Válvulas borboleta resilientesAs válvulas borboleta são o tipo de válvula mais utilizado em tubulações industriais. Elas utilizam materiais elásticos, como a borracha, como superfície de vedação, contando com a "resiliência do material" e a "compressão estrutural" para obter o desempenho de vedação.
Este artigo não apenas apresenta a estrutura, os usos e os materiais, mas também os analisa desde o conhecimento geral até a lógica aprofundada.
1. Noções básicas sobre válvulas borboleta resilientes (Breve descrição)
1.1 Estrutura Básica
Corpo da válvula:Geralmente do tipo wafer, tipo lug ou tipo flangeado.
Disco da válvula:Uma placa metálica circular que comprime a sede de borracha quando fechada, criando uma vedação.
Sede da válvula:Fabricado com materiais elásticos como NBR/EPDM/PTFE/revestimento de borracha, que funcionam em conjunto com o disco da válvula.
Haste da válvula:Utiliza principalmente um design de eixo simples ou de eixo duplo.
Atuador:Alavanca, engrenagem helicoidal, elétrica, pneumática, etc.
1.2 Características comuns
O nível de vedação geralmente atinge zero vazamento.
Baixo custo e ampla gama de aplicações.
Utilizado principalmente em sistemas de baixa a média pressão, como água, ar condicionado, HVAC e indústrias químicas leves.
2. Conceitos errôneos sobre válvulas borboleta resilientes
2.1 A essência da vedação reside na resiliência da borracha.
Muitas pessoas acreditam que: "Assentos resilientes dependem da resiliência da borracha para vedar."
A verdadeira essência da selagem é:
corpo da válvula + distância entre centros da haste da válvula + espessura do disco da válvula + método de assentamento da sede da válvula
Juntos, criam uma "zona de compressão controlada".
Em resumo:
A borracha não pode ficar muito frouxa nem muito apertada; ela depende de uma "zona de compressão de vedação" controlada pela precisão da usinagem.
Por que isso é crucial?
Compressão insuficiente: a válvula apresenta vazamento quando fechada.
Compressão excessiva: Torque extremamente alto, envelhecimento prematuro da borracha.
2.2 Um formato de disco mais aerodinâmico é mais eficiente em termos de energia?
Visão geral: Discos de válvulas aerodinâmicos podem reduzir a perda de pressão.
Isso é verdade de acordo com a teoria da "mecânica dos fluidos", mas não é totalmente aplicável à aplicação prática das válvulas borboleta resilientes.
Razão:
A principal causa de perda de pressão em válvulas borboleta não é o formato do disco da válvula, mas sim o "efeito túnel de microcanais" causado pela contração da borracha da sede da válvula. Um disco de válvula muito fino pode não fornecer pressão de contato suficiente, o que pode levar a linhas de vedação descontínuas e vazamentos.
Um disco de válvula aerodinâmico pode causar pontos de tensão agudos na borracha, reduzindo sua vida útil.
Portanto, o projeto de válvulas borboleta com sede macia prioriza a "estabilidade da linha de vedação" em detrimento da aerodinâmica.
2.3 As válvulas borboleta com sede macia possuem apenas uma estrutura de linha central.
É comum ouvir na internet que as válvulas borboleta excêntricas devem usar vedações metálicas rígidas.
No entanto, a experiência prática em engenharia demonstra que:
A dupla excentricidade melhora significativamente a vida útil das válvulas borboleta resilientes.
Razão:
Dupla excentricidade: O disco da válvula entra em contato com a borracha apenas durante os últimos 2-3° de fechamento, reduzindo significativamente o atrito.
Torque mais baixo, resultando em uma seleção de atuadores mais econômica.
2.4 A principal consideração para o assento de borracha é o "nome do material"*
A maioria dos usuários se concentra apenas em:
EPDM
NBR
Viton (FKM)
Mas o que realmente afeta a expectativa de vida é:
2.4.1 Dureza Shore:
Por exemplo, a dureza Shore A do EPDM não se resume a "quanto mais macio, melhor". Normalmente, o ponto de equilíbrio ideal é entre 65 e 75, que permite obter zero vazamento em baixa pressão (PN10-16).
Muito macia: Baixo torque, mas rasga facilmente. Em picos de alta pressão (>2 MPa) ou ambientes turbulentos, a borracha macia é excessivamente comprimida, causando deformação por extrusão. Além disso, altas temperaturas (>80°C) amolecem ainda mais a borracha.
Muito rígido: Difícil de vedar, especialmente em sistemas de baixa pressão (<1 MPa), onde a borracha não pode ser comprimida o suficiente para formar uma interface hermética, levando a microvazamentos.
2.4.2 Temperatura de vulcanização e tempo de cura
A temperatura de vulcanização e o tempo de cura controlam a reticulação das cadeias moleculares da borracha, afetando diretamente a estabilidade da estrutura da rede e o desempenho a longo prazo. A faixa típica é de 140-160°C e de 30-60 minutos. Temperaturas muito altas ou muito baixas levam a uma cura irregular e ao envelhecimento acelerado. Nossa empresa geralmente utiliza vulcanização em múltiplos estágios (pré-cura a 140°C, seguida de pós-cura a 150°C). 2.4.3 Deformação Permanente por Compressão
A deformação permanente por compressão refere-se à proporção de deformação permanente que a borracha sofre sob tensão constante (geralmente compressão de 25% a 50%, testada a 70 °C/22 h, ASTM D395) e que não consegue recuperar totalmente. O valor ideal para a deformação permanente por compressão é inferior a 20%. Esse valor é o "gargalo" para a vedação da válvula a longo prazo; a alta pressão prolongada leva à formação de folgas permanentes, resultando em pontos de vazamento.
2.4.4 Resistência à Tração
A. A resistência à tração (geralmente >10 MPa, ASTM D412) é a tensão máxima que a borracha pode suportar antes de se romper por tração, sendo crucial para a resistência ao desgaste e ao rasgo da sede da válvula. O teor de borracha e a proporção de negro de fumo determinam a resistência à tração da sede da válvula.
Em válvulas borboleta, ela resiste ao cisalhamento causado pela borda do disco da válvula e pelo impacto do fluido.
2.4.5 O maior perigo oculto das válvulas borboleta é o vazamento.
Em acidentes de engenharia, o vazamento geralmente não é o maior problema, mas sim o aumento do torque.
O que realmente leva à falha do sistema é:
Aumento repentino de torque → danos na engrenagem sem-fim → desarme do atuador → travamento da válvula
Por que o torque aumenta repentinamente?
- Expansão da sede da válvula em altas temperaturas
- Absorção de água e expansão da borracha (especialmente EPDM de baixa qualidade)
- Deformação permanente da borracha devido à compressão prolongada.
- Projeto inadequado do espaço entre a haste da válvula e o disco da válvula
- A sede da válvula não se assentou corretamente após a substituição.
Portanto, a "curva de torque" é um indicador muito importante.
2.4.6 A precisão da usinagem do corpo da válvula não é irrelevante.
Muitas pessoas acreditam erroneamente que a vedação das válvulas borboleta com sede macia depende principalmente da borracha, portanto, os requisitos de precisão de usinagem do corpo da válvula não são elevados.
Isso está completamente errado.
A precisão do corpo da válvula afeta:
A profundidade da ranhura da sede da válvula → desvio na compressão da vedação, causando facilmente desalinhamento durante a abertura e o fechamento.
Chanfro insuficiente na borda da ranhura → arranhões durante a instalação da sede da válvula
Erro na distância entre os centros do disco da válvula → contato excessivo localizado
2.4.7 O núcleo das "válvulas borboleta totalmente revestidas de borracha/PTFE" é o disco da válvula.
O objetivo principal da estrutura totalmente revestida de borracha ou PTFE não é "ter uma área maior que pareça resistente à corrosão", mas sim impedir a entrada do fluido nos microcanais dentro do corpo da válvula. Muitos problemas com válvulas borboleta baratas não se devem à má qualidade da borracha, mas sim a:
A "folga em forma de cunha" na junção entre a sede e o corpo da válvula não está sendo devidamente considerada.
Erosão por fluidos a longo prazo → microfissuras → formação de bolhas e protuberâncias na borracha
A etapa final é a falha localizada da sede da válvula.
3. Por que as válvulas borboleta resilientes são usadas no mundo todo?
Além do baixo custo, os três motivos mais importantes são:
3.1. Tolerância a falhas extremamente alta
Em comparação com as vedações metálicas, as vedações de borracha, devido à sua excelente elasticidade, apresentam uma grande tolerância a desvios de instalação e ligeiras deformações.
Até mesmo erros na pré-fabricação da tubulação, desvios nos flanges e tensões desiguais nos parafusos são absorvidos pela elasticidade da borracha (é claro que isso é limitado e indesejável, podendo causar danos à tubulação e à válvula a longo prazo).
3.2. Melhor adaptabilidade às flutuações de pressão do sistema
As vedações de borracha não são tão "frágeis" quanto as vedações de metal; elas compensam automaticamente a linha de vedação durante as flutuações de pressão.
3.3. Menor custo total do ciclo de vida
As válvulas borboleta com vedação rígida são mais duráveis, mas o custo e o custo do atuador são mais elevados.
Em comparação, os custos totais de investimento e manutenção das válvulas borboleta resilientes são mais econômicos.
4. Conclusão
O valor deVálvulas borboleta resilientesNão se trata apenas de "vedação suave".
As válvulas borboleta com vedação macia podem parecer simples, mas os produtos verdadeiramente excelentes são respaldados por uma lógica rigorosa de nível de engenharia, incluindo:
Design preciso da zona de compressão
Desempenho controlado da borracha
Combinação geométrica entre o corpo e a haste da válvula.
processo de montagem da sede da válvula
Gestão de torque
Testes de ciclo de vida
Esses são os fatores-chave que determinam a qualidade, e não o "nome do material" e a "estrutura da aparência".
NOTA:* DADOS refere-se a este site:https://zfavalves.com/blog/key-factors-that-determine-the-quality-of-soft-seal-butterfly-valves/
Data da publicação: 09/12/2025