Válvula esférica de três peças

O que é uma válvula esférica de três peças?

Uma válvula de esfera de três peças é um tipo de válvula de esfera com três peças que são o corpo, e duas tampas terminais. As juntas das extremidades ou tampas são unidas à tubulação por rosqueamento, utilizando parafusos e porcas, ou por solda. As três peças são unidas usando parafusos e porcas, o que facilita a remoção do corpo principal da válvula para reparos e limpeza sem remover os conectores do tubo ou as juntas terminais. Após a instalação de uma válvula esférica de três peças, os componentes da válvula que sofrem desgaste como esferas, haste e sedes podem ser substituídos de forma independente e rápida. Um dos benefícios de usar uma válvula esférica de três peças é que ela pode ser removida para manutenção e limpeza, o que a torna muito econômica a longo prazo. A troca de vedações e sedes torna uma válvula de esfera de três peças mais acessível do que a substituição da válvula inteira. Além disso, a não remoção dos conectores do tubo em uma válvula esférica de três peças ajuda a evitar o desligamento da produção em caso de manutenção.

Figura: Válvula esférica de três peças.

Componentes de uma válvula esférica de três peças

Volante/atuador

O volante manual é o componente de uma válvula de esfera de três peças na qual o operador da válvula aplica torque para abrir ou fechar a válvula. Um volante manual é usado onde a válvula de esfera de três peças é manual. Se a válvula não for manual, então ela é operada por um atuador. Um atuador é um dispositivo integrado com a válvula de esfera de três peças para fornecer torque para abrir e fechar a válvula. Alguns dos atuadores disponíveis para uma válvula de esfera de três peças são atuadores pneumáticos, hidráulicos e elétricos.

Corpo da válvula

O corpo da válvula é o componente principal de uma válvula de esfera de três peças, pois serve como a principal barreira contra a pressão e abriga todas as partes internas da válvula. O corpo da válvula é feito de materiais fortes em relação a outras partes da válvula, como sedes e vedações, para garantir que ela tenha resistência suficiente para resistir a altas pressões e altas temperaturas. A maioria das válvulas de esfera de três peças são usadas em aplicações de alta pressão e, portanto, seus corpos são feitos de materiais fortes como aço inoxidável, aço carbono e ferro fundido, entre outros.

Haste/eixo

Uma haste/eixo é o componente de uma válvula de esfera de três peças que é usada para conectar a esfera e o atuador de modo que possa transmitir a força ou o torque necessário para abrir/fechar a válvula. A haste também é feita de materiais fortes como aço, bronze e latão para ajudá-la a suportar altas temperaturas e pressão, bem como para permitir que transmita alto torque para válvulas de esfera de três peças de grande porte.

Bola

Este é o componente de uma válvula esférica de três peças destinada ao fechamento/abertura da válvula esférica. A esfera tem um furo ou furo em seu centro. O fluido flui através da válvula esférica de 3 peças através deste furo.

Lugares

Os assentos são componentes internos entre a esfera e o corpo de uma válvula esférica de 3 peças. Os assentos são usados para fornecer uma vedação entre a esfera e o corpo da válvula, assim como para apoiar a esfera.

Embalagem

A embalagem é um selo colocado ao redor da haste para evitar que o fluido escape.

Trim

Trim refere-se aos componentes da válvula de esfera de três peças, tais como mangas, esfera, haste, assentos, superfícies de assento e anéis de vedação.

Figura: Componentes de uma válvula esférica de três peças.

Como funciona uma válvula esférica de três peças?

Uma válvula esférica de três peças funciona usando uma esfera que é responsável pela abertura e fechamento do fluxo do fluido. Esta esfera em uma válvula esférica de três peças que tem um furo em sua seção central. Ela é através do orifício onde o fluido passa pela válvula. Uma válvula de esfera de três peças tem a esfera conectada à haste. A haste é então conectada ao volante manual ou ao atuador. O atuador ou volante manual faz um quarto de volta (90^o graus de ângulo) para abrir/fechar a válvula de esfera. Quando o volante manual/atuador gira em 90^o , ele faz a haste e a esfera girarem no mesmo 90^o . O quarto de volta da esfera faz o furo da esfera colinear com a tubulação, o que permite que o fluido flua através da válvula. Neste caso, diz-se que a válvula esférica de três peças está fechada. Para bloquear o fluxo do fluido, a esfera é então girada no sentido anti-horário para 90^o . Isto torna o orifício da esfera perpendicular ao fluxo do fluido ou à tubulação e, assim, garante que o fluido não flua.

Tipos de válvula esférica de três peças

Válvula de esfera de três peças com furos completos

Uma válvula de esfera de 3 peças com furo cheio é uma válvula na qual o diâmetro do furo da esfera é o mesmo que o diâmetro do tubo. A vantagem de uma válvula de esfera de 3 peças com furo total é que ela não tem perdas de atrito adicionais e é mais fácil de limpar. Entretanto, uma válvula de esfera de 3 peças com furo total tem uma carcaça maior e uma esfera maior em relação a uma válvula de esfera com furo reduzido. Como tal, o custo de uma válvula de esfera de 3 peças com furo total é maior, o que é um desafio para muitos fabricantes. As válvulas de esfera de 3 peças com furo total são usadas onde é necessária baixa resistência ao fluxo de fluido, por exemplo, em tubos de sucção da bomba nos quais a queda de pressão pode afetar o desempenho da bomba.

Válvula de esfera de três peças com furo reduzido

Uma válvula de esfera com furo reduzido de 3 peças é uma válvula com um diâmetro de furo de esfera menor do que o diâmetro do tubo. Em uma válvula de esfera de três peças, a área de fluxo do fluido torna-se mais estreita na saída da válvula a jusante. Como tal, são introduzidas perdas por fricção resultando em queda de pressão. Como a descarga do fluido permanece constante, a velocidade do fluxo aumenta à medida que a área de fluxo diminui. Entretanto, apesar das perdas por atrito e queda por pressão, as válvulas de esfera de 3 peças com furo reduzido são mais comumente usadas em relação às válvulas de esfera de 3 peças com furo total. As válvulas de esfera de 3 peças com furo reduzido são usadas onde a turbulência e a vazão não são as principais preocupações e não é provável que ocorram acumulações de partículas. O custo de uma válvula de esfera de 3 peças com furo reduzido é menor porque estas válvulas usam carcaças e esferas de tamanho menor.

Figura: Válvula esférica de 3 peças com furo reduzido.

V-porta em V válvula de esfera de 3 peças

Esta é uma válvula esférica de três peças com uma esfera com um furo em forma de “V”. A forma em “V” também denota o desenho do assento. Uma válvula esférica de 3 peças em “V” oferece mais controle para fechar e abrir o fluxo de fluido de forma eficiente. O fluxo em uma válvula esférica de 3 peças com porta em “V” é quase linear. As válvulas de esfera de três peças com porta em V são mais fortes, uma vez que são projetadas para trabalhar com fluxo de fluido de alta velocidade, o que pode danificar as válvulas de esfera padrão.

Figura: V-válvula esférica de três peças com porta V.

Válvula de esfera Trunnion 3 peças

Esta é uma válvula de esfera de três peças onde a esfera da válvula gira em uma posição fixa. A esfera em uma válvula esférica de 3 peças é mantida em posição por um eixo na parte inferior e na parte superior de modo que não possa se mover em uma direção lateral. Uma válvula esférica trunnion de 3 peças cria uma vedação por protensão da esfera e das sedes ou forçando a sede contra a esfera usando pressão de fluido. O componente do munhão absorve a pressão do fluxo do fluido e, assim, o contato entre a sede e a esfera não é tensionado excessivamente. Isto faz com que o torque de operação em uma válvula de esfera trunnion de 3 peças seja menor, o que facilita a abertura/fechamento da válvula de esfera. O conceito de válvulas de esfera trunnion é usado para fazer válvulas de esfera de três peças de grande porte e válvulas usadas em aplicações de alta pressão.

Figura: Válvula de esfera Trunnion 3 peças.

Válvula de esfera flutuante de 3 peças

Uma válvula de esfera flutuante de três peças é uma válvula que tem a esfera suspensa no fluido e mantida em sua posição por dois anéis de vedação. A esfera da válvula é apoiada em seu lugar por sedes e pode mover-se livremente em uma direção lateral. A pressão do fluido age sobre a esfera forçando a esfera para dentro da sede e, assim, fornecendo uma vedação estanque. As válvulas de esfera flutuantes de 3 peças são usadas principalmente em aplicações de baixa e média pressão. As válvulas de esfera flutuantes de 3 peças possuem uma boa vedação e uma estrutura de projeto simples. As válvulas de esfera flutuantes de 3 peças não são usadas em aplicações de grandes tamanhos e alta pressão porque a alta força sobre a esfera pode deformar as sedes e impactar as propriedades de vedação de baixa pressão da válvula. A outra razão é que a alta força sobre a esfera torna a válvula de esfera de 3 peças difícil de operar, que necessita de altos valores de torque para superar a força do assento a alta pressão.

Aplicações da válvula esférica de três peças

• As válvulas de esfera de três peças são usadas no controle de água em sistemas de irrigação.
• As válvulas de esfera de três peças são utilizadas nos processos de fabricação de produtos farmacêuticos.
• As válvulas de esfera de 3 peças são utilizadas em usinas de geração de energia.
• Estas válvulas são utilizadas nas indústrias químicas.
• Estas válvulas são utilizadas em plantas de petróleo e gás.
• As válvulas de esfera de três peças são usadas no processamento de alimentos e bebidas para fins sanitários, devido à facilidade de limpeza necessária para manter condições higiênicas elevadas.

Vantagens das válvulas de esfera de três peças

• As três peças destas válvulas são conectadas através do uso de parafusos e porcas. Esta conexão é muito conveniente, pois facilita a instalação e desmontagem da válvula.
• As válvulas de esfera de três peças são rápidas de operar.
• As válvulas de esfera de três peças têm baixa resistência a fluidos.
• A limpeza, reparo e manutenção podem ser feitos facilmente em válvulas de esfera de três peças.
• As válvulas de esfera de três peças empregam uma estrutura de projeto simples.
• Estas válvulas são de vários tipos que se adequam a várias aplicações.
• As válvulas de esfera de três peças têm longa vida útil porque podem ser reparadas em vez de comprar uma válvula nova no caso de um componente da válvula quebrar.  
• Válvulas de esfera de 3 peças podem ser conectadas aos tubos usando vários métodos de conexão de acordo com as preferências do usuário.

Desvantagens das válvulas de esfera de três peças

• As válvulas de esfera de três peças são caras em relação às válvulas de esfera de uma e duas peças.

Resolução de problemas de uma válvula esférica de três peças

Vazamento nas conexões

• Conectores finais desalinhados. Verifique o alinhamento dos conectores finais para garantir que estejam paralelos.
• O-rings danificados ou deslocados ou partículas na ranhura do O-ring. Inspecione os O-rings da válvula quanto a danos químicos e físicos para garantir que sejam compatíveis com o meio. Se os O-rings estiverem danificados, substitua-os. Se houver partículas na ranhura, limpe-os.
• As botas e as porcas estão soltas; aperte-as.

Vazamento do tronco

• O O-ring do caule está danificado. Substitua o O-ring. Verifique se o O-ring é compatível com a mídia.
• Tronco quebrado. Reparar ou substituir a haste, conforme necessário.  

Vazamento através da bola

• Obstrução sobre a bola. Verificar se a válvula esférica de 3 peças está em sua posição de fechamento total. Se não estiver na posição de fechamento total, verificar se há detritos entupindo a porta da esfera. Remover as obstruções e reinstalar a válvula.
• A bola está danificada. Substitua a bola.

Vazamento através do assento

• O assento está danificado; substitua-o.
• O assento está carregado de detritos. Remova os detritos do assento. Verificar a compatibilidade do assento com a mídia.

O cabo é difícil de operar

• Detritos entupidos. Verificar se o cabo está obstruído por sólidos. Remover quaisquer materiais estranhos.
• Quebrado. Consertar o cabo ou substituí-lo, se necessário.

Sumário

As válvulas de esfera de três peças são válvulas que têm três peças que são o corpo e duas tampas terminais. As três peças são conectadas por meio de parafusos e porcas. As válvulas de esfera de três peças são muito fortes, mas são caras em relação a outras válvulas, como as válvulas de esfera de duas peças. As válvulas de esfera de três peças empregam uma esfera com um furo no centro. A esfera é responsável pela abertura/fechamento do fluido. O fluido flui através da válvula de esfera de três peças através do furo da esfera. As válvulas de esfera de três peças funcionam alinhando o furo da esfera em linha com o tubo no qual o fluido passa através do furo da esfera e o tubo é dito estar aberto. As válvulas de esfera de 3 peças são fechadas quando o cabo ou atuador é girado 90^o no sentido anti-horário onde a esfera se torna perpendicular ao tubo bloqueando o fluxo do fluido. As válvulas de esfera de três peças são utilizadas em amplas aplicações em diferentes indústrias de fabricação, tais como farmacêutica, alimentícia e de bebidas, geração de energia, irrigação, petróleo e gás, entre outras. As vantagens de usar uma válvula de esfera de três peças incluem operação rápida, adequada para limpeza, reparo e manutenção, podem ser usadas em diferentes aplicações e são feitas de materiais resistentes para aplicações de alta pressão, entre outras.