No setor de controle de fluidos industriais,válvulas borboletaDesempenham um papel fundamental na regulação, direcionamento e isolamento do fluxo de líquidos, gases e lamas em tubulações. Uma válvula borboleta flangeada é um tipo de conexão que apresenta flanges integrados em ambas as extremidades do corpo da válvula, permitindo conexões aparafusadas seguras aos flanges da tubulação.
O mecanismo de rotação de um quarto de volta de umválvula borboleta flangeadadistingue-a de válvulas lineares, como válvulas de gaveta ou globo, oferecendo vantagens em velocidade e eficiência de espaço.
Este artigo se aprofundará nos detalhes das válvulas borboleta flangeadas, abordando seu design, tipos, materiais, aplicações, vantagens e desvantagens, instalação, manutenção, comparações com outras válvulas e tendências futuras.
1. Definição e Princípio de Funcionamento
Uma válvula borboleta flangeada é uma válvula com movimento rotacional de 90 graus, caracterizada por um disco que controla o fluxo de fluido através da rotação da haste. O corpo da válvula possui flanges em ambas as extremidades para conexões diretas por parafusos à tubulação. As válvulas borboleta flangeadas possuem flanges elevados ou planos com furos para parafusos, proporcionando uma conexão mais robusta e estável, adequada para aplicações de baixa, média e alta pressão, bem como para diâmetros pequenos, médios e grandes.
O princípio de funcionamento é simples e eficaz. Uma válvula consiste em um corpo, disco, haste, assento e atuador. Quando uma alavanca ou engrenagem é acionada, ou a haste da válvula é girada por um atuador automático, o disco gira de uma posição paralela ao caminho do fluxo (totalmente aberto) para uma posição perpendicular (totalmente fechado). Na posição aberta, o disco fica alinhado com o eixo da tubulação, minimizando a resistência ao fluxo e a perda de pressão. Quando fechado, o disco veda contra o assento dentro do corpo da válvula.
Este mecanismo permite uma operação rápida da válvula, normalmente exigindo apenas uma rotação de 90 graus, tornando-a mais rápida do que as válvulas multivoltas. As válvulas borboleta flangeadas podem lidar com fluxo bidirecional e normalmente são equipadas com sedes resilientes ou metálicas para garantir um fechamento hermético. Seu design as torna particularmente adequadas para sistemas que exigem comutação frequente ou onde o espaço é limitado.
2. Componentes
Os principais componentes incluem:
- Corpo de válvula: A carcaça externa, normalmente uma construção de flange dupla, fornece conexões estruturais e abriga os componentes internos. Aço carbono é usado para uso geral, aço inoxidável para resistência à corrosão, bronze-níquel-alumínio para ambientes marítimos e aço-liga para condições extremas.
- Disco de válvula:O elemento rotativo, disponível em design aerodinâmico ou plano, controla o fluxo. O disco pode ser centralizado ou deslocado para melhorar o desempenho. Aço inoxidável, bronze-alumínio ou revestido com nylon para maior resistência ao desgaste.
- Tronco: O eixo que conecta o disco da válvula ao atuador transmite a força rotacional. Aço inoxidável ou ligas de alta resistência suportam o torque.
Hastes de eixo passante ou de duas peças são comumente usadas, equipadas com vedações para evitar vazamentos.
- Assento: A superfície de vedação é feita de um material elastomérico, como EPDM ou PTFE. EPDM (-20°F para 250°F), BUNA-N (0°F a 200°F), Viton (-10°F a 400°F) ou PTFE (-100°F para 450°F) é usado para vedações macias; materiais metálicos como aço inoxidável ou Inconel são usados para vedações rígidas de alta temperatura.
- Atuador: Operado manualmente (alça, engrenagem) ou motorizado (pneumático, elétrico).
- Gaxetas e juntas: Garanta vedações estanques entre os componentes e nas conexões de flange.
Esses componentes trabalham juntos para fornecer controle de fluxo confiável.
3. Tipos de válvulas borboleta flangeadas
As válvulas borboleta flangeadas podem ser categorizadas da seguinte forma com base no alinhamento do disco, método de atuação e tipo de corpo.
3.1 Alinhamento
- Concêntrica (deslocamento zero): A haste da válvula se estende pelo centro do disco e possui uma sede resiliente. Esta válvula é adequada para aplicações de baixa pressão com temperaturas de até 250°F.
- Deslocamento duplo: A haste da válvula é deslocada para trás do disco e descentralizada, reduzindo o desgaste da sede. Esta válvula é adequada para aplicações de média pressão e temperaturas de até 400°F.
- Triplo deslocamento: O ângulo cônico aumentado do assento cria uma vedação metal-metal. Esta válvula é adequada para alta pressão (até Classe 600) e alta temperatura (até 1200°F) aplicações e atende aos requisitos de vazamento zero.
3.2 Método de Atuação
Os tipos de atuação incluem manual, pneumático, elétrico e hidráulico para atender a vários requisitos operacionais.
4. Aplicações industriais
As válvulas borboleta flangeadas são amplamente utilizadas nos seguintes setores:
- Tratamento de água e esgoto: usado para regulação de fluxo em estações de tratamento e sistemas de desvio. - Processamento químico: o manuseio de ácidos, álcalis e solventes requer materiais resistentes à corrosão.
- Petróleo e Gás: Tubulações para petróleo bruto, gás natural e processos de refino.
- Sistemas HVAC: Controla o fluxo de ar e água em redes de aquecimento e resfriamento.
- Geração de energia: gerencia vapor, água de resfriamento e combustível.
- Alimentos e bebidas: design higiênico para manuseio asséptico de fluidos.
- Farmacêutica: Controle preciso em ambientes estéreis.
- Marítimo e Papel e Celulose: Usado para processamento de água do mar, celulose e produtos químicos.
5. Vantagens e desvantagens das válvulas borboleta de flange
5.1 Vantagens:
- Compacto e leve, reduzindo custos de instalação e necessidades de espaço.
- Operação rápida de um quarto de volta e resposta rápida.
- Menor custo para diâmetros maiores.
- Baixa perda de pressão quando aberto, energeticamente eficiente e eficiente.
- Adequado para troca de fluidos com excelente desempenho de vedação.
- Fácil de manter e compatível com sistemas de automação.
5.2 Desvantagens:
- O disco da válvula bloqueia o caminho do fluxo quando aberto, resultando em alguma perda de pressão. - Capacidade de estrangulamento limitada em aplicações de alta pressão, podendo causar cavitação.
- Assentos de válvulas macios se desgastam mais rapidamente em meios abrasivos.
- Fechar muito rápido pode causar golpe de aríete.
- Alguns projetos exigem torques iniciais mais altos, exigindo atuadores mais potentes.
6. Como instalar uma válvula borboleta
Durante a instalação, alinhe o flange da válvula com o flange do tubo, garantindo que os furos dos parafusos coincidam.
Insira uma junta para vedação.
Fixe com parafusos e porcas, apertando uniformemente para evitar distorção.
Válvulas de flange dupla exigem alinhamento de ambos os lados simultaneamente; válvulas do tipo lug podem ser aparafusadas em um lado de cada vez.
Verifique a liberdade de movimento do disco acionando a válvula antes de pressurizar.
Quando instalada verticalmente, a haste da válvula deve ser posicionada horizontalmente para evitar acúmulo de sedimentos.
Siga sempre as diretrizes do fabricante e os padrões de teste, como API 598.
7. Normas e Regulamentos
Válvulas borboleta flangeadasdeve cumprir com os padrões de segurança e interoperabilidade:
- Projeto: API 609, EN 593, ASME B16.34. - Testes: API 598, EN 12266-1, ISO 5208.
- Flanges: ASME B16.5, DIN, JIS.
- Certificações: CE, SIL3, API 607(segurança contra incêndio).
8. Comparação com outras válvulas
Em comparação com as válvulas de gaveta, as válvulas borboleta flangeadas operam mais rápido e oferecem recursos de estrangulamento, mas são um pouco menos resistentes ao fluxo.
Comparadas às válvulas de esfera, elas são mais econômicas para diâmetros maiores, mas apresentam maior perda de pressão durante a abertura.
As válvulas globo oferecem melhor precisão de estrangulamento, mas são maiores e mais caras.
No geral, as válvulas borboleta são excelentes em aplicações com restrições de espaço e custo.