Válvula de globo

O que é uma válvula de globo?

As válvulas de globo, assim chamadas devido à sua forma exterior, são amplamente utilizadas em tubagens de instalações. São adequadas para o funcionamento manual e automático. Ao contrário da válvula de gaveta, a válvula de globo pode ser utilizada para regular o caudal ou as pressões, bem como para cortar completamente o caudal. Por vezes, também pode ser utilizada como válvula de descompressão ou como válvula de retenção. Em comparação com uma válvula de gaveta ou uma válvula de esfera, a válvula de globo tem uma perda de pressão consideravelmente maior na posição totalmente aberta. Isto deve-se ao facto de o fluxo de fluido mudar de direção ao atravessar a válvula. O rácio L/D para este tipo de válvula é de aproximadamente 340. As válvulas de globo são fabricadas em tamanhos até NPS 16. São geralmente accionadas por roda manual.

Como é que as válvulas de globo funcionam?

Uma válvula de globo é concebida principalmente para parar, iniciar e regular o fluxo. É composta por um disco móvel e um assento de anel estacionário num corpo geralmente esférico. A sede de uma válvula de globo encontra-se no meio e paralela à tubagem, e a abertura na sede é fechada com o disco. Quando o manípulo é rodado, manualmente ou através de um atuador, um disco é baixado ou levantado através da haste da válvula. Quando o disco está totalmente baixado, o fluxo de fluido é interrompido. Quando o disco está totalmente levantado, o caudal de fluido está no seu máximo. Quando o disco é elevado a um nível inferior ao máximo, o caudal de fluido é regulado proporcionalmente ao curso vertical do disco.

Tipos de válvulas globo

Existem três modelos principais de corpos para as válvulas de globo, nomeadamente... Padrão Tee ou corpo em Z, Padrão Angular e Padrão Wye ou corpo em Y.

Padrão em T Válvula globo

O modelo de válvula de globo em T é o tipo de corpo mais comum, com um diafragma em forma de Z. A configuração horizontal da sede permite que a haste e o disco se desloquem perpendicularmente à linha horizontal. Este modelo tem o menor coeficiente de caudal e uma maior perda de carga. São utilizadas em serviços de estrangulamento severo, como em linhas de derivação à volta de uma válvula de controlo. As válvulas de globo em forma de T também podem ser utilizadas em aplicações em que a queda de pressão não é uma preocupação e é necessário estrangulamento.

Válvulas de globo de padrão angular

O desenho das válvulas de globo de padrão angular é uma modificação da válvula de globo de padrão T básico. As extremidades desta válvula de globo estão num ângulo de 90 graus e o fluxo de fluido ocorre com uma única volta de 90 graus. Têm um coeficiente de caudal ligeiramente inferior ao das válvulas de globo em forma de estrela. São utilizadas em aplicações que têm períodos de caudal pulsante devido à sua capacidade de lidar com o efeito de deslizamento deste tipo de caudal.

Válvulas de globo com padrão Wye

A conceção das válvulas de globo de padrão Wye é uma alternativa à elevada queda de pressão inerente às válvulas de globo. A sede e a haste estão inclinadas a cerca de 45 graus, o que proporciona um percurso de fluxo mais reto na abertura total e oferece a menor resistência ao fluxo. Podem ser abertas durante longos períodos sem erosão grave. São muito utilizadas para estrangulamento durante operações sazonais ou de arranque. Podem ser atravessados com uma vareta para remover detritos quando utilizados em linhas de drenagem que estão normalmente fechadas.

Construção de válvulas de globo

As válvulas de globo têm normalmente hastes ascendentes e os tamanhos maiores têm uma construção exterior de rosca e forquilha. Os componentes da válvula de globo são semelhantes aos da válvula de gaveta. Este tipo de válvula tem sedes num plano paralelo ou inclinado em relação à linha de fluxo.

A manutenção das válvulas de globo é relativamente fácil, uma vez que os discos e as sedes são facilmente renovados ou substituídos. Este facto torna as válvulas de globo particularmente adequadas para serviços que requerem uma manutenção frequente das válvulas. Quando as válvulas são operadas manualmente, o curso mais curto do disco oferece vantagens na poupança de tempo do operador, especialmente se as válvulas forem ajustadas frequentemente.

A principal variação na conceção das válvulas de globo reside nos tipos de discos utilizados. Os discos do tipo obturador têm uma configuração longa e cónica com uma superfície de apoio larga. Este tipo de sede oferece a máxima resistência à ação erosiva do fluxo de fluido. No disco de composição, o disco tem uma face plana que é pressionada contra a abertura da sede como uma tampa. Este tipo de disposição da sede não é tão adequado para estrangulamento de pressão diferencial elevada.

Nas válvulas de globo de ferro fundido, os discos e os anéis da sede são normalmente feitos de bronze. Nas válvulas de globo em aço para temperaturas até 750°F (399°C), o revestimento é geralmente feito de aço inoxidável, o que proporciona resistência à gripagem e à escoriação. As faces de contacto são normalmente tratadas termicamente para obter valores de dureza diferenciados. São também utilizados outros materiais de revestimento, incluindo ligas à base de cobalto.

A superfície de assentamento é rectificada para assegurar o contacto total da superfície de apoio quando a válvula está fechada. Para classes de pressão mais baixas, o alinhamento é mantido por uma longa porca de bloqueio do disco. Para pressões mais elevadas, as guias do disco são fundidas no corpo da válvula. O disco roda livremente na haste para evitar o engripamento da face do disco e do anel da sede. A haste suporta uma placa de impulso endurecida, eliminando o desgaste da haste e do disco no ponto de contacto.

Discos de válvula globo

Os discos das válvulas de globo utilizam três modelos básicos de discos:

Disco de esferas (disco convencional)

O disco de esferas é adequado para baixas temperaturas e baixas pressões. Ideal para operações de arranque e paragem. Não é adequado para a regulação do caudal.

Disco de composição （Plugue giratório）

Os compósitos de discos de composição são, por definição, constituídos por vários componentes. O disco é quase sempre fabricado em metal, enquanto um anel não metálico é montado no disco para formar a área de assentamento. O material do anel não metálico é escolhido para ter boas características de corrosão e erosão e pode ser feito à medida para garantir que é adequado ao objetivo. Se o anel não metálico for escolhido corretamente, deverá permitir uma melhor vedação. Os discos compostos são frequentemente utilizados para aplicações em sistemas de vapor.

Disco de encaixe

Os discos de encaixe têm uma forma longa e cónica. A forma do disco de encaixe torna-o muito mais adequado para estrangulamento do que os modelos de tipo composto e de disco esférico.

Ligação do castelo da válvula de globo

As tampas são outros componentes importantes para as válvulas do tipo gaveta e globo. Ao desmontar o castelo, o pessoal de manutenção tem acesso aos mecanismos internos e pode substituir componentes como a sede, a haste, etc. (trim). A ligação castelo - corpo da válvula nas válvulas de globo apresenta-se numa variedade de modelos. Os casquilhos podem ser unidos ao corpo da válvula por meio de parafusos, flanges, soldadura ou por meio de um mecanismo de vedação por pressão; o casquilho pode ser parte integrante do corpo da válvula. Algumas das ligações entre o castelo e o corpo da válvula são descritas mais adiante.

Ligação de castelo aparafusada

O castelo aparafusado (também designado por aparafusado) é um dos modelos mais simples e menos dispendiosos. No entanto, a junta do castelo tem de se adaptar às faces rotativas e o desaparafusamento frequente do castelo pode danificar as faces da junta. Além disso, o binário necessário para apertar a junta do castelo torna-se muito elevado para as válvulas de maior dimensão. Por este motivo, a utilização de capots aparafusados é normalmente limitada a válvulas de dimensão não superior a NPS 3.

Ligação de castelo soldado

Se a tampa do compartimento do motor for feita de um material soldável, a ligação da tampa do compartimento do motor pode ser feita inteiramente por soldadura. Os castelo soldados não são apenas económicos, mas também mais fiáveis, independentemente do tamanho, da pressão de funcionamento e da temperatura. No entanto, uma grande desvantagem é que o acesso aos componentes internos da válvula só pode ser obtido através da remoção da soldadura, o que pode provocar a deformação do castelo. Por esta razão, os castelo soldados são normalmente utilizados apenas quando se espera que a válvula permaneça sem manutenção durante longos períodos, quando a válvula é uma válvula descartável, ou quando a fiabilidade da vedação da junta do castelo ultrapassa a dificuldade de acesso aos componentes internos da válvula.

Anel de união Ligação de castelo

O castelo também pode ser fixado ao corpo da válvula por um anel de união roscado separado. Esta construção tem a vantagem de impedir qualquer movimento entre as faces da junta quando esta está a ser apertada. Assim, o desaparafusamento repetido do castelo não pode danificar facilmente as faces da junta. Tal como acontece com o castelo aparafusado, a utilização de casquilhos com um anel de união aparafusado está limitada a tamanhos de válvula normalmente não superiores a DN 80 (NPS 3).

Selo de pressão Ligação da tampa

O castelo com vedante de pressão supera a desvantagem do peso, permitindo que a pressão do fluido aperte a junta. A vedação do castelo torna-se, assim, mais apertada à medida que a pressão do fluido aumenta. Este princípio de construção é frequentemente preferido para válvulas de grandes dimensões que operam a altas pressões e temperaturas.

Válvula de globo para venda

Direção do fluxo das válvulas de globo

Para aplicações com temperaturas baixas, as válvulas de globo são normalmente instaladas de modo a que a pressão esteja sob o disco. Isto contribui para um funcionamento fácil e ajuda a proteger o empanque.

Para aplicações com serviço de vapor a alta temperatura, as válvulas de globo são instaladas de modo a que a pressão esteja acima do disco. Caso contrário, a haste contrai-se com o arrefecimento e tende a levantar o disco da sede

Vantagens da válvula de globo

• • Melhor fecho em comparação com a válvula de gaveta.

• • Bom para operações frequentes, pois não há receio de desgaste do assento e do disco

• • Fácil de reparar, uma vez que a sede e o disco podem ser acedidos a partir da parte superior da válvula

• • Funcionamento rápido em comparação com a válvula de gaveta devido ao comprimento do curso mais curto

• • Normalmente acionado por um atuador automático

Vantagens da válvula de globo

• • Elevada perda de carga devido a duas ou mais voltas em ângulo reto do fluido que circula no corpo da válvula.

• • Obstruções e descontinuidades no trajeto do fluxo que conduzem a uma elevada perda de carga.

• • Numa linha de alta pressão de grandes dimensões, as pulsações e os impactos podem danificar as peças internas dos acessórios.

• • Uma válvula de grandes dimensões necessita de uma potência considerável para se abrir e produz ruído durante o funcionamento.

• • É mais pesada do que outras válvulas com a mesma pressão nominal.

• • Mais caro do que a válvula de gaveta.