A seleção de válvulas é um passo muito importante na conceção de qualquer sistema de manuseamento de fluidos, porque o tipo errado de válvula pode causar muitos problemas. Entre todos os tipos de válvulas, a válvula de gaveta e a válvula de esfera são duas das válvulas mais utilizadas em engenharia e tecnologia. Embora ambas sejam utilizadas para controlar o fluxo de líquidos, diferem em termos de conceção, funcionalidade e aplicação. É fundamental compreender estas diferenças para obter os melhores resultados em termos de desempenho do sistema, produtividade e segurança em vários sectores. Este artigo centrar-se-á na descrição detalhada das válvulas de gaveta e das válvulas de esfera, o que o ajudará a fazer a escolha certa para a sua aplicação.
O que é uma válvula de gaveta?
Na sua forma mais simples, uma válvula de gaveta é uma válvula de movimento linear que abre ou fecha o fluxo de água ou de qualquer outro fluido. A sua principal aplicação é abrir ou fechar completamente o fluxo de fluido, permitindo um fluxo total quando na posição aberta e nenhum fluxo quando fechada. Alguns dos tipos mais comuns de válvulas de gaveta são as válvulas de gaveta de deslizamento paralelo, as válvulas de gaveta de cunha (cunha sólida, cunha flexível e cunha dividida) e as válvulas de gaveta de passagem, que são desenvolvidas para satisfazer diferentes condições de alta pressão e temperatura.
O que é uma válvula de esfera?
Uma válvula de esfera é um tipo de válvula rotativa que roda um quarto de volta para abrir ou fechar a válvula com a ajuda de um disco esférico com um orifício no centro. As válvulas de esfera caracterizam-se pela sua capacidade de fecho rápido, vedação estanque e tamanho relativamente pequeno, o que as torna adequadas para utilização em sistemas de abastecimento de água. Existem vários tipos de válvulas de esfera, tais como válvulas de esfera de passagem completa, de passagem reduzida, de passagem em V e montadas no munhão, e cada uma delas tem diferentes coeficientes de caudal e classificações de pressão. O elemento principal é uma esfera oca com um orifício rotativo.
Válvula de gaveta vs. válvula de esfera: como é que se comparam?
Trabalho
Conceção e estrutura
A estrutura das válvulas de gaveta e de esfera também tem algumas diferenças que podem ser descritas da seguinte forma: Uma válvula de gaveta é composta por corpo, castelo, gaveta, anéis de sede, haste e atuador, que pode ser manual ou automático. A comporta desliza ao longo da haste com a ajuda dos anéis da sede para regular o caudal. As válvulas de esfera, pelo contrário, são normalmente compostas por um corpo, esfera, sedes, haste e atuador. A esfera, com o seu furo único, é o principal componente de controlo do fluxo, que roda para abrir ou fechar as sedes, permitindo ou impedindo o fluxo de fluidos. As válvulas de gaveta são geralmente maiores e mais pesadas do que as válvulas de esfera do mesmo tamanho e classe de pressão, principalmente devido ao espaço necessário para o movimento da gaveta.
Controlo do fluxo
No caso do controlo do caudal, as válvulas de gaveta são utilizadas principalmente para aplicações on-off em grandes linhas de abastecimento de água. Não são muito eficazes no controlo ou gestão do caudal. Alguns dos problemas que podem surgir da abertura parcial de uma válvula de gaveta incluem a vibração induzida pelo caudal, a erosão da gaveta e das sedes devido à elevada velocidade do fluido que passa através da abertura restrita e danos na válvula. As válvulas de esfera são utilizadas principalmente para serviço on/off, mas podem fornecer alguma medida de estrangulamento, especialmente quando a esfera tem um orifício em forma de V. No entanto, o estrangulamento com uma válvula de esfera normal também pode provocar o desgaste da sede se for efectuado durante muito tempo. Em termos de controlo do caudal, a utilização de válvulas de controlo é mais recomendada do que as válvulas de gaveta e de esfera.
Aplicações
As válvulas de gaveta são utilizadas nos processos em que é necessário um fluxo grande e livre do meio e em que a válvula não é aberta ou fechada frequentemente. Os exemplos incluem:
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Estações de tratamento de água e de águas residuais
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Oleodutos e gasodutos
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Centrais eléctricas
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Actividades mineiras
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Manuseamento de materiais a granel
As válvulas de esfera, devido ao seu funcionamento rápido e à sua capacidade de fecho e vedação, são utilizadas numa vasta gama de aplicações, tais como
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Sistemas HVAC
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Distribuição de gás natural
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Processamento químico
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Indústria alimentar e de bebidas
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Produtos farmacêuticos
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Sistemas automatizados de controlo de processos
Depende principalmente das necessidades do sistema, por exemplo, se é necessário um fecho rápido, uma vedação estanque ou uma baixa queda de pressão.
Desempenho de vedação
A estanquidade é um dos aspectos mais importantes do desempenho da válvula, e tanto as válvulas de gaveta como as válvulas de esfera têm diferentes graus de vedação. As válvulas de esfera, especialmente as que têm sedes macias (PTFE ou elastómero), são relativamente mais eficazes em termos de vedação do que as válvulas de gaveta. Isto deve-se à forma esférica da esfera e ao contacto uniforme com as sedes ao longo da superfície de vedação. As válvulas de gaveta dependem do fecho da gaveta sobre as sedes para criar uma vedação. Ao longo do tempo, as superfícies de vedação das válvulas de gaveta podem ficar sujeitas a desgaste, dependendo da frequência de utilização da válvula ou se o fluido que passa através da válvula contém materiais abrasivos, o que pode causar fugas.
Vida útil
A vida útil das válvulas de gaveta e das válvulas de esfera depende do material utilizado na válvula, das condições de trabalho (pressão, temperatura, tipo de fluido) e da frequência de utilização. Em geral, as válvulas de macho esférico são menos complexas em termos de conceção e têm menos peças em movimento, pelo que é mais provável que tenham um ciclo de vida mais longo, especialmente em serviços cíclicos. A operação de um quarto de volta também reduz o desgaste das peças internas. As válvulas de gaveta, devido ao seu movimento de fita, podem sofrer mais desgaste na gaveta e nas sedes, especialmente se a válvula for utilizada para estrangulamento. No entanto, nos casos em que são utilizadas maioritariamente na posição totalmente aberta ou totalmente fechada e não estão expostas a condições severas, as válvulas de gaveta também podem funcionar durante muito tempo e garantir a durabilidade do sistema como um todo.
Manutenção e limpeza
A manutenção das válvulas de gaveta e das válvulas de esfera é diferente devido à conceção das duas. As válvulas de gaveta são geralmente mais exigentes em termos de manutenção devido ao número de peças que se movem e ao desgaste da gaveta e dos assentos. A manutenção do eixo pode exigir uma lubrificação frequente, enquanto o empanque pode exigir uma inspeção para verificar se existem fugas. A limpeza também pode ser mais complicada nas válvulas de gaveta, devido à cavidade que normalmente está disponível para o depósito de detritos, causando assim contaminação. As válvulas de esfera são comparativamente menos complexas e, por isso, necessitam de menos manutenção. No entanto, as sedes das válvulas de esfera podem ser desgastadas por fluidos abrasivos ou alta pressão. A limpeza de uma válvula de esfera é geralmente fácil, por vezes apenas requer que a válvula seja aberta e lavada.
Factores a considerar na escolha entre válvulas de gaveta e válvulas de esfera
Tipo de fluido
A natureza do fluido que vai ser gerido pelo sistema é um fator crítico na escolha da válvula. Para fluidos limpos e não viscosos, tanto as válvulas de gaveta como as válvulas de esfera podem ser as melhores escolhas. No entanto, para fluidos que contenham sólidos em suspensão ou lamas, as válvulas de gaveta podem ser mais susceptíveis a entupimentos ou danos na sede devido ao movimento de deslizamento da gaveta. As válvulas de esfera, que se limpam a si próprias à medida que a esfera roda, podem ser preferíveis em tais aplicações. Para fluidos altamente corrosivos, o material de construção das peças da válvula (corpo, sedes, vedantes) é fundamental e ambos os tipos de válvulas são fabricados em vários materiais resistentes à corrosão e podem suportar gases.
Espaço de instalação
O tamanho do espaço de instalação também pode determinar se é utilizada uma válvula de gaveta ou de esfera. As válvulas de esfera têm geralmente um design mais compacto do que as válvulas de gaveta com o mesmo tamanho nominal e pressão nominal. Este facto faz com que as válvulas de esfera sejam preferidas em muitos sistemas, uma vez que requerem menos espaço de instalação em muitos casos. As válvulas de gaveta necessitam de um curso mais linear para que a gaveta seja totalmente levantada quando totalmente aberta, o que pode ser uma limitação em algumas aplicações.
Custo
O custo inicial das válvulas de gaveta e das válvulas de esfera pode variar consoante o tamanho, a classe de pressão, o material de construção e a marca. Em geral, nos tamanhos pequenos e nas classes de baixa pressão, o custo das válvulas de esfera pode ser ligeiramente superior ao das válvulas de gaveta. Mas nos tamanhos grandes e nas classes de alta pressão, a diferença de custo pode não ser muito grande e, por vezes, as válvulas de gaveta podem ser mais baratas. O custo global deve também incluir os custos a longo prazo, tais como os custos de manutenção do equipamento e os custos de substituição do equipamento num futuro próximo.
Pressão
Para as pressões baixas a médias até à classe ANSI 300, podem ser utilizadas válvulas de gaveta e de esfera, mas as válvulas de esfera são mais preferidas devido à melhor vedação e ao funcionamento rápido. Em aplicações de alta pressão (ANSI Classe 600+), é necessária a utilização de modelos especiais para ambas. As válvulas de gaveta são utilizadas para aplicações de pressão muito elevada, mas também existem válvulas de esfera de alta pressão com montagem em munhão. É sempre importante garantir que a pressão nominal da válvula é superior à pressão máxima do sistema e ao choque hidráulico.
Temperatura
Outro fator que influencia a escolha da válvula é a temperatura do fluido a ser manuseado. As válvulas de gaveta e as válvulas de esfera podem ser encomendadas com diferentes materiais para o corpo, sedes e vedantes, que são adequados para diferentes gamas de temperatura. A temperatura desempenha um papel significativo no desempenho e durabilidade da válvula e, por isso, pode ser alta ou baixa. Por exemplo, as temperaturas elevadas podem levar à deterioração de alguns materiais de sede macia utilizados nas válvulas de macho esférico. A tabela seguinte apresenta os limites de temperatura aproximados para os materiais mais utilizados nas válvulas:
| Material | Gama de temperaturas típicas (°C) | Gama de temperaturas típicas (°F) |
| Aço carbono | -29 a 427 | -20 a 800 |
| Aço inoxidável | -196 a 538 | -320 a 1000 |
| PTFE (Teflon) | -200 a 260 | -328 a 500 |
| EPDM | -50 a 150 | -58 a 302 |
| Buna-N (Nitrilo) | -40 a 121 | -40 a 250 |
Acionamento de válvulas: O próximo passo para as válvulas de gaveta e de esfera
Embora o funcionamento por volante ou alavanca seja típico das válvulas de gaveta e de esfera, há muitas aplicações em que é necessário um controlo remoto ou automático. É aqui que entra em jogo a atuação da válvula. Os actuadores pneumáticos, eléctricos e hidráulicos podem ser utilizados em válvulas de gaveta e de esfera. Os actuadores pneumáticos funcionam com base no princípio do ar comprimido para fornecer a força necessária para operar a válvula, o que os torna uma solução económica e eficiente para muitas aplicações. Os actuadores eléctricos utilizam um motor elétrico para fornecer o binário necessário para o funcionamento da válvula e são fáceis de interligar com os sistemas de controlo.
Como um fabricante profissional de válvulas actuadas na China, Vinagre dedica-se a oferecer as soluções de válvulas mais inovadoras. O nosso compromisso para com a qualidade e a segurança é sublinhado pelas nossas várias certificações, incluindo CE, ISO9001:2015, FDA e RoHS, que demonstram a nossa adesão às normas de segurança europeias, aos sistemas internacionais de gestão da qualidade e aos rigorosos regulamentos ambientais e de segurança. Além disso, o nosso certificado SIL atualizado garante que os nossos produtos cumprem rigorosos níveis de integridade de segurança. Dedicamo-nos à investigação, desenvolvimento, produção e comercialização independentes de elétrico e pneumático válvulas de gaveta e de esfera. Quer necessite de válvulas de esfera eléctricas para um controlo preciso do caudal ou válvulas de gaveta pneumáticas para um fecho fiável, a Vincer tem uma vasta gama de produtos para satisfazer as suas necessidades.
Conclusão
A seleção da válvula certa é crucial para o sucesso de qualquer sistema de manuseamento de fluidos. A decisão entre estes dois tipos de válvulas depende da natureza da aplicação, do tipo de fluido, da pressão, da temperatura, do espaço disponível, do custo e da necessidade de a válvula ser acionada. Só compreendendo as diferenças e os pontos fortes de cada uma é que se pode fazer a escolha correta das válvulas e ter um sistema de manuseamento de fluidos melhor e mais eficiente.
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