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, capacidade de alcance e capacidade de fechamento. Essa válvula é capaz de produzir alta capacidade e controle de fluxo sem obstrução. Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento projetam a esfera com contornos especiais para aumentar a capacidade, a integridade do fechamento e a vida útil da vedação. As válvulas de esfera de segmento são conhecidas por serem econômicas e de alto desempenho. Essas válvulas podem ser de uma ampla variedade, desde válvulas pequenas e leves até válvulas grandes e pesadas. As válvulas leves são fáceis de montar e manusear. As válvulas de esfera de segmento de peso pesado são usadas em ambientes adversos para fornecer controle otimizado e para aplicações on/off. Devido a essas características, as válvulas de esfera de segmento são usadas em muitos setores, como o de papel e celulose, refinarias e serviços petroquímicos, entre outros. Essas válvulas são duráveis e confiáveis, mesmo quando usadas em ambientes adversos. 

Figura: Segmento Fabricante de Válvulas de Esfera

 

Componentes da válvula de esfera de segmento

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

Carcaça da válvula 

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

Bola de segmento 

Trata-se de uma esfera com contorno em forma de V. Essa esfera de segmento é usada como abertura para o fluxo do fluido. A esfera de segmento proporciona ação de cisalhamento para produzir características de fluxo.

Eixos 

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

Assento 

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

Vedações do rolamento

Essas vedações protegem os rolamentos metálicos contra a entrada de fluidos.

 

Como funciona uma válvula de esfera 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 plugue excêntrico. A válvula tem eixos que ajudam a ampliar o caminho do fluxo central. Um eixo de acionamento 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 o caminho do fluxo por meio do entalhe em V. O uso do entalhe em V aumenta uma grande variedade de fluxo de fluido devido à pequena área de fluxo no curso baixo e o curso máximo permite uma grande área de fluxo. As válvulas de esfera segmentadas podem ter duas conexões finais para o corpo, que são as conexões flangeadas e as conexões 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. Essa válvula é fabricada com base no tipo O de válvula de esfera. A válvula de esfera de entrada lateral ajuda a transportar meios bifásicos sólido-gás e sólido-líquido. Isso significa que essa 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. Isso ocorre porque a válvula de esfera de segmento pode ser afastada de sua sede sem contato, o que resulta em um pequeno torque de partida.
• A válvula de esfera de segmento de entrada lateral tem um corpo de válvula de passagem reta que faz com que ela mantenha o fluxo médio linear quando está totalmente aberta. Isso 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 que faz com que a válvula de esfera de segmento fique perfeitamente vedada e bem fechada. 
• Quando a válvula de esfera de segmento de entrada lateral é fechada, sua força de cisalhamento pode remover materiais estranhos e, por isso, ela é conhecida por seu desempenho anticalcário. 

Figura: Válvula de esfera de segmento de entrada lateral

Válvula de esfera de segmento de entrada superior 

A válvula de esfera de segmento de entrada superior é uma válvula adequada para uso em processamento farmacêutico, químico e alimentício, onde é necessária uma limpeza excelente e rápida. Essa válvula de esfera de segmento tem certas vantagens que a tornam preferida em setores que precisam de produtos limpos, como: 

• Limpeza fácil e rápida do interior e das peças da tubulação sem remover a válvula. 
• Substituição rápida e fácil de peças desgastadas. 
• Ele não tem peças sobressalentes dentro do corpo

 

Características das válvulas de esfera de segmento 

Corpo da válvula integrado 

Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento projetam as válvulas em um corpo de peça única. Isso ajuda a proporcionar maior rigidez contra flutuações nas cargas da tubulação. Essas válvulas têm uma estrutura de entrada lateral que aumenta a rigidez e dificulta o vazamento e a deformação, apesar do alto estresse devido ao fluido e ao torque de fechamento.

Bola de segmento 

Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento fabricam a válvula com uma esfera de segmento de porta em V. Isso ajuda a proporcionar uma ampla gama de habilidades para controlar o fluxo de fluido. Isso ajuda a fornecer uma ampla gama de habilidades para controlar o fluxo de fluido. Isso torna a válvula adequada para aplicações de estrangulamento com alta consistência e serviços de xarope. O segmento é projetado de modo a proporcionar um fluxo ideal e sua face esférica com revestimento rígido evita a formação de escoriações.

Rolamento autolubrificado 

Os projetos de válvulas de esfera de um segmento empregam rolamentos duplos nas hastes inferior e superior da válvula para proporcionar boa estabilidade. Isso 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 operacional.

Sede de vedação macia e metálica 

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

Praticidade econômica 

Os fabricantes de válvulas de esfera de segmento buscam fazer com que essas válvulas sejam as mais leves possíveis e tenham um torque de haste pequeno. Esses parâmetros críticos de projeto fazem com que a válvula seja instalada com pequenos atuadores elétricos ou pneumáticos e seja econômica em relação a válvulas de regulagem de pequeno porte ou de outra classe.

 

Seleção de válvulas de esfera de segmento 

Tipo de operação 

É nesse caso que se deve decidir o tipo de mecanismo para acionar 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, bem como do 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 do compartimento 

A válvula de esfera de segmento deve ser feita de modo que o material usado para fabricar a carcaça seja compatível com o meio que está sendo controlado. Materiais diferentes têm propriedades diferentes, como:

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, alvejantes e bromo.

O material de PVC é bom para fluidos corrosivos, como ácidos, água salgada, bases e solventes orgânicos. Entretanto, ele não é resistente a hidrocarbonetos clorados e aromáticos. A resistência do PVC à temperatura e à pressão é menor do que a 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 a operação. A classificação de pressão da válvula de esfera de segmento será determinada pelo material usado para fazer a carcaça. Materiais resistentes, como o aço inoxidável, podem suportar alta pressão em comparação com o material de PVC.

Temperaturas de trabalho 

Diferentes materiais de válvulas de esfera de segmento 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 do invólucro. 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 e 60°C.

Padrões e aprovações 

Dependendo do uso da válvula de esfera de segmento, os fabricantes de válvulas podem precisar seguir determinados padrões de órgãos reguladores. Isso geralmente é exigido para válvulas a serem usadas em água potável, produtos alimentícios, produtos farmacêuticos ou gás.

 

Atuadores de válvula 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 essas válvulas incluem atuadores manuais, pneumáticos e elétricos.

Atuador de válvula de esfera de segmento manual 

Esse é um atuador de válvula de esfera de segmento que é acionado por uma mão humana. Esse tipo de atuador tem uma alavanca na qual o operador aplica torque para girar a alavanca e, assim, girar o mecanismo da válvula para abrir ou fechar a válvula.

Atuador pneumático de cremalheira e pinhão 

Os atuadores pneumáticos de cremalheira e pinhão são atuadores usados em válvulas de esfera de segmento para abrir, girar e fechar a válvula conforme necessário. Esses atuadores convertem a energia do ar comprimido usando cilindros pneumáticos em movimento rotativo oscilante. Esses atuadores requerem gás seco, limpo e de processo para serem fornecidos por uma estação central de ar comprimido.

Atuador elétrico

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

 

Aplicações das válvulas de esfera de segmento

• Usado para controlar o fluxo nas indústrias de papel e celulose. 
• Controle o fluxo de produtos químicos em fábricas de produtos químicos. 
• Eles são usados em estações de tratamento de esgoto, pois podem trabalhar com partículas sólidas. 
• Indústrias de energia para controlar o fluxo de fluidos de aquecimento e resfriamento. 
• Indústrias de petróleo, pois podem suportar produtos inflamáveis. 
• Indústrias farmacêuticas para regular o fluxo de compostos de produção. 
• Indústrias alimentícias devido à facilidade de limpeza e manutenção.

 

Vantagens das válvulas de esfera de segmento 

• Alta eficiência. 
• O projeto dessas válvulas é simples. 
• Peso e volume reduzidos. 
• Fácil de desmontar e consertar. 
• Ter uma vedação perfeita. 
• Eles podem proporcionar baixa queda de pressão e altas taxas de fluxo. 
• Abre e fecha rapidamente.
• Fácil de limpar.

 

Desvantagens das válvulas de esfera de segmento 

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

 

Solução de problemas da válvula de esfera de segmento 

Vazamento da gaxeta 

• Porcas de glândula soltas. Aperte as porcas da glândula soltas. 
• Gaxeta desgastada. Substitua a gaxeta. 
• A haste está corroída ou marcada. Limpe a haste ou substitua-a, bem como a gaxeta. 
• A caixa de vedação está corroída. Limpe-a e substitua a gaxeta. A válvula de esfera de segmento pode ser substituída se estiver com excesso de corrosão. 

Vazamento na junta da placa inferior 

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

Furo passante com vazamento de fluido 

• O segmento não está na posição de fechamento total. Corrija o curso limite de fechamento no atuador. 
• Desalinhamento entre a sede e o segmento. Solte a gaxeta para centralizar o segmento. Certifique-se de apertar a gaxeta novamente após o alinhamento para que ela tenha torque suficiente. 
• Meio preso ou solidificado. Limpe a mola da sede e as superfícies de vedação. 
• Assento da vedação danificado. Substitua as vedações danificadas. 
• O segmento ou assento está danificado. Substitua conforme necessário. 

Torque de válvula de esfera de segmento alto 

• Porcas de prensa-cabos excessivamente apertadas. Reduza o torque das porcas de fixação para os níveis recomendados pelo fabricante da válvula de esfera de segmento.
• Operar o segmento na direção inversa, desengatando-o do assento. Faça com que o retentor da camisa perca a força para reencaixar a sede e o segmento em uma posição fechada. Aumente o torque do retentor da camisa depois que o segmento e a sede estiverem alinhados. 
• Atuador/operador desalinhado com a haste da válvula. Solte os fixadores e modifique a base de montagem para que fique paralela e assegure que o operador esteja centralizado. Aperte os fixadores. 
• Rolamento danificado. Substitua-o. 
• Segmento ou assento danificado. Substitua conforme necessário. 
• Mídia acumulada ou solidificada. Remova a mídia da cavidade da válvula, da sede, do segmento e limpe as superfícies de vedação. 
• A válvula de esfera de segmento foi instalada na orientação errada. A válvula precisa ser instalada de acordo com a etiqueta do indicador de fluxo. 

 

Resumo 

Uma válvula de esfera de segmento é uma válvula de esfera que dá um quarto de volta para abrir/fechar o fluxo de fluido. Essa válvula tem um segmento esférico oco suportado por um rolamento e um eixo no lado do atuador da válvula. A outra extremidade dessa válvula tem um rolamento e uma coluna. A esfera segmentada gira em torno de um pivô para fazer uma vedação única e contínua a montante em uma posição fechada. A vedação dessa válvula de esfera segmentada é obtida por meio de um elastômero flexível ou de um anel de sede flexível que pressiona o segmento esférico. O corpo das válvulas de esfera de segmento é feito de materiais resistentes, principalmente aço inoxidável, com construção flangeada ou sem flange.

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. Essas válvulas empregam um projeto e uma tecnologia que as ajudam a trabalhar mesmo em fluidos viscosos e pastas. Essas válvulas são usadas em muitos setores, como petroquímico, farmacêutico, processamento de alimentos, tratamento de esgoto, processamento químico, entre outros. As válvulas de esfera segmentadas têm muitas aplicações devido a seus excelentes recursos, como facilidade de limpeza, facilidade de reparo e manutenção, design simples, tamanho e peso reduzidos, resistência à corrosão e alta resistência para suportar lamas. Os parâmetros importantes a serem considerados na compra de uma válvula de esfera segmentada são o tipo de atuador, a classificação de pressão, as temperaturas de trabalho, os materiais da carcaça, as normas e as aprovações.