O que é uma válvula e como funciona?
Em termos mais simples, uma válvula é um dispositivo utilizado para controlar o fluxo de um líquido médio, gás ou sólido através de um sistema de tubagens. Normalmente, as válvulas são utilizadas para parar e iniciar o fluxo de meios. Algumas válvulas também são capazes de controlar a taxa de fluxo, que são comumente chamadas de válvulas de controle.
Como existem tantos usos diferentes para válvulas, eles estão disponíveis em uma ampla gama de variações mecânicas. Utilizar a válvula adequada num determinado cenário significa que a sua aplicação irá funcionar de forma suave e segura, cumprindo o objetivo pretendido de forma mais eficiente.
Embora existam muitas classificações de válvulas diferentes, a maioria das válvulas está dentro de três categorias: Rotativa, linear e auto-acionada.
- Rotativo
As válvulas rotativas utilizam um componente de fecho rotativo para bloquear o fluxo dentro de um sistema de tubagens. Na maioria das vezes, essa rotação é limitada a 90 graus, razão pela qual as válvulas rotativas também são comumente conhecidas como válvulas de quarto de volta. Esses tipos de válvulas são fechadas a 0 graus e abertas a 90 graus.
Algumas válvulas rotativas podem operar com um grau maior de rotação e incluir mais de duas posições. Exemplos comuns de tipos de válvulas rotativas são válvulas de borboleta, de bujão e de esfera.
- Linear
As válvulas lineares utilizam um bloqueio de fluxo, como um disco, uma lâmina ou um diafragma, que se move em linha recta para iniciar, parar ou ajustar o fluxo através de um sistema de tubagens. Estas válvulas podem ser separadas em dois tipos distintos: Haste ascendente (multi-rotação) e axial.
As válvulas lineares multi-viragem funcionam particularmente bem em aplicações de controlo e incluem válvulas de globo, válvulas de gaveta e válvulas de agulha. As válvulas axiais, como as válvulas coaxiais e de ângulo da sede, são de acção rápida e utilizadas principalmente em aplicações de processo de activação/desactivação.
Em comparação com outras categorias de válvulas, as válvulas de movimento linear tendem a ter tempos de ciclo mais longos do que as válvulas rotativas.
- Auto-atuado
Ao contrário das válvulas lineares e rotativas, as válvulas auto-acionadas não requerem entrada direta do operador. Em vez disso, utilizam a pressão dentro da linha de processo para abrir ou fechar uma válvula de controlo da pressão. Este tipo de válvula é normalmente utilizado como uma válvula de alívio de pressão e só abre quando a pressão máxima permitida é atingida no sistema. Como resultado deste mecanismo, as válvulas de acionamento automático são requisitos de segurança comuns em determinadas aplicações.
As válvulas de alívio de pressão comuns são válvulas de alívio, válvulas de segurança, válvulas de retenção e purgadores de vapor.
Tipos de válvulas de quarto de volta
Uma vez que as válvulas de quarto de volta permitem uma grande amplitude de movimentos com a rotação de um manípulo, estes tipos de válvulas são normalmente utilizados em aplicações que priorizam a abertura/fecho rápido e fácil em detrimento da precisão.
- Válvulas de esfera
As válvulas de esfera podem ser utilizadas na maioria das aplicações onde é necessário desligar um fluxo de fluido. Na verdade, são a válvula de controle de processo mais usada. Estas válvulas rotativas utilizam esferas portadas que rodam no fluxo do tubo, trabalhando para iniciar ou parar o fluxo.
Como a porta da válvula pode ser instalada com precisão para corresponder ao diâmetro do tubo, as válvulas de esfera oferecem uma perda de cabeça baixa. As válvulas de esfera podem ser mais caras do que outras opções de válvulas rotativas, mas oferecem uma melhor vedação do que os tipos, tais como válvulas de borboleta.
- Válvulas de borboleta
As válvulas borboleta funcionam com um obstructor central em forma de disco que se estende para dentro e para fora do fluxo do sistema de tubagem. Estas válvulas de quarto de volta são frequentemente utilizadas com tubos de maiores dimensões e em estações de águas residuais, centrais eléctricas e outras instalações de processo, para as quais são chamados o corte, a regulação e o isolamento.
As vantagens de usar válvulas borboleta incluem menor custo e menor tamanho. No entanto, estes tipos de válvulas comuns são mais vulneráveis a fugas e perdas na cabeça do que as válvulas de esfera e podem não funcionar bem contra fluxos de alta pressão.
- Válvulas de bloqueio
As válvulas de bujão são muito semelhantes às válvulas de esfera em sua construção e função. No entanto, em vez de utilizar um obstructor em forma de esfera, as válvulas de vela obstruem ou permitem o fluxo através de um cilindro cónico que oscila para dentro ou para fora do fluxo. Existem dois tipos principais de válvulas de bloqueio: Lubrificadas e não lubrificadas. Este tipo de válvula rotativa é frequentemente utilizado para desligar e como válvula de controlo para indústrias de processamento químico, estações de processamento e instalações de tratamento de águas residuais. As válvulas de bujão podem ser favorecidas por sua falta de vazios e cavidades, e sua capacidade de serem ajustadas para vazamentos que se desenvolvem a longo prazo. Como resultado, essas válvulas são frequentemente usadas em cenários de serviço extremos – pense em ambientes corrosivos como refinarias de petróleo e fábricas de produtos químicos.
Tipos de válvulas de rotação múltipla
Normalmente utilizadas em aplicações de controlo de fluxo, as válvulas de várias curvas funcionam rodando uma pega para mover um elemento de obstrução para o percurso de fluxo. Isso restringe o fluxo dentro do sistema de tubulação. Alguns tipos de válvulas de rotação múltipla permitem que o fluxo seja liberado ou bloqueado em velocidades variáveis. Estes tipos de válvulas são normalmente denominados válvulas de controlo.
- Válvulas globo
As válvulas globo funcionam usando um disco em forma de globo para bloquear o fluxo quando fechadas contra um orifício de restrição. Essas válvulas de várias curvas são comumente usadas em aplicações de ligar/desligar e de estrangulamento. As válvulas globo podem vedar tanto contra como com o fluxo de fluido.
As válvulas globo bidirecionais são recomendadas para precisão, enquanto as válvulas globo bidirecionais são adequadas para combinar meios de duas portas de entrada e enviar a mistura resultante através de uma porta de saída. As válvulas globo são frequentemente utilizadas em estações de águas residuais e serviços de processamento de alimentos. Embora esse tipo de válvula esteja disponível em muitas variações, a mais prevalente é a válvula estilo Z.
- Válvulas gaveta
As válvulas gaveta são válvulas de várias curvas comumente usadas para bloquear fluxos de fluxo e ocasionalmente (e às vezes de forma inefetiva) para estrangulamento. Este tipo de válvula de várias curvas utiliza uma barreira tipo placa para bloquear um fluxo.
As válvulas gaveta oferecem perdas inferiores da cabeça quando abertas em comparação com outros tipos de válvulas. Embora sua operação seja comparável às válvulas do globo, as válvulas gaveta oferecem menos restrição de fluxo e recursos de regulação.
- Válvulas de agulha
As válvulas de agulha assemelham-se muito às válvulas de globo, para além de vários fatores-chave. Primeiro, são menores que as válvulas globo e permitem um controlo de fluxo mais preciso em sistemas mais pequenos. Além disso, consistem em uma agulha em forma de cone, ao contrário de um bujão em forma de disco, que se move para dentro e para fora de um orifício para iniciar e parar o fluxo.
As válvulas de agulha oferecem uma forma precisa de modificar o fluxo de fluido através de um sistema. Eles podem ser usados para aplicativos ligados/ligados, mas podem não ser a melhor opção em tais casos, pois exigem muitas voltas para serem fechados.
Tipos de válvulas de ligar/desligar
Tal como o nome sugere, as válvulas de activação/desactivação são dispositivos de acção rápida que permitem um fluxo irrestrito ou bloqueiam inteiramente o fluxo. Embora estes tipos de válvulas não permitam um ajuste preciso do fluxo, são úteis em várias aplicações onde a velocidade é essencial, por exemplo, quando utilizadas em situações que requerem um corte de emergência.
- Válvulas solenóide
As válvulas solenóide utilizam um obstrucionador deslizante linear para abrir ou fechar a válvula ou redireccionar o fluxo de uma saída para outra. Estes tipos de válvulas estão disponíveis em vários tamanhos diferentes, desde um milímetro até 100 milímetros. Além disso, podem ser compostos por vários materiais, tais como ferro fundido, aço inoxidável, alumínio, plástico e latão.
As válvulas solenóide são normalmente utilizadas em aplicações de serviço de corte de emergência e sistemas de alta pressão. Também podem suportar uma vasta gama de temperaturas, com alguns modelos capazes de lidar com temperaturas tão extremas como -418 ° F a 1472 ° F, tornando as válvulas solenóide uma escolha popular para os processos criogénicos.
- Válvulas coaxiais
Uma válvula coaxial é uma válvula de 2 posições que pode ser activada tanto pneumaticamente como electricamente. As válvulas coaxiais elétricas utilizam uma bobina eletromagnética vs. Uma mola. As válvulas coaxiais pneumáticas utilizam pressão de ar vs. Uma mola ou pressão de ar de acção dupla (pressão de ar proveniente de ambas as direcções). Estas válvulas utilizam um bloqueio do inversor para abrir ou fechar e para desviar o fluxo para a saída correcta.
As válvulas coaxiais são um bom substituto para as válvulas de esfera em muitas aplicações de ligar/desligar. Na verdade, são uma alternativa mais acessível, mais pequena, mais leve, mais segura e mais rápida. As desvantagens das válvulas coaxiais incluem uma capacidade de fluxo inferior e uma compatibilidade limitada de fluidos.
- Válvulas de sede angular
Fechar a lista de diferentes tipos de válvulas e suas utilizações é a válvula de sede angular, outro tipo de válvula que pode servir como substituto para uma válvula de esfera em aplicações de ligar/desligar. As válvulas de ângulo do assento usam um atuador pneumático incorporado que pode ser de ação dupla ou retorno de mola.
Esta válvula de 2 posições inclui um bujão obstruente que entra na válvula a um ângulo, de forma a encaixar na sede angular situada no percurso de fluxo. Quando a válvula está aberta, o bujão é retraído quase totalmente para fora do caminho de fluxo, tornando este tipo de válvula a válvula de efeito rápido de fluxo mais elevado com a menor queda de pressão.
Em comparação com as válvulas de esfera, as válvulas de assento angular são mais rápidas, menos dispendiosas e também resistentes. A desvantagem principal que uma válvula de sede angular tem quando comparada com uma válvula de esfera é que as válvulas de sede angular não funcionam bem com meios que transportam partículas. Devido à sua natureza linear, uma válvula de sede angular é mais propensa a entalar objectos contra o vedante ao fechar, o que pode levar à falha de criar uma vedação estanque e pode danificar componentes de vedação macios. As válvulas de esfera, por outro lado, tendem a limpar quaisquer partículas à medida que fecham, o que impede que os objectos fiquem presos entre a esfera e os vedantes macios. As válvulas de assento angular também tendem a ser mais adequadas para aplicações com pressão operacional mais baixa.
Como escolher um tipo de válvula: Considerações sobre a selecção de teclas
Uma vez que você tem uma manivela nos tipos diferentes de válvulas e em seus usos, você pode determinar que tipo de válvula é o mais melhor para sua aplicação específica. Ao selecionar uma válvula, considere os seguintes fatores e perguntas antes de tomar uma decisão:
- Tamanho da válvula: Como os diferentes tamanhos terão impacto na aplicação?
- Valor de pressão: Como é que a válvula funciona sob vários níveis de pressão?
- Materiais: De que forma é feita a válvula e de que forma é importante para diferentes aplicações?
- Conexões de porta: Quantas e quais tipos de portas de entrada e saída estão incluídas?
- Natureza do meio: Para que tipos de meios a válvula pode ser manuseada ou concebida?
- Actuação: A válvula é auto-accionadora ou necessita de operação manual?
Factores adicionais relevantes para a aplicação prevista, incluindo:
- Qual é a temperatura do meio?
- Com que frequência a válvula irá percorrer?
- Qual é o tempo de vida útil pretendido para a válvula?
- Qual é o custo-alvo da válvula?
Perguntas frequentes sobre diferentes tipos de válvulas
Por que razão é importante escolher um determinado tipo de válvula?
Diferentes estilos de válvulas terão um desempenho diferente em qualquer aplicação. Isto pode significar diferenças na funcionalidade (velocidade do ciclo, controlo de posição, etc.) e na vida útil da válvula. Alguns tipos de válvulas podem ser totalmente inapropriados para determinadas aplicações.
Qual é a diferença entre as válvulas lineares e as válvulas rotativas?
As válvulas rotativas utilizam um componente de fecho rotativo para bloquear o fluxo dentro de um sistema de tubagem, enquanto as válvulas lineares funcionam levantando ou baixando um obstrução de fluxo, como um portão, globo ou diafragma. As válvulas rotativas normalmente requerem apenas 90 graus de rotação para ligar ou desligar, enquanto as válvulas lineares requerem múltiplas rotações do eixo para mover o componente de fechamento.
Por que razão devo considerar uma válvula de ligar/desligar?
As válvulas de ligar/desligar devem ser utilizadas em aplicações em que a função pretendida da válvula seja parar ou iniciar o fluxo de material. As válvulas liga/desliga não devem ser usadas para modular a taxa de fluxo.
Por que razão devo considerar uma válvula de controlo?
As válvulas de controlo devem ser utilizadas em aplicações onde é necessário um controlo mais preciso da taxa de fluxo de material, embora nem todas as válvulas de controlo sejam recomendadas para a limitação.
Todas as válvulas lineares podem ser usadas como válvulas de controle?
Não; as válvulas gaveta, por exemplo, não são recomendadas para aplicações de controlo e destinam-se a estar totalmente abertas ou totalmente fechadas.
Por que algumas válvulas são mais caras do que outras?
O custo é influenciado por uma grande variedade de fatores, incluindo materiais de construção, processos de fabricação e a complexidade do projeto. Há muitas características e opções diferentes que podem influenciar também o custo. Por exemplo, válvulas acionadas geralmente serão muito mais caras do que válvulas manuais.
