ar, pressão hidráulica ou condição elétrica.
- Meio de teste e pressão: indicar os requisitos do projeto quando diferentes do padrão padrão.
- Requisito de testemunha: apenas revisão do comprador, terceiro ou documento.
- Registros obrigatórios: relatório de teste, registro de calibração, configuração do atuador e certificado de inspeção.
- Serviço especial: requisitos criogênicos, de oxigênio, à prova de fogo, perigosos, tóxicos ou de emissão fugitiva.
O que deve aparecer no relatório de teste?
- Número da etiqueta da válvula, modelo, tamanho e classe de pressão
- Identificação da carroceria e acabamento
- Material da sede e classe de vazamento
- Padrão e edição de teste aplicáveis
- Teste meio e temperatura
- Teste o diferencial de pressão e a direção do fluxo
- Tipo de atuador, pressão de alimentação e ação de falha
- Vazamento medido e resultado de aceitação
- Duração do teste e método de medição
- Data do teste, identificação do equipamento e aprovação do inspetor
O relatório deve corresponder ao conjunto exato de válvula e atuador que está sendo enviado. Um certificado genérico que não identifica a etiqueta da válvula, a classe e a condição de teste fornece valor limitado ao projeto.
Relação com o dimensionamento da válvula de controle e seleção de internos
A classe de vazamento deve ser confirmada após o conceito básico do corpo da válvula de controle e dos internos ter sido estabelecido.
Um requisito de assento muito restrito pode afetar:
- Material de acabamento e construção do assento
- Impulso ou torque do atuador
- Fluxo mínimo controlável
- Fricção e zona morta
- Capacidade de temperatura
- Cavitação e resistência ao flash
- Estratégia de manutenção e peças de reposição
Para a sequência de seleção completa, leia o Guia de seleção de válvula de controle. O Cv necessário, as viagens previstas e os casos operacionais devem ser estabelecidos usando Como dimensionar uma válvula de controle.
Confirme o requisito de vazamento antes da cotação
Envie à Vcore Valve o tipo de válvula de controle, meio, diferencial de pressão, temperatura, padrão e classe de vazamento, preferência de sede, ação de falha do atuador e requisitos de inspeção. Podemos revisar a válvula, o interno, a sede e o atuador como um pacote projetado.
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Referências Técnicas
- Fluid Controls Institute — ANSI/FCI 70-2-2021, Teste de vazamento da sede da válvula de controle
- IEC 60534-4:2021 — Inspeção e testes de rotina de válvulas de controle de processos industriais
- Série ISA-75 — Padrões de Projeto, Teste e Desempenho de Válvulas de Controle
Perguntas frequentes
O que é uma classe de vazamento de válvula de controle?
Define o fluxo máximo permitido através de uma sede de válvula de controle fechada sob as condições de teste especificadas pela norma aplicável.
O vazamento da válvula de controle Classe VI é igual ao vazamento zero?
Não. A Classe VI permite uma taxa de vazamento medida muito baixa sob um teste especificado. Não deve ser descrito como vazamento zero absoluto garantido em todas as condições de serviço.
Qual é a diferença entre Classe IV e Classe V?
Classe IV é um requisito comum de sede metálica mais apertada com base na capacidade nominal. A Classe V usa um critério de vazamento de líquido mais rigoroso relacionado ao diferencial de pressão e ao tamanho da sede ou da porta.
A Classe VI sempre exige um assento macio?
A Classe VI é comumente associada a sedes resilientes ou de composição, mas o projeto da válvula selecionado e a capacidade do fabricante devem ser confirmados. Não presuma que todas as válvulas de sede metálica podem atingir a Classe VI.
Uma válvula de controle pode substituir uma válvula de isolamento?
Não automaticamente. Quando o isolamento positivo é necessário para manutenção ou segurança, o projeto da tubulação pode precisar de uma válvula de isolamento separada ou de um arranjo de bloco duplo projetado.
Por que o atuador afeta a classe de vazamento?
O atuador deve fornecer a força de assentamento ou torque necessário no diferencial de desligamento máximo e na alimentação de rede mínima disponível. Força ou ajuste incorreto podem impedir que a válvula atenda à classe especificada.
Um teste de assento em ambiente comprova o desempenho de vazamento criogênico?
Não. O serviço criogênico e em baixa temperatura exige o padrão e procedimento de teste a frio aplicável porque a contração do material e o comportamento da sede podem mudar significativamente em baixa temperatura.
O que deve ser incluído na especificação de vazamento de uma válvula de controle?
Indique o padrão e a edição, a classe de vazamento, o tipo de válvula e sede, o meio, o diferencial de fechamento máximo, a direção do fluxo, a temperatura, a ação de falha do atuador, o meio de teste, o requisito de testemunha e a documentação.
