Válvula de três vias

O que é uma válvula de três vias?

Uma válvula de três vias é uma válvula que tem três portas. Estas válvulas são comumente usadas em diferentes aplicações para misturar ou desviar fluidos. Quando usadas para misturar fluidos, dois fluxos de fluido se combinam para formar um fluxo de saída. Quando usadas para desviar o fluido, um fluxo de fluido é separado em dois fluxos de saída. Uma válvula de três vias é controlada conforme a forma da bobina. Estas válvulas são usadas principalmente para mudar a direção do fluxo do fluido. As válvulas de três vias são de dois tipos que são a porta T e a porta L. A válvula de porta L pode melhorar o fluxo de uma forma ou de outra, assim como o fluxo de fechamento completamente. Por outro lado, uma porta T pode realizar a mesma tarefa de fluxo semelhante à da válvula da porta L, mas não se desliga. As válvulas de três vias são muito comuns no mercado, pois controlam facilmente os caminhos do fluxo e o fechamento do fluido em um corpo de válvula. Além disso, estas válvulas são econômicas ao direcionar o fluxo e o desligamento de fluidos. As válvulas de três vias são comumente usadas para restringir completamente o fluxo, misturar o fluxo e desviar o fluxo. As válvulas de três vias são usadas principalmente em aplicações de alta pressão como água de alimentação de caldeira usada em usinas de vapor, processamento de alimentos e separação de óleo e gás, entre outros.

Figura: Válvula de três vias.

Como funciona uma válvula de três vias?

Dois tipos comuns de válvulas de três vias são o tipo L e o tipo T. O tipo L da válvula de três vias também é conhecido como a válvula de três vias do desviador. Esta válvula desvia o fluxo de uma porta para outra através de uma manopla rotativa (para válvula manual) ou usando um atuador rotativo para 90^o . Se a porta esquerda e a porta inferior forem abertas primeiro, então um quarto de volta da válvula no sentido anti-horário faz com que a válvula de três vias desvie o fluxo do fluido para a porta de saída. Quando a manopla ou o atuador é girado novamente para fazer 180^o girar, ele bloqueia o fluxo do fluido. Além disso, se for girada para fazer 270^o volta, ela ainda bloqueará o fluxo do fluido. Quando a válvula completa 360^o giro, ela retorna para a posição original. Isto faz com que a válvula de três vias do tipo L tenha dois orifícios disponíveis de uma só vez, bem como tenha três vazões e duas opções de posição de fechamento. O tipo T da válvula de três vias é o tipo de mistura. Esta válvula trabalha para misturar dois fluxos a partir da entrada. A válvula do tipo T pode ter suas três portas abertas de uma vez. Isto ajuda a válvula a separar o fluido em duas direções opostas. O projeto de uma válvula de três vias do tipo T divide o fluxo ou faz o fluxo do fluido passar direto.

Figura: Configurações de válvulas de três vias do tipo T e L.

Tipos de válvulas de três vias

Válvula de três vias tipo L

Esta é uma válvula de três vias usada principalmente para melhorar o fluxo de fluido de uma única porta de entrada para uma das duas portas de saída. Este tipo de válvula de três vias ajuda a desviar o fluxo de fluido, tornando-as conhecidas como válvulas de três vias de desvio.

Figura: Configurações de válvulas de três vias do tipo L.  

Válvula de três vias tipo T

O tipo T de uma válvula de três vias é comumente usado para misturar dois fluxos de fluido da entrada em um único fluxo até a porta de saída. Estas válvulas também são projetadas de forma a fazer com que elas desviem o fluido, assim como o tipo L da válvula de três vias. O projeto da válvula de três vias do tipo T também pode ter fluxo de mistura, fluxo de desvio e fluxo direto através do fluxo de fluido, dependendo do movimento permitido da manopla.

Figura: Tipo T de configurações de válvulas de três vias.

Válvula de três vias flutuante

Este é um tipo de válvula de três vias que utiliza uma esfera flutuante. A esfera é mantida em posição por compressão de duas sedes. A esfera é livre para girar dentro do corpo da válvula. Uma válvula de três vias flutuante é capaz de permitir o fechamento bidirecional. Entretanto, quando há alta pressão a montante, é difícil operar a válvula.

Válvula de três vias forjada

Esta é uma válvula de três vias feita usando o processo de fabricação de forjados. Os fabricantes de válvulas de três vias forjadas utilizam materiais como ligas de aço para fabricar estas válvulas. O processo de forjamento torna a estrutura do material granulado mais refinada, o que ajuda a aumentar a resistência do material da válvula. Estas válvulas têm uma resistência muito alta, o que as torna adequadas para aplicações de alta temperatura e alta pressão. Além disso, usando o método de forjamento, estas válvulas têm maior resistência a problemas comuns como encolhimento, porosidade e rachaduras.

Válvula de três vias fundida

Estas são válvulas de três vias feitas usando o método de fundição. Este método emprega metal fundido para fabricar as válvulas. O metal fundido é vertido em um molde de vários tamanhos e formas. O molde tem tempo para esfriar e solidificar, sendo que após o resfriamento a válvula é produzida. Este método de produzir válvulas de três vias fundidas tem a vantagem de fabricar válvulas de desenhos, formas e tamanhos complexos. Este método ajuda a fabricar válvulas com peças críticas, como as válvulas de três vias.

Válvulas manuais de três vias

São válvulas que operam manualmente por meio de um volante manual ou usando uma alavanca manual. A alavanca mecânica ou volante manual ajuda a transmitir o torque do operador da válvula para a haste e finalmente para o mecanismo de abertura e fechamento da válvula.

Válvulas de três vias atuadas

São válvulas de três vias que funcionam usando um sistema mecânico que fornece torque para fechar/abrir a válvula. A fonte de energia para estas válvulas pode ser pneumática, hidráulica ou elétrica.

Componentes de válvulas de três vias

Corpo da válvula

Este é o componente de uma válvula de três vias usada para abrigar partes internas da sede, esfera e disco do tipo de válvula, dependendo do tipo de válvula. O corpo da válvula ajuda a aumentar a resistência para a válvula. O fluxo do meio é controlado através do corpo da válvula. Os tubos de uma válvula de três vias são conectados à válvula através do corpo da válvula. O corpo da válvula precisa ser muito forte para ajudar a conter a alta pressão e temperatura associadas com o fluxo do fluido ou meio. A resistência do corpo da válvula depende do material utilizado. Materiais metálicos como o aço são conhecidos por serem muito resistentes em relação a outros materiais como o PFTE. O corpo da válvula é feito usando métodos de produção como fundição ou forjamento usando materiais como aço inoxidável, aço fundido, aço liga, entre outros.

Boina

O castelo é outro componente de uma válvula de três vias utilizada para reter a pressão. O castelo é conectado ao corpo para melhorar o fechamento apertado da válvula para evitar vazamento de fluido. O castelo é montado no corpo da válvula por meio de parafusos ou pinos. O castelo aparafusado é usado principalmente onde a válvula de três vias trabalhará a uma pressão muito alta enquanto o castelo aparafusado é usado para fornecer uma vedação estanque para evitar vazamento de fluido.

Haste

A haste é o componente de uma válvula de três vias que é usada para transmitir energia ao obturador, disco ou esfera da válvula para abrir ou fechar a válvula para controle de fluido. A haste recebe energia do atuador da válvula, do volante manual ou da alavanca. Em algumas válvulas de três vias, como válvula globo ou de gaveta, a haste emprega movimento linear para fechar/abrir a válvula. Em outras válvulas de três vias, a haste utiliza movimento rotativo, como em válvulas de esfera e de obturador para abrir/fechar a válvula.

Sede da válvula

A sede da válvula é a parte que ajuda a selar o espaço entre o obturador/bola e a haste, dependendo do tipo da válvula de três vias.

Trim

Trim é um termo que se refere aos componentes internos de uma válvula de três vias que entra em contato com o fluido. Tais partes da válvula de três vias incluem o assento, os gargalos, o disco, o casquilho, os espaçadores e a esfera. Estes componentes são importantes dependendo do tipo da válvula de três vias, pois sem eles a válvula não funcionaria.

Atuador

Um atuador é o componente de uma válvula de três vias que fornece um mecanismo e energia para operar a válvula. O atuador é conectado à haste e ao disco da válvula. O atuador pode ser manual com um volante, engrenagem, alavanca, corrente ou ser acionado por um motor elétrico, pneumático ou fluido hidráulico.

Características/características das válvulas de três vias

• As válvulas de três vias podem fechar ou abrir sem fricção.
• As válvulas de três vias empregam um projeto de entrada superior para facilitar a inspeção e a manutenção.
• Estas válvulas precisam de baixo torque para operar com um pequeno cabo.
• As válvulas de três vias são de autolimpeza.
• As válvulas de três vias têm um projeto de vedação em cunha.
• As válvulas de três vias podem desviar o fluxo do fluido.
• As válvulas de três vias podem misturar fluidos a diferentes temperaturas e pressões em um único fluxo.
• As válvulas de três vias têm internos balanceados capazes de melhorar o alto fluxo de fluido.
• As válvulas de três vias podem interromper o fluxo do fluido.

Seleção/compra e dimensionamento de válvulas de três vias

A seleção de uma válvula de três vias depende de certos parâmetros/fatores discutidos abaixo.

Fluido sendo controlado

Fluidos diferentes têm propriedades químicas diferentes, tais como serem corrosivos como ácidos. Tais fluidos precisam trabalhar em uma válvula de três vias que seja resistente à corrosão. Se a válvula utilizada não puder resistir à corrosão, seus componentes internos que entram em contato com o fluido podem ser facilmente corroídos e, conseqüentemente, destruir a válvula.

Pressão máxima

Esta é a maior pressão que se espera que a válvula de três vias experimente. A pressão é uma consideração muito importante, pois a pressão é um dos parâmetros que pode facilmente danificar uma válvula e causar vazamentos. Se a válvula utilizada não puder suportar a pressão máxima, o corpo da válvula pode ser danificado. Além disso, o excesso de pressão pode causar vazamento de fluido. Alguns fluidos são muito destrutivos e o vazamento de tais fluidos para o ambiente pode levar a processos judiciais contra a organização que utiliza essa válvula.

Temperatura máxima

A temperatura de trabalho precisa ser conhecida antes de comprar/selecionar a válvula de três vias. Uma válvula de três vias pode funcionar melhor se a válvula for feita de materiais que possam suportar a temperatura de trabalho. Materiais como PFTE têm temperaturas baixas quando comparados a materiais metálicos como ferro fundido e aço inoxidável. Portanto, uma válvula cujas partes internas são feitas de baixas temperaturas como PFTE e outros plásticos ou borracha só deve ser usada onde a temperatura máxima não derreta ou danifique os materiais. Se a temperatura for alta, isso causará distorção térmica no material e, portanto, causará danos à válvula.

Atuador

O tipo de atuador afeta a válvula de três vias em diferentes dimensões. Alguns atuadores são baratos, como o atuador pneumático que utiliza ar comprimido. Outros atuadores como o volante manual são os mais baratos, pois não têm custos de operação como os atuadores elétricos. O atuador elétrico é barato de instalar, mas seus custos de operação são altos. Alguns atuadores como atuadores pneumáticos, hidráulicos e elétricos podem ser automatizados ou semi-automatizados para reduzir o trabalho manual.

Aplicações de válvulas de três vias

• As válvulas de três vias são utilizadas no tratamento de água.
• As válvulas de três vias são utilizadas no processamento de alimentos e bebidas.
• As válvulas de três vias são utilizadas nas indústrias farmacêuticas.
• As válvulas de três vias são utilizadas no processamento de gás natural.
• Eles são utilizados na separação de ar.
• Estas válvulas são utilizadas no tratamento de água.
• As válvulas de três vias são utilizadas no aquecimento, ventilação e ar condicionado.
• Eles são utilizados no processamento de madeira.

Vantagens das válvulas de três vias

• As válvulas de três vias são de baixa resistência a fluidos.
• Estas válvulas são leves, de desenho simples e de baixo volume.
• As válvulas de três vias têm uma vedação confiável.
• As válvulas de três vias têm uma operação conveniente, pois podem fechar ou abrir rapidamente.
• Eles são convenientes para manutenção devido ao seu design simples.
• Estas válvulas têm uma ampla gama de aplicações.
• As válvulas de três vias são resistentes à corrosão.
• As válvulas de três vias têm uma ampla gama de temperaturas de operação.
• Estas válvulas têm uma ampla gama de pressões de operação.
• Estas válvulas podem trabalhar em atuadores manuais, pneumáticos, hidráulicos ou elétricos.
• As válvulas de três vias são econômicas em relação ao trabalho que elas podem fazer.

Desvantagens das válvulas de três vias

• As válvulas de três vias tendem a ter um peso elevado em relação a outras válvulas.
• O custo de fabricação de válvulas de três vias tende a ser maior em relação a outras válvulas por causa de seu mecanismo de trabalho.
• As válvulas de três vias têm uma queda de alta pressão.

Resolução de problemas em válvulas de três vias

Vazamento de válvulas de três vias

• Assentos danificados. Substituir os assentos.
• Superfície da bola danificada. Substituir a bola.
• Fechamento de válvula incompleto. Verificar os ajustes e limites de fechamento/abertura.
• O gorro está solto. Aperte as porcas ou parafusos do castelo.

Movimento irregular de bola

• Sujeira entre os assentos e a bola. Lavar o interior da válvula várias vezes para remover a sujeira.

O torque da válvula é muito alto

• Assento danificado. Substituir o assento.
• Temperatura ou pressão excessivas. Garantir que as condições de trabalho sejam as recomendadas pelo fabricante da válvula de três vias.
• Sujeira entre os assentos e a bola. Lavar a parte interna da válvula para remover a sujeira.

Vazamento do tronco

• Porcas de caule soltas. Aperte as porcas de caule.
• Selos de haste danificados. Substituir os selos ou vedações por graxa selante.
• Superfícies de vedação danificadas. Substituir a superfície de selagem.
• Danos mecânicos na haste. Substituir a haste.

Vazamento no selo do corpo

• Junta danificada. Substituir as gaxetas.
• Excesso de carga da tubulação. Verificar a arquitetura da tubulação é recomendada pelo fabricante da válvula de três vias.
• Excesso de temperatura ou pressão. Verificar a temperatura/pressão de trabalho conforme recomendado por aquele fabricante de válvula de três vias em particular.

Excesso de ruído da válvula de três vias 

• Dimensionamento incorreto da válvula. Assegurar que o tamanho da válvula corresponda à tubulação e à carga.
• Abertura incompleta. Ens ure as configurações e limites de abertura/fechamento.

Sumário

As válvulas de três vias são válvulas que têm três orifícios. Estes orifícios ajudam as válvulas de três vias a melhorar o fluxo variável no sistema de tubulação. Estas válvulas são usadas para ligar/desligar, desviar e misturar fluidos em sistemas de tubulação. Quando usadas como válvulas misturadoras, estas válvulas combinam dois fluxos de fluido para formar um fluxo de fluido. Quando usadas como válvulas de desvio de três vias, um fluxo de fluido é separado em dois fluxos de fluido. Há vários tipos de válvulas de três vias, mas os dois principais tipos são a porta tipo L e a porta tipo T. A válvula do tipo L é usada para desviar o fluido. Uma válvula do tipo T é usada para misturar e interromper o fluxo do fluido. As válvulas de três vias são usadas em muitas aplicações, como desvio de água na água de alimentação em usinas a vapor, farmacêuticas, separação de óleo e gás, tratamento de água, processamento de alimentos, entre outras. As características/características comuns das válvulas de três vias são o design simples e leve, a autolimpeza e uma ampla gama de temperaturas e pressões. Ao selecionar uma válvula de três vias, é importante considerar importantes como temperatura de operação, natureza do fluido, pressão nominal e tipo de atuador.