As válvulas de borboleta podem ser utilizadas para estrangulamento?

As válvulas de borboleta podem ser utilizadas para estrangulamento?

As válvulas de borboleta podem ser utilizadas para estrangulamento? A resposta curta é sim - mas há um senão. Embora as válvulas de borboleta pode nem sempre são a melhor escolha para todas as aplicações de estrangulamento.

A situação é a seguinte:

Já vi muitos engenheiros optarem por válvulas de borboleta porque são económicas e compactas. Mas estrangular com uma válvula de borboleta é como usar uma marreta para partir uma noz - funciona, mas nem sempre é bonito.

Vou explicar exatamente quando é que as válvulas de borboleta brilham para estrangular e quando é melhor procurar noutro lado.

O que torna as válvulas borboleta diferentes para estrangulamento

Primeiro, vamos esclarecer o que estamos a falar.

A válvula de borboleta utiliza um disco rotativo para controlar o caudal. Quando se abre parcialmente esse disco, está-se a estrangular - controlando o caudal através da criação de resistência.

Simples, não é?

Não é bem assim.

Ao contrário das válvulas de globo (que são campeãs de estrangulamento), as válvulas de borboleta têm algumas caraterísticas únicas que tornam o estrangulamento... interessante.

Por exemplo:

O disco é sempre no caminho do fluxo. Mesmo quando está totalmente aberta, está ali a criar turbulência. Isto não é um grande problema para o serviço on/off, mas para o estrangulamento? É aí que as coisas ficam complicadas.

Quando as válvulas borboleta funcionam realmente bem para estrangulamento

Eis o que encontrei:

As válvulas de borboleta podem ser excelentes para estrangulamento em situações específicas. O segredo é saber quando as utilizar.

Aplicações de pressão baixa a moderada

De acordo com a minha experiência, as válvulas de borboleta funcionam melhor para estrangular quando se trata de:

• Sistemas de distribuição de água
• Aplicações HVAC
• Sistemas de gás de baixa pressão
• Circuitos de água de arrefecimento

Porquê?

Porque estas aplicações têm normalmente quedas de pressão inferiores a 50 PSI. A estes níveis, é menos provável que se depare com os problemas desagradáveis que abordarei num minuto.

Tubos de grande diâmetro

É aqui que as válvulas de borboleta brilham realmente.

Quando se trata de tubos de 12 polegadas ou maiores, a diferença de custo entre uma válvula de borboleta e uma válvula de globo torna-se enorme. Estamos a falar de milhares de dólares.

De facto, trabalhei recentemente num projeto em que a mudança de válvulas de globo para válvulas de borboleta em linhas de 24 polegadas poupou mais de $50.000 só em custos de equipamento.

Controlo de fluxo não crítico

Sejamos honestos:

Nem todas as aplicações de estrangulamento necessitam de precisão a nível laboratorial. Se procura "cerca de 70% de caudal" em vez de "exatamente 73,2% de caudal", uma válvula de borboleta pode fazer o trabalho perfeitamente.

O lado negro do estrangulamento com válvulas de borboleta

Agora as más notícias.

O estrangulamento com válvulas de borboleta tem algumas limitações sérias. Ignore-as por sua conta e risco.

O monstro da cavitação

Este é o grande problema.

Quando se acelera com uma válvula de borboleta, está-se essencialmente a criar uma restrição que provoca uma queda de pressão. Se essa queda de pressão for suficientemente acentuada, dá-se a cavitação - bolhas de vapor que se formam e colapsam violentamente.

O resultado?

• Ruído (soa como pedras numa misturadora)
• Vibração
• Erosão rápida dos componentes da válvula
• Falha potencialmente catastrófica

Já vi válvulas de borboleta serem destruídas por cavitação em menos de seis meses. Não é bonito.

Fraco controlo em aberturas baixas

Eis uma coisa de que a maioria das pessoas não se apercebe:

As válvulas de borboleta têm caraterísticas de caudal terríveis quando estão abertas a menos de 30%. A relação entre a posição do disco e o caudal é altamente não linear nesta gama.

O que é que isto significa na prática?

Mover o disco de 10% para 20% aberto pode triplicar o seu caudal. Não é exatamente o que se pretende quando se está a tentar afinar um processo.

Aumento do desgaste e da manutenção

Quando se utiliza uma válvula de borboleta para estrangulamento constante, está-se a colocar uma tensão contínua:

• A sede da válvula
• Os bordos do disco
• Os rolamentos do veio

Este desgaste acelerado significa uma manutenção mais frequente e uma vida útil mais curta da válvula. Normalmente, vejo que as válvulas de borboleta de estrangulamento necessitam de substituição da sede 2 a 3 vezes mais frequentemente do que as utilizadas para o serviço de ligar/desligar.

Caraterísticas de conceção que melhoram a limitação

Nem todas as válvulas de borboleta são criadas da mesma forma.

Se pretender utilizar um para estrangulamento, procure estas caraterísticas:

Designs de alto desempenho

Válvulas de borboleta de desvio duplo e triplo lidam muito melhor com o estrangulamento do que os modelos concêntricos básicos.

Porquê?

O design deslocado significa que o contacto com a sede ocorre mais tarde no ciclo de fecho, reduzindo o desgaste durante as posições de estrangulamento.

Perfis de discos especiais

Alguns fabricantes oferecem válvulas de borboleta com:

• Discos V-port
• Discos caracterizados
• Desenhos de cauda de peixe

Estas modificações melhoram o controlo do fluxo, especialmente em percentagens de abertura mais baixas.

Materiais de guarnição endurecidos

Para o serviço de estrangulamento, os bancos macios normais não são suficientes.

Procurar:

• Discos com face de estelita
• Assentos metálicos
• Revestimentos cerâmicos

Sim, são mais caros. Mas durarão muito mais tempo em condições de estrangulamento.

Melhores práticas para o sucesso do estrangulamento

Quer acelerar com válvulas de borboleta sem as dores de cabeça? Siga estas diretrizes:

A regra 30-70

Mantenha a sua válvula de borboleta entre 30% e 70% aberta durante o funcionamento normal de estrangulamento.

Este ponto ideal dá-lhe:

• Melhor controlo do fluxo
• Redução da turbulência
• Menor desgaste dos componentes

Tamanho correto

Aqui está uma dica contra-intuitiva:

Por vezes, um mais pequeno permite um melhor controlo do estrangulamento. Uma válvula de borboleta de 6 polegadas a funcionar a 60% de abertura tem frequentemente um melhor desempenho do que uma válvula de 8 polegadas a 30% de abertura.

Monitorizar e manter

Estabeleça um calendário de inspecções regulares. Procure por:

• Padrões de desgaste do assento
• Erosão do bordo do disco
• Folga do veio
• Taxas de fuga

A deteção precoce de problemas pode significar a diferença entre a substituição de uma sede $500 e a substituição de uma válvula $5.000.

Quando escolher válvulas alternativas

Sejamos realistas:

Por vezes, uma válvula de borboleta não é a ferramenta certa para o trabalho.

Considerar as válvulas de globo quando:

• Necessita de um controlo preciso do fluxo
• A queda de pressão é superior a 100 PSI
• Está a manusear fluidos erosivos ou corrosivos
• A aplicação é fundamental para o controlo do processo

Considerar as válvulas de controlo quando:

• Necessita de modulação automatizada
• É necessária a medição do caudal
• O processo exige uma repetição exacta

História de sucesso no mundo real

Eis um exemplo que ilustra bem este facto:

Uma estação de tratamento de água para a qual prestei consultoria estava a utilizar válvulas de globo para estrangulamento nas suas linhas de distribuição de 16 polegadas. As válvulas eram caras e exigiam uma manutenção significativa.

Mudámos para válvulas de borboleta de alto desempenho com discos caracterizados, mantendo-as na gama aberta 40-60% durante o funcionamento normal.

O resultado?

• 70% redução dos custos das válvulas
• Controlo de caudal adequado às suas necessidades
• Intervalos de manutenção alargados de 6 meses para 2 anos

A chave era compreender as suas atual requisitos de controlo versus os seus assumido requisitos.

Fazer a escolha certa

Então, as válvulas de borboleta podem ser utilizadas para estrangulamento?

Absolutamente - quando aplicado corretamente.

O segredo é adequar a válvula à sua aplicação específica. Não tente forçar uma válvula borboleta a desempenhar um papel de estrangulamento de alta precisão. Mas não as negligencie para aplicações de controlo moderado onde as suas vantagens de custo e tamanho fazem todo o sentido.

Lembrar:

A melhor escolha de válvula nem sempre é a opção mais cara ou sofisticada. É aquela que satisfaz as suas necessidades reais de forma fiável e económica.

Reserve algum tempo para analisar honestamente os seus requisitos de estrangulamento. Considere as quedas de pressão, as necessidades de precisão de controlo e as capacidades de manutenção.

Quando o fizer, descobrirá que as válvulas de borboleta podem, de facto, ser excelentes dispositivos de estrangulamento - nas aplicações certas.