Introdução
O complexo processo industrial depende de tipos de válvulas para direcionar o fluxo de fluidos, que incluem líquidos, gases e lamas como principais executantes. Estes dispositivos mecânicos funcionam como heróis anónimos para controlar substâncias vitais, gerindo o seu fluxo, pressão e direção, o que garante o funcionamento seguro do sistema. A válvula de globo e a válvula de esfera representam duas opções populares de válvulas que se destacam em diferentes aplicações devido às suas caraterísticas operacionais distintas. Os engenheiros e técnicos, bem como os responsáveis pela manutenção dos sistemas de manuseamento de fluidos, têm de compreender as diferenças essenciais entre as válvulas de globo e as válvulas de esfera, uma vez que se encontram entre os tipos de válvulas mais comuns utilizados em várias indústrias. Este documento examina a comparação completa entre as válvulas de globo e de esfera, explorando os seus mecanismos operacionais e variações de conceção e capacidades de desempenho e critérios de seleção para aplicações industriais.
Diferenças fundamentais: Válvula Globo vs Válvula de Esfera
Embora tanto as válvulas de globo como as válvulas de esfera sirvam o objetivo fundamental de controlar o fluxo de fluido, os seus mecanismos internos e as caraterísticas de desempenho resultantes diferem significativamente. Estas diferenças determinam a sua adequação a várias aplicações.
Princípio de funcionamento
A principal diferença resulta dos seus diferentes princípios de funcionamento. Uma válvula de globo, pertencente à categoria das válvulas de movimento linear, funciona através do movimento linear dos seus componentes. Um disco ou componente de obturador nesta válvula move-se perpendicularmente à direção do fluxo. A válvula funciona levantando o disco para expor uma abertura restrita entre a sede da válvula quando esta está na posição aberta. O disco desce para a sede em passos graduais, bloqueando o fluxo até atingir uma paragem completa. Esta conceção, típica das válvulas que fazem parte da família de válvulas de movimento linear, permite aos utilizadores obter um controlo e regulação exactos do caudal.
Em contrapartida, uma válvula de esfera emprega um movimento rotativo, caracterizado pela rotação da esfera. A esfera esférica, ou esfera rotativa, com um furo (um orifício) no centro, é o elemento principal desta conceção de válvula. A posição da válvula permite que o furo se alinhe com a tubagem para permitir um fluxo sem restrições. Uma rotação de um quarto de volta das hastes da válvula em 90 graus posiciona a esfera para bloquear o percurso do fluxo de fluido, tornando o orifício perpendicular à direção do fluxo, frequentemente indicada pela posição da alavanca. As válvulas de esfera funcionam através de um sistema básico de duas posições que caracteriza a sua conceção.
Estrutura
Os princípios operacionais distintos das válvulas de globo e de esfera tornam-se visíveis através das suas diferentes concepções estruturais. Uma válvula de globo consiste num corpo de válvula em forma de globo (o seu homónimo) com um castelo que protege os componentes internos e uma haste que se liga ao disco do obturador, juntamente com um volante manual ou fixação do atuador na extremidade de uma haste roscada. O design do espaço de fluxo em forma de S ou Z dentro da válvula de globo leva a maiores quedas de pressão. A base da válvula proporciona normalmente uma ligação estável ao sistema de tubagem. Cada um destes elementos é parte integrante da válvula.
As válvulas de esfera mantêm uma conceção básica e compacta em comparação com outros tipos de válvulas. O dispositivo inclui um corpo de válvula que contém a esfera, juntamente com sedes de vedação e uma haste ligada à esfera com roscas na extremidade de uma haste rotativa roscada, e um atuador ou punho operacional. O centro da esfera contém um orifício que cria o espaço de fluxo quando aberto. Uma válvula de esfera mantém um percurso de fluxo direto durante a sua posição aberta, reduzindo assim as limitações de fluxo. Cada um destes elementos é também uma parte crucial da válvula.
Controlo do fluxo
É aqui que reside frequentemente a diferença fundamental na sua aplicação. As válvulas de globo são excelentes no estrangulamento e regulação do caudal. O seu movimento linear permite um controlo preciso do grau de abertura, o que as torna ideais para aplicações em que os caudais do fluido têm de ser ajustados frequentemente ou mantidos a um nível específico. A capacidade de funcionar numa posição parcialmente aberta é uma caraterística fundamental, permitindo um controlo preciso do fluxo de fluido na direção certa. Imagine um maestro a controlar meticulosamente o volume de uma orquestra - é esse o nível de controlo que uma válvula de globo oferece.
As válvulas de esfera existem principalmente para proporcionar uma paragem total ou completa do fluxo. As válvulas de esfera apresentam uma funcionalidade limitada de estrangulamento, mas o seu principal objetivo continua a ser a realização de operações de fecho rápidas e seguras. O movimento de rotação da esfera a partir da abertura total conduz a uma alteração exponencial do caudal, o que dificulta ajustes precisos. Um interrutor de luz funciona como um dispositivo de ligar/desligar sem quaisquer posições intermédias. As caraterísticas operacionais da maioria das válvulas de esfera funcionam de forma semelhante ao funcionamento de um interrutor de luz.
Vedação
Os dois tipos de válvulas criam vedações eficazes através de métodos operacionais diferentes. A válvula de globo, actuando como uma das válvulas de corte, atinge a sua função de vedação quando o disco se aloja firmemente contra a sede da válvula. Isto cria uma vedação apertada que impede a passagem do fluido. As caraterísticas de conceção permitem aos utilizadores substituir ou recolocar os componentes do disco e da sede para preservar a vedação mais segura à medida que o equipamento envelhece, assegurando um desempenho contínuo mesmo após utilização repetida na posição fechada.
O mecanismo de vedação nas válvulas de esfera funciona forçando as sedes a pressionar contra a superfície da esfera. O PTFE (Teflon) e outros elastómeros representam os materiais típicos utilizados para fabricar estas sedes de válvula. Quando a válvula atinge a sua posição fechada, o fecho da válvula empurra a esfera para contactar firmemente com as sedes, criando uma vedação à prova de fugas, o que resulta em baixas probabilidades de fugas. As válvulas de esfera fabricadas com padrões elevados podem criar uma condição de fuga zero absoluta, conhecida como vedação "estanque a bolhas", conseguindo uma paragem total do fluxo do fluido. A posição do manípulo indica frequentemente este estado fechado, por vezes posicionado num ângulo reto em relação à tubagem.
Perda de pressão
O trajeto sinuoso do fluido através das válvulas de globo conduz a uma maior perda de pressão do que a verificada nas válvulas de esfera. A função restritiva do disco, juntamente com as alterações direcionais no padrão de fluxo, conduz a este resultado. Consequentemente, o fluido que sai de uma válvula de globo pode estar a uma pressão inferior à da entrada.
As válvulas de esfera mantêm um percurso de fluxo direto durante o funcionamento, o que resulta numa queda de pressão reduzida. Elevadas taxas de caudal combinadas com requisitos mínimos de energia tornam-se possíveis através do design da válvula de esfera. O fluido move-se diretamente para a frente com obstáculos mínimos no seu percurso, assegurando que a pressão permanece relativamente consistente da entrada à saída.
Cenários de aplicação
As caraterísticas distintas das válvulas de globo e de esfera determinam os seus cenários de aplicação preferenciais em vários sistemas de tubagens industriais.
As válvulas de globo são normalmente utilizadas em:
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Aplicações que requerem estrangulamento frequente ou regulação do caudal.
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Serviços de alta pressão e alta temperatura.
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Sistemas de vapor.
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Sistemas de água de arrefecimento, uma escolha comum para regular o caudal.
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Sistemas industriais de óleo, assegurando um fornecimento controlado de combustível.
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Válvulas de controlo onde o controlo preciso do fluxo é essencial, incluindo aplicações nas indústrias marítimas.
As válvulas de esfera são normalmente encontradas em:
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Serviço de isolamento on/off, uma escolha comum em muitas aplicações, incluindo canalizações residenciais.
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Aplicações onde é necessário um fecho rápido.
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Aplicações de lamas e fluidos viscosos (modelos de furo completo).
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Serviços de baixa a média pressão e temperatura, incluindo algumas aplicações em redes de irrigação.
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Processamento químico.
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Gasodutos de gás natural.
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Sistemas de paragem de emergência, onde a fiabilidade é fundamental.
Resumo das candidaturas, orçamento e sectores de atividade
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Caraterística
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Válvula de globo
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Válvula de esfera
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Aplicações típicas
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Regulação de caudal, alta pressão/temperatura, vapor, água de arrefecimento, fuelóleo, válvulas de controlo
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Isolamento on/off, fecho rápido, lamas, pressão/temperatura baixa a média, processamento químico, gás natural
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Orçamento
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Geralmente mais caros, especialmente para tamanhos maiores e classificações mais elevadas
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Geralmente menos dispendioso, especialmente para tamanhos mais pequenos e classificações mais baixas
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Indústrias adequadas
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Produção de energia, petróleo e gás (a montante), tratamento de água, AVAC, controlo de processos
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Química, petroquímica, petróleo e gás (midstream/downstream), alimentos e bebidas, residencial, agricultura
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Que válvula deve escolher? Factores a considerar para a válvula de globo vs. válvula de esfera
A seleção da válvula adequada requer a consideração cuidadosa de vários factores relacionados com a aplicação específica.
Tipo de suporte
A seleção do material do fluido representa um ponto de consideração vital. As válvulas de esfera de passagem total são mais adequadas para lamas e fluidos altamente viscosos porque reduzem os problemas de entupimento. Os materiais que correspondem aos fluidos corrosivos têm de ser selecionados para a construção da válvula. Os requisitos do seu projeto serão totalmente satisfeitos quando escolher um fornecedor que demonstre excelência tanto na funcionalidade do produto como na capacidade de conceção de soluções para selecionar a válvula ideal.
Quedas de pressão
Quando a minimização da pressão é uma das suas principais preocupações, uma válvula de esfera proporciona uma redução superior da perda de pressão em comparação com outros tipos de válvulas. Esta pequena perda de pressão torna as válvulas de esfera ideais para aplicações em que a eficiência energética e a manutenção de elevados caudais são fundamentais. Por outro lado, a maior queda de pressão das válvulas globo torna-se benéfica quando as aplicações necessitam de redução de pressão ou regulação de caudal. Independentemente dos seus requisitos de pressão, a parceria com uma empresa que possui uma experiência líder em válvulas automatizadas, com um historial comprovado em várias indústrias, oferece a garantia de que está a selecionar uma solução apoiada por uma vasta experiência.
Temperatura
Os materiais disponíveis para as válvulas acomodam diferentes requisitos de temperatura de funcionamento. As especificações de temperatura dos materiais da válvula e dos materiais da sede necessitam de uma avaliação cuidadosa. Os materiais de alta qualidade nas válvulas automatizadas são necessários para ambientes com temperaturas exigentes, de modo a garantir a fiabilidade e uma vida útil prolongada.
Custo
As válvulas de esfera custam menos do que as válvulas de globo na maioria dos casos, porque têm menos componentes e uma estrutura de conceção mais simples. As vantagens de desempenho das aplicações críticas ultrapassam as diferenças de custo quando estas aplicações necessitam de um controlo preciso ou de um funcionamento a alta pressão. Os produtos económicos da VINCER VALVE ultrapassam os preços das marcas internacionais, o que permite poupanças substanciais na aquisição sem sacrificar os padrões de desempenho essenciais.
Como a atuação melhora o desempenho das válvulas de esfera e globo
O processo de acionamento por fonte de energia externa melhora as válvulas de globo e de esfera, melhorando o seu desempenho operacional e funcionalidade. Os actuadores podem ser pneumáticos (utilizando a pressão do ar), eléctricos (utilizando um motor elétrico) ou hidráulicos (utilizando a pressão do fluido). Um fornecedor que ofereça uma vasta gama de soluções industriais para a automatização deve ser considerado por aqueles que pretendem automatizar os seus sistemas de válvulas, o que permite diversas escolhas e a capacidade de adaptar as soluções a necessidades específicas, oferecendo uma maior flexibilidade na conceção do sistema.
Para válvulas de globoA atuação da válvula permite um controlo de caudal automatizado e preciso. Os actuadores eléctricos, em particular, podem ser integrados em sistemas de controlo sofisticados para ajustar a posição da válvula com base em parâmetros de processo em tempo real, assegurando caudais óptimos e a eficiência do sistema. O sistema funciona de forma semelhante aos braços robóticos que utilizam dados de sensores para controlar um mostrador com elevada precisão.
Para válvulas de esferaA atuação pneumática permite uma operação rápida e fiável de ligar/desligar, especialmente em sistemas de segurança críticos ou processos automatizados. As operações de paragem de emergência beneficiam dos actuadores pneumáticos porque proporcionam respostas rápidas e imediatas. Os actuadores eléctricos permitem o posicionamento exato das válvulas de esfera em aplicações que necessitam de modulação da válvula, embora esta utilização seja menos prevalecente do que com as válvulas de globo.
Os sistemas de acionamento eliminam a necessidade de operadores humanos, uma vez que proporcionam benefícios de controlo automático em ambientes perigosos e em locais de válvulas inacessíveis. A automatização do funcionamento da válvula cria funções de válvula consistentes e repetíveis, o que resulta em processos mais estáveis e eficientes. A sua procura de uma solução de válvula automatizada deve centrar-se em empresas que compreendam primeiro os requisitos da sua aplicação para sugerir o sistema de válvula ideal.
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Estratégias de manutenção e otimização do tempo de vida
A manutenção adequada é crucial para garantir uma longa vida útil e um funcionamento fiável das válvulas de globo e de esfera. Negligenciar a manutenção pode provocar danos graves e reduzir o tempo de vida útil esperado destes componentes críticos. O processo de manutenção essencial inclui inspecções regulares, juntamente com procedimentos de limpeza e tarefas de lubrificação aplicáveis. A escolha de válvulas de alta qualidade de um fabricante reputado contribui significativamente para a longevidade e reduz a frequência da manutenção, ajudando a garantir que funcionam de forma fiável durante longos períodos de tempo. Além disso, a instalação e o funcionamento adequados podem atenuar problemas como o golpe de aríete, que pode ter um impacto negativo na vida útil, e minimizar muitas vibrações, outro fator que pode encurtar a vida útil das válvulas.
A inspeção dos componentes da válvula de globo deve centrar-se na verificação do disco e da sede quanto a sinais de desgaste e danos. O restabelecimento da capacidade de vedação da válvula torna-se possível através da substituição destes componentes. O empanque da haste tem de ser verificado quanto a fugas antes de o técnico o apertar ou substituir.
As válvulas de esfera necessitam de uma manutenção mínima porque têm uma estrutura básica. As sedes sofrem desgaste durante o funcionamento, o que resulta em fugas. O funcionamento de rotina da válvula através de ciclos ajuda a impedir que a esfera adira às superfícies da sede. O funcionamento da válvula pode exigir a instalação de uma nova sede.
A implementação de um programa de manutenção preventiva, com base nas recomendações do fabricante da válvula e na aplicação específica, é fundamental para maximizar a vida útil destas válvulas e evitar falhas inesperadas. O método de manutenção proactiva funciona de forma semelhante aos cuidados de jardinagem para produzir um desempenho duradouro do equipamento e garantir uma longa vida útil.
Conclusão
As válvulas globo e as válvulas de esfera servem diferentes aplicações em sistemas de manuseamento de fluidos porque possuem vantagens únicas que as tornam adequadas para diferentes aplicações. As válvulas globo permitem uma gestão precisa do fluxo para fins de estrangulamento, tornando-as a primeira escolha quando é necessário um controlo preciso, enquanto as válvulas de esfera funcionam melhor como dispositivos de isolamento on/off, oferecendo pouca resistência ao fluxo e resultando numa baixa queda de pressão. A decisão entre estas duas válvulas requer uma avaliação das necessidades específicas da aplicação, que incluem a compatibilidade com o meio, os parâmetros operacionais e os requisitos de custo total. A atuação aumenta ainda mais as capacidades de ambos os tipos de válvulas, permitindo a automatização e um melhor desempenho. Quando se procuram soluções de válvulas fiáveis e abrangentes, é fundamental considerar um parceiro com uma forte compreensão das suas necessidades e um compromisso de fornecer a solução certa. A rápida transição de totalmente aberta para totalmente fechada nas válvulas de esfera, que por vezes ocorre a uma taxa exponencial, é uma caraterística fundamental a considerar para as necessidades de fecho rápido.
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