Manufatura Aditiva InTech APR23 - Válvulas de Controle Mais Silenciosas

Dec 13, 2023

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O ruído da válvula de controle é um problema em muitos ambientes de fábrica. O som é criado por quedas de pressão muito altas através de uma válvula, o que gera altas velocidades de vapor à medida que o fluido se move pelas passagens estreitas no corpo da válvula. O ruído aerodinâmico tem uma forte dependência da velocidade do gás, de modo que as aplicações de alto fluxo e alta queda de pressão tendem a atingir níveis de ruído ensurdecedores muito rapidamente. Esse tipo de ruído pode prejudicar a audição e, com o tempo, pode destruir tubulações, equipamentos sensíveis, conexões de tubulação próximas e componentes de válvulas.

Projetos internos de baixo ruído têm sido historicamente usados ​​para resolver esse problema, mas esses tipos de soluções geralmente são caros e reduzem muito a capacidade de fluxo. No entanto, as técnicas de fabricação aditiva (impressão de liga 3-D) introduziram toda uma gama de novas possibilidades em soluções de redução de ruído. Este artigo descreve novos designs que foram introduzidos recentemente ou que serão disponibilizados nos próximos meses.

As fábricas estão cheias de fontes de ruído alto, incluindo equipamentos grandes, respiradouros de processo e bombas alternativas. Muitos desses sons são fontes pontuais (Figura 1A) e os níveis de som diminuem com o quadrado da distância. As válvulas de controle são outra fonte comum de som em ambientes industriais, mas, neste caso, o som emana tanto da válvula quanto do tubo, criando uma fonte linear quando o tubo a jusante é longo o suficiente (Figura 1B). Enquanto uma fonte pontual perde a intensidade do som com o quadrado da distância, uma fonte linear diminui a intensidade diretamente proporcional à distância, portanto, tende a criar problemas maiores para o pessoal da fábrica.

Causas comuns de ruído gerado por válvulas de controle incluem vibração mecânica de componentes internos, ruído aerodinâmico de fluxo de gás turbulento e ruído hidrodinâmico de cavitação. O som externo ao tubo representa uma ameaça à audição em níveis acima de 85 dBA, e níveis acima de 110 dBA podem danificar os componentes da válvula e as conexões da tubulação adjacente, devendo ser evitados (Figura 2).

Geralmente, existem duas maneiras de resolver esse problema - restringindo o caminho do som para que o som não escape para o ambiente ou eliminando a geração do som na fonte. As soluções de caminho de som geralmente empregam tubos grossos, isolamento pesado e/ou mantas acústicas para bloquear o ruído. Eles funcionam bem e são baratos, mas essas soluções têm limitações.

A redução de ruído alcançável geralmente é um pouco limitada, e essas técnicas tendem a se tornar menos eficazes com o tempo, pois o isolamento se rompe e as mantas acústicas são removidas durante a manutenção e não reinstaladas corretamente. Independentemente de quão bem funcionem, as soluções de trilha sonora não abordam o problema fundamental de níveis sonoros superiores a 110 dBA, possivelmente danificando o equipamento.

A solução padrão para o ruído da válvula de controle tem sido a instalação de válvulas silenciosas para reduzir os níveis de geração de ruído na fonte. Esses projetos geralmente dividem o fluxo em vários caminhos de fluxo ou levam a quedas de pressão menores em vários estágios, para reduzir a velocidade geral do fluxo e reduzir os níveis gerais de ruído. Essa tecnologia também funciona bem, mas também tem limitações:

Os internos de baixo ruído tendem a restringir significativamente a capacidade de fluxo da válvula, exigindo corpos de válvula maiores para passar a mesma taxa de fluxo.

Os internos de baixo ruído são normalmente muito mais caros do que os internos de válvula padrão, pois é necessária uma usinagem complexa para produzir esses projetos.

Os internos de baixo ruído geralmente têm aplicabilidade limitada para válvulas rotativas.

O panorama das soluções de ruído de válvulas de controle mudou drasticamente com o advento da manufatura aditiva porque agora é possível criar configurações de internos muito complexas de forma rápida e econômica.

Esta capacidade recente estimulou novas soluções de redução de ruído que podem alcançar níveis muito altos de redução de ruído, mantendo alta capacidade de fluxo.