Explorando o reino pioneiro das válvulas de esfera, desde a invenção até o domínio industrial moderno

A invenção da válvula de esfera pode ser considerada um desenvolvimento revolucionário no setor de válvulas, fornecendo muitas soluções exclusivas para atender aos requisitos modernos de controle de fluxo. Entretanto, suas vantagens exclusivas não se manifestaram inicialmente. No início, devido à falta de tecnologia de usinagem para produzir esferas verdadeiramente esféricas e ao uso limitado de materiais de vedação relacionados à borracha natural, as válvulas de esfera não podiam ser aplicadas em ambientes industriais.

Durante o período da Segunda Guerra Mundial até a década de 1950, as tecnologias de processamento desenvolvidas para fins bélicos introduziram as vantagens exclusivas das válvulas de esfera em aplicações militares. O desenvolvimento de materiais sintéticos como o politetrafluoretileno (PTFE), comumente conhecido pela marca Teflon, abriu caminho para a aplicação industrial de válvulas de esfera.

Atualmente, as válvulas de esfera são amplamente utilizadas para controlar o fluxo de líquidos, gases e até mesmo sólidos. Essas aplicações variam de temperaturas de -450°F (-267°C) a mais de 1600°F (871°C), e as faixas de pressão podem se estender de vácuo total a mais de 20.000 psi.

O desenvolvimento de válvulas de esfera na China originou-se de dois sistemas independentes e passou por três estágios principais:

1. Primeiro estágio (final da década de 1950 até o final da década de 1970): A exposição de uma válvula de esfera flutuante do Japão em 1958 levou ao desenvolvimento da válvula de esfera flutuante da série Q41 e da válvula de esfera fixa da série Q47, que se baseava na estrutura da válvula de esfera fixa introduzida pela KTM do Japão.
2. Segunda etapa (início da década de 1980 até o final da década de 1990): Após a reforma e a abertura, a China adotou os produtos de válvulas americanos e os padrões ASME/ANSI para projeto, fabricação e teste de válvulas. Nesse período, houve a introdução de produtos de válvula de esfera no padrão americano. Um desenvolvimento significativo foi o estabelecimento da primeira joint venture sino-estrangeira em 1992 entre a JAMESBURY, dos Estados Unidos, e a Shanghai Valve Factory original. Esse empreendimento introduziu válvulas de esfera de alto desempenho e válvulas borboleta de alto desempenho com base no princípio de vedação flexível induzida pelo meio, elevando significativamente o nível técnico geral das válvulas chinesas.
3. Terceira etapa (século 21 em diante): Desde o início do século XXI, a China alcançou um progresso significativo em válvulas de esfera para tubulações de longa distância e válvulas de esfera com sede metálica.

Os principais componentes de uma válvula de esfera incluem o corpo, a esfera, a sede e a haste, com vários materiais usados para esses componentes. A válvula de esfera pode fornecer várias conexões de porta, incluindo portas flangeadas, rosqueadas, soldadas e conexões wafer.

Corpo: o corpo de uma válvula de esfera pode ser feito de vários metais, incluindo latão, bronze, alumínio, ferro, aço carbono, aço inoxidável, ligas à base de níquel e metais reativos, como titânio, tântalo e zircônio. Materiais plásticos e poliméricos, incluindo PVC, polietileno e polipropileno, também podem ser usados, seja como material principal ou como revestimento. O projeto básico do corpo está em conformidade com as normas ASME.

Esfera: o elemento de controle de fluxo de uma válvula de esfera é a esfera. Ela atua sobre a sede para impedir ou controlar o fluxo através da válvula. As esferas podem ser feitas de vários materiais, inclusive metais, cerâmicas ou plásticos. As esferas de metal podem ser submetidas a revestimentos ou tratamentos de superfície para melhorar propriedades como resistência ao desgaste, resistência à corrosão ou dureza.

Sede: os aprimoramentos no projeto e na tecnologia da sede expandiram a gama de aplicações das válvulas de esfera. As sedes oferecem várias funções, dependendo do projeto da válvula e do material da sede. Os projetos de assento macio, geralmente chamados de projetos de “cassete” ou “lábio flexível”, reduzem o torque e aumentam a vida útil do ciclo. Os materiais da sede incluem borracha (por exemplo, borracha de cloropreno e borracha nitrílica), fluoropolímeros (por exemplo, PTFE, TFM, PBI e PFA), polietileno de peso molecular ultra-alto (UHMWPE), polieteretercetona (PEEK), Delrin e náilon.

Haste: a haste é responsável por girar a válvula de esfera para a posição aberta ou fechada ou para uma posição intermediária para controle de fluxo. Os materiais da haste precisam suportar a pressão do corpo, da esfera ou da sede e manter resistência suficiente para lidar com o torque aplicado durante a operação da válvula. Os materiais comuns para hastes incluem materiais de maior resistência e resistentes à corrosão.

O artigo também se aprofunda na aplicação de válvulas de esfera em vários setores, incluindo petroquímico, abastecimento de água e sistemas de drenagem, geração de energia, alimentos e produtos farmacêuticos, sistemas de refrigeração e ar condicionado e engenharia naval.

O projeto compacto, a operação simples, a facilidade de manutenção e o desempenho versátil fazem das válvulas de esfera um projeto dominante nas aplicações industriais modernas. Como os setores priorizam cada vez mais a segurança, a proteção ambiental, a melhoria da eficiência e a redução de custos, as válvulas de esfera, com seu valor exclusivo, desempenham um papel crucial para garantir a produção segura e a operação eficiente no setor industrial moderno.