Válvula de esfera de alta temperatura

O que é uma válvula de esfera de alta temperatura?

As válvulas de esfera para alta temperatura são válvulas que podem trabalhar a temperaturas muito altas acima de 400^o C. As válvulas de esfera para alta temperatura devem ser feitas de materiais metálicos muito fortes que tenham alto ponto de fusão. Alguns materiais metálicos, como ligas de alumínio, começam a enfraquecer à medida que a temperatura aumenta. Materiais como o bronze não são recomendados para uso como uma válvula de esfera de alta temperatura, uma vez que à medida que a temperatura aumenta, ela altera suas propriedades que podem alterar o fluido que está sendo controlado. Ao selecionar uma válvula de esfera de alta temperatura, a primeira coisa a considerar são os materiais usados para fazer essa válvula. Esta é a temperatura de trabalho esperada daquela válvula de esfera de alta temperatura que deve ser compatível com os componentes internos e o corpo da válvula. Os componentes internos da válvula também devem ser feitos de materiais metálicos muito fortes com alto ponto de fusão. As válvulas de esfera de alta temperatura são usadas em aplicações como indústrias petroquímicas, de fertilizantes, químicas, metalúrgicas e de energia elétrica. O material metálico mais comum que garante um trabalho confiável quando usado para fazer válvulas de esfera de alta temperatura é o aço carbono e o aço inoxidável que têm pontos de fusão altos de 1425^o C a 1540°C a 1400^o C a 1530°C respectivamente. As válvulas de esfera para alta temperatura são manuais ou operadas com um atuador. As válvulas são conectadas à tubulação utilizando parafusos e porcas ou através do método de soldagem.

Como funciona uma válvula de esfera de alta temperatura?

A válvula de esfera de alta temperatura consiste de uma esfera com um furo na seção intermediária. A válvula de esfera de alta temperatura é acionada por meio de um volante, alavanca manual ou atuador. O volante manual e a alavanca manual são usados para válvulas manuais enquanto o atuador é usado para válvulas de esfera atuadas. O volante manual ou atuador é conectado à esfera através de um componente conhecido como haste. Para abrir uma válvula de esfera de alta temperatura, o volante manual ou a alavanca manual ou o atuador gira. A força rotacional é transmitida à esfera através da haste da válvula, o que faz com que a esfera seja girada e esteja em linha com a tubulação. Uma vez que o furo da esfera na válvula de esfera de alta temperatura se torna colinear com o fluido da tubulação, uma vez que não é bloqueado pela esfera. Para fechar a válvula de esfera de alta temperatura, a alavanca manual ou volante manual, ou o atuador gira na direção oposta à direção em que girava quando estava abrindo. Isto faz com que o furo da esfera da válvula de esfera de alta temperatura gire e se torne perpendicular à tubulação. Neste caso, a esfera bloqueia o fluido da tubulação e, portanto, a válvula esférica de alta temperatura é dita estar em estado fechado.

Figura: Funcionamento de uma válvula esférica de alta temperatura.

Tipos de válvulas de esfera de alta temperatura

Válvula de esfera de duas peças de alta temperatura

Esta é uma válvula de esfera de alta temperatura que tem seu corpo feito de duas peças. As duas peças são encaixadas juntas utilizando roscas, soldas ou parafusos e porcas de conexão. Uma das duas peças de uma válvula esférica de alta temperatura constitui uma junta final e a esfera enquanto a segunda peça constitui as partes internas e a outra junta final. A válvula de esfera de duas peças para alta temperatura é muito comum no mercado e em aplicações industriais porque pode ser desmontada para inspeção, limpeza, reparo e manutenção. Além disso, esta válvula é pequena em tamanho e leve em peso em relação a outras válvulas de esfera.

Figura: Válvula esférica de duas peças de alta temperatura.

Válvula de esfera de três peças de alta temperatura

Esta é uma válvula de esfera de alta temperatura com três peças. As três peças consistem do corpo da válvula e de duas juntas terminais. As três peças são mantidas juntas usando parafusos e porcas, como mostrado na figura abaixo. As extremidades das três peças da válvula de esfera de alta temperatura são encaixadas na tubulação através de solda, parafusos ou rosqueamento. As válvulas de esfera de três peças para alta temperatura podem ser facilmente limpas, inspecionadas e reparadas enquanto conectadas à tubulação sem necessidade de removê-las. A válvula de esfera de três peças para alta temperatura é adequada para uso em aplicações que necessitam de reparos e manutenção freqüentes ou que necessitam de altos níveis de higiene, tais como produtos farmacêuticos, alimentos e bebidas, pois podem ser limpas de forma eficaz e fácil.

Figura: Válvula esférica de três peças de alta temperatura.

Válvula de esfera de alta temperatura de entrada lateral

Estas são válvulas de esfera de alta temperatura que são montadas pelos lados, como mostra a figura abaixo. As válvulas de esfera de entrada lateral para alta temperatura são válvulas de esfera de grande porte feitas de materiais metálicos fortes para ajudá-las a trabalhar em aplicações de alta temperatura e alta pressão. Tais aplicações onde as válvulas de esfera de entrada lateral para alta temperatura são utilizadas incluem indústrias petroquímicas, usinas de petróleo, gás e vapor. As válvulas de esfera de entrada lateral para alta temperatura consistem de duas ou três peças. As peças são feitas através do método de forjamento. Depois que as peças são produzidas, elas são montadas usando parafusos e porcas para formar o produto final da válvula de esfera de alta temperatura de entrada lateral. Uma das vantagens de uma válvula de esfera de alta temperatura de entrada lateral é que ela pode ser inspecionada, limpa e reparada enquanto está no campo. Além disso, os componentes internos da válvula podem ser alinhados com facilidade.

Figura: Válvula esférica de entrada lateral de alta temperatura.

Válvula de esfera de alta temperatura de entrada superior

Esta é uma válvula de esfera de alta temperatura que é montada a partir do lado superior. As válvulas de esfera de entrada superior são fabricadas através do método de fundição. Isto ajuda a reduzir as chances de vazamento de fluido. O corpo e o castelo da válvula são conectados no lado superior. As válvulas de esfera de entrada superior de alta temperatura facilitam a inspeção, limpeza e reparo pelo lado superior sem remover a válvula da tubulação. As válvulas de esfera de alta temperatura de entrada superior passam por testes não destrutivos para garantir que estão livres de defeitos que podem resultar em vazamento de fluido durante o uso. As válvulas de esfera de alta temperatura de entrada superior são conectadas à tubulação usando parafusos ou através de soldagem. As válvulas de esfera de entrada superior são adequadas para uso em aplicações que necessitam de válvulas fortes que sejam à prova de fogo ou válvulas onde altos níveis de higiene possam ser mantidos através de limpeza regular.

Figura: Válvula de esfera de alta temperatura de entrada superior.

Válvulas de esfera de alta temperatura de corpo soldado

As válvulas de esfera com corpo soldado para alta temperatura são válvulas de esfera que são montadas através do método de soldagem. O corpo desta válvula de esfera de alta temperatura é construído conectando todas as peças por meio de soldagem. Depois que o corpo é soldado, um teste não destrutivo é conduzido ao longo do perímetro do corpo da válvula nas juntas soldadas para garantir que não haja defeitos que possam causar vazamento de fluido.

Um dos principais desafios associados à válvula de esfera de alta temperatura de corpo soldado é que ela não pode ser limpa, reparada ou inspecionada enquanto estiver no campo. Estas válvulas são utilizadas em aplicações onde não se espera manutenção, por exemplo, em sistemas de transmissão submarinos e de gás, entre outros.

Figura: Válvula esférica de alta temperatura do corpo soldado.

Válvula de esfera de alta temperatura de porta completa

Esta é uma válvula de esfera de alta temperatura que tem um diâmetro de furo de esfera do mesmo tamanho que o diâmetro do tubo. Com uma válvula de esfera de alta temperatura de porta completa, não há perdas por atrito, o que a torna eficiente em termos de energia. O projeto de uma válvula de esfera de alta temperatura de porta completa torna mais fácil a limpeza. O desafio associado a esta válvula é que a esfera e o corpo da válvula são maiores em relação às válvulas de porta padrão. Como tal, as válvulas de esfera de porta completa para alta temperatura são mais caras em relação às válvulas de furo padrão ou de furo reduzido. Válvulas de esfera de porta cheia para alta temperatura são usadas onde é necessária baixa resistência a fluidos, por exemplo, em tubulações de sucção de bombas onde a queda de pressão afeta o desempenho da bomba. Além disso, a válvula de esfera de alta temperatura de porta completa é adequada para uso em aplicações onde o fluido é susceptível de conter sólidos que podem acumular-se e entupir a válvula.

Figura: Válvula de esfera de alta temperatura de porta completa.

Válvulas de esfera de alta temperatura de porta reduzida

Estas são válvulas de esfera de alta temperatura que têm um diâmetro de furo de esfera menor que o diâmetro do tubo. Reduzem as válvulas de esfera de alta temperatura com diâmetro de furo de esferas com altas perdas por fricção e turbulência devido ao fluxo irregular criado pela diferença no diâmetro do tubo e do diâmetro do furo de esferas. Válvulas de esfera com orifício reduzido para alta temperatura são adequadas para uso em casos em que a perda de pressão e a turbulência do fluxo não são grandes preocupações no fluxo. A principal vantagem de utilizar uma válvula de esfera de porta reduzida para alta temperatura é que elas são de tamanho menor, o que torna seu custo mais baixo em relação às válvulas de porta completa.

Aplicações de válvulas de esfera de alta temperatura

• As válvulas de esfera de alta temperatura são utilizadas nas indústrias de petróleo bruto para aplicações de entrada e saída que necessitam de altas temperaturas para separar diferentes produtos de petróleo bruto.
• Eles são utilizados em usinas a vapor para gerar eletricidade.
• As válvulas de esfera de alta temperatura são utilizadas nas indústrias de petróleo e gás.
• Estas válvulas são utilizadas na produção de fertilizantes.
• As válvulas de esfera de alta temperatura são utilizadas em processos de produção de aço metalúrgico.
• As válvulas de esfera de alta temperatura são utilizadas no processamento de alimentos e bebidas.
• Eles são utilizados nas indústrias farmacêuticas por sua facilidade de limpeza.

Vantagens das válvulas de esfera de alta temperatura

• As válvulas de esfera de alta temperatura podem resistir a altas temperaturas sem serem distorcidas pelo calor térmico.
• As válvulas de esfera de alta temperatura são duráveis.
• Estas válvulas são versáteis, pois podem ser usadas para servir em diferentes aplicações.
• As válvulas de esfera de alta temperatura podem ser limpas, reparadas e inspecionadas.
• As válvulas de esfera de alta temperatura são rápidas de operar.
• Estas válvulas são suficientemente fortes para resistir a alta pressão.
• Eles têm uma vedação perfeita, livre de vazamento de fluido.
• As válvulas de esfera para alta temperatura podem ser operadas manualmente ou usando um atuador.

Desvantagens das válvulas de esfera de alta temperatura

• As válvulas de esfera de alta temperatura não são adequadas para aplicações de estrangulamento.
• Estas válvulas fecham e abrem rapidamente, o que as faz gerar martelos pneumáticos e problemas de sobrepressão.
• As válvulas de esfera de alta temperatura devem ser instaladas verticalmente.
• As cavidades ao redor das sedes e esferas tendem a causar bloqueio devido aos sólidos que podem aumentar o torque de abertura/fechamento e ou causar falha da válvula.

Resolução de problemas de válvulas de esfera de alta temperatura

Vazamento de fluido quando a válvula é fechada

• Superfície de vedação danificada. Reparar ou substituir a superfície de vedação.
• Assento danificado. Consertar ou substituir o assento.
• Atuador ou redutor (para válvulas manuais) não ajustado corretamente. Ajuste o atuador ou a temporização da caixa de engrenagens.

Operação de bola não lisa

• Materiais estranhos entre o assento e a bola ou entre a cavidade do corpo e a bola. Desmontar a válvula e limpar a cavidade, a sede e a esfera.

A válvula de esfera de alta temperatura é difícil de abrir/fechar

• O assento está danificado. Substitua o assento.
• Válvula experimenta alta temperatura interna. Verifique a temperatura de trabalho da válvula, conforme recomendado pelo fabricante.
• Os materiais estranhos entupiram a cavidade corporal. Desmontar a válvula e limpar os materiais.

Vazamento do tronco

• Parafusos de flange soltos. Apertar os parafusos de flange.
• Superfície de selagem danificada. Substituir a superfície de selagem.

Vazamento do tubo ou da válvula e da junta do tubo

• Junta solta tubo-válvula. Apertar a conexão da junta, seja de rosca ou de parafusos e porcas.
• Objetos estranhos no tubo. Verifique a tubulação quanto a qualquer entupimento e limpe-os.

Sumário

As válvulas de esfera para alta temperatura são válvulas que podem trabalhar a altas temperaturas a partir de 400^o C sem sofrer alterações químicas ou térmicas. As válvulas de esfera para alta temperatura são feitas de materiais metálicos com alta resistência e pontos de fusão elevados. Tais materiais incluem aço inoxidável e aço carbono. As válvulas de esfera para alta temperatura podem ser manuais ou acionadas. As válvulas de esfera para alta temperatura são à prova de fogo para garantir que possam suportar altas temperaturas mesmo quando usadas para controlar o fluxo de produtos inflamáveis. As válvulas de esfera para alta temperatura são conectadas à tubulação usando roscas, parafusos e porcas ou sendo soldadas à tubulação. As válvulas de esfera de alta temperatura são usadas em diferentes aplicações, tais como em petróleo e gás, aplicações petroquímicas, fertilizantes, usinas de vapor, metalurgia e indústrias químicas, entre outras. Os vários tipos de válvulas de esfera para alta temperatura incluem uma válvula de esfera de duas peças para alta temperatura, uma válvula de esfera de três peças para alta temperatura, uma válvula de esfera de entrada lateral para alta temperatura, uma válvula de esfera de entrada superior para alta temperatura e uma válvula de esfera de corpo soldado para alta temperatura, uma válvula de esfera de porta completa para alta temperatura e uma válvula de esfera de porta reduzida para alta temperatura. As válvulas de esfera para alta temperatura têm várias vantagens, tais como serem rápidas de operar, duráveis, versáteis, à prova de fogo, reparáveis, de alta resistência e à prova de vazamentos.