Válvula de titânio

O que é uma válvula de titânio? 

Uma válvula de titânio é uma válvula feita de material de titânio. A cor do titânio é prata, assim como a da válvula. O titânio é um metal exclusivo com uma excelente combinação de propriedades físicas, químicas e mecânicas. Os fabricantes de válvulas de titânio usam o titânio em seu estado metálico ou ligam-no a outros elementos para aprimorar suas propriedades e, assim, produzir válvulas mais avançadas. A resistência à corrosão e a alta relação entre resistência e densidade são as principais propriedades que tornam as válvulas de titânio altamente preferíveis. Dessa forma, ele produz válvulas que são muito fortes e leves. O baixo peso é atribuído à baixa densidade do material de titânio, 4540 kg/m³em comparação com o aço, 7750 kg/m³. O material de titânio é melhor para resistir ao aço. Isso ocorre porque ele se combina com o oxigênio para formar óxido de titânio, que é passivo e tenaz e não descama como a ferrugem no aço.

Figura: Válvula de titânio.

Como funciona uma válvula de titânio? 

Há vários tipos de titânio usados em diferentes aplicações industriais e domésticas. O princípio básico de funcionamento de uma válvula de titânio é o mesmo. A válvula opera com pelo menos um componente de fechamento. O componente de fechamento é responsável por abrir e fechar o fluxo de fluido através da válvula. O componente de fechamento fecha ou abre a válvula ao ser ativado por um volante ou uma alavanca manual para válvulas manuais. Um atuador ativa o componente de fechamento para válvulas automáticas e semiautomáticas para permitir ou interromper o fluxo de fluido conforme necessário. 

Tipos de válvulas de titânio 

Válvula de esfera de titânio 

Uma válvula de esfera de titânio é projetada com um componente em forma de esfera que fecha e abre o fluxo de fluido. A esfera tem um orifício em seu centro por onde o fluido passa. A posição da esfera é controlada por meio de um volante ou atuador.

Figura: Válvula de esfera de titânio.

Esse tipo de válvula pode controlar, guiar, direcionar e modular diferentes fluidos. Esse tipo de válvula também é conhecido como válvula de um quarto de volta porque ela abre ou fecha girando o volante em um ângulo de 90^o graus. Quando o volante dá um quarto de volta, a esfera dá um quarto de volta semelhante e, assim, o orifício em seu centro fica alinhado com um tubo conectado à válvula. Dessa forma, o fluido encontra a cavidade da válvula e flui para o sistema de tubulação. Esse tipo de válvula é altamente confiável e tem uma longa vida útil. Ela também pode ser operada por meio de atuadores pneumáticos ou elétricos para sistemas de tubulação automatizados ou semiautomatizados. Entretanto, os fabricantes de válvulas de titânio não recomendam essa válvula para estrangulamento.

Figura: Funcionamento de uma válvula de esfera de titânio. 

As vantagens de usar válvulas de esfera de titânio são: 

• O design simples e compacto facilita o reparo, a manutenção e a limpeza. 
• Versátil em tamanho, adequando-se a diferentes taxas de fluxo em diferentes aplicações. 
• Fácil de instalar, montar e desmontar. 
• Alta taxa de fluxo e baixa queda de pressão. Baixas perdas de carga da bomba ao longo do sistema de tubulação. 
• Rápidos de operar, pois precisam de apenas um quarto de volta para iniciar e interromper o fluxo de fluido.
• Ele veda perfeitamente o fluxo de fluido em seu estado fechado sem nenhum vazamento.

No entanto, essa válvula tem algumas desvantagens, que são 

• Rápidos para abrir e fechar, levando a excesso de pressão e golpe de aríete.
• Alta taxa de desgaste da esfera usada para interromper o fluxo.

Válvula de retenção de titânio 

Essa válvula é usada para impedir que o fluido flua para trás em um sistema de tubulação. Essa válvula não tem um atuador ou volante manual comum em outras válvulas. Ela foi projetada para operar automaticamente sem a necessidade de um operador de válvula. Ela também é conhecida como válvula de retenção, de pé ou unidirecional. Os fabricantes de válvulas de retenção de titânio projetam essa válvula para permitir o fluxo de fluido em uma única direção, ou seja, do lado da sucção para o lado da descarga. A válvula sempre impede qualquer tentativa do fluido de fluir para trás. Essa válvula usa um componente de disco ou esfera para interromper o fluxo de fluido para trás. 

Figura: Válvula de retenção de titânio.

Essa válvula opera com base no princípio da diferença de pressão. A válvula abre quando o fluido que flui do lado da sucção tem alta pressão, ou seja, quando a bomba está fornecendo fluido. A alta pressão do lado da sucção atua no disco ou na esfera da válvula, forçando-a a se elevar. Esse processo deixa a válvula aberta e, portanto, o fluido flui. O fluido continua fluindo até a redução da pressão de sucção ou até que a bomba seja desligada. Desligar a bomba fará com que a pressão de sucção seja reduzida a zero e, portanto, o fluido voltará a fluir. Entretanto, usando uma válvula de retenção, nenhum líquido fluirá para trás porque os fabricantes de válvulas de retenção de titânio projetam essa válvula com alta sensibilidade a mudanças na pressão e no fluxo do fluido. Dessa forma, qualquer refluxo será interrompido imediatamente após a interrupção do fluxo para frente. Esse tipo de válvula é adequado para várias aplicações, como alimentos e bebidas, abastecimento de água, sistemas de caldeiras e produtos farmacêuticos. 

Figura: Funcionamento de uma válvula de retenção de titânio.

As vantagens dessa válvula são: 

• Automático em operação. 
• Mais barato em relação a outras válvulas que precisam ter atuador ou volante. 
• Versátil em termos de tamanho, adequando-se a diferentes taxas de fluxo.  
• Baixa queda de pressão, evitando grandes perdas de carga.
• Rápido de operar. 
• Sem refluxo e, portanto, sem contaminação na parte superior do sistema de tubulação.

As desvantagens dessa válvula incluem: 

• Adequado para apenas uma direção de fluxo. 
• Propenso a golpes de aríete. 
• Não é ideal para fluxo pulsante. 

Válvula de gaveta de titânio 

Essa válvula opera usando um componente retangular ou em forma de cunha conhecido como disco ou portão. O disco é responsável por fechar e abrir o fluxo de fluido através da válvula. Esse tipo de válvula é melhor para tubulações de grande diâmetro a partir de 2 polegadas. Essa válvula é operada por meio de um volante manual, atuador pneumático ou elétrico. Os fabricantes de válvulas de titânio não recomendam essa válvula para uso em estrangulamento. Isso se deve ao fato de que a alta pressão sobre o fluido pode causar erosão ou danos à porta da válvula e, assim, reduzir drasticamente sua vida útil.

Figura: Válvula de gaveta de titânio.

O fabricante de válvulas de gaveta de titânio projeta essa válvula com três componentes principais: corpo, castelo e guarnição. A guarnição é composta pelo disco, assentos e haste. O corpo conecta a válvula à tubulação, enquanto o castelo contém as partes móveis da válvula. A válvula opera girando o volante várias vezes. A haste transforma a rotação do volante em movimento linear para cima e para baixo para permitir que o disco abra e feche o fluxo de fluido, respectivamente. 

Figura: Funcionamento de uma válvula de gaveta de titânio.

As vantagens das válvulas de gaveta de titânio são: 

• Adequado para fluxo de fluido bidirecional. 
• Baixa queda de pressão, o que aumenta a eficiência do fluxo.
• Permite alta pressão e vazão significativa de fluido. 
• Recursos de desligamento perfeitos sem vazamento de fluido.

As desvantagens das válvulas de gaveta de titânio são: 

• Não é ideal para limitar o fluxo de fluido. 
• Operação lenta. Necessita de mais de uma volta para abrir ou fechar totalmente o fluxo de fluido. 

Válvula globo de titânio 

Esta é uma válvula de titânio projetada com um corpo de formato esférico. Essa válvula é semelhante à válvula de gaveta. Entretanto, essa válvula é fácil de operar, pois precisa de menos voltas do que uma válvula de gaveta de titânio. O componente usado para fechar e abrir o fluxo de fluido é um disco. Os fabricantes de válvulas globo de titânio projetam essa válvula para uso no fechamento e estrangulamento do fluxo de fluido. A válvula é projetada para causar duas mudanças na direção do fluxo de fluido, levando a uma alta resistência ao fluxo e, portanto, a uma alta queda de pressão, diferentemente de outras válvulas de titânio.

Figura: Válvula globo de titânio.

Uma válvula globo de titânio consiste em um disco que se move para cima e para baixo para iniciar, parar ou regular o fluxo de fluido. Quando o volante é girado no sentido horário, o disco se move para cima, deixando a válvula aberta para o fluxo de fluido. Quando o volante é girado no sentido anti-horário, ele força o disco a se mover para baixo e, assim, interrompe o fluxo de fluido. 

Figura: Funcionamento de uma válvula globo de titânio.

As vantagens das válvulas globo de titânio são: 

• Adequado para estrangular o fluxo de fluido. 
• Confiável em aplicações de fechamento, pois não permite vazamento de fluido. 
• Operação rápida em comparação com a válvula de gaveta.
• Disponível em vários padrões para diferentes aplicações. 

Desvantagens: 

• Queda de alta pressão. 
• Peso pesado.
• Necessita de alto torque para operar. 

Válvula borboleta de titânio 

Essa válvula emprega um movimento de um quarto de volta para abrir, regular ou fechar o fluxo de fluido. Ela consiste em um disco ao longo do caminho do fluxo de fluido. Esse disco controla o fluxo de fluido. Um volante, atuador pneumático ou elétrico é usado para acionar o disco por meio de uma haste de válvula.

Figura: Válvula borboleta de titânio.

A válvula borboleta de titânio opera de forma semelhante à válvula de esfera. Entretanto, a válvula borboleta é preferida por ser fácil de usar e leve. Além disso, essa válvula não usa uma esfera como componente de fechamento, mas sim um disco. O fluxo de fluido começa quando o volante é girado no sentido horário por 90^o graus. Dessa forma, o disco da válvula gira, ficando paralelo à direção do fluxo do fluido. O fluxo de fluido é interrompido quando o volante é girado na direção oposta, fazendo com que o disco dê um quarto de volta e, assim, fique perpendicular à direção do fluxo de fluido. Nesse estado, o fluxo de fluido é interrompido. Quando o volante é girado parcialmente no sentido horário, ele força o disco a deixar um pequeno espaço para o fluxo de fluido. 

Figura: funcionamento de uma válvula borboleta de titânio.

Vantagens das válvulas borboleta de titânio: 

• Fácil e rápido de abrir/fechar o fluxo de fluido. 
• Adequado para o manuseio de fluidos limpos e fluidos com lama.
• Relativamente econômico. 

Desvantagens: 

• Não é adequado para estrangulamento onde há alta pressão. 
• Propenso à cavitação. 

Aplicações das válvulas de titânio 

• Essas válvulas são usadas no setor de petróleo e gás. 
• Eles são usados nos setores petroquímico e químico devido à excelente resistência à corrosão.  
• As válvulas de titânio são usadas em usinas de energia a vapor. 
• Eles são usados no abastecimento de água municipal e comercial. 
• As válvulas de titânio são usadas no tratamento de água e no processamento de alimentos. 

Vantagens das válvulas de titânio 

• As válvulas de titânio são leves em relação às válvulas de aço. 
• Eles têm alta resistência mecânica. 
• Essas válvulas são excelentes em termos de resistência à corrosão, mesmo em fluidos adversos, como água com cloro, ácido sulfúrico e água régia, entre outros. 
• As válvulas de titânio são versáteis em tamanho e, portanto, adequadas para várias taxas de fluxo. 
• Eles têm altos pontos de fusão adequados para aplicações em altas temperaturas. 
• Eles são altamente resistentes a danos por impacto. 

Desvantagens das válvulas de titânio 

• Essas válvulas são mais caras do que as válvulas de aço, bronze e latão. 

Solução de problemas em válvulas de titânio 

Não há fluxo de fluido através da válvula 

• Bloqueio no lado de sucção da tubulação. Verifique a tubulação e remova qualquer material que possa estar causando o bloqueio. 

Vazamento entre a válvula e a conexão da tubulação 

• Conexão solta. Aperte os parafusos e as porcas que conectam a válvula à tubulação. 
• Junta desgastada. Substitua a junta. 

Vazamento através do corpo da válvula 

• Conexão solta. Aperte os parafusos do castelo do corpo da válvula. 
• Vedações desgastadas. Substitua as vedações. 
• Alta pressão do fluido. Use a válvula com a pressão de fluido recomendada pelo fabricante da válvula de titânio.  

O volante/alavanca manual é difícil de operar 

• Materiais estranhos na válvula. Desmonte a válvula e remova os materiais estranhos. 
• Haste da válvula danificada. Substitua a haste. 

A válvula não fecha completamente 

• Disco desgastado. Substitua o disco. 
• Assentos de válvula desgastados. Substitua as sedes. 
• Materiais estranhos na válvula. Desmonte a válvula e limpe os materiais. 

Resumo 

As válvulas de titânio são válvulas feitas de material de titânio. Essas válvulas têm características excelentes, necessárias na maioria dos setores. A válvula opera usando um componente de fechamento que permite ou fecha o fluxo de fluido conforme necessário. O componente de fechamento é ativado para operar usando um volante ou um atuador por meio de uma haste de válvula. A válvula pode ser automatizada, semiautomatizada ou totalmente manual. Os fabricantes de válvulas de titânio produzem vários tipos de válvulas, inclusive válvulas de retenção de titânio, válvulas de gaveta de titânio, válvulas de esfera de titânio, válvulas borboleta de titânio e válvulas globo de titânio, entre outras. Essas válvulas são usadas em aplicações industriais que envolvem meios corrosivos, alta temperatura e alta pressão. Essas aplicações incluem usinas de energia, produtos químicos e petroquímicos, petróleo e gás e abastecimento de água, entre outras. 

Essas válvulas são preferidas a outras válvulas porque são leves, de alta resistência, resistentes a altas temperaturas, versáteis em tamanho, com alta resistência a impactos e excelente resistência à corrosão. Entretanto, as válvulas de titânio são mais caras do que as de aço, bronze e latão.