Válvula de esfera para alta temperatura 

O que é uma válvula de esfera de alta temperatura? 

As válvulas de esfera de alta temperatura são válvulas que podem trabalhar em temperaturas muito altas, acima de 400 ^oC. As válvulas de esfera para altas temperaturas devem ser feitas de materiais metálicos muito resistentes que tenham alto ponto de fusão. Alguns materiais metálicos, como as ligas de alumínio, começam a se enfraquecer com o aumento da temperatura. Materiais como bronze não são recomendados para uso como válvulas de esfera de alta temperatura. válvula de esfera pois, à medida que a temperatura aumenta, ela muda suas propriedades, o que pode alterar o fluido que está sendo controlado. Ao selecionar uma válvula de esfera de alta temperatura, a primeira coisa a considerar são os materiais usados para fabricar essa válvula. Essa é a temperatura de trabalho esperada para a válvula de esfera de alta temperatura, que deve ser compatível com os componentes internos e o corpo da válvula. Os componentes internos da válvula também devem ser feitos de materiais metálicos muito resistentes com alto ponto de fusão. As válvulas de esfera de alta temperatura são usadas em aplicações como nos setores petroquímico, de fertilizantes, químico, metalúrgico e de energia elétrica. O material metálico mais comum que garante um funcionamento confiável quando usado para fabricar válvulas de esfera de alta temperatura é o aço carbono e o aço inoxidável, que têm pontos de fusão elevados de 1425 ^oC a 1540°C a 1400 ^oC a 1530°C, respectivamente. As válvulas de esfera de alta temperatura são manuais ou operadas por meio de um atuador. As válvulas são conectadas à tubulação por meio de parafusos e porcas ou pelo método de soldagem. 

Como funciona uma válvula de esfera de alta temperatura? 

A válvula de esfera de alta temperatura consiste em uma esfera com um furo na seção central. A válvula de esfera de alta temperatura é operada por meio de um volante, uma alavanca manual ou um atuador. O volante e a alavanca manual são usados para válvulas manuais, enquanto o atuador é usado para válvulas de esfera atuadas. O volante ou o atuador é conectado à esfera por meio de um componente conhecido como haste. Para abrir uma válvula de esfera de alta temperatura, o volante, a alavanca manual ou o atuador gira. A força rotacional é transmitida à esfera por meio da haste da válvula, o que faz com que o furo da esfera seja girado e fique alinhado com a tubulação. Quando o furo da esfera na válvula de esfera de alta temperatura fica alinhado com a tubulação, o fluido flui, pois não está bloqueado pela esfera. Para fechar a válvula de esfera de alta temperatura, a alavanca manual, o volante ou o atuador gira na direção oposta à direção em que girava quando estava abrindo. Isso faz com que o furo da esfera da válvula de esfera de alta temperatura gire e fique perpendicular à tubulação. Nesse caso, a esfera bloqueia o fluido da tubulação e, portanto, diz-se que a válvula de esfera de alta temperatura está em um estado fechado. 

Figura: Funcionamento de uma válvula de esfera de alta temperatura.

Tipos de válvula de esfera para alta temperatura

Válvula de esfera de duas peças para alta temperatura 

Essa é uma válvula de esfera de alta temperatura cujo corpo é composto de duas peças. As duas peças são encaixadas usando roscas, solda ou conexão de parafusos e porcas. Uma das duas peças de uma válvula de esfera de alta temperatura constitui uma junta de extremidade e a esfera, enquanto a segunda peça constitui as partes internas e a outra junta de extremidade. A válvula de esfera de alta temperatura de duas peças é muito comum no mercado e em aplicações industriais porque pode ser desmontada para inspeção, limpeza, reparo e manutenção. Além disso, essa válvula é pequena em tamanho e leve em relação a outras válvulas de esfera.

Figura: Válvula de esfera de duas peças para alta temperatura.

Válvula de esfera de três peças para alta temperatura 

Esta é uma válvula de esfera de alta temperatura com três peças. As três peças consistem no corpo da válvula e em duas juntas terminais. As três peças são mantidas juntas usando parafusos e porcas, conforme mostrado na figura abaixo. As extremidades da válvula de esfera de alta temperatura de três peças são encaixadas na tubulação por meio de solda, parafusos ou rosca. As válvulas de esfera de alta temperatura de três peças podem ser facilmente limpas, inspecionadas e reparadas enquanto estiverem conectadas à tubulação, sem a necessidade de removê-las. A válvula de esfera de alta temperatura de três peças é adequada para uso em aplicações que precisam de reparos e manutenção frequentes ou que necessitam de altos níveis de higiene, como produtos farmacêuticos, alimentos e bebidas, pois podem ser limpas com eficiência e facilidade. 

Figura: Válvula de esfera de três peças para alta temperatura.

Válvula de esfera de alta temperatura de entrada lateral 

São válvulas de esfera de alta temperatura que são montadas pelas laterais, conforme mostrado na figura abaixo. As válvulas de esfera de alta temperatura de entrada lateral são válvulas de esfera de grande porte feitas de materiais metálicos resistentes para ajudá-las a trabalhar em aplicações de alta temperatura e alta pressão. As aplicações em que as válvulas de esfera de alta temperatura de entrada lateral são usadas incluem indústrias petroquímicas, usinas de petróleo, gás e vapor. As válvulas de esfera de alta temperatura de entrada lateral consistem em duas ou três peças. As peças são fabricadas pelo método de forjamento. Depois que as peças são produzidas, elas são montadas com parafusos e porcas para formar o produto final da válvula de esfera de alta temperatura de entrada lateral. Uma das vantagens de uma válvula de esfera de entrada lateral é que ela pode ser inspecionada, limpa e reparada enquanto estiver em campo. Além disso, os componentes internos da válvula podem ser alinhados com facilidade.

Figura: Válvula de esfera de alta temperatura de entrada lateral.

Válvula de esfera de alta temperatura de entrada superior 

Essa é uma válvula de esfera de alta temperatura que é montada pelo lado superior. As válvulas de esfera de entrada superior são fabricadas pelo método de fundição. Isso ajuda a reduzir as chances de vazamento de fluido. O corpo da válvula e o castelo são conectados na parte superior. As válvulas de esfera de alta temperatura de entrada superior facilitam a inspeção, a limpeza e o reparo pelo lado superior sem remover a válvula da tubulação. As válvulas de esfera de alta temperatura de entrada superior passam por testes não destrutivos para garantir que estejam livres de defeitos que possam resultar em vazamento de fluido durante o uso. Válvulas de esfera de entrada superior são conectadas à tubulação usando parafusos ou por meio de solda. As válvulas de esfera de entrada superior são adequadas para uso em aplicações que precisam de válvulas fortes à prova de fogo ou válvulas em que altos níveis de higiene podem ser mantidos por meio de limpeza regular. 

Figura: Válvula de esfera de alta temperatura de entrada superior.

Válvulas de esfera de alta temperatura com corpo soldado 

As válvulas de esfera de alta temperatura com corpo soldado são válvulas de esfera montadas pelo método de soldagem. O corpo dessa válvula de esfera de alta temperatura é construído conectando-se todas as peças por meio de soldagem. Depois que o corpo é soldado, um teste não destrutivo é realizado ao longo do perímetro do corpo da válvula nas juntas soldadas para garantir que não haja defeitos que possam causar vazamento de fluido. 

Um dos principais desafios associados à válvula de esfera de alta temperatura com corpo soldado é que ela não pode ser limpa, reparada ou inspecionada no campo. Essas válvulas são usadas em aplicações em que não se espera manutenção, por exemplo, em sistemas submarinos e de transmissão de gás, entre outros. 

Figura: Válvula de esfera de alta temperatura com corpo soldado.

Válvula de esfera de alta temperatura de passagem plena 

Essa é uma válvula de esfera de alta temperatura que tem um diâmetro de furo de esfera do mesmo tamanho que o diâmetro da tubulação. Com uma válvula de esfera de alta temperatura de passagem plena, não há perdas por atrito, o que a torna eficiente em termos de energia. O projeto de uma válvula de esfera de alta temperatura de passagem plena facilita a limpeza. O desafio associado a essa válvula é que a esfera e o corpo da válvula são maiores em relação às válvulas de porta padrão. Dessa forma, as válvulas de esfera de alta temperatura de passagem plena são mais caras em relação às válvulas padrão ou de passagem reduzida. As válvulas de esfera de alta temperatura de passagem plena são usadas quando é necessária baixa resistência do fluido, por exemplo, em tubulações de sucção de bombas em que a queda de pressão afeta o desempenho da bomba. Além disso, a válvula de esfera de alta temperatura com passagem plena é adequada para uso em aplicações em que o fluido provavelmente contém sólidos que podem se acumular e entupir a válvula. 

Figura: Válvula de esfera de alta temperatura de passagem plena.

Válvulas de esfera de alta temperatura com porta reduzida 

São válvulas de esfera de alta temperatura com diâmetro do furo da esfera menor que o diâmetro do tubo. As válvulas de esfera de alta temperatura com orifício reduzido têm altas perdas por atrito e turbulência devido ao fluxo não aerodinâmico criado pela diferença de diâmetro entre o tubo e o orifício da esfera. As válvulas de esfera de alta temperatura com orifício reduzido são adequadas para uso em casos em que a perda de pressão e a turbulência do fluxo não são grandes preocupações no fluxo. A principal vantagem de usar uma válvula de esfera de alta temperatura de passagem reduzida é que elas são de tamanho menor, o que torna seu custo mais baixo em relação às válvulas de passagem completa. 

Aplicações de válvulas de esfera de alta temperatura 

• Usado nas indústrias de petróleo bruto para aplicações on e off que precisam de altas temperaturas para separar diferentes produtos de petróleo bruto. 
• Eles são usados em usinas de energia a vapor para gerar eletricidade. 
• Setores de petróleo e gás.
• Produção de fertilizantes. 
• Processos de produção de aço metalúrgico. 
• Processamento de alimentos e bebidas. 
• Indústrias farmacêuticas por sua facilidade de limpeza.

Vantagens das válvulas de esfera para altas temperaturas 

• Suportam altas temperaturas sem serem distorcidas pelo calor térmico. 
• Durável. 
• Versáteis, pois podem ser usados em diferentes aplicações. 
• Limpo, reparado e inspecionado. 
• Rápido de operar. 
• Essas válvulas são fortes o suficiente para suportar alta pressão. 
• Eles têm uma vedação perfeita e não apresentam vazamento de fluido. 
• Pode ser operado manualmente ou por meio de um atuador. 

Desvantagens das válvulas de esfera de alta temperatura 

• Não é adequado para aplicações de estrangulamento. 
• Essas válvulas fecham e abrem rapidamente, o que faz com que gerem golpes de aríete e problemas de sobrepressão. 
• As cavidades ao redor das sedes e esferas tendem a causar obstrução devido a sólidos, o que pode aumentar o torque de abertura/fechamento e/ou causar falha na válvula. 

Solução de problemas de válvula de esfera de alta temperatura 

Vazamento de fluido quando a válvula está fechada 

• Superfície de vedação danificada. Repare ou substitua a superfície de vedação. 
• Assento danificado. Conserte ou substitua o assento. 
• O atuador ou a caixa de engrenagens (para válvulas manuais) não está ajustado corretamente. Ajuste a sincronização do atuador ou da caixa de engrenagens. 

Operação da esfera sem suavidade 

• Materiais estranhos entre a sede e a esfera ou entre a cavidade do corpo e a esfera. Desmonte a válvula e limpe a cavidade, a sede e a esfera. 

A válvula de esfera de alta temperatura é difícil de abrir/fechar

• O assento está danificado. Substitua o assento. 
• A válvula apresenta alta temperatura interna. Verifique a temperatura de trabalho da válvula conforme recomendado pelo Fabricante de válvulas de esfera. 
• Materiais estranhos obstruíram a cavidade do corpo. Desmonte a válvula e limpe os materiais. 

Vazamento da haste 

• Parafusos do flange soltos. Aperte os parafusos do flange. 
• Superfície de vedação danificada. Substitua a superfície de vedação. 

Vazamento do tubo ou da válvula e da junta do tubo 

• Junta solta entre o tubo e a válvula. Aperte a conexão da junta com roscas ou com parafusos e porcas. 
• Objetos estranhos na tubulação. Verifique se há algum bloqueio na tubulação e limpe-o. 

Resumo 

As válvulas de esfera de alta temperatura são válvulas que podem trabalhar em altas temperaturas de 400 ^oC sem sofrer alterações químicas ou térmicas. Eles são feitos de materiais metálicos com alta resistência e altos pontos de fusão. Esses materiais incluem aço inoxidável e aço carbono. As válvulas podem ser manuais ou acionadas. As válvulas de esfera de alta temperatura são à prova de fogo para garantir que possam suportar altas temperaturas, mesmo quando usadas para controlar o fluxo de produtos inflamáveis. Elas são conectadas à tubulação usando roscas, parafusos e porcas ou sendo soldadas à tubulação. Essas válvulas são usadas em diferentes aplicações, como em petróleo e gás, aplicações petroquímicas, fertilizantes, usinas de energia a vapor, metalurgia e indústrias químicas, entre outras. Os vários tipos de válvulas de esfera de alta temperatura incluem uma válvula de esfera de alta temperatura de duas peças, uma válvula de esfera de alta temperatura de três peças, uma válvula de esfera de alta temperatura de entrada lateral, uma válvula de esfera de alta temperatura de entrada superior e uma válvula de esfera de alta temperatura de corpo soldado, uma válvula de esfera de alta temperatura de porta completa e uma válvula de esfera de alta temperatura de porta reduzida. As válvulas de esfera de alta temperatura têm várias vantagens, como rapidez de operação, durabilidade, versatilidade, resistência ao fogo, possibilidade de reparo, alta resistência e estanqueidade.