Válvulas de captura de carbono em 2026: 7 regras para a seleção de materiais para aplicações com CO₂
As válvulas de captura de carbono estão a tornar-se componentes essenciais nos sistemas de captura, compressão, transporte, injeção e armazenamento de CO₂.
Nos projetos de CCUS, a válvula adequada deve ser capaz de resistir à corrosão, às variações de pressão, ao controlo de fugas, aos efeitos da baixa temperatura e a condições de funcionamento adversas.
Válvulas de captura de carbono
Serviço de CO₂
Válvulas CCUS
Ligas resistentes à corrosão
Índice
- Por que razão as válvulas de captura de carbono são importantes em 2026
- Principais desafios técnicos no serviço de CO₂
- Seleção de materiais para válvulas de captura de carbono
- Tipos de válvulas recomendados para aplicações de CCUS
- 7 Regras de seleção de materiais para engenheiros
- Lista de verificação das especificações para compradores
- Como a JST Valve dá apoio às aplicações de CO₂ em condições de funcionamento extremas
- Perguntas frequentes
A captura, utilização e armazenamento de carbono, vulgarmente conhecida como CCUS, está a expandir-se nos setores da produção de energia, cimento, siderurgia, refinação, produção de hidrogénio, processamento químico e projetos de energia offshore.
De acordo com a Agência Internacional de Energia, a CCUS é uma tecnologia importante para a redução das emissões em setores onde é difícil reduzir as emissões, e o número de projetos em fase de desenvolvimento tem crescido significativamente nos últimos anos.
Pode consultar aqui a apresentação geral oficial da IEA sobre CCUS:
Agência Internacional da Energia (AIE) – Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono.
Nestes projetos, válvulas de captura de carbono não são acessórios comuns para condutas.
São utilizados para isolar as linhas de CO₂, proteger os compressores, controlar a pressão, impedir o fluxo inverso, regular os sistemas de injeção e garantir um funcionamento seguro durante o arranque, o desligamento e as variações de pressão.
Uma má escolha da válvula pode provocar fugas, falhas por corrosão, danos na sede, paragens inesperadas e custos de manutenção elevados.
O Departamento de Energia dos EUA descreve o CCUS como um processo que captura as emissões de CO₂ e as reutiliza ou as armazena em formações geológicas subterrâneas.
Pode ler a explicação oficial do DOE aqui:
Captura, Utilização e Armazenamento de Carbono do Departamento de Energia dos EUA.
O CO₂ seco, o CO₂ húmido, o CO₂ em fase densa, o CO₂ supercrítico e o CO₂ misturado com impurezas podem exigir diferentes materiais para as válvulas e diferentes estruturas de vedação.
Por que razão as válvulas de captura de carbono são importantes em 2026
Os sistemas de captura de carbono incluem normalmente unidades de captura, unidades de desidratação, estações de compressão, condutas de transporte, instalações de injeção e infraestruturas de armazenamento a longo prazo.
Cada secção apresenta condições de funcionamento diferentes.
Uma válvula instalada numa unidade de captação de baixa pressão pode estar sujeita a riscos completamente diferentes dos de uma válvula instalada a jusante de um compressor de CO₂ ou junto a um poço de injeção.
Por este motivo, as válvulas de captura de carbono devem ser selecionadas com base nas condições reais de funcionamento, e não apenas em função da pressão nominal ou do tamanho da válvula.
Os engenheiros devem avaliar a fase do CO₂, o teor de água, a composição das impurezas, o intervalo de temperatura, a pressão nominal, os requisitos relativos a fugas, o funcionamento da válvula e as normas de inspeção antes de finalizarem o projeto da válvula.
Em muitos projetos de CCUS, o CO₂ pode ser transportado sob alta pressão para melhorar a eficiência.
Quando a pressão e a temperatura variam, o CO₂ pode apresentar-se na forma de gás, líquido, fase densa ou fluido supercrítico.
Estas mudanças de fase podem afetar a queda de pressão, o desempenho da vedação, o comportamento a baixas temperaturas e a seleção de materiais.
Principais desafios técnicos no serviço de CO₂
1. Corrosão por CO₂ húmido
Quando o CO₂ se combina com a água, pode formar-se ácido carbónico.
Isto pode aumentar o risco de corrosão, especialmente no caso do aço ao carbono e de materiais de baixa liga inadequados.
2. Impurezas ácidas
Os fluxos de CO₂ podem conter oxigénio, compostos de enxofre, óxidos de azoto, cloretos ou gases ácidos.
Estas impurezas podem tornar o tratamento mais agressivo.
3. Alta pressão
As linhas de compressão e transporte de CO₂ podem funcionar sob alta pressão.
O corpo da válvula, os parafusos, a junta da tampa e a estrutura da sede devem estar adaptados à pressão nominal.
4. Baixa temperatura
A despressurização rápida pode provocar arrefecimento.
Os materiais das válvulas e os componentes de vedação devem manter a resistência e a estabilidade dimensional à temperatura de funcionamento mais baixa.
5. Controlo de fugas
O controlo de fugas externas é importante na utilização de CO₂.
A vedação da haste, as juntas do corpo, as ligações de flange e a vedação da sede devem ser verificadas cuidadosamente.
6. Ciclos de pressão
O arranque, o desligamento e o funcionamento do compressor podem provocar flutuações de pressão.
As válvulas de captura de carbono devem ser adequadas para funcionamento repetido e esforços cíclicos.
Seleção de materiais para válvulas de captura de carbono
A escolha dos materiais é a base para a fiabilidade das válvulas de captura de carbono.
A escolha do material adequado depende da pureza do CO₂, do teor de água, do nível de cloretos, das impurezas ácidas, da pressão de funcionamento, da temperatura de funcionamento e da vida útil pretendida.
Um material de válvula adequado para CO₂ limpo e seco pode não ser adequado para CO₂ húmido que contenha cloretos ou gás ácido.
Para aplicações normais com CO₂ seco, pode considerar-se a utilização de aço ao carbono ou de aço inoxidável, após análise técnica.
No caso de CO₂ húmido, CCUS offshore, gás ácido, utilização química ou condições de corrosão severas, podem ser necessários materiais de liga mais resistente, tais como aço inoxidável duplex, aço inoxidável superduplex, Hastelloy, Inconel, Monel, titânio ou zircónio.
Utilizadores de dispositivos móveis: deslizem para a esquerda ou para a direita para ver a tabela completa.
| Material | Vantagem típica | Possível aplicação da tecnologia CCUS | Nota de Engenharia |
|---|---|---|---|
| Aço ao carbono | Económico e amplamente disponível | Linhas de serviço de CO₂ seco selecionadas e linhas de utilidade não corrosivas | Não recomendado para aplicações com CO₂ húmido ou impurezas ácidas sem uma avaliação detalhada da corrosão. |
| Aço inoxidável | Melhor resistência à corrosão do que o aço ao carbono | Unidades de processamento de CO₂ mais limpas e condições de corrosão moderadas | Verifique o nível de cloreto, o teor de água, a temperatura e a pressão antes da seleção. |
| Aço inoxidável duplex / superduplex | Elevada resistência e melhor resistência ao cloreto | CCUS offshore, sistemas relacionados com a água do mar e ambientes com cloretos | Indicado para aplicações em que são necessárias tanto resistência mecânica como resistência à corrosão. |
| Hastelloy | Excelente resistência à corrosão química agressiva | Gás ácido, CO₂ húmido, utilização química e corrosão grave | Útil quando o aço inoxidável não oferece resistência suficiente à corrosão. |
| Inconel / Liga de níquel | Resistência a altas temperaturas e elevada resistência à corrosão | Refinarias, instalações que utilizam CO₂ a altas temperaturas e instalações químicas em condições extremas | Frequentemente escolhido para condições combinadas de alta temperatura, pressão e corrosão. |
| Titânio | Excelente resistência à corrosão e estrutura leve | Sistemas selecionados que contêm cloretos e serviços relacionados com a água do mar | A seleção deve basear-se nas condições completas de composição química do meio e de temperatura. |
| Zircónio | Excelente resistência em determinados ambientes ácidos fortes | Processamento químico intensivo e fluxos especiais de CO₂ relacionados com ácidos | Utilizado quando outros metais não conseguem proporcionar uma resistência à corrosão aceitável. |
Tipos de válvulas recomendados para aplicações de CCUS
Válvulas de esfera para CO₂
As válvulas de esfera são frequentemente utilizadas para o isolamento rápido em unidades de captura de CO₂, linhas de compressores, sistemas de armazenamento e condutas de transporte.
No que diz respeito às aplicações de CCUS, os engenheiros devem analisar o material da sede, a vedação da haste, o design resistente ao fogo, a estrutura antiestática, a pressão nominal e o desempenho em termos de fugas.
A JST Valve fabrica válvulas de esfera industriais em aço inoxidável, aço inoxidável duplex, Hastelloy, Inconel, Monel, titânio, zircónio e outras ligas especiais destinadas a aplicações industriais exigentes.
Válvulas de retenção de CO₂
As válvulas de retenção ajudam a impedir o fluxo inverso e a proteger compressores, bombas, condutas e sistemas de injeção.
Nos sistemas de captura de carbono, a seleção das válvulas de retenção deve ter em conta a direção do fluxo, a pressão de abertura, a queda de pressão, a velocidade de fecho e a eventual vibração.
Válvulas de esfera e válvulas de controlo para CO₂
As válvulas de esfera e as válvulas de controlo são utilizadas para a regulação do caudal e o controlo da pressão.
No serviço de CCUS, o conjunto da válvula de controlo deve ser analisado no que diz respeito à queda de pressão, erosão, ruído, vibração, risco de flashing e funcionamento a baixas temperaturas.
Válvulas de gaveta para CO₂
As válvulas de guilhotina são frequentemente escolhidas para o isolamento total (totalmente abertas ou totalmente fechadas) em condutas de CO₂ de maior dimensão.
No que diz respeito aos serviços de transporte e armazenamento, o material da estrutura, a superfície de vedação da cunha, a vedação da haste e a junta da tampa devem ser adequados às condições de pressão e do fluido.
Válvulas de liga especial
Recomenda-se a utilização de válvulas de liga especial quando o CO₂ é misturado com gás ácido, cloretos, humidade ou meios químicos agressivos.
O Hastelloy, o Inconel, o Monel, o aço inoxidável duplex, o aço inoxidável superduplex, o titânio e o zircónio podem ser considerados em função das condições reais de corrosão.
7 Regras de seleção de materiais para engenheiros
1. Verificar se o CO₂ é seco ou húmido
Esta é a primeira regra para a seleção de válvulas de captura de carbono.
O CO₂ seco pode permitir mais opções de materiais, enquanto o CO₂ húmido pode causar corrosão por ácido carbónico.
Se houver água, a avaliação da corrosão deve tornar-se muito mais rigorosa.
2. Identificar todas as impurezas na corrente de CO₂
O CO₂ capturado em instalações industriais pode conter oxigénio, compostos de enxofre, óxidos de azoto, cloretos, aminas ou outras substâncias químicas.
Estas impurezas podem influenciar o material da estrutura, o material dos acabamentos, a escolha das juntas e o material das sedes.
3. Definir a fase do CO₂
O CO₂ pode existir na forma de gás, líquido, fase densa ou fluido supercrítico, dependendo da pressão e da temperatura.
A válvula deve ser selecionada de acordo com o comportamento real das fases, especialmente em sistemas de compressão, transporte e injeção.
4. Verifique a temperatura mínima de funcionamento
A descompressão rápida pode reduzir a temperatura e afetar a tenacidade, o desempenho de vedação e a estabilidade dimensional.
Os engenheiros devem verificar a temperatura mínima prevista e selecionar materiais metálicos e não metálicos adequados.
5. Verificar a compatibilidade do assento e da bagagem
A sede e os materiais de vedação devem ser compatíveis com o CO₂, a pressão, a temperatura e os ciclos de funcionamento.
No caso de válvulas críticas para a captura de carbono, poderá ser necessário utilizar vedantes de baixa emissão, sedes metálicas ou um design resistente ao fogo.
6. Considerar os ciclos de pressão e a fadiga
Os sistemas CCUS podem estar sujeitos a arranques, paragens e flutuações de pressão repetidos.
Os corpos das válvulas, as hastes, os parafusos, as juntas e as superfícies de vedação devem ser adequados para um funcionamento cíclico e garantir fiabilidade a longo prazo.
7. Exigir testes e documentação
Os compradores devem solicitar certificados dos materiais, relatórios de ensaios de pressão, registos de inspeção dimensional e a documentação do projeto aplicável.
Em condições de funcionamento exigentes, podem também ser necessários procedimentos de PMI, NDT, testes de estanqueidade e procedimentos de inspeção personalizados.
Lista de verificação das especificações para válvulas de captura de carbono
Antes de solicitar um orçamento, os engenheiros e as equipas de compras devem preparar dados completos sobre as condições de funcionamento.
Isto ajuda o fabricante da válvula a selecionar o material, a estrutura, a vedação e o plano de inspeção adequados.
Utilizadores de dispositivos móveis: deslizem para a esquerda ou para a direita para ver a tabela completa.
| Dados obrigatórios | Por que é importante |
|---|---|
| Fase de CO₂ | O CO₂ em fase gasosa, líquida, densa ou supercrítica influencia a pressão, a temperatura e o desenho das válvulas. |
| Teor de água | Determina se a corrosão por ácido carbónico pode vir a constituir um problema grave. |
| Composição das impurezas | O oxigénio, os compostos de enxofre, os óxidos de azoto e os cloretos podem influenciar a escolha dos materiais. |
| Pressão e temperatura de projeto | Define a classificação das válvulas, o material do corpo, a seleção das juntas e os requisitos de ensaio. |
| Temperatura mínima de funcionamento | Importante para a resistência, a estabilidade da vedação e em condições de descompressão rápida. |
| Tipo e tamanho da válvula | Afeta a capacidade de caudal, a queda de pressão, a instalação e o modo de funcionamento. |
| Norma aplicável | Ajuda a alinhar a conceção, a inspeção, os ensaios e a documentação com os requisitos do projeto. |
Como a JST Valve dá apoio às aplicações de CO₂ em condições de funcionamento extremas
A Fujian JST Valve Manufacturing Co., Ltd. dedica-se ao fabrico de válvulas industriais de alto desempenho para aplicações corrosivas, abrasivas, de alta temperatura e de alta pressão.
No que diz respeito às válvulas de captura de carbono e às aplicações com CO₂, a JST Valve pode apoiar engenheiros e responsáveis pelas compras na seleção de materiais, na otimização da estrutura das válvulas, na conceção das vedações e no fabrico personalizado.
A JST Valve fornece válvulas industriais em aço inoxidável, aço inoxidável duplex, aço inoxidável superduplex, Hastelloy, Inconel, Monel, titânio, zircónio e outros materiais especiais.
Estes materiais podem ser utilizados em fábricas de produtos químicos, refinarias, plataformas offshore, aplicações com ácidos, aplicações com lamas, sistemas de água do mar e aplicações sujeitas a corrosão severa.
- Seleção personalizada de materiais para válvulas de captura de carbono e aplicações com CO₂
- Válvulas de esfera, válvulas de retenção, válvulas de guilhotina, válvulas de globo, válvulas de obturador e válvulas de ligas especiais
- Opções de materiais, incluindo Hastelloy, Inconel, Monel, titânio, zircónio e aço inoxidável duplex
- Apoio técnico para ambientes com CO₂ húmido, gases ácidos, cloretos e corrosão severa
- Fabrico de válvulas OEM e ODM de acordo com os requisitos do projeto
- Testes de pressão, inspeção e apoio na elaboração da documentação técnica
Conclusão
As válvulas de captura de carbono são essenciais para o funcionamento fiável do sistema CCUS.
A válvula adequada deve ser capaz de resistir à corrosão causada pelo CO₂, às variações de pressão, ao controlo de fugas, às variações de temperatura e a condições de funcionamento extremas.
A escolha do material é especialmente importante quando o CO₂ contém água, gás ácido, cloretos ou outras impurezas agressivas.
Os engenheiros não devem escolher válvulas de captura de carbono apenas com base no tipo de válvula, na classe de pressão ou no preço.
Para garantir um funcionamento seguro a longo prazo, é necessária uma análise completa da composição do fluido, da fase do CO₂, da pressão, da temperatura, do funcionamento das válvulas, dos requisitos de estanqueidade e das normas de inspeção.
Se o seu projeto envolver captura de carbono, transporte de CO₂, CO₂ húmido, gás ácido, corrosão offshore, alta pressão ou condições químicas severas, a JST Valve pode ajudá-lo a encontrar uma solução personalizada de válvulas com base nas condições reais de funcionamento.
Precisa de válvulas de captura de carbono para serviços relacionados com CO₂ ou CCUS?
A JST Valve pode ajudá-lo a avaliar as suas condições de trabalho e recomendar materiais adequados para as válvulas, estruturas de vedação e requisitos de inspeção para a captura de carbono e para condições de funcionamento exigentes com CO₂.
Envie-nos os dados relativos à fase do CO₂, teor de água, composição das impurezas, pressão, temperatura, dimensão da válvula, requisitos de material e norma aplicável.
A nossa equipa de engenharia irá apoiar o seu projeto com uma solução prática em termos de válvulas.
Perguntas frequentes: Válvulas de captura de carbono
O que são válvulas de captura de carbono?
As válvulas de captura de carbono são válvulas industriais utilizadas em sistemas de captura, compressão, transporte, injeção e armazenamento de CO₂.
Devem ser selecionados de acordo com a fase do CO₂, a pressão, a temperatura, o teor de água, as impurezas e os requisitos de vedação.
Que válvulas são utilizadas nos sistemas CCUS?
As válvulas de esfera, as válvulas de retenção, as válvulas de guilhotina, as válvulas de globo, as válvulas de controlo e as válvulas de ligas especiais podem ser utilizadas em sistemas CCUS, dependendo da aplicação, da pressão, das condições do fluido e dos requisitos de controlo.
Por que razão o CO₂ húmido é corrosivo?
Quando o CO₂ se combina com a água, pode formar-se ácido carbónico, o que aumenta o risco de corrosão.
Se também estiverem presentes impurezas ácidas ou cloretos, as condições de corrosão podem agravar-se.
As válvulas de aço ao carbono podem ser utilizadas em aplicações com CO₂?
As válvulas de aço ao carbono podem ser utilizadas em determinadas aplicações com CO₂ seco e não corrosivo, mas, normalmente, não são adequadas para aplicações com CO₂ húmido ou com impurezas corrosivas sem uma avaliação detalhada da corrosão.
Quando se devem escolher válvulas de liga especial?
Deve considerar-se a utilização de válvulas de liga especial quando o CO₂ contiver água, gás ácido, cloretos, estiver sujeito a altas temperaturas, alta pressão ou outras condições químicas agressivas.
É possível optar por Hastelloy, Inconel, aço inoxidável duplex, aço inoxidável superduplex, titânio e zircónio, consoante o meio em questão.
Que informações são necessárias para apresentar um orçamento para válvulas de captura de carbono?
Os compradores devem indicar a fase do CO₂, o teor de água, a composição das impurezas, a pressão, a temperatura, o tamanho da válvula, o tipo de ligação, os requisitos relativos ao material, o método de funcionamento e a norma aplicável.
