Válvula de diafragma tipo Weir

A válvula de diafragma do tipo Weir é um tipo de válvula que faz parte das válvulas de diafragma. Essa é uma das mais populares de todas as válvulas de diafragma. A válvula de diafragma tipo Weir tem uma sela ou lábio elevado onde a parte do diafragma pressiona para produzir a ação de vedação. Devido ao lábio elevado, o nível de deslocamento do diafragma é reduzido da abertura total para uma posição completamente fechada. Dessa forma, a tensão induzida no diafragma devido ao fechamento da válvula diminui. O diafragma é feito de material resistente, o que o torna adequado para aplicações de alta pressão e vácuo. As válvulas de diafragma do tipo Weir funcionam muito bem no controle de fluxo de fluido, estrangulamento e controle de taxas de fluxo mínimas. As válvulas de diafragma do tipo Weir usam um compressor de duas peças para criar uma pequena abertura no centro da válvula. As válvulas de diafragma tipo Weir são frequentemente usadas para manusear líquidos e gases homogêneos e limpos, pois a contaminação e a lama viscosa podem se acumular na sela. Essas válvulas também podem trabalhar com meios perigosos, abrasivos e corrosivos.

Válvula de diafragma tipo Weir

 

Como funciona a válvula de diafragma tipo barragem?

A válvula de diafragma do tipo Weir tem um diafragma flexível que é conectado ao compressor. O compressor é conectado à haste. Para aumentar a taxa de fluxo, a haste se move para cima. Enquanto a haste se move para cima, ela se move junto com o compressor, pois eles estão conectados. O compressor é conectado ao diafragma, o que faz com que o diafragma também se mova para cima. Quando o diafragma se move para cima, o fluxo de fluido aumenta. Para reduzir a taxa de fluxo ou fechar completamente o fluxo, a haste é girada e movida para baixo. A haste, então, transfere o movimento descendente para o compressor, que também pressiona o diafragma para baixo para reduzir a taxa de fluxo ou fechar completamente o fluxo de fluido. 

 

Tipos de válvulas de diafragma do tipo Weir 

Essas válvulas de diafragma podem ser classificadas com base no atuador usado e na aplicação do mesmo. Considerando os atuadores, os tipos de bombas de diafragma do tipo weir são 

Válvulas de diafragma manuais do tipo barragem

São válvulas de diafragma do tipo açude com uma manivela ou volante usado para aplicar o torque. O torque aplicado é usado para girar a haste e, assim, mover-se linearmente para alterar o fluxo do fluido. Esse tipo de válvula de diafragma de açude tem uma velocidade de controle lenta. Elas também precisam de mais energia manual para operar. Alguns redutores podem ser instalados nessas válvulas para melhorar o torque e, assim, aumentar a velocidade de fechamento ou abertura. Apesar de essas válvulas serem manuais, elas também podem ter outros recursos importantes, como indicação de posição, ajuste de curso e interruptores para feedback elétrico para aprimorar a operação conveniente. 

 

 

Figura: Válvula de diafragma manual do tipo barragem.

Válvula de diafragma do tipo barragem elétrica 

São válvulas de diafragma do tipo barragem que têm atuadores elétricos. Essas válvulas usam um motor elétrico para modificar a taxa de fluxo do fluido. O motor é conectado a um trem de engrenagens para reduzir a velocidade do motor e aumentar seu torque. Ao usar um atuador elétrico, essas válvulas podem ser operadas de forma reversível, ou seja, perto do diafragma e vice-versa. 

Figura: Válvula de diafragma do tipo barragem elétrica

Válvula de diafragma pneumática do tipo barragem 

São válvulas de diafragma do tipo barragem que usam a pressão do ar para abrir ou fechar o fluxo do fluido. Elas funcionam movendo um pistão em um castelo de válvula onde uma haste de pistão se conecta a um compressor. O fornecimento de pressão de ar é feito em ambos os lados da câmara do pistão. O fornecimento de ar na câmara superior do pistão faz com que a haste do pistão se mova para baixo e, assim, diminua a taxa de fluxo do fluido ou feche a válvula, conforme necessário. Por outro lado, o fornecimento de ar à câmara inferior faz com que a haste do pistão se mova para cima e, portanto, aumenta a taxa de fluxo do fluido. Há anéis O-ring no pistão e na haste do pistão que ajudam a garantir que não haja vazamento de ar entre as câmaras do pistão. 

Válvula de diafragma hidráulica do tipo barragem 

São válvulas de diafragma do tipo barreira que usam fluido hidráulico, como água ou óleo, para fechar ou abrir as válvulas, exercendo uma grande força sobre o diafragma. Essas válvulas são frequentemente usadas em aplicações de baixa velocidade. 

Válvula de diafragma do tipo barragem térmica

São válvulas que usam a mudança de temperatura para fechar ou abrir válvulas e alterar o fluxo de fluido. 

 

Materiais de fabricação da válvula de diafragma tipo barragem 

Diafragma 

Esse componente de uma válvula de diafragma do tipo barragem é feito de material elastomérico e flexível. Descobriu-se que esses materiais restringem a classificação de pressão e temperatura da válvula, pois se tornam fracos em altas pressões e temperaturas. Dessa forma, os materiais para a fabricação do diafragma precisam ser selecionados com base na pressão e na temperatura esperadas, no material a ser manuseado e na frequência de operação. 

Monômero de etileno-propileno-dieno (EPDM) 

Trata-se de um elastômero sintético de uso geral. É bom em resistência à corrosão. Pode lidar com álcoois, álcalis e ácidos. Esse material é resistente ao ozônio. Entretanto, esse material não é compatível com petróleo e derivados. As válvulas de diafragma do tipo Weir feitas com esse material podem trabalhar entre -28 ^oC a 110 ^oC. Esse material também é bom quando a válvula de diafragma do tipo açude for usada em aplicações de esterilização. 

Politetrafluoretileno (PTFE)

O PTFE é um fluoropolímero sintético. Esse material tem excelente resistência química e à corrosão, adequado para lidar com álcalis fortes, ácidos e solventes. É um material rígido, o que faz com que crie uma grande força para operar uma válvula. Um diafragma feito desse material pode operar entre -184 ^oC a 1649 ^oC. O material PTE é reforçado com fibra de vidro, o que melhora sua resistência à compressão, à abrasão e ao desgaste, além da classificação de pressão. 

Neoprene 

Esse é um material de borracha sintética usado com frequência para fabricar diafragmas. É conhecido por sua boa resistência à abrasão e à corrosão. Esse material pode lidar com fluidos com óleos arrastados, álcalis, ácidos, explosivos, petróleo e fertilizantes. Um diafragma para válvula de diafragma do tipo barragem feito desse material pode trabalhar em temperaturas entre -28 ^oC a 93 ^oC.

Borracha butílica 

Esse material tem baixa permeabilidade a gases e vapores. Isso o torna adequado para uso em meios gasosos. A borracha butílica pode ser usada em álcalis e ácidos e em esterilização a vapor. Os diafragmas feitos com esse material podem operar entre -20 ^oC e 120 ^oC.

Borracha nitrílica 

Esse material é resistente à abrasão e tem alta resistência. Esse material pode lidar com gases, gorduras, combustíveis, álcoois, óleos e petróleo. No entanto, não é compatível com cetonas, ozônio, acetonas e outros hidrocarbonetos modificados. Os diafragmas feitos com esse material podem ser usados em temperaturas entre -25 ^oC e 57 ^oC.

Borracha natural 

Esse material pode lidar com álcalis e ácidos e é resistente à abrasão. Os diafragmas feitos de borracha natural são frequentemente usados em ácidos minerais diluídos, abrasivos e cervejaria. Esses diafragmas podem trabalhar em temperaturas de -40 ^oC e 57 ^oC.

Corpo da válvula 

O castelo e o corpo da válvula são feitos de materiais fortes e rígidos que podem proteger os componentes da válvula de diafragma do tipo barragem. Não há problema em fabricar o castelo com material menos resistente à corrosão, pois o castelo estará protegido da parte úmida da válvula. O revestimento liso do diâmetro interno da válvula de diafragma tipo açude ajudará a evitar a formação de goma e o entupimento de fluidos viscosos e pegajosos. Da mesma forma que o diafragma, o corpo da válvula precisa ser feito de um material resistente à corrosão e que possa oferecer esterilização. Para aumentar um certo grau de sanidade, podem ser usados materiais antimicrobianos, como bronze e latão. Alguns materiais comumente usados no corpo da válvula para válvulas de diafragma do tipo Weir são ferro fundido, aço inoxidável, aço fundido, bronze, latão, PVC, ferro dúctil, CPVC e U-PVC. 

 

Fatores considerados ao selecionar uma válvula de diafragma do tipo barragem 

Coeficiente de fluxo da válvula 

Essa é a medida da capacidade da válvula de permitir que o fluido passe por ela. Ela é descrita como o volume de fluido a 316 ^oC que pode fluir por uma válvula em um minuto com uma queda de pressão de 1 psi na válvula. Conhecer o coeficiente de fluxo da válvula é muito importante porque ajuda a determinar o tamanho da válvula de diafragma do tipo barragem que pode permitir a passagem do fluido na taxa de fluxo adequada. O aumento do curso da haste e da abertura da válvula aumenta o coeficiente de fluxo da válvula. 

Queda de pressão 

Essa é a queda de pressão da entrada para a descarga da válvula. Quando a relação entre a queda de pressão na válvula de diafragma tipo barragem e a queda de pressão em todo o sistema for muito pequena, a diferença de vazão também será muito pequena até o ponto em que a válvula estiver totalmente fechada. Dessa forma, uma válvula de diafragma de abertura rápida ou de ação rápida do tipo barragem será de grande ajuda.

Capacidade de alcance

Essa é uma propriedade das válvulas de diafragma do tipo barragem, que são medidas em termos de uma relação entre a vazão máxima e a vazão mínima que pode ser controlada. A precisão e o tamanho do atuador, as geometrias, o compressor, o corpo da válvula e o diafragma afetam a rangeabilidade. Para uma maior rangeabilidade, a válvula de diafragma do tipo barragem controlaria uma ampla faixa de vazões. 

Dimensionamento da válvula 

Essa consideração é importante para válvulas de diafragma do tipo barragem destinadas a fins de estrangulamento. O volume necessário que se espera que passe pela válvula precisa ser determinado e é afetado pela pressão e temperatura de entrada e saída, taxa de fluxo, viscosidade do fluido e gravidade específica. Quando essas propriedades são determinadas, a queda de pressão da válvula e a capacidade da válvula de diafragma tipo barreira são determinadas. Há vários métodos usados para determinar o tamanho da válvula. Um dos métodos é o uso do fator de geometria da tubulação. 

 

Vantagens das válvulas de diafragma do tipo barragem 

• Têm muitos revestimentos que os ajudam a resistir a danos químicos. 
• Essas válvulas oferecem um serviço à prova de bolhas. 
• Essas válvulas são adequadas para o fornecimento de fluidos perigosos e radioativos. 
• As válvulas de diafragma do tipo Weir funcionam bem em fluidos viscosos. 
• Eles podem ser usados em aplicações de fluxo on-off e de estrangulamento. 

 

Desvantagens das válvulas de diafragma do tipo barragem 

• Possuem um açude que pode causar a drenagem completa da tubulação. 
• Se o corpo dessa válvula não for feito de material resistente à corrosão, ele se desgastará rapidamente.
• A válvula de diafragma do tipo Weir pode não funcionar bem em uma pressão muito alta, superior a 200 psi. 
• O diafragma pode sofrer corrosão se for usado em serviços de estrangulamento altamente contaminados.

 

Aplicações das válvulas de diafragma do tipo barragem 

• Usados em aplicações com corrosão, pois não cedem à corrosão.
• Usado para regular o fluxo de ar ou líquidos limpos ou sujos. 
• Essas válvulas são usadas na geração de energia.
• Eles são usados em sistemas de tubulação de serviços de vácuo. 
• As válvulas de diafragma do tipo Weir são usadas em sistemas de tubulação de água desmineralizada. 
• Sistemas de produção farmacêutica. 
• Eles são usados no processamento químico. 

 

Solução de problemas das válvulas de diafragma do tipo Weir

Sem fluxo ou com fluxo insuficiente

• A válvula está parcial ou totalmente fechada. Verifique a posição da válvula. 
• A embalagem/proteção da válvula não foi removida; remova-a.
• Filtro ou sistema de tubulação entupido. Verifique o sistema e limpe-o.

Vazamento entre o contraflange e o corpo

• O contraflange não está suficientemente apertado ou não é uniforme. Verifique a montagem e o torque de aperto; se necessário, desmonte e monte novamente. 
• Revestimento, superfície ou gaxeta do flange danificados. Remova a válvula do sistema de tubulação, limpe-a e repare os danos ou substitua-a quando necessário. 

Flange quebrado 

• Parafusos de montagem mal apertados ou contraflanges desalinhados ou grande folga. Substitua a válvula de diafragma do tipo barragem e instale-a de acordo com as instruções do fabricante. 

Não é possível atingir a posição de abertura ou fechamento total 

• Rotação incorreta do volante. Gire o volante na direção correta. O sentido horário é para o fechamento. 
• A rosca do castelo ou da haste está danificada ou emperrada. Inspecione e lubrifique ou limpe as peças. Se necessário, substitua a peça danificada. 
• Alta pressão. Verifique as condições de trabalho. Uma válvula de diafragma do tipo barragem de grande porte pode precisar de alto torque se for operada sob alta pressão. 
• A válvula de diafragma tipo Weir está em uma posição difícil para os trabalhadores aplicarem força. Mantenha a válvula em uma boa posição para facilitar a operação da válvula. 
• Há impurezas presas entre o corpo e o diafragma. Abra a válvula e feche-a sob pressão para remover a sujeira. Substitua ou conserte a válvula conforme a necessidade. 

Vazamento na sede quando a válvula está fechada

• Isso pode ser devido a um diafragma danificado. Verifique o diafragma e substitua-o, se necessário. 
• Superfície de vedação do corpo danificada. Substitua o corpo. 
• Impurezas obstruídas entre o corpo e o diafragma. Feche e abra a válvula em alta pressão para remover a sujeira entupida. Substitua ou conserte a válvula conforme necessário. 

 

Resumo:

A válvula de diafragma tipo Weir é um dos tipos de válvulas de diafragma. Essa válvula tem uma sela ou lábio elevado onde o diafragma pressiona para criar a ação de vedação. O diafragma da válvula de diafragma tipo Weir precisa ser feito de material resistente que possa suportar aplicações de alta pressão e vácuo. Alguns dos materiais usados para fabricar o diafragma são borracha com ou sem revestimento, como Viton, borracha natural e plástico com flúor, como PTFE e EPDM, entre outros. Esses materiais oferecem uma ampla faixa de temperaturas e são resistentes à corrosão.

A válvula de diafragma tipo Weir tem bom desempenho no controle do fluxo de fluidos e nos processos de estrangulamento. Essa válvula é frequentemente usada para controlar o fluxo de fluidos homogêneos e limpos, bem como de gases, para evitar o acúmulo de lodo viscoso e contaminação na sela. As válvulas de diafragma do tipo Weir podem ser usadas em fluidos radioativos, perigosos, abrasivos e corrosivos. Devido à resistência dessas válvulas e à sua capacidade de trabalhar com fluidos perigosos e corrosivos, elas são usadas em muitos setores, como o farmacêutico, de serviços de vácuo, de processamento químico, de processamento de bebidas, de água desmineralizada, de fluidos corrosivos, como ácidos e álcalis, e de geração de energia, entre outros.