Válvulas - Válvulas
diferentes características de fluxo. A figura a seguir mostra algumas válvulas globo em corte com seus principais componentes.
Cuidados especiais devem ser tomados durante a sua seleção quando a perda de carga for alta. A má especificação pode provocar vibrações excessivas, danificando a válvula, a tubulação e suportes, ou a equipamentos interligados. Neste caso, uma cunha cônica ou em "V" poderá solucionar o problema. Caso se necessite realizar o fechamento do fluxo, em fluidos que contenham algumas partículas sólidas em suspensão, e onde a regulagem não precisa ser muito fina, deve-se especificar um disco de material como borracha ou neoprene. Quando o fluido não contém partículas sólidas em suspensão, o disco poderá ser de metal para obter uma vida útil mais longa.
O disco poderá ser fixo ou solto na haste. Quando fixo, este gira juntamente com a haste, proporcionando uma leve abrasão e limpeza do assento da válvula toda vez que ocorre o fechamento. Quando solto, o disco pode girar independente da haste, e o fechamento ocorre pelo contato do disco contra o assento. Válvulas do tipo globo são usadas em geral para diâmetros até 250 m. Acima desse diâmetro, o disco se torna muito grande e transmite esforços elevados para a haste, requerendo reforços especiais para suportá-la.
Em sistemas de bombeamento são empregadas em instalações auxiliares ou quando o problema da perda de carga excessiva for irrelevante frente a
necessidade de absoluta estanqueidade, como no caso de bombeamento de líquidos voláteis. Fabricam-se válvulas globo dos seguintes materiais:
§ Bronze: Para água, óleo e gás até 13,8 bar; vapor até 8,6 bar. Com diâmetros de 12.5 m a 50 m.
§ Ferro fundido: Para vapor saturado, água, gás, óleo, etc, a 40º C. Com diâmetros de 40 a 250 m. § Aço carbono fundido classe 150 1b: Para vapor até 260º C. Água, óleo e gás a 40º C.
§ Aço carbono fundido classe 300 1b: Para vapor até 450º C. Água, óleo e gás a 40º C.
Podem-se encontrar modelos com duas ou com três vias, como os mostrados a seguir.
Válvula "Y" ou Obliqua
Esta é uma variação da válvula globo, com a diferença que a haste e o assento estão posicionados em um ângulo de 45 graus em relação ao eixo da tubulação, tal como ilustrado a seguir. A vantagem dessa configuração é a menor queda de pressão com melhor característica de controle. Podem ser aplicadas no controle de fluidos químicos com alta taxa de corrosão, sendo fabricadas com um corpo de duas peças e um assento intercambiável preso entre as duas partes, tornando a substituição mais rápida. As características de dimensões e material de fabricação são as mesmas da válvula globo comum.
Esta é mais uma versão da válvula globo, com as extremidades de entrada e saída perpendiculares entre si. Possui a vantagem de ajudar a reduzir o número de conexões do sistema de tubulações. É usualmente constituída de um único corpo, podendo ser bipartida de forma semelhante à válvula "Y", com a mesmo propósito. As características de dimensões e condições de operação também são similares à válvula globo.
Este é um tipo de válvula globo usada quando se deseja um fino controle do fluxo. A maior diferença se encontra na cunha de fechamento, que nas válvulas agulha não são discos, mas sim um plug ou agulha, cujo comprimento é maior do que o próprio diâmetro. A figura a seguir mostra uma válvula agulha típica.
Quando fechada, a agulha se encaixa num anel no corpo da válvula. A medida em que a válvula é aberta, a agulha se desencaixa e abre-se uma passagem anular em volta dela. O grau de regulagem depende da suavidade do ângulo da agulha e, conseqüentemente, da relação entre comprimento e diâmetro. Quanto maior o comprimento, maior o grau de regulagem.
A válvula tipo agulha é projetada para controle fino, com alta perda de carga, podendo provocar vibrações elevadas em altas taxa de fluxo. Por este motivo, os diâmetros usuais de fabricação vão de 3,2 m a 25 m. E em pequenas dimensões, a pressão de trabalho pode chegar em torno de 700 bar, com faixa de temperatura de -70º C a 260º C.
As válvulas borboleta são de construção muito simples, constituindo-se em um anel do mesmo diâmetro da tubulação, com um disco que gira dentro do anel em torno de um eixo (lentilha), abrindo ou fechando a passagem do fluido.
O disco é a peça que mais afeta o desempenho da válvula, havendo muitas diferenças de um fabricante para outro. O disco causa turbulência no fluido, provocando perda de carga e aumentando a corrosão local, motivo pelo qual qualquer modificação que possa diminuir esta turbulência torna-se válida, uma vez que não influi de sobremaneira no custo da válvula, podendo-se encontrar no mercado discos excêntricos, discos com volutas, dentre outros.
Outro fator importante a ser considerado no projeto do disco é a tendência de se fechar sozinho com o fluxo do fluido. Para resolver este problema, muitas válvulas tipo borboleta possuem um mecanismo no atuador para segurar a válvula na posição desejada.
Para melhorar a vedação do disco, a válvula pode ser fornecida com um anel de borracha ou material plástico para servir de assento ao disco. Quando o serviço é corrosivo ou erosivo, o corpo e disco podem ser revestidos com um material mais resistente. O acionamento é simples, bastando um giro de setenta a noventa graus para abrir ou fechar completamente a passagem e são fabricadas com diâmetros que variam de 0,075 m a 6 m
Originalmente, as válvulas de diafragma eram utilizadas para controle de ar comprimido nas minas de carvão da África do Sul. Atualmente este tipo de válvula é usado nos mais diversos processos, como gases em geral, fluidos altamente corrosivos ou abrasivos, polpas e em fluidos que possuam um alto índice de sólidos em suspensão. Este modelo consiste em um corpo tubular, onde a parte superior possui uma membrana de material plástico, formando um diafragma. Para fechar a válvula, o diafragma é pressionado para baixo por um pistão até obstruir por completo a passagem do fluido, ficando todo o mecanismo de acionamento fora de contato com o fluido. Entre os materiais mais utilizados na fabricação do diafragma estão a borracha natural, borracha sintética e vários plásticos.
São encontrados dois tipos básicos de válvulas de diafragma. O mais comum possui o canal de passagem levantado no centro da válvula, onde o diafragma é abaixado (a). Possui como desvantagem dificultar a drenagem da linha, principalmente quando o fluido é corrosivo ou solidificável. O outro tipo é o de corpo com passagem reta (b), que tem como desvantagem a vida útil mais curta da membrana. Possui a vantagem de permitir a limpeza da linha. Tais modelos são mostrados na figura a seguir.
O acionamento é normalmente feito por volante ou ainda por alavanca de operação rápida de noventa graus. Pela simples construção, é ideal para acionamento pneumático com molas. Devido ao material do diafragma, a válvula possui limites operacionais de pressão e temperatura bem estreitos, com a pressão variando de 3,5 a 8,3 bar e a temperatura de 70º C a 150º C.
Esta válvula, de construção bem simples, é semelhante à válvula diafragma. O corpo consiste em um mangote de borracha flexível com um mecanismo por fora para estrangulá-lo, fechando a passagem do fluido. Como o corpo é de borracha, os limites de temperatura são bastante baixos, variando de 70º C para a borracha e 150º C para alguns mangotes de material plástico. O limite de pressão não é tão baixo, uma vez que o mangote pode ser reforçado com lonas de nylon ou outro material resistente. São fabricados normalmente com diâmetros até 600 m.