Válvula de três vias

O que é uma válvula de três vias? 

Uma válvula de três vias é uma válvula que tem três portas. Essas 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 usada para desviar fluidos, um fluxo de fluido é separado em dois fluxos de saída. Uma válvula de três vias é controlada de acordo com o formato do carretel. Essas válvulas são usadas principalmente para mudar a direção do fluxo de fluido. As válvulas de três vias são de dois tipos: a de porta T e a de porta L. A válvula de porta L pode aumentar o fluxo em um sentido ou em outro, bem como fechar completamente o fluxo. Por outro lado, uma porta T pode executar a mesma tarefa de fluxo semelhante à válvula de porta L, mas não fecha o fluxo. As válvulas de três vias são muito comuns no mercado, pois controlam facilmente os caminhos do fluxo e o fechamento do fluido em um único corpo de válvula. Além disso, essas válvulas são econômicas para direcionar o fluxo e o fechamento 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 energia a vapor, processamento de alimentos e separação de petróleo e gás, entre outras. 

Figura: Válvula de três vias.

Como funciona uma válvula de três vias? 

Dois tipos comuns de válvulas de três vias são as do tipo L e as do tipo T. O tipo L da válvula de três vias também é conhecido como válvula de três vias de desvio. Essa válvula desvia o fluxo de uma porta para outra porta girando a manopla (para válvula manual) ou usando um atuador rotativo para 90^o. Se a porta esquerda e a porta inferior forem abertas primeiro, um quarto de volta da válvula no sentido anti-horário fará com que a válvula de três vias desvie o fluxo de fluido para a porta de saída. Quando a manopla ou o atuador é girado novamente para dar 180^o girada, ela bloqueia o fluxo do fluido. Além disso, se ele for girado para fazer 270^o de volta, ela ainda bloqueará o fluxo de fluido. Quando a válvula completar 360^o Ao girar, ela retorna à posição original. Isso faz com que o tipo L da válvula de três vias tenha duas portas disponíveis ao mesmo tempo, além de ter três opções de fluxo e duas de posição de fechamento. O tipo T da válvula de três vias é o tipo de mistura. Essa válvula funciona para misturar dois fluxos da entrada. O tipo T pode ter suas três portas abertas ao mesmo tempo. Isso 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 com que o fluido flua em linha reta. 

Figura: Configurações dos tipos T e L de válvulas de três vias.

Tipos de válvulas de três vias 

Válvula de três vias tipo L 

Essa é uma válvula de três vias usada principalmente para melhorar o fluxo de fluido de uma única porta de entrada para qualquer uma das duas portas de saída. Esse tipo de válvula de três vias ajuda a desviar o fluxo de fluido, o que as torna conhecidas como válvulas de três vias de desvio. 

Figura: Configurações da válvula de três vias 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 fluxo para a porta de saída. Essas válvulas também são projetadas de forma a desviar o fluido, assim como o tipo L da válvula de três vias. O projeto da válvula de três vias tipo T também pode ter fluxo de mistura, fluxo de desvio e fluxo de fluido direto, dependendo do movimento permitido da manopla. 

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

Válvula flutuante de três vias 

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

Válvula de três vias forjada 

Essa é uma válvula de três vias fabricada usando o processo de fabricação de forjamento. Os fabricantes de válvulas de três vias forjadas usam materiais como ligas de aço para fabricar essas válvulas. O processo de forjamento torna a estrutura de grãos do material mais refinada, o que ajuda a aumentar a resistência do material da válvula. Essas válvulas têm resistência muito alta, o que as torna adequadas para aplicações de alta temperatura e alta pressão. Além disso, com o uso do método de forjamento, essas válvulas têm maior resistência a problemas comuns, como encolhimento, porosidade e rachaduras. 

Válvula de três vias fundida

Essas são válvulas de três vias fabricadas pelo método de fundição. Esse método emprega metal fundido para fabricar as válvulas. O metal fundido é derramado em um molde de vários tamanhos e formas. O molde tem tempo para esfriar e solidificar e, após o resfriamento, a válvula é produzida. Esse método de produção de válvulas de três vias fundidas tem a vantagem de produzir válvulas de projetos, formas e tamanhos complexos. Esse 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 ou de uma alavanca manual. A alavanca mecânica ou o 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 acionadas 

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

Componentes de válvulas de três vias

Corpo da válvula 

Esse é o componente de uma válvula de três vias usado para abrigar as peças internas da válvula, como sede, esfera e disco, dependendo do tipo de válvula. O corpo da válvula ajuda a aumentar a resistência da válvula. O fluxo de mídia é controlado pelo corpo da válvula. Os tubos em uma válvula de três vias são conectados à válvula por meio do corpo da válvula. O corpo da válvula precisa ser muito resistente para ajudar a conter a alta pressão e a temperatura associadas ao fluxo do fluido ou do meio. A resistência do corpo da válvula depende do material usado. Os 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 por meio de métodos de produção, como fundição ou forjamento, usando materiais como aço inoxidável, aço fundido, aço-liga, entre outros. 

Boné 

O castelo é outro componente de uma válvula de três vias usado para reter a pressão. O castelo é conectado ao corpo para melhorar o fechamento estanque da válvula e evitar vazamento de fluido. O castelo é montado no corpo da válvula por meio de parafusos ou roscas. O castelo aparafusado é usado principalmente quando a válvula de três vias trabalha com pressão muito alta, enquanto o castelo aparafusado é usado para proporcionar uma vedação estanque e impedir o vazamento de fluido. 

Caule 

A haste é o componente de uma válvula de três vias usado para transmitir energia ao plugue, 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 ou da alavanca. Em algumas válvulas de três vias, como válvulas globo ou de gaveta, a haste emprega movimento linear para fechar/abrir a válvula. Em outras válvulas de três vias, a haste usa movimento rotativo, como nas válvulas de esfera e de gaveta. Válvulas de plugue de 3 vias para abrir/fechar a válvula. 

Assento da válvula 

A sede da válvula é a parte que ajuda a vedar o espaço entre o plugue/esfera e a haste, dependendo do tipo da válvula de três vias. 

Guarnição 

Trim é um termo que se refere aos componentes internos de uma válvula de três vias que entram em contato com o fluido. Essas peças da válvula de três vias incluem a sede, os prensa-cabos, o disco, a bucha, os espaçadores e a esfera. Esses componentes são importantes, dependendo do tipo de 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.

Recursos/características das válvulas de três vias 

• Fecha ou abre sem atrito. 
• Emprega um design de entrada superior para facilitar a inspeção e a manutenção. 
• Necessita de baixo torque para operar com uma alça pequena. 
• Autolimpante.
• Têm um design de vedação em cunha. 
• Pode desviar o fluxo de fluido. 
• Misture fluidos em diferentes temperaturas e pressões em um único fluxo. 
• Acabamento equilibrado capaz de melhorar o alto fluxo de fluido. 
• Feche 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 que está sendo controlado 

Diferentes fluidos têm diferentes propriedades químicas, como, por exemplo, serem corrosivos, como os ácidos. Esses fluidos precisam funcionar em uma válvula de três vias que seja resistente à corrosão. Se a válvula usada não resistir à corrosão, seus componentes internos que entram em contato com o fluido podem ser facilmente corroídos e, consequentemente, destruir a válvula. 

Pressão máxima 

Essa é a pressão mais alta que se espera que a válvula de três vias sofra. A pressão é uma consideração muito importante, pois é um dos parâmetros que pode facilmente danificar uma válvula e causar vazamentos. Se a válvula usada não puder suportar a pressão máxima, o corpo da válvula poderá ser danificado. Além disso, o excesso de pressão pode causar vazamento de fluido. Alguns fluidos são muito destrutivos e o vazamento desses fluidos para o meio ambiente pode levar a uma ação judicial contra a organização que usa essa válvula. 

Temperatura máxima 

A temperatura de trabalho precisa ser conhecida antes da compra/seleção da válvula de três vias. Uma válvula de três vias pode funcionar melhor se for feita de materiais que possam suportar a temperatura de trabalho. Materiais como o 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 quando a temperatura máxima não derreter ou danificar os materiais. Se a temperatura for alta, causará distorção térmica no material e, portanto, 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 usa 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 os pneumáticos, hidráulicos e elétricos, podem ser automatizados ou semiautomatizados para reduzir o trabalho manual. 

Aplicações das válvulas de três vias 

• Tratamento de água. 
• Processamento de alimentos e bebidas. 
• Indústrias farmacêuticas. 
• Processamento de gás natural. 
• Separação de ar. 
• Tratamento de água. 
• Usado em aquecimento, ventilação e ar-condicionado. 
• Processamento de madeira. 

Vantagens das válvulas de três vias 

• Baixa resistência a fluidos. 
• Leve, com design simples e baixo volume. 
• Vedação confiável. 
• Operação conveniente, pois podem fechar ou abrir rapidamente. 
• Conveniente para manutenção devido ao seu design simples. 
• Ampla gama de aplicações. 
• Resistente à corrosão. 
• Ampla faixa de temperaturas operacionais. 
• Ampla faixa de pressão operacional. 
• Trabalhar com atuadores manuais, pneumáticos, hidráulicos ou elétricos. 
• Custo-benefício em relação ao trabalho que podem fazer. 

Desvantagens das 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 mais alto em relação a outras válvulas devido ao seu mecanismo de funcionamento envolvente. 
• Queda de alta pressão. 

Solução de problemas em válvulas de três vias 

Vazamento na válvula de três vias 

• Assentos danificados. Substitua os assentos. 
• Superfície da esfera danificada. Substitua a esfera. 
• Fechamento incompleto da válvula. Verifique as configurações e os limites de fechamento/abertura. 
• O castelo está solto. Aperte as porcas ou os parafusos do castelo. 

Movimentação irregular da bola 

• Sujeira entre as sedes e a esfera. Lave o interior da válvula várias vezes para remover a sujeira. 

O torque da válvula é muito alto 

• Assento danificado. Substitua o assento. 
• Excesso de temperatura ou pressão. Certifique-se de que as condições de trabalho estejam de acordo com as recomendadas pelo sistema de três vias. fabricante de válvulas. 
• Sujeira entre as sedes e a esfera. Lave a parte interna da válvula para remover a sujeira. 

Vazamento da haste 

• Porcas da haste soltas. Aperte as porcas da haste.
• Vedações da haste danificadas. Substitua as vedações ou faça a vedação com graxa selante. 
• Superfícies de vedação danificadas. Substitua a superfície de vedação. 
• Danos mecânicos na haste. Substitua a haste. 

Vazamento na vedação do corpo

• Gaxeta danificada. Substitua as gaxetas. 
• Excesso de carga na tubulação. Verifique se a arquitetura da tubulação é recomendada pelo fabricante da válvula de três vias. 
• Excesso de temperatura ou pressão. Verifique se a temperatura/pressão de trabalho está de acordo com a recomendação do fabricante da válvula de três vias em particular. 

Excesso de ruído da válvula de três vias  

• Dimensionamento incorreto da válvula. Certifique-se de que o tamanho da válvula corresponda à tubulação e à carga. 
• Abertura incompleta. Verifique as configurações e os limites de abertura/fechamento.

Resumo 

As válvulas de três vias são válvulas que têm três portas. Essas portas ajudam as válvulas de três vias a aumentar o fluxo variável no sistema de tubulação. Essas válvulas são usadas para ligar/desligar, desviar e misturar fluidos em sistemas de tubulação. Quando usadas como válvulas de mistura, essas válvulas combinam dois fluxos de fluido para formar um único fluxo de fluido. Quando usadas como válvulas de desvio, válvulas 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 tipo L é usada para desviar o fluido. A válvula do tipo T é usada para misturar e fechar o fluxo de fluido. As válvulas de três vias são usadas em muitas aplicações, como desvio de água em água de alimentação em usinas de energia a vapor, farmacêuticas, separação de óleo e gás, tratamento de água, processamento de alimentos, entre outras. 

Os recursos/características comuns das válvulas de três vias são o design simples e leve, a autolimpeza e uma ampla faixa de temperaturas e pressões. Ao selecionar uma válvula de três vias, é importante considerar aspectos como temperatura de operação, natureza do fluido, classificação de pressão e tipo de atuador.