Válvula de esfera cerâmica

O que é uma válvula esférica de cerâmica?

Uma válvula esférica de cerâmica é um tipo de válvula esférica que possui componentes internos feitos de materiais cerâmicos. Tais componentes cerâmicos incluem esfera, assento e revestimento. Uma válvula esférica de cerâmica tem seu corpo feito de um material metálico, como aço inoxidável ou aço carbono. O corpo metálico é usado para proteger os internos cerâmicos contra danos causados por choque mecânico ou térmico súbito. Uma válvula esférica de cerâmica usa uma esfera com um orifício no centro, onde o fluido flui quando o cabo é girado. As válvulas de esfera de cerâmica também podem ser automáticas usando atuadores como atuadores pneumáticos, elétricos ou hidráulicos. As vantagens de usar uma válvula de esfera de cerâmica sobre outros materiais como o aço incluem menor massa e alta resistência ao desgaste. As válvulas de esfera cerâmicas têm excelente resistência à corrosão e à abrasão. Tais propriedades das válvulas de esfera de cerâmica são usadas em aplicações severas propensas à abrasão e à corrosão. As válvulas de esfera de cerâmica são usadas em várias indústrias, tais como petróleo, engenharia química e plantas de manufatura.

Figura: Válvula esférica de cerâmica.

Componentes de uma válvula esférica de cerâmica

Manipulador/atuador

A manopla é um componente de uma válvula de esfera de cerâmica operada manualmente onde o operador da válvula aplica torque para abrir ou fechar a válvula. O atuador é usado em válvulas de esfera de cerâmica atuadas e fornece o torque necessário para abrir ou fechar a válvula, além de fornecer a inteligência para automação.

Corpo da válvula

Este é o componente da válvula de esfera cerâmica usada para abrigar todas as partes internas da válvula. O corpo da válvula é feito de materiais metálicos fortes, como aço carbono e aço inoxidável, para fornecer alta resistência mecânica à válvula, de modo que ela possa resistir a alta pressão e danos por impacto. O corpo da válvula contém a porta de entrada e saída da válvula esférica de cerâmica.

Haste

Este é o componente de uma válvula esférica de cerâmica que é usada para transmitir o torque do cabo/atuador para a esfera. A haste conecta o atuador/punho à esfera.

Bola

A esfera é o componente de uma válvula esférica de cerâmica encarregada de abrir e fechar o fluxo do fluido. A esfera é conectada ao cabo ou ao atuador através da haste. A esfera tem um furo em seu centro onde o fluido flui através da válvula quando em estado aberto.

Lugares

Estes componentes são colocados entre a esfera e o corpo da válvula para suportar a esfera e também evitar vazamentos de fluido.

Trim

Trim refere-se aos componentes internos da válvula esférica de cerâmica que entra em contato com o fluido, tais como as glândulas, os anéis em O e as sedes.

Embalagem de glândulas

Este é o componente da válvula de esfera cerâmica usada para fornecer uma vedação entre a haste e o corpo da válvula para melhorar a vedação estanque ao fluido ao redor do conjunto da manopla e da haste.

Figura: Componentes de uma válvula esférica de cerâmica.

Como funciona uma válvula esférica de cerâmica?

 A válvula de  esfera cerâmica é utilizada para aplicações de fluxo de fluido ligado e desligado. A capacidade de uma válvula esférica de cerâmica para abrir e fechar o fluxo de fluido é reforçada pelo uso de uma esfera com um furo no seu centro. A esfera é conectada à manopla da válvula ou ao atuador através da haste da válvula. A esfera é responsável por fechar e abrir o fluxo de fluido através da válvula. O fluido flui através da válvula de esfera de cerâmica através do furo da esfera. Para iniciar uma válvula de esfera de cerâmica, a manopla (para válvulas manuais de esfera de cerâmica) é girada por 90^o graus no sentido anti-horário. Isto faz com que a haste da válvula e a esfera girem no mesmo ângulo de 90^o graus. Quando a esfera é girada para aquele ângulo de 90^o faz com que o furo da esfera fique alinhado com a tubulação. Isto faz com que o fluido flua através da válvula esférica de cerâmica e a válvula seja dita em estado aberto. Para fechar a válvula de esfera de cerâmica, a manopla é girada no sentido horário, o que faz com que a esfera gire e fique perpendicular à tubulação e, assim, a esfera bloqueia o fluxo do fluido. O mesmo princípio de funcionamento é empregado nas válvulas de esfera de cerâmica operadas com um atuador. A única diferença é que a válvula de esfera atuada recebe seu torque de um atuador, ao contrário da válvula de esfera manual de cerâmica que recebe seu torque do operador da válvula.

Figura: Funcionamento de uma válvula de esfera de cerâmica; válvula aberta (lado esquerdo) e válvula fechada (lado direito).

Tipos de válvulas de esfera de cerâmica

Válvula esférica de duas peças de cerâmica

Esta é uma válvula esférica de cerâmica composta por duas peças do corpo encaixadas juntas. Uma peça contém uma conexão de extremidade e a esfera e a outra peça contém as partes internas e a outra conexão de extremidade. A válvula esférica de cerâmica de duas peças é muito comum entre as válvulas esféricas de cerâmica. Uma válvula de esfera de cerâmica de duas peças pode ser desmontada para inspeção, limpeza e reparo. Entretanto, uma válvula esférica de cerâmica de duas peças precisava ser removida da tubulação antes de ser desmontada para limpeza ou reparos.

Válvula esférica de três peças de cerâmica

Esta é uma válvula esférica de cerâmica composta de três peças que são duas partes finais e o corpo da válvula. As três peças desta válvula de esfera de cerâmica são conectadas por meio de parafusos e porcas. Uma válvula de esfera de cerâmica de três peças torna possível remover as partes centrais da válvula que são esfera, sedes e haste enquanto a válvula está presa à tubulação. Isto ajuda na limpeza de sólidos entupidos, na substituição da gaxeta e das sedes e no polimento de arranhões na esfera sem a necessidade de remover a válvula de esfera de cerâmica da tubulação. As válvulas de esfera de cerâmica de três peças são muito caras em relação às suas contrapartidas de duas peças.

Válvula esférica de três vias em cerâmica

Esta é uma válvula esférica de cerâmica com três portas. As esferas de cerâmica de três vias podem ter configurações em forma de T ou em forma de L. As válvulas de esfera de cerâmica de três vias são usadas em indústrias para misturar ou desviar fluxos de fluidos. A configuração em forma de L é usada para desviar o fluido. Em uma válvula de esfera de cerâmica em forma de L, o fluido de uma porta é desviado para uma das portas em um ângulo de cerca de 90^o direcionando-o para outra tubulação. A válvula de esfera cerâmica em forma de T pode ser usada para misturar ou desviar fluxos de fluido. Quando usada para misturar correntes de fluido, a válvula esfera de cerâmica em forma de T de três vias usa duas correntes de fluido que são misturadas para formar uma corrente de fluido através da porta de saída. Quando uma válvula esférica de cerâmica em forma de T é usada para desviar fluxos de fluido de uma porta para duas ou uma das três portas que possam ser necessárias.

Figura: Válvula de esfera de cerâmica de três vias.

Válvula esfera de cerâmica com porta em V

Trata-se de uma válvula esférica de cerâmica com furo de esfera em forma de V ou sedes de válvula. As válvulas de esfera de cerâmica com porta em V ajudam a controlar com precisão a vazão do fluido girando a esfera. As válvulas de esfera cerâmicas com porta em V podem ser otimizadas para melhorar um fluxo de características lineares. A válvula de esfera de cerâmica com porta em V pode controlar melhor o fluxo do fluido em relação a outras válvulas de esfera. Isto porque quando a válvula de esfera de cerâmica é aberta, a pequena extremidade da porta em “V” abre primeiro, o que permite o controle estável do fluxo do fluido. Uma válvula esférica de cerâmica com porta “V” precisa de um projeto forte devido à alta velocidade do fluido que, se não for forte o suficiente, pode danificar uma válvula esférica de cerâmica padrão. As válvulas de esfera de cerâmica com porta em “V” que foram bem projetadas podem ser usadas para controlar o fluxo do fluido.

Figura: Válvula de esfera em cerâmica com porta em V.

Características de uma válvula esférica de cerâmica

Alta resistência

Os componentes internos da válvula de esfera cerâmica são projetados e fabricados utilizando materiais cerâmicos estruturais de alto desempenho. O corpo e as partes externas da válvula de esfera cerâmica são fabricados usando materiais metálicos de alta resistência que aumentam sua resistência mecânica.

Durável

As válvulas de esfera cerâmicas têm boa resistência à abrasão, resistência à corrosão e alta resistência do corpo metálico. Sob as mesmas condições de trabalho, a vida útil de uma válvula de esfera de cerâmica é de 2 a 4 vezes a de outras válvulas resistentes à corrosão e à abrasão.

Resistência à corrosão

As válvulas de esfera cerâmicas têm características químicas estáveis para a maioria dos fluidos à base de ácido, o que as torna excelentes para resistência à corrosão.

Alto valor de dureza

As válvulas de esfera de cerâmica, como o nome sugere, são feitas de materiais cerâmicos que são conhecidos por sua alta dureza. Tais materiais cerâmicos incluem a zircônia, que tem um alto valor de dureza em torno de HRA88, que é o segundo depois do diamante de material mais forte.

Necessidade de baixo torque

As válvulas de esfera de cerâmica têm uma superfície lisa do assento e da esfera e uma característica autolubrificante ao abrir e fechar. Isto faz com que a resistência de abertura e fechamento seja pequena e, portanto, necessita de pequeno torque para abrir e fechar.

Livre de vazamento de fluido

As válvulas de esfera de cerâmica usam uma vedação de contato superficial entre a esfera e o assento. O contato de vedação é reforçado pela alta circularidade da esfera, o que garante que ela possa produzir vazamento zero, de acordo com as normas internacionais.

Aplicações das válvulas de esfera de cerâmica

• As válvulas de esfera cerâmicas são utilizadas nas indústrias químicas para transferir fluidos como ácidos e polimerizantes, entre outros.
• Eles são utilizados na produção de produtos fertilizantes como ácido fosfórico, nitrato de amina e fosfato, entre outros.
• As válvulas esféricas cerâmicas são utilizadas nas indústrias de papel e celulose para controlar o fluxo de fluidos como agentes branqueadores, e enchedores de papel entre outros.
• Estas válvulas são utilizadas em sistemas de drenagem e abastecimento de água.
• Eles são utilizados nas indústrias de alimentos e bebidas.
• As válvulas de esfera cerâmicas são utilizadas em aplicações farmacêuticas.

Vantagens das válvulas de esfera de cerâmica

• As válvulas de esfera cerâmicas são fáceis de operar.
• Eles precisam de um pequeno torque para abrir e fechar.
• São válvulas versáteis.
• Eles são muito duráveis.
• Eles são resistentes à abrasão.
• As válvulas de esfera cerâmicas são resistentes à corrosão.
• As válvulas de esfera de cerâmica podem ser inspecionadas, limpas e reparadas.
• Estas válvulas estão livres de vazamentos.
• Eles têm alta resistência para aplicações de alta pressão e alta temperatura.

Desvantagens das válvulas de esfera de cerâmica

• As válvulas de esfera de cerâmica fecham muito rapidamente, o que pode causar problemas de sobrepressão e martelamento.
• Os componentes dos internos das válvulas de esfera de cerâmica têm baixa tenacidade, tornando-as suscetíveis a danos.
• As válvulas de esfera cerâmicas não são adequadas para aplicações de estrangulamento.

Resolução de problemas de válvulas de esfera de cerâmica

Válvula de esfera cerâmica com vazamento de fluido quando fechada

• Bola danificada. Substituir a bola.
• Assentos danificados. Substituir os assentos.
• A bola não está totalmente fechada. Verifique os ajustes de abertura ou fechamento da bola.

Movimento irregular de bola

• Sedimentos entre a sede e a esfera ou entre a esfera e o corpo da válvula. Limpar o interior da válvula de esfera cerâmica e as superfícies de vedação e, se necessário, substituir as sedes.

Torque muito alto para abrir ou fechar a válvula de esfera de cerâmica

• Materiais estranhos na válvula. Remover os materiais.
• Alta pressão e ou temperatura. Certifique-se de que a válvula está trabalhando para a pressão e temperatura recomendadas.
• Os assentos estão danificados. Substitua os assentos.

Válvula de esfera cerâmica com operação ruidosa ou martelo hidráulico

• Fluxo de fluido em velocidade muito alta ou dimensionamento errado da válvula. Assegurar que as taxas de fluxo da válvula e do fluido sejam as recomendadas pelo fabricante da válvula.

Vazamento de vapor

• Parafuso de tampa de glândula solta. Apertar o parafuso de tampa do gargalo.
• Vedação da haste danificada. Substituir o selo da haste.

Sumário

Uma válvula esférica de cerâmica é um tipo de válvula esférica que tem componentes internos que são sedes, esfera e revestimento feitos de materiais cerâmicos. A parte externa da válvula esférica de cerâmica é feita de materiais metálicos fortes, como aço inoxidável e aço carbono. Os materiais metálicos são destinados a fornecer alta resistência contra alta pressão e alta temperatura, bem como resistência ao impacto. As válvulas de esfera cerâmicas funcionam usando uma esfera com furo na seção intermediária. O fluido através de uma válvula de esfera de cerâmica flui através do furo da esfera. As válvulas de esfera cerâmicas podem ser operadas manualmente ou usando um atuador. As válvulas de esfera de cerâmica são de vários tipos que incluem válvulas de esfera de cerâmica com porta em V, válvulas de esfera de cerâmica de duas peças, válvulas de esfera de cerâmica de três peças e válvulas de esfera de cerâmica de três vias. As aplicações das válvulas de esfera de cerâmica incluem indústrias químicas, produção de fertilizantes, drenagem e abastecimento de água, alimentos e bebidas, produtos farmacêuticos, entre outras. As vantagens das válvulas de esfera de cerâmica são duráveis, versáteis e qu ick em operação, de baixo torque de operação, resistentes à abrasão e corrosão, livres de vazamentos e reparáveis.