Quando se trata de regular o caudal em sistemas de tubagens industriais, válvulas de esfera e válvulas borboleta são duas das opções mais comuns.
Ambos os tipos de válvulas têm as suas vantagens e desvantagens quando comparados entre si. Conhecer as suas diferenças permite-lhe selecionar a melhor válvula para a sua aplicação específica.
Nesta publicação, vou comparar em profundidade as válvulas de esfera e as válvulas de borboleta para que possa tomar uma decisão informada entre as duas.
Uma visão geral das válvulas de esfera
Uma válvula de esfera utiliza um disco esférico perfurado para controlar o fluxo de líquido ou gás. Quando aberta, o furo da esfera está alinhado com a entrada e a saída do corpo da válvula. Quando fechada, o furo é perpendicular, bloqueando o fluxo.
As válvulas de esfera são válvulas rotativas que requerem uma volta de 90 graus para passar de totalmente abertas a totalmente fechadas. Isto torna-as de ação relativamente rápida em comparação com outros tipos de válvulas.
Podem lidar com aplicações de alta pressão até 1.000+ PSI, dependendo do modelo, e são capazes de regular o fluxo até um certo ponto com um posicionamento preciso.
Aplicações onde as válvulas de esfera se destacam
As válvulas de esfera destacam-se mais em aplicações de ligar/desligar do que no controlo do fluxo de estrangulamento. A sua vedação estanque e a sua capacidade para suportar pressões elevadas também são adequadas para:
- Linhas de gás
- Transporte de produtos químicos/petróleo
- Líquidos a alta temperatura
- Meios corrosivos
- Linhas de vácuo
Certas variantes de válvulas de esfera, como a porta em V ou o trim de controlo caracterizado, permitem uma regulação razoável do caudal. Mas, em geral, obtém-se uma melhor modulação com as válvulas de globo ou borboleta.
Uma visão geral das válvulas borboleta
As válvulas de borboleta também utilizam um design de disco rotativo. Mas em vez de uma esfera esférica, um disco fino gira a partir do centro do corpo da válvula.
Quando aberto, o fluxo passa à volta do disco sem obstáculos. Na posição fechada, o disco assenta contra o perímetro do corpo da válvula, bloqueando o fluxo de forma semelhante a uma válvula de esfera.
Aplicações em que as válvulas borboleta se destacam
As válvulas de borboleta são construídas para aplicações de grande diâmetro onde outros estilos de válvulas seriam impraticáveis ou de custo proibitivo.
Normalmente, encontram-se em funções como:
- Entrada/saída de água de arrefecimento
- Linhas de supressão de incêndios
- Transporte municipal de água
- Comportas hidroeléctricas
- Transbordamento de águas pluviais
- Linhas de esgoto
Nalguns casos, também são mais adequadas para aplicações de estrangulamento do que as válvulas de esfera. O disco não sai totalmente do fluxo quando aberto, permitindo um controlo razoável.
Comparação entre Válvula de Esfera e Válvula Borboleta
Agora que conhece as caraterísticas básicas das válvulas de esfera e de borboleta, vamos compará-las em algumas categorias-chave:
Custo
Para pequenos diâmetros de tubagem inferiores a 12 polegadas, as válvulas de esfera e de borboleta custam aproximadamente o mesmo.
Mas depois das 12 polegadas, as válvulas de borboleta tornam-se muito mais económicas do que uma válvula de esfera equivalente. No extremo superior, atingindo 48 polegadas, as válvulas de borboleta custam cerca de 1/4 do preço de uma válvula de esfera.
O disco leve de peça única é mais barato de produzir à escala do que uma esfera maciça de peça única que necessita de maquinação extensiva.
Vencedor: Válvula de borboleta
Classificações de pressão
Quando se trata de lidar com a pressão, as válvulas de esfera são as campeãs indiscutíveis. Muitas conseguem suportar pelo menos 800 PSI sem problemas e os modelos especiais vão muito para além disso.
A principal desvantagem de uma válvula de borboleta é a sua incapacidade de lidar com aplicações de alta pressão. Qualquer pressão superior a 300 PSI pode provocar fugas e potenciais danos na válvula. O assentamento depende de uma borda fina que se encaixa perfeitamente com a vedação do perímetro.
As pressões elevadas dificultam o fecho da válvula e necessitam de um bypass para equilibrar a pressão da linha.
Vencedor: Válvula de esfera
Controlo do fluxo
Ambos os tipos de válvulas podem facilmente efetuar o controlo de ligar/desligar. E ambos podem modular o caudal até certo ponto, embora as válvulas de esfera o façam melhor na maioria dos casos.
O disco de uma válvula de borboleta permanece sempre na corrente do fluxo num ângulo, exceto quando totalmente aberto ou totalmente fechado. A velocidades de caudal elevadas, este disco inclinado provoca turbulência significativa e quedas de pressão.
Assim, as capacidades de controlo do caudal de uma válvula de borboleta diminuem rapidamente à medida que as pressões e as velocidades aumentam. Acabam por atuar mais como um componente de ligar/desligar.
As válvulas de esfera, por outro lado, podem assumir uma função legítima de válvula de controlo em determinados cenários. Configurações como a porta em V, a porta de contorno e o trim de controlo caracterizado permitem uma regulação suave do fluxo sem quedas de pressão.
Vencedor: Válvula de esfera
Tamanho e peso
Mencionámos anteriormente que o custo é mais elevado para as válvulas de borboleta de grandes dimensões. O peso também se torna um fator de diferenciação por volta da marca das 12 polegadas de diâmetro.
Uma válvula de borboleta de 48 polegadas pesa menos de 1.500 lbs. Enquanto que uma válvula de esfera equivalente pesa mais de 15.000 lbs!
O disco compacto de peça única suporta cargas muito menores do que um pedaço esférico maciço de aço. Isto dá às válvulas de borboleta uma enorme vantagem em grandes sistemas de água ou de águas residuais onde o peso é importante.
Vencedor: Válvula de borboleta
Ciclo de vida
Ambos os tipos de válvulas devem proporcionar uma vida útil aceitável superior a 10.000 ciclos se forem dimensionados e especificados corretamente. No entanto, a sua longevidade difere em função de factores como a pressão e a velocidade do fluxo.
O calcanhar de Aquiles de uma válvula de borboleta é a pressão diferencial elevada, tal como referido anteriormente. O ponto de contacto do assento sofre um desgaste rápido, levando a fugas ao longo do tempo.
As válvulas de esfera podem suportar pressões muito mais elevadas durante muito mais tempo. De facto, as altas velocidades e as quedas de pressão através de uma válvula encurtam consideravelmente o seu tempo de vida. E estes são efeitos que afectam as válvulas de borboleta, mas não as válvulas de esfera.
Vencedor: Válvula de esfera
Escolher a válvula certa para a sua aplicação
Já abordámos muitos factores sobre as diferenças entre as válvulas de esfera e as válvulas de borboleta. Agora vamos reduzir as coisas a um simples processo de decisão.
Aqui estão duas perguntas para determinar rapidamente se uma válvula de esfera ou borboleta faz sentido:
- A pressão da linha é inferior a 300 PSI? Se sim, considere uma borboleta. Se não ou se se aproximar/exceder os 1.000 PSI, escolha uma válvula de esfera.
- O diâmetro do tubo é superior a 12 polegadas? Em caso afirmativo, optar por uma válvula de borboleta para poupar nos custos. Se não, avalie ambas as válvulas.
Para além destas regras de ouro, tenha também em conta:
- Necessidades de controlo do fluxo - A regulação apertada é mais adequada para uma válvula de esfera. As funções simples de ligar/desligar podem utilizar qualquer uma delas.
- Acesso para manutenção - As válvulas de esfera permitem a manutenção em linha. As válvulas de borboleta requerem frequentemente peças de carretel adjacentes.
- Restrições de peso - As válvulas de borboleta leves adaptam-se a sistemas de tamanho/peso limitado.
- Propriedades dos meios de comunicação social - As válvulas de esfera suportam melhor os líquidos e gases difíceis do que as válvulas de borboleta.
Existem sempre excepções baseadas nas nuances do seu sistema. Mas este processo de decisão atinge os pontos críticos para uma escolha informada da válvula.
Um fornecedor experiente pode também fazer recomendações específicas com base em todas as suas condições e requisitos de funcionamento.
Resumo: Como escolher entre válvulas de esfera e válvulas borboleta
Tanto as válvulas de esfera como as válvulas de borboleta desempenham um papel importante na regulação do fluxo numa vasta gama de sistemas industriais.
As suas principais diferenças resumem-se a:
- Custo - As válvulas de esfera são mais caras nos tamanhos grandes
- Pressão - As válvulas de esfera têm um desempenho superior a altas pressões
- Controlo do fluxo - As válvulas de esfera proporcionam uma regulação mais suave
- Peso - As válvulas de borboleta são mais leves nos grandes diâmetros
Tenha em conta o tamanho, a pressão, o caudal, os limites de peso, o acesso para manutenção e a compatibilidade dos meios. Em seguida, aproveite as orientações aqui contidas para escolher a melhor tecnologia de válvulas para a sua aplicação.