Válvula de esfera pneumática

O que é uma válvula de esfera pneumática?

Uma válvula de esfera pneumática é um tipo de válvula de esfera que utiliza um atuador pneumático. Este tipo de válvula é adequado para aplicações de liga e desliga. As válvulas de esfera pneumáticas são rápidas de operar, o que ajuda a economizar tempo. As válvulas de esfera pneumáticas podem ser automatizadas ou semi-automatizadas, dependendo de suas preferências. O funcionamento de uma válvula de esfera pneumática depende da rotação de uma esfera com um furo. A esfera em uma válvula de esfera pneumática tem um furo em sua seção central. É através deste orifício que o fluido em uma válvula de esfera pneumática passa como proveniente do sistema de tubulação. As válvulas pneumáticas de esfera abrem/fecham quando o atuador da válvula faz um quarto de volta para permitir o fluxo do fluido ou bloquear o fluido. As válvulas pneumáticas de esfera são feitas de materiais fortes, principalmente de metais como aço inoxidável, aço carbono e latão, entre outros materiais. O material forte é usado principalmente para fazer o corpo da válvula, que é o componente principal que determina a resistência da válvula contra aplicações de alta pressão. As válvulas pneumáticas de esfera são de vários tipos que tornam estas válvulas úteis em muitas aplicações, como no caso de gases e líquidos.

Figura: Válvula de esfera acionada pneumaticamente.

Como funciona uma válvula de esfera pneumática?

Uma válvula de esfera pneumática usa um atuador pneumático com cremalheira e engrenagens de pinhão para produzir energia mecânica adequada para fechar ou abrir o fluxo do fluido. Uma válvula de esfera pneumática depende do ar comprimido para gerar energia de pressão que é convertida em energia mecânica. Em um atuador pneumático, quando a pressão pneumática é aplicada, o pistão e a cremalheira se movem linearmente causando a rotação da engrenagem de pinhão. A engrenagem do pinhão então gira um eixo de acionamento que gira a haste da válvula de esfera pneumática. A esfera em uma válvula de esfera pneumática é conectada à haste da válvula. A haste é conectada ao atuador pneumático. Para abrir uma válvula de esfera pneumática, o atuador é ligado, e usando a cremalheira e o pinhão do atuador, ele gira a haste por 90^o que também gira a esfera da válvula no mesmo 90^o . Quando a esfera é girada um quarto de volta, ela ajuda a fazer o furo da esfera em linha com a tubulação, permitindo assim que o fluido flua. Neste caso, diz-se que a válvula de esfera pneumática está aberta. Para fechar a válvula de esfera pneumática, o atuador gira a haste da válvula no sentido anti-horário por um ângulo de 90^o . Isto faz com que a haste também gire a esfera da válvula no mesmo sentido anti-horário para 90^o . Nesta etapa, o furo da esfera é agora perpendicular à tubulação e está bloqueando o fluxo do fluido. Diz-se agora que a válvula está em estado fechado e que nenhum fluido está fluindo.

Figura: Funcionamento de uma válvula de esfera pneumática.

Tipos de válvulas de esfera pneumáticas

Válvula trunnion de esfera acionada pneumaticamente

Esta é uma válvula de esfera pneumática na qual a esfera gira em uma posição fixa. A esfera em uma válvula de esfera de munhão pneumática é mantida em posição por um eixo em ambos os lados, inferior e superior, tornando-a incapaz de se mover na direção lateral. Uma vedação pneumática da válvula trunnion esférica acionada pneumaticamente é criada quando a pressão do fluido força o anel da sede flutuante contra a esfera ou por protensão da esfera e das sedes. O munhão ou eixo em uma válvula de esfera com acionamento pneumático ajuda a absorver a pressão do fluxo do fluido. Como tal, o contato entre a sede e a esfera não é tensionado excessivamente e o torque de abertura/fechamento permanece mais baixo, tornando uma válvula pneumática de esfera de munhão fácil de operar. As válvulas pneumáticas de esfera com alta pressão de operação e grandes diâmetros são projetadas principalmente com uma esfera trunnion.

Figura: Válvula trunnion de esfera acionada pneumaticamente.

Válvula de esfera pneumática de duas peças

Esta é uma válvula de esfera pneumática que é dividida em duas partes. Uma peça desta válvula de esfera pneumática contém um corpo de válvula e uma junta final. A segunda peça da válvula é presa à primeira peça e fixa os internos à sua posição. A segunda peça também contém a outra junta de extremidade para o lado oposto. Uma vantagem de ter uma válvula de esfera de acionamento pneumático de duas peças é que ela pode ser desmontada para trabalhos de reparo, limpeza e manutenção. Entretanto, uma válvula de esfera de acionamento pneumático de duas peças precisa ser removida da tubulação completamente para separar as duas peças.

Figura: Válvula de esfera pneumática de duas peças.

Válvula de esfera pneumática de três peças

Esta é uma válvula de esfera pneumática cujo corpo é dividido em três partes. As três partes são o corpo da válvula e duas extremidades que unem a válvula de esfera pneumática ao sistema de tubulação. As três partes são conectadas por meio de parafusos e porcas. Uma válvula de esfera pneumática de três peças acionada pneumaticamente facilita a remoção do componente central da válvula que é a peça que contém a esfera, a haste e o assento da tubulação. Uma válvula de esfera de três peças acionada pneumaticamente melhora a remoção mais fácil de sujeira, troca de selos e sedes sem necessariamente remover a válvula do sistema de tubulação. Uma das principais vantagens de uma válvula de esfera pneumática de três peças é que ela pode ser reparada ou limpa sem removê-la do sistema de tubulação. Entretanto, uma válvula de esfera pneumática de três peças é mais cara quando comparada a outras válvulas.

Figura: Válvula de esfera pneumática de três peças.

Válvula de esfera pneumática de três vias

Esta é uma válvula de esfera acionada pneumaticamente com três portas. Uma válvula de esfera pneumática de três vias emprega configurações T ou L que dependem do padrão de fluxo requerido. Uma válvula de esfera pneumática de três vias é mais adequada para misturar ou desviar o fluxo de fluido em diferentes aplicações. A configuração em T de uma válvula de esfera pneumática de três vias é usada para fazer uma válvula que pode misturar dois fluxos de fluido em um fluxo. A mistura de dois fluidos em uma válvula de esfera pneumática é feita através da fusão dos dois fluidos na entrada. Além disso, a configuração em T de uma válvula de esfera pneumática de três vias pode ser usada como um mecanismo de desvio de fluido no qual uma porta de entrada é usada para desviar o fluido em duas direções simultaneamente. A configuração em L de uma válvula de esfera pneumática de três vias permite o desvio do fluido em uma direção de cada vez. Usando esta configuração, o fluido pode ser direcionado para duas portas de saída diferentes.

Figura: Válvula de esfera pneumática de três vias.

Válvula de esfera pneumática de duas vias

Uma válvula de esfera pneumática de duas vias tem duas portas que são as portas de entrada e saída. Uma válvula de esfera pneumática de duas vias tem as portas de entrada e saída alinhadas em linha quase reta, o que faz o fluxo do fluido direto do sistema de tubulação para a próxima tubulação através da válvula. Como tal, as válvulas pneumáticas de esfera de duas vias são válvulas de fluxo de fluido de um sentido, uma vez que o fluido flui da entrada somente até a saída. As válvulas pneumáticas de esfera de duas vias são as mais comuns de todas as válvulas pneumáticas de esfera. Isto porque estas válvulas são simples no projeto e confiáveis para a maioria das aplicações. As válvulas pneumáticas de esfera de duas vias são conectadas ao sistema de tubulação em vários estilos, como o uso de roscas, parafusos e porcas, o que as torna fáceis de desmontar para limpeza, reparo e manutenção.

Figura: Válvula de esfera pneumática de duas vias

Válvula de esfera pneumática com furo reduzido

Esta é uma válvula de esfera acionada pneumaticamente na qual a esfera da válvula tem seu diâmetro interno menor do que o diâmetro interno da porta da válvula. Uma válvula de esfera pneumática de furo reduzido introduz perdas por atrito no sistema devido ao diâmetro de furo reduzido. Entretanto, estas perdas por atrito são comparativamente pequenas em relação às que ocorrem em outro tipo de válvula. As válvulas de esfera atuadas pneumaticamente com furo reduzido são adequadas onde há turbulência, queda de pressão e onde a característica do material não é a principal preocupação. As válvulas pneumáticas de esfera de furo reduzido são pequenas em tamanho e têm um custo mais baixo. As válvulas de esfera de acionamento pneumático de furo reduzido podem ser selecionadas para uso quando a vazão requerida não for rigorosa, pois serão mais baratas e seu peso é comparativamente menor.

Válvula de esfera pneumática com furo completo

São válvulas de esfera atuadas pneumaticamente, nas quais o diâmetro do furo da esfera é o mesmo que o diâmetro do tubo. Uma das principais vantagens de uma válvula de esfera pneumática de furo cheio é que ela não tem perdas de atrito adicionais e é mais fácil de limpar. A facilidade de inspeção e limpeza sem a necessidade de desmontar a válvula e sem interromper a produção em grandes sistemas não pode ser subestimada. Um grande desafio de uma válvula de esfera de acionamento pneumático com furo cheio é que o custo é maior, o que é uma desvantagem em muitas aplicações. As válvulas de esfera com furo pleno são usadas em casos onde a baixa resistência ao fluxo de fluido é importante, como em tubulações de sucção da bomba, onde uma queda de pressão pode afetar o desempenho da bomba.

Aplicações de válvulas de esfera pneumáticas

• As válvulas pneumáticas de esfera são utilizadas nas indústrias de gás e petróleo.
• As válvulas de esfera atuadas pneumaticamente são usadas no processamento de alimentos e bebidas.
• Eles são utilizados em aplicações farmacêuticas.
• Estas válvulas são utilizadas em centrais elétricas a vapor.
• As válvulas de esfera pneumáticas são utilizadas em aditivos químicos.
• As válvulas de esfera atuadas pneumaticamente são utilizadas em muitas indústrias de manufatura para aplicações on/off.

Vantagens das válvulas de esfera pneumáticas

• As válvulas pneumáticas de esfera operam rapidamente.
• Estas válvulas empregam um projeto de estrutura simples, são leves e de tamanho reduzido.
• As válvulas pneumáticas de esfera têm boas vedações que aumentam o vazamento zero.
• As válvulas de esfera atuadas pneumaticamente são fáceis de limpar, fazer reparos e manutenção.
• Estas válvulas podem ser automatizadas ou semi-automatizadas.
• Estas válvulas são versáteis, pois podem ser usadas em diferentes aplicações em diferentes indústrias.
• As válvulas de esfera pneumáticas são de vários tipos que ajudam os usuários a selecionar a melhor válvula, considerando o custo e as aplicações.

Desvantagens das válvulas de esfera pneumáticas

• As válvulas pneumáticas de esfera possuem cavidades ao redor do assento e da esfera, o que torna estas válvulas não adequadas para polpas abrasivas, pois partículas sólidas tendem a causar bloqueio da válvula, o que aumenta o torque de abertura/fechamento, bem como a falha da válvula.
• As válvulas pneumáticas de esfera fecham e abrem rapidamente, o que pode causar martelamento e sobrepressão.

Resolução de problemas de válvulas pneumáticas de esfera

Fluido vazando do assento da bola

• Assento danificado. Lavar e piscar a válvula de esfera pneumática. Se a sede estiver danificada, substitua-a.
• Superfícies dos assentos e bolas que não acasalam corretamente. Verifique as superfícies de acasalamento e ajuste-as de acordo.

Vazamento da gaxeta do corpo

• Parafusos e porcas de flange soltos. Apertar os parafusos e porcas diagonalmente com o mesmo torque.
• Junta danificada. Substituir a gaxeta.

Vazamento da embalagem de glândulas

• Conexão de empanque solto. Aperte a conexão.
• Embalagem de glândulas desgastadas. Substituir a embalagem do gargalo.

O atuador pneumático não atinge uma posição totalmente aberta ou fechada

• A pressão é muito baixa. Aplique a pressão como recomendado pelo fabricante da válvula de esfera pneumática.
• O dimensionamento das válvulas não é correto. Verifique a exigência de torque da válvula de esfera pneumática com o torque do atuador e use os valores de torque recomendados.
• Pinhão não montado na posição correta. Remonte o atuador pneumático de acordo.
• Os parafusos de parada limite são colocados erroneamente. Ajustar os parafusos de acordo.

Sumário

Uma válvula de esfera acionada pneumaticamente é uma válvula que utiliza ar comprimido para abrir ou fechar o fluxo do fluido. O atuador pneumático tem um pistão, cremalheira e pinhão que ajudam a converter a energia de pressão em energia mecânica. É a energia mecânica que é usada para abrir ou fechar a válvula. Quando o atuador pneumático recebe pressão pneumática, ele faz com que o pistão e o pinhão se movam linearmente, o que faz o pinhão girar. Quando o pinhão gira, ele faz girar a haste e a esfera da válvula por 90^o . Isto ajuda a fechar/abrir o fluxo do fluido. As válvulas pneumáticas de esfera são projetadas com uma esfera tendo um furo no centro. O fluido flui através da válvula através deste furo. A válvula de esfera pneumática é aberta quando o furo da esfera está alinhado com o tubo que contém o fluido. Quando o orifício da esfera da válvula é girado por 90^o tornando-o perpendicular ao fluxo do fluido, a válvula é fechada, pois nenhum fluido pode fluir através dela. As válvulas de esfera pneumáticas são utilizadas em várias aplicações, tais como processamento de alimentos e bebidas, indústria farmacêutica, indústrias de petróleo e gás, indústrias manufatureiras, usinas elétricas, entre outras. As vantagens das válvulas de esfera pneumáticas incluem facilidade de uso, podem ser automatizadas, podem ser usadas em várias aplicações, podem ser limpas e reparadas, operam rapidamente, e são versáteis e duráveis.