Válvula de encaixe vs Válvula de esfera: Principais diferenças e aplicações

As válvulas nos sistemas de tubagem controlam e dirigem o fluxo de fluido. Dois dos tipos de válvulas de controlo mais utilizados são as válvulas de obturador e as válvulas de esfera. Embora o seu objetivo seja semelhante, existem algumas diferenças fundamentais na forma como funcionam, na sua conceção, nas aplicações e muito mais. Nesta publicação, vamos comparar as válvulas de obturador vs. válvulas de esfera. válvulas de esfera para que possa determinar qual é a melhor opção em função das suas necessidades.

Como as válvulas de encaixe e as válvulas de esfera regulam o fluxo

Tanto as válvulas de obturador como as válvulas de esfera funcionam com uma volta de 90 graus para abrir ou fechar. Isto torna-as "válvulas de um quarto de volta". O seu principal objetivo é o controlo rápido do fluxo de ligar/desligar e a vedação, e não o estrangulamento ou a regulação dos caudais.

Projeto e funcionamento da válvula de obturador

Uma válvula de obturador utiliza um obturador cónico ou cilíndrico com uma passagem perfurada para controlar o fluxo. Quando aberta, a passagem alinha-se com os orifícios de entrada e saída no corpo da válvula, permitindo um fluxo sem restrições. Quando fechado, o obturador é rodado 90 graus, bloqueando os orifícios com a parte sólida do obturador para impedir o fluxo.

As válvulas de obturador existem em variedades lubrificadas ou não lubrificadas:

• Lubrificado: Possuem uma câmara de óleo para lubrificar o movimento do obturador. Isto reduz a fricção e o desgaste. Utilizados em aplicações de pressão e temperatura mais elevadas.
• Não lubrificado: Utilizam um revestimento de manga em vez de óleo. Normalmente para utilizações de baixa pressão em que a contaminação do lubrificante é uma preocupação.

Projeto e funcionamento da válvula de esfera

As válvulas de esfera também utilizam um disco perfurado (uma esfera) para regular o caudal, mas o seu funcionamento é ligeiramente diferente. A esfera esférica tem um furo no meio e roda 90 graus dentro do corpo da válvula para alinhar ou bloquear as portas de entrada e saída.

As válvulas de esfera têm uma gama de configurações, dependendo de factores como a dimensão do furo, o tipo de corpo, a montagem da esfera e o número de orifícios. As variedades mais comuns incluem:

• Porto completo: Esfera sobredimensionada para que o trajeto do fluxo corresponda ao diâmetro do tubo.
• Porto reduzido: Esfera e percurso de fluxo mais pequenos.
• Bola flutuante: A esfera flutua entre a entrada e a saída.
• Munhão: A bola é fixada num ponto de articulação.

Principais diferenças entre válvulas de encaixe e válvulas de esfera

Agora que já sabe o básico sobre o seu funcionamento, vamos analisar algumas das principais diferenças entre válvulas de obturador e válvulas de esfera no que diz respeito ao desempenho, conceção, custo, manutenção e aplicações.

Capacidade de vedação

As válvulas de obturador vedam geralmente melhor do que as válvulas de esfera. A maior área de superfície do obturador permite uma vedação mais apertada, mas requer um binário mais elevado para funcionar. As válvulas de esfera compensam através de materiais e vedantes de injeção.

Facilidade de operação

As válvulas de esfera são mais fáceis de operar. As suas esferas são mais leves do que as das válvulas de obturador e não necessitam de tanto binário para rodar e vedar. Isto permite uma abertura e fecho mais suaves.

Durabilidade e longevidade

As válvulas de esfera tendem a durar mais tempo. O elevado desgaste do binário nas válvulas de obturador leva a uma vida útil média mais curta. As válvulas de esfera também têm menos contacto com fluidos graças às sedes e vedações protectoras.

Tamanho e escalabilidade

As válvulas de esfera estão disponíveis numa gama mais vasta de tamanhos, sendo mais fácil produzir válvulas de esfera de grande dimensão do que válvulas de obturador de grande dimensão. É comum encontrar válvulas de esfera com mais de 24 polegadas, enquanto as válvulas de obturador de grandes dimensões são raras.

Personalização

As válvulas de esfera permitem uma maior personalização, como a adição de portas Sloven, configurações de várias portas e revestimentos especiais ou materiais de esfera. As complexas válvulas de obturador personalizadas não são realmente uma opção.

Custo

As válvulas de macho são geralmente mais baratas do que as válvulas de esfera. Os seus corpos simples de uma só peça reduzem a complexidade de fabrico em comparação com alguns tipos de válvulas de macho esférico.

Válvula de esfera Vs. Aplicações da válvula de encaixe

Vejamos onde as válvulas de macho e de esfera são mais bem utilizadas com base nas suas caraterísticas:

Onde utilizar as válvulas de obturador

Fluidos corrosivos - Pode ser equipado com revestimentos de proteção para resistência química. A vedação estanque também evita danos por infiltração.

Exigências de vedação mais elevadas - A grande superfície de vedação torna-os adequados para aplicações que requerem um fecho estanque a bolhas. Por exemplo, condutas de gás natural.

Meios abrasivos - Pode cortar eficazmente o fluxo descontrolado de abrasivos como lamas. Os contornos suaves evitam a acumulação de resíduos.

Funcionamento frequente de ligar/desligar - Os ciclos repetidos não afectam a vedação tão rapidamente como as válvulas de esfera, graças ao corpo de peça única mais simples e à ausência de mecanismos de injeção de esferas.

Aplicações económicas - O preço acessível torna-os apelativos para aplicações comerciais onde as pressões/temperaturas extremas não são um fator.

Onde utilizar as válvulas de esfera

Extremos de pressão superior e inferior - Disponível em classificações de classe até 4500 psi e designs de sede assistida por pressão para uma vedação eficaz a altas e baixas pressões. Podem suportar temperaturas criogénicas ou linhas de vapor sobreaquecido.

Aceleração frequente - A forma esférica dos orifícios das válvulas de esfera provoca menos danos no fio devido a alterações de velocidade, em comparação com as válvulas de obturador durante o estrangulamento.

Maior capacidade de caudal - As válvulas de esfera de passagem total correspondem ao diâmetro do tubo para evitar constrição. Isto permite-lhes lidar com caudais mais elevados do que as válvulas de obturador do mesmo tamanho.

Manutenção fácil - As válvulas de esfera, como os modelos de três peças ou de entrada superior, permitem a assistência sem serem removidas da tubagem. As suas sedes reconstruíveis simplificam a manutenção. Os obturadores requerem a substituição total da válvula.

Automatização - A forma compacta, o funcionamento leve e a gama de métodos de acionamento tornam as válvulas de esfera perfeitas para o controlo automático de ligar/desligar.

Como escolher entre válvulas de esfera e válvulas de encaixe

Eis alguns pontos-chave que podem ajudar a orientar a sua decisão ao escolher uma válvula de obturador ou uma válvula de esfera:

• Vedação e regulação - Se o fecho estanque for crítico, as válvulas de obturador são a melhor opção. Para aplicações de estrangulamento, opte por válvulas de esfera.
• Frequência de funcionamento - As válvulas de obturador tratam de ciclos mais frequentes. Utilize válvulas de esfera para tarefas mais simples de ligar/desligar.
• Condições de funcionamento - Selecione válvulas de obturador lubrificadas para necessidades de alta temperatura. Para pressões extremamente baixas e altas, selecione válvulas de esfera.
• Propriedades dos fluidos - As válvulas de obturador são adequadas para fluidos corrosivos, polimerizantes ou carregados de sólidos. As válvulas de esfera são adequadas para serviços limpos.
• Factores de manutenção - As válvulas de obturador permitem uma rápida substituição dos vedantes. As válvulas de esfera simplificam a limpeza do filtro em linha.
• Orçamento - As válvulas de macho ganham em termos de rentabilidade. Gastar mais à partida em válvulas de esfera mais bem construídas para poupar a longo prazo.

Uma avaliação cuidadosa do fluido, dos parâmetros de pressão, das necessidades de controlo do fluxo, das expectativas de longevidade e do orçamento para a sua aplicação permite a seleção ideal da válvula de macho ou de esfera. E consultar um engenheiro de aplicações nunca é demais!

Espero que esta comparação entre válvula de obturador e válvula de esfera lhe tenha dado os detalhes necessários para determinar qual o tipo de válvula que melhor se adequa às suas necessidades específicas. Tanto as válvulas de obturador como as válvulas de esfera desempenham papéis vitais numa série de utilizações industriais, com as suas vantagens e desvantagens relativas a dependerem da situação. Se tiver outras perguntas sobre válvulas, diga-me nos comentários!