Válvula de esfera de segmento

O que é uma válvula de esfera de segmento?

Uma válvula de esfera de segmento é um tipo de válvula de esfera com um segmento de contorno em “V” na esfera. As válvulas de esfera de segmento são válvulas de controle que têm bom controle, rangeabilidade e capacidade de corte. Esta válvula é capaz de produzir alta capacidade e controle de fluxo sem entupimento. Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento projetam a esfera com contornos especiais para aumentar a capacidade e a integridade do corte e a vida útil da vedação. As válvulas de esfera de segmento são conhecidas por serem econômicas e de alto desempenho. Estas válvulas podem ser de uma grande variedade, como válvulas pequenas e leves a válvulas grandes e pesadas. As válvulas de peso leve são fáceis de montar e manusear. As válvulas de esfera de segmento pesado são usadas em ambientes agressivos para proporcionar um controle otimizado e para aplicações on/off. Devido a tais características, as válvulas de esfera de segmento encontram uso em muitas indústrias, como as indústrias de papel e celulose, refinarias e serviços petroquímicos, entre outras. Estas válvulas são duráveis e confiáveis, mesmo quando usadas em ambientes agressivos.

Figura: Válvula de esfera de segmento.

Componentes da válvula de esfera de segmento

Alguns dos principais componentes da válvula de esfera de segmento são:

Carcaça da válvula

Este é o componente utilizado para abrigar todos os componentes internos da válvula de esfera do segmento. Esta peça é feita com materiais rígidos e duros, materiais metálicos revestidos de termoplástico ou termoplásticos para proteger os componentes da válvula. Esta peça também permite que os componentes externos acessem o mecanismo de controle para girar a esfera, abrindo ou fechando o fluxo.

Segmento bola

Esta é uma bola em forma de V. Esta bola de segmento é utilizada como abertura para que o fluido flua. A esfera de segmento fornece ação de cisalhamento para produzir características de escoamento.

Eixos

Os eixos são usados para conectar o mecanismo de controle da válvula de esfera de segmento para girar a esfera segmentada. Os eixos são feitos com anéis de vedação e O-rings que ajudam a selar o eixo, bem como um castelo para evitar vazamentos. O eixo pode ser operado manualmente, usando um atuador pneumático ou elétrico.

Sede

A sede é utilizada para fornecer vedação entre o corpo da válvula de esfera de segmento e a esfera de segmento.

Selos de rolamentos

Estes selos protegem os rolamentos metálicos contra a entrada de fluidos.

Como funciona uma válvula esférica de segmento?

Uma válvula de esfera de segmento é uma válvula de esfera de um quarto de volta. Ela opera de forma semelhante a uma válvula de obturador excêntrico. A válvula tem eixos que ajudam a ampliar a trajetória do fluxo central. Um eixo motor se conecta a um lado da esfera e um eixo seguidor se conecta ao lado oposto. Quando o eixo de acionamento gira, a esfera segmentada gira expondo a trajetória do fluxo através da ranhura em V. O uso da ranhura em V aumenta uma grande faixa de fluxo de fluido devido a uma pequena área de fluxo em baixo curso e o curso máximo permite uma grande área de fluxo. As válvulas de esfera de segmento podem ter duas conexões finais para o corpo que é as conexões flangeadas e sem flange.

Tipos de válvulas de esfera de segmento

Válvula de esfera de segmento de entrada lateral

A válvula de esfera de segmento de entrada lateral é uma válvula de alto desempenho. Esta válvula é feita com base no tipo O de válvula esférica. A válvula de esfera de entrada lateral ajuda a transportar o gás sólido e o meio bifásico sólido-líquido. Isto significa que esta válvula pode controlar o fluxo de sólidos e líquidos ou gases e sólidos de forma conveniente.

As características das válvulas de esfera de segmento de entrada lateral são:

• Fácil operação. Isto porque a válvula de esfera de segmento pode ser afastada de seu assento sem contato, tendo assim um pequeno torque inicial.
• A válvula de esfera de segmento de entrada lateral tem um corpo de válvula de passagem reta que a faz manter o fluxo médio linear quando está totalmente aberta. Isto ajuda a reduzir a perda de energia em comparação com outras válvulas.
• A válvula de esfera de segmento de entrada lateral tem uma estrutura excêntrica dupla tornando a válvula de esfera de segmento perfeitamente selada e firmemente fechada.
• Quando a válvula de esfera do segmento de entrada lateral é fechada, sua força de cisalhamento pode remover matéria estranha, sendo assim conhecida pelo seu desempenho anti-escamação.

Figura: Válvula de esfera de segmento de entrada lateral.

Válvula de esfera de segmento de entrada superior

A válvula de esfera do segmento de entrada superior é uma válvula adequada para uso em processamento farmacêutico, químico e de alimentos onde é necessária uma limpeza excelente e rápida. Esta válvula de esfera de segmento tem certas vantagens que a tornam preferida nas indústrias que necessitam de produtos limpos, como por exemplo:

• Limpeza fácil e rápida do interior e das peças da tubulação sem a necessidade de remover a válvula.
• Substituição rápida e fácil de peças desgastadas.
• Não tem peças de reposição dentro do corpo

Características das válvulas de esfera de segmento

Corpo de válvula integrado

Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento projetam as válvulas em um corpo de uma só peça. Isto ajuda a proporcionar maior rigidez contra flutuações nas cargas dos tubos. Estas válvulas têm uma estrutura de entrada lateral que aumenta a rigidez e dificulta o vazamento e a deformação, apesar da alta tensão devido ao fluido e ao torque de fechamento.

Segmento bola

Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento fazem a válvula com uma esfera de segmento de porta V. Isto ajuda a fornecer uma ampla gama de habilidades para controlar o fluxo de fluido. Isto torna a válvula adequada para aplicações de estrangulamento com alta consistência e serviços de xarope. O segmento é projetado para que possa fornecer um fluxo ideal e sua face esférica de revestimento duro evita a gripagem.

Rolamento autolubrificado

Os projetos de válvulas de esfera de segmento empregam rolamentos duplos nas hastes inferior e superior das válvulas para proporcionar boa estabilidade. Isto torna a superfície de contato com a haste maior e aumenta o baixo coeficiente de atrito e a alta capacidade de carga, além de reduzir o torque de operação.

Assento de vedação macio e metálico

Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento fabricam as válvulas com sedes em PTFE ou metálicas. O material depende do meio de fluxo pretendido. As faces de vedação das sedes metálicas são revestidas com liga dura e forte, enquanto a superfície da esfera é endurecida com cromo duro, nitretação de plasma, entre outros. Isto ajuda a aumentar a vida útil da face de vedação, bem como a melhorar a resistência à temperatura. Os assentos feitos de PTFE ou RPTFE têm excelente desempenho de vedação, têm boa resistência à corrosão, e são de ampla aplicação.

Praticidade econômica

Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento visam tornar estas válvulas tão leves quanto possível e de pequeno torque de haste. Tais parâmetros críticos de projeto fazem com que a válvula seja instalada com pequenos atuadores elétricos ou pneumáticos, e seja econômica em relação ao tamanho pequeno ou outra classe de válvulas reguladoras.

Seleção de válvulas de esfera de segmento

Tipo de operação

Este é o caso em que se deve decidir o tipo de mecanismo para alimentar o atuador. O atuador pode ser manual, pneumático ou elétrico. O tipo de atuador depende da fonte de energia disponível, por exemplo, eletricidade ou ar comprimido, assim como o torque necessário. Os atuadores pneumáticos fornecem altos valores de torque enquanto os atuadores elétricos têm um alto custo inicial, mas seu custo operacional é menor em relação aos pneumáticos.

Material da carcaça

A válvula de esfera de segmento deve ser tal que o material utilizado para fazer a carcaça seja compatível com o meio que está sendo controlado. Materiais diferentes têm propriedades diferentes, como por exemplo:

O latão é adequado para meios não corrosivos e neutros, durável, resiste a altas temperaturas, não é adequado para água salgada, ácidos e cloretos.

O aço inoxidável é resistente a produtos químicos, resistente à abrasão, resistente a altas temperaturas, mas não é bom para cloretos, ácidos clorídricos, alvejante e bromo.

O material PVC é bom para fluidos corrosivos como ácidos, água salgada, bases e solventes orgânicos. Entretanto, não é resistente a hidrocarbonetos clorados e aromáticos. A resistência à temperatura e à pressão do PVC é menor em relação à do latão e do aço inoxidável.

Classificação de pressão

A válvula de esfera de segmento selecionada deve ser capaz de suportar a pressão máxima e mínima do fluido durante o funcionamento. A pressão nominal da válvula de esfera de segmento será determinada pelo material utilizado para fazer a carcaça. Materiais fortes como o aço inoxidável podem resistir a alta pressão em comparação com o material PVC.

Temperaturas de trabalho

Diferentes materiais de válvulas de esfera de segmentos diferentes podem suportar diferentes níveis de temperatura de valores mínimos a máximos. A faixa de temperatura da válvula de esfera de segmento é determinada pelo material da vedação e da carcaça. O material de latão pode suportar temperaturas na faixa de 20°C a 60°C, o material de aço inoxidável pode suportar temperaturas na faixa de -40°C a 220°C, enquanto a válvula de esfera de segmento de PVC pode suportar temperaturas entre -10°C a 60°C.

Normas e aprovações

Dependendo do uso da válvula de esfera de segmento, os fabricantes de válvulas podem precisar seguir certas normas dos órgãos reguladores. Isto é freqüentemente exigido para válvulas a serem usadas em água potável, produtos alimentícios, produtos farmacêuticos ou gás.

Atuadores de válvulas de esfera de segmento

A válvula de esfera de segmento pode usar diferentes tipos de atuadores para abrir e fechar. Os tipos de atuadores que podem ser usados por estas válvulas incluem atuadores manuais, pneumáticos e elétricos.

Atuador de válvula de esfera de segmento manual

Este é um atuador de válvula de esfera de segmento que é acionado por uma mão humana. Este tipo de atuador tem uma manopla onde o operador aplica torque para girar a manopla e assim girar o mecanismo da válvula para abrir ou fechar a válvula.

Atuador pneumático de cremalheira e pinhão

Atuadores pneumáticos de cremalheira e pinhão são atuadores utilizados em válvulas de esfera de segmento para abrir, girar e fechar a válvula conforme a necessidade. Estes atuadores convertem a energia do ar comprimido usando cilindros pneumáticos em movimento giratório oscilante. Estes atuadores requerem gás seco, limpo e de processo para ser fornecido por uma estação central de ar comprimido.

Atuador elétrico

Estes atuadores são usados em válvulas de esfera de segmento para controlar o fechamento e a abertura da válvula. Estes atuadores podem fornecer movimento rotativo ou linear. Como o nome sugere, estes atuadores usam eletricidade para melhorar seu trabalho. O torque para abrir/fechar a válvula é transmitido usando um eixo para abrir ou fechar a válvula.

Aplicações de válvulas de esfera de segmento

• As válvulas de esfera de segmento são usadas para controlar o fluxo nas indústrias de papel e celulose.
• Estas válvulas são usadas para controlar o fluxo de produtos químicos nas fábricas de produtos químicos.
• Eles são utilizados em estações de tratamento de esgoto, pois podem trabalhar com partículas sólidas.
• Eles são utilizados em indústrias de energia para controlar o fluxo de fluidos de aquecimento e resfriamento.
• Eles são utilizados nas indústrias petrolíferas, pois podem suportar produtos inflamáveis.
• As válvulas de esfera de segmento são usadas nas indústrias farmacêuticas para regular o fluxo dos compostos de produção.
• Eles são utilizados nas indústrias alimentícias por causa de sua facilidade de limpeza e manutenção.

Vantagens das válvulas de esfera de segmento

• As válvulas de esfera de segmento têm alta eficiência.
• Estas válvulas são de desenho simples.
• O projeto das válvulas de esfera de segmento as torna de pequeno peso e volume.
• Estas válvulas são fáceis de desmontar e reparar.
• O projeto das válvulas de esfera de segmento as faz ter uma vedação perfeita.
• Eles podem proporcionar baixas quedas de pressão e altas taxas de fluxo.
• A válvula de esfera de segmento abre e fecha rapidamente.
• Estas válvulas são fáceis de limpar.

Desvantagens das válvulas de esfera de segmento

• As cavidades ao redor do assento tendem a causar bloqueios.
• Quando usado em partículas sólidas, ele pode sofrer erosão e assim começar a vazar fluido e falhar.

Resolução de problemas de válvula de esfera de segmento

Vazamento da embalagem de glândulas

• Porcas de glândulas soltas. Aperte as porcas de glândulas soltas.
• Embalagem de glândulas desgastadas. Substituir a embalagem do gargalo.
• O caule é corroído ou pontuado. Limpe a haste ou substitua-a, assim como a embalagem da glândula.
• A caixa de empanque está corroída. Limpe-a e substitua a embalagem da glândula. A válvula de esfera de segmento pode ser substituída se ela apresentar excesso de corrosão.

Vazamento na gaxeta da placa inferior

• Porcas soltas. Aperte as porcas.
• A gaxeta está danificada. Substitua a gaxeta.
• Corrosão/danos na área de selagem. Limpar a corrosão ou substituir a placa e o corpo, dependendo do nível de dano.

Através de furo de fluido vazado

• O segmento não se encontra na posição de fechamento total. Fixar o curso limite de fechamento no atuador.
• Desalinhamento entre a sede e o segmento. Soltar a embalagem da glândula para centralizar o segmento. Certifique-se de apertar novamente a embalagem do gargalo após o alinhamento para que ele tenha torque suficiente.
• Meios de comunicação entranhados ou solidificados. Limpar a mola do assento e as superfícies de vedação.
• Assento do selo danificado. Substituir os selos danificados.
• O segmento ou assento está danificado. Substituir conforme necessário.

Torque de válvula de esfera de segmento alto

• Porcas de glândulas super apertadas. Reduzir o torque nas porcas de gargalo para os níveis recomendados pela válvula de esfera de segmento do fabricante.
• Segmento de operação no sentido contrário, desacoplando-o assim do assento. Fazer o retentor de revestimento perder para desengatar novamente o assento e o segmento em uma posição fechada. Aumentar o torque do retentor do forro após o segmento e o assento estarem alinhados.
• Atuador/operador desalinhado com a haste da válvula. Soltar os fixadores e modificar a base de montagem para ser paralela e garantir que o operador esteja centralizado. Aperte os fixadores.
• Rolamento danificado. Substituí-lo.
• Segmento danificado ou assento. Substituir conforme necessário.
• Mídia acumulada ou solidificada. Remover o meio da cavidade da válvula, sede, segmento e superfícies de vedação limpas.
• A válvula de esfera de segmento foi instalada na orientação errada. A válvula precisa ser instalada de acordo com a etiqueta indicadora de fluxo.

Sumário

Uma válvula de esfera de segmento é uma válvula de esfera que faz um quarto de volta para abrir/fechar o fluxo do fluido. Esta válvula tem um segmento esférico de esfera oco apoiado por rolamento e eixo no lado do atuador da válvula. A outra extremidade desta válvula tem um mancal e um poste. A esfera segmentada gira em torno de um pivô para fazer uma vedação contínua única a montante em uma posição fechada. A vedação desta válvula de esfera segmentada é obtida através de um elastômero flexível ou anel de sede flexível que pressiona contra o segmento esférico. O corpo das válvulas de esfera de segmento é feito de materiais resistentes, principalmente aço inoxidável com construção sem flange ou flangeada. As válvulas de esfera de segmento podem ser classificadas como válvulas de esfera de segmento de entrada lateral e válvulas de esfera de segmento de entrada superior. Estas válvulas empregam um projeto e tecnologia que as ajuda a trabalhar mesmo em fluidos viscosos e polpas abrasivas. Estas válvulas são utilizadas em muitas indústrias, tais como petroquímica, farmacêutica, processamento de alimentos, tratamento de esgoto, processamento químico, entre outras. As válvulas de esfera segmentadas têm muitas aplicações devido a suas excelentes características como facilidade de limpeza, facilidade de reparo e manutenção, design simples, tamanho e peso pequenos, resistência à corrosão e alta resistência a polpas abrasivas de suporte. Parâmetros importantes a serem considerados ao adquirir uma válvula de esfera segmentada são tipo de atuador, pressão nominal, temperaturas de trabalho, materiais da carcaça, normas e aprovações.