Válvula de esfera de cerâmica 

O que é uma válvula de esfera de cerâmica?

Uma válvula de esfera de cerâmica é um tipo de válvula de esfera que tem componentes internos feitos de materiais cerâmicos. Esses componentes de cerâmica incluem a esfera, a sede e o revestimento. Uma válvula de esfera de cerâmica tem seu corpo feito de um material metálico, como aço inoxidável ou aço carbono. O corpo metálico é usado para proteger o revestimento de cerâmica contra danos causados por choques mecânicos ou térmicos repentinos. Uma válvula de esfera de cerâmica usa uma esfera com um orifício no centro, por onde o fluido passa quando a manopla é girada. As válvulas de esfera de cerâmica também podem ser automáticas com o uso de atuadores como pneumáticos, elétricos ou hidráulicos. As vantagens de usar uma válvula de esfera de cerâmica em relação a outros materiais, como o aço, incluem menor massa e alta resistência ao desgaste. As válvulas de esfera de cerâmica têm excelente resistência à corrosão e à abrasão. Essas propriedades das válvulas de esfera de cerâmica são usadas em aplicações severas propensas à abrasão e à corrosão. As válvulas de esfera de cerâmica são usadas em vários setores, como petróleo, engenharia química e fábricas. 

Figura: Válvula de esfera de cerâmica.

Componentes de uma válvula de esfera de cerâmica 

Alça/atuador 

A manopla é um componente de uma válvula de esfera de cerâmica operada manualmente, na qual o operador da válvula aplica torque para abrir ou fechar a válvula. O atuador é usado em válvulas de esfera de cerâmica atuadas e fornece o torque necessário para abrir ou fechar a válvula, além de fornecer a inteligência para automação. 

Corpo da válvula 

Esse é o componente da válvula de esfera de cerâmica usado para abrigar todas as partes internas da válvula. O corpo da válvula é feito de materiais metálicos resistentes, como aço carbono e aço inoxidável, para proporcionar alta resistência mecânica à válvula, de modo que ela possa suportar alta pressão e danos por impacto. O corpo da válvula contém a porta de entrada e de saída da válvula de esfera de cerâmica. 

Caule 

Esse é o componente de uma válvula de esfera de cerâmica usado para transmitir o torque da manopla/atuador para a esfera. A haste conecta o atuador/manípulo à esfera. 

Bola 

A esfera é o componente de uma válvula de esfera de cerâmica encarregada de abrir e fechar o fluxo de fluido. A esfera é conectada à manopla ou ao atuador por meio da haste. A esfera tem um furo no centro, por onde o fluido passa pela válvula quando ela está aberta. 

Assentos

Esses componentes são colocados entre a esfera e o corpo da válvula para apoiar a esfera e também evitar vazamento de fluido. 

Guarnição 

A guarnição refere-se aos componentes internos da válvula de esfera de cerâmica que entram em contato com o fluido, como os prensa-cabos, os anéis em O e as sedes. 

Embalagem de glândulas 

Esse é o componente da válvula de esfera de cerâmica usado para fornecer uma vedação entre a haste e o corpo da válvula para melhorar a vedação estanque ao fluido em torno do conjunto da alça e da haste. 

Figura: Componentes de uma válvula de esfera de cerâmica.

Como funciona uma válvula de esfera de cerâmica?

 A válvula de esfera de cerâmica é usada para aplicações de fluxo de fluido ligado e desligado. A capacidade de uma válvula de esfera de cerâmica de abrir e fechar o fluxo de fluido é aprimorada pelo uso de uma esfera com um furo no centro. A esfera é conectada à manopla ou ao atuador da válvula por meio da haste da válvula. A esfera é responsável por fechar e abrir o fluxo de fluido através da válvula. O fluido passa pela válvula de esfera de cerâmica através do orifício da esfera. Para acionar uma válvula de esfera de cerâmica, a manopla (para válvulas de esfera de cerâmica manuais) é girada em 90^o graus no sentido anti-horário. Isso faz com que a haste da válvula e a esfera girem nos mesmos 90^o ângulo de 90 graus. Quando a bola é girada para esse ângulo de 90^o O ângulo de inclinação faz com que o furo da esfera fique alinhado com a tubulação. Isso faz com que o fluido passe pela válvula de esfera de cerâmica, e diz-se que a válvula está em um estado aberto. Para fechar a válvula de esfera de cerâmica, a manopla é girada no sentido horário, o que faz com que o furo da esfera gire e se torne perpendicular à tubulação e, assim, a esfera bloqueia o fluxo do fluido. O mesmo princípio de funcionamento é empregado em válvulas de esfera de cerâmica operadas com um atuador. A única diferença é que a válvula de esfera acionada recebe seu torque de um atuador, ao contrário da válvula de esfera de cerâmica manual, que recebe seu torque do operador da válvula. 

Figura: Funcionamento de uma válvula de esfera de cerâmica; válvula aberta (lado esquerdo) e válvula fechada (lado direito).

Tipos de válvulas de esfera de cerâmica 

Válvula de esfera de cerâmica de duas peças 

Essa é uma válvula de esfera de cerâmica composta de duas peças do corpo encaixadas. Uma peça contém uma conexão de extremidade e a esfera, e a outra peça contém as partes internas e a outra conexão de extremidade. A válvula de esfera de cerâmica de duas peças é muito comum entre as válvulas de esfera de cerâmica. Uma válvula de esfera de cerâmica de duas peças pode ser desmontada para inspeção, limpeza e reparo. Entretanto, uma válvula de esfera de cerâmica de duas peças precisa ser removida da tubulação antes de ser desmontada para limpeza ou reparos. 

Válvula de esfera de cerâmica de três peças 

Essa é uma válvula de esfera de cerâmica composta de três peças, ou seja, duas partes finais e o corpo da válvula. As três peças dessa válvula de esfera de cerâmica são conectadas por meio de parafusos e porcas. Uma válvula de esfera de cerâmica de três peças possibilita a remoção das partes centrais da válvula, que são a esfera, as sedes e a haste, enquanto a válvula está conectada à tubulação. Isso ajuda na limpeza de sólidos obstruídos, na substituição da gaxeta e das sedes e no polimento de arranhões na esfera sem a necessidade de remover a válvula de esfera de cerâmica da tubulação. As válvulas de esfera de cerâmica de três peças são muito caras em comparação com suas contrapartes de duas peças. 

Válvula de esfera de cerâmica de três vias 

Esta é uma válvula de esfera de cerâmica com três portas. As esferas de cerâmica de três vias podem ter configurações em forma de T ou em forma de L. As válvulas de esfera de cerâmica de três vias são usadas em indústrias para misturar ou desviar fluxos de fluido. A configuração em forma de L é usada para desviar o fluido. Em uma válvula de esfera de cerâmica em forma de L, o fluido de uma porta é desviado para uma das portas em um ângulo de cerca de 90°.^o direcionando-o para outra tubulação. A válvula de esfera de cerâmica em forma de T pode ser usada para misturar ou desviar fluxos de fluido. Quando usada para misturar fluxos de fluido, a válvula de esfera de cerâmica em forma de T válvula de esfera de três vias usa dois fluxos de fluido que são misturados para formar um fluxo de fluido pela porta de saída. Quando uma válvula de esfera de cerâmica em forma de T é usada para desviar os fluxos de fluido de uma porta para duas ou uma das três portas, conforme necessário. 

Figura: Válvula de esfera de cerâmica de três vias.

Válvula de esfera de cerâmica com porta em V 

Esta é uma válvula de esfera de cerâmica com um furo de esfera em forma de V ou assentos de válvula. As válvulas de esfera de cerâmica com porta em V ajudam a controlar com precisão a taxa de fluxo do fluido por meio da rotação da esfera. As válvulas de esfera de cerâmica com porta em V podem ser otimizadas para aprimorar um fluxo de características lineares. As Válvula de esfera com porta em V pode controlar melhor o fluxo de fluido em relação a outras válvulas de esfera. Isso ocorre porque, quando a válvula de esfera de cerâmica é aberta, a extremidade menor da porta em "V" abre primeiro, o que permite um controle estável do fluxo de fluido. Uma válvula de esfera de cerâmica com porta em V precisa de um projeto robusto devido à alta velocidade do fluido que, se não for suficientemente forte, pode danificar uma válvula de esfera de cerâmica padrão. As válvulas de esfera de cerâmica com porta em "V" que foram bem projetadas podem ser usadas para controlar o fluxo de fluido. 

Figura: Válvula de esfera de cerâmica com porta em V.

Características de uma válvula de esfera de cerâmica 

Alta resistência 

Os componentes internos da válvula de esfera de cerâmica são projetados e fabricados com materiais cerâmicos estruturais de alto desempenho. O corpo e as partes externas da válvula de esfera de cerâmica são fabricados com materiais metálicos de alta resistência que aumentam sua resistência mecânica. 

Durável 

As válvulas de esfera de cerâmica têm boa resistência à abrasão, resistência à corrosão e alta resistência do corpo metálico. Sob as mesmas condições de trabalho, a vida útil de uma válvula de esfera de cerâmica é de 2 a 4 vezes maior do que a de outras válvulas resistentes à corrosão e à abrasão. 

Resistência à corrosão 

As válvulas de esfera de cerâmica têm características químicas estáveis para a maioria dos fluidos à base de ácido, o que as torna excelentes em termos de resistência à corrosão. 

Alto valor de dureza 

As válvulas de esfera de cerâmica, como o nome sugere, são feitas de materiais cerâmicos conhecidos por sua alta dureza. Esses materiais cerâmicos incluem a zircônia, que tem um alto valor de dureza, em torno de HRA88, que é o segundo depois do diamante, o material mais resistente. 

Necessidade de baixo torque 

As válvulas de esfera de cerâmica têm uma superfície lisa da sede e da esfera e um recurso de autolubrificação ao abrir e fechar. Isso faz com que a resistência à abertura e ao fechamento seja pequena e, portanto, requer pouco torque para abrir e fechar. 

Livre de vazamento de fluidos 

As válvulas de esfera de cerâmica usam uma vedação de contato superficial entre a esfera e a sede. O contato de vedação é aprimorado pelo arredondamento de alta precisão da esfera, o que garante que ela possa produzir vazamento zero de acordo com os padrões internacionais. 

Aplicações das válvulas de esfera de cerâmica 

• Indústrias químicas para transferir fluidos como ácidos e polpas de polímeros, entre outros. 
• Eles são usados na produção de produtos fertilizantes, como ácido fosfórico, nitrato de amina e fosfato, entre outros.
• Indústrias de papel e celulose para controlar o fluxo de fluidos, como agentes de branqueamento e enchimento de papel, entre outros. 
• Sistemas de drenagem e abastecimento de água. 
• Indústrias de alimentos e bebidas. 
• Aplicações farmacêuticas. 

Vantagens das válvulas de esfera de cerâmica 

• Fácil de operar. 
• Eles precisam de um pequeno torque para abrir e fechar. 
• São válvulas versáteis. 
• Eles são muito duráveis. 
• Resistente à abrasão. 
• Resistente à corrosão. 
• As válvulas de esfera de cerâmica podem ser inspecionadas, limpas e reparadas. 
• Essas válvulas não apresentam vazamentos. 
• Eles têm alta resistência para aplicações de alta pressão e alta temperatura. 

Desvantagens das válvulas de esfera de cerâmica 

• Fechar muito rapidamente, o que pode causar problemas de sobrepressão e martelamento. 
• Os componentes de acabamento têm baixa resistência, o que os torna suscetíveis a danos. 
• Não é adequado para aplicações de estrangulamento.

Solução de problemas em válvulas de esfera de cerâmica 

Válvula de esfera de cerâmica vazando fluido quando fechada 

• Esfera danificada. Substitua a esfera. 
• Assentos danificados. Substitua os assentos. 
• A esfera não está totalmente fechada. Verifique as configurações de abertura ou fechamento da esfera.

Movimentação irregular da bola 

• Sedimentos entre a sede e a esfera ou entre a esfera e o corpo da válvula. Limpe a parte interna da válvula de esfera de cerâmica e as superfícies de vedação e, se necessário, substitua as sedes. 

Torque muito alto para abrir ou fechar a válvula de esfera de cerâmica

• Materiais estranhos na válvula. Remova os materiais. 
• Alta pressão e/ou temperatura. Verifique se a válvula está funcionando com a pressão e a temperatura recomendadas. 
• Os assentos estão danificados. Substitua os assentos. 

Válvula de esfera de cerâmica com operação ruidosa ou golpe de aríete 

• Fluido fluindo em velocidade muito alta ou dimensionamento incorreto da válvula. Certifique-se de que a válvula e as taxas de fluxo de fluido estejam de acordo com as recomendações do Fabricante de válvulas de esfera. 

Vazamento de vapor 

• Parafuso da tampa do prensa-cabos solto. Aperte o parafuso do prensa-cabos. 
• Vedação da haste danificada. Substitua a vedação da haste. 

Resumo 

Uma válvula de esfera de cerâmica é um tipo de válvula de esfera que tem componentes internos, como assentos, esfera e revestimento, feitos de materiais cerâmicos. A parte externa é feita de materiais metálicos resistentes, como aço inoxidável e aço carbono. Os materiais metálicos têm o objetivo de oferecer alta resistência contra alta pressão e alta temperatura, bem como resistência a impactos. As válvulas de esfera de cerâmica funcionam usando uma esfera com um furo na seção central. O fluido que passa por uma válvula de esfera de cerâmica flui pelo orifício da esfera. As válvulas de esfera de cerâmica podem ser operadas manualmente ou por meio de um atuador. As válvulas de esfera de cerâmica são de vários tipos, incluindo válvulas de esfera de cerâmica de porta em V, válvulas de esfera de cerâmica de duas peças, válvula de esfera de cerâmica de três peças e válvulas de esfera de cerâmica de três vias. As aplicações das válvulas de esfera de cerâmica incluem indústrias químicas, produção de fertilizantes, drenagem e abastecimento de água, alimentos e bebidas, produtos farmacêuticos, entre outros. As vantagens das válvulas de esfera de cerâmica são a durabilidade, a versatilidade, a rapidez na operação, o baixo torque operacional, a resistência à abrasão e à corrosão, a ausência de vazamentos e a possibilidade de reparo.