Válvula de esfera flutuante

R: As válvulas de esfera flutuante são operadas por um eixo, ou haste, preso ao topo da esfera que a gira 90 graus (um quarto de volta). À medida que a esfera gira, a porta é coberta ou descoberta pela parede do corpo da válvula, liberando ou interrompendo o fluxo do meio. A haste é fixada com folga suficiente à esfera para que, à medida que a esfera gira em seu eixo, a pressão do fluxo empurre a esfera contra sua sede a jusante, criando uma vedação hermética. Por esta razão, as válvulas de esfera flutuantes podem não vedar tão eficazmente em aplicações de pressão muito baixa após ter ocorrido um certo desgaste da sede. Isto ocorre porque pode não haver pressão suficiente do meio para forçar a esfera contra a sede a jusante para criar uma vedação hermética. Entretanto, na maioria das aplicações, a pressão a jusante é suficiente para manter uma vedação hermética muito depois de as sedes terem começado a se desgastar.

R: Embora as válvulas de esfera flutuantes tenham inúmeras aplicações, sua finalidade é essencialmente apenas controlar como os líquidos fluem através das tubulações, embora essas não sejam o único tipo de válvula de esfera usada para essa finalidade. O outro tipo principal – uma válvula de esfera munhão – também é usado para tais fins e um pouco mais tarde iremos compará-lo com a variedade flutuante.
Uma válvula de esfera flutuante recebe o nome da esfera oca em forma de bola que "flutua" livremente dentro do corpo da válvula, que é comprimida entre duas sedes flexíveis enquanto está suspensa no líquido. O que uma válvula de esfera flutuante normalmente faz durante a operação é flutuar ligeiramente a jusante, o que faz com que o mecanismo de assentamento se comprima sob a esfera. Caso o assento se desintegre, a esfera flutua até a haste de metal para selá-la. Isso fornece uma segurança contra falhas dentro do design.
O sistema também envolve uma haste no corpo da válvula que a conecta a uma fenda na parte superior da esfera e permite que ela gire 90 graus. Esta haste permite que a esfera se mova lateralmente quando a pressão a montante atua sobre ela, enquanto a outra sede a jusante melhora a estanqueidade da vedação da válvula. Isto permite que a válvula feche quando o líquido flui em qualquer direção.
A própria esfera possui um orifício por onde os líquidos passam livremente quando está corretamente alinhada com ambas as extremidades da válvula. Este furo, quando perpendicular, veda a válvula. Quando este orifício estiver em qualquer outra posição, o líquido continuará a fluir através dele. A válvula de esfera flutuante pode parar, distribuir e alterar a direção do fluxo de líquidos dentro de uma tubulação, tendo como principais características o design de vedação das sedes, que aliviam automaticamente a pressão, vedando de forma confiável quando o fluxo inverte e atuando como um dispositivo de travamento.
A pressão atua na válvula fechada na parte traseira da sede a montante, bem como na esfera, o que força a esfera na direção da sede a jusante. Esta força deforma e limita as sedes das válvulas. Esta deformação temporária é incorporada no design dos assentos, utilizando a energia armazenada para alterar temporariamente a sua forma, a fim de manter a vedação quando a temperatura ou a pressão mudam.

R: A principal diferença entre uma válvula de esfera com sede de metal flutuante e uma com munhão é que as válvulas de esfera com munhão têm eixos para manter a esfera no lugar.
Primeiro, é importante compreender as diferenças entre válvulas de esfera flutuantes e de munhão. Essencialmente, essas são duas maneiras diferentes pelas quais a válvula suporta a esfera interna.
Em uma válvula de esfera flutuante, as sedes mantêm a esfera no lugar e ela flutua no corpo da válvula. A pressão a montante do líquido ou gás empurra a esfera contra a sede a jusante. Isso ajuda a formar uma vedação estanque.
Por outro lado, uma válvula esférica com sede de metal munhão usa eixos na parte superior e inferior da esfera para mantê-la no lugar. Como tal, a esfera permanece no lugar e não se move lateralmente dentro do corpo da válvula. Em vez disso, para proporcionar uma vedação hermética, assentos flutuantes circundam a bola e estão sempre em contato com ela. Com pressão, as sedes pressionam a esfera para formar uma vedação.
De modo geral, uma válvula de esfera flutuante exigirá mais torque para operar do que uma válvula de esfera munhão. Além disso, as válvulas de esfera flutuantes são normalmente limitadas a válvulas menores em comparação com as opções de munhão.

R: Uma válvula de esfera flutuante é uma válvula simples que possui um bom desempenho de vedação.
A carga da esfera é transmitida ao anel de vedação de saída.
O anel de vedação deve ser feito de um material que possa suportar a carga de trabalho do meio esférico.
Este tipo de válvula é normalmente usado para aplicações de baixa e média pressão.
Em uma válvula de esfera flutuante, a esfera flutua dentro da válvula. Não está conectado a nada. A sede da válvula é fixa e a esfera está livre.
Quando a pressão muda, a esfera se move em direção à abertura e cria uma vedação hermética para interromper o fluxo.
Neste tipo de válvula, a esfera é empurrada em direção à abertura para controlar o fluxo.
As válvulas de esfera flutuantes são frequentemente usadas em aplicações multiportas.
Eles são ideais para aplicações de alta e baixa pressão, bem como para suspensões contendo pequenas partículas sólidas.
Em primeiro lugar, apresentam um menor risco de fugas em comparação com as válvulas esfera munhão, tornando-as adequadas para aplicações onde a prevenção de fugas é fundamental.
Sua manutenção é notavelmente mais simples do que as válvulas esfera munhão, que podem ser difíceis de reparar, muitas vezes exigindo paradas em todo o sistema para procedimentos de manutenção.
A relação custo-benefício é outra vantagem, já que as válvulas de esfera flutuantes geralmente têm um preço mais acessível do que suas contrapartes de munhão.
Sua versatilidade se destaca pela compatibilidade com diversos fluidos, fácil operação e adequação para aplicações em espaços confinados.
Oferecendo uma resposta rápida para desligar ou permitir o fluxo de fluido, as válvulas de esfera flutuantes são inestimáveis ​​para sistemas de fechamento de emergência e aplicações críticas.
O design com esfera flutuante garante vedação impermeável quando pressionada em suas sedes, garantindo uma vedação hermética e evitando vazamento de qualquer meio pela válvula.

A: Elemento Esférico
Ambos os tipos de válvula empregam um elemento esférico, comumente referido como esfera, para regular o fluxo de fluidos.
Baixa resistência ao fluxo
Um ponto em comum notável é a resistência mínima ao fluxo exibida por ambos os tipos de válvula, tornando-as adequadas para aplicações que priorizam baixa resistência ao fluxo de fluido.
Versatilidade com fluidos
Ambas as válvulas demonstram versatilidade, sendo adequadas para uso com uma ampla gama de fluidos, tornando-as adaptáveis ​​a diversos cenários operacionais, incluindo espaços confinados.
Atuação Quarto de Volta
Outra característica compartilhada é o mecanismo de atuação de um quarto de volta, garantindo facilidade de operação.
Esse recurso os torna particularmente adequados para sistemas de desligamento de emergência e aplicações críticas onde uma resposta rápida é essencial.
Controle da haste da válvula
Ambos os tipos de válvula incorporam uma haste de válvula para controlar o movimento da esfera, contribuindo para sua eficiência operacional e controle.

R: Uma válvula de esfera flutuante compreende 3 partes principais:
Uma alavanca atuadora.
Uma haste.
Uma bola flutuante.
A alavanca do atuador é a parte mais externa usada para abrir ou desligar o fluxo de fluido. Quando é girado em um ângulo de 90-graus, ele gira a haste que gira a bola para uma posição aberta ou fechada.
Na base da válvula, a esfera permanece desmontada e é sustentada apenas por um anel de polímero estacionário e sedes.
Quando a válvula está fechada, a pressão média empurra a esfera firmemente contra as sedes. Isto proporciona uma vedação hermética e interrompe o fluxo imediatamente. No entanto, como a bola não está apoiada, altos níveis de pressão não podem ser distribuídos a uma base para diminuir a força sobre a bola. Uma válvula de esfera flutuante é, portanto, recomendada apenas para aplicações de baixa a média pressão com temperaturas médias. Quando necessário, também pode ser customizado para funcionar em aplicações criogênicas.
Em relação ao gerenciamento de transbordamento e controle de vazamentos, uma válvula de esfera flutuante de qualidade deve ter um design de haste antiestática e anti-explosão. Isto significa que nos casos em que a pressão é elevada ou durante picos de fluido, a haste permanecerá no lugar sem vazamentos. Uma sede macia e flexível é igualmente essencial, pois cria vedação ao redor da esfera flutuante para interromper o fluxo do meio.

R: A eficiência das válvulas esfera flutuantes as torna ideais para aplicações como:
Sistemas de corte de emergência - sistemas de tubulações, como aqueles que envolvem combustíveis, água ou gases críticos, geralmente exigem uma válvula de corte de resposta rápida em caso de emergências. Dado que este tipo de válvula esfera é desmontada, ela funciona rapidamente e, portanto, é adequada para desligamentos de emergência SIL 3.
Sistemas de água – os sistemas de distribuição de água exigem que a pressão seja mantida em níveis ideais para sustentar o fluxo e evitar que bolsas de ar restrinjam o fluxo de água. O fluxo de água também precisa ser controlado para evitar transbordamentos. Uma válvula de esfera flutuante seria uma boa escolha para controle do sistema de água, pois é sensível à pressão e pode abrir e fechar conforme necessário com base nas condições de pressão.
Alívio de pressão na tubulação – o gerenciamento da pressão na tubulação é essencial para evitar quebras e acidentes semelhantes. Uma válvula de esfera flutuante pode ser adicionada a uma tubulação como uma válvula de saída de pressão, pois ela assume a pressão enquanto permanece intacta, em oposição a uma válvula de esfera montada que às vezes pode estourar.

A: Selo composto
Uma sede de válvula é fornecida nos lados a montante e a jusante da válvula, e a sede da válvula é embutida no corpo da válvula por meio de uma prensa especial.
Depende da elasticidade da sede da válvula para fornecer a pré-carga inicial.
As sedes nos lados a montante e a jusante da válvula são completamente simétricas e não há restrição quanto à direção de instalação. É uma válvula bidirecional.
É usado principalmente para aplicações com condições de trabalho abaixo de 150 graus (o material especial pode chegar a 250 graus)
Tem as vantagens de operação flexível e vedação confiável.
Os materiais de vedação macio comumente usados ​​incluem: PTFE, RPTFE, NYLON, PPL, PEEK, etc.
Vedação metálica rígida
O lado a montante da válvula é fornecido com um conjunto de sede e a superfície de vedação é coberta com um metal duro. O lado a jusante do corpo da válvula é soldado diretamente.
A sede no lado a montante da válvula fornece a pressão específica de vedação inicial necessária para a válvula, a sede no lado a jusante da válvula desempenha a função principal de vedação e a válvula tem uma direção de instalação restrita.
Essas vedações são usadas principalmente em aplicações com condições de trabalho que incluem alta temperatura e presença de partículas, poeira, lama, etc.
Tem as vantagens de ser resistente a altas temperaturas, alta pressão, desgaste e erosão, além de ser uma vedação confiável.
O material de cobertura de superfície usual é o metal duro Stellite.
Selo macio
Dois componentes de sede de válvula são fornecidos nos lados a montante e a jusante da válvula. Cada componente da sede da válvula é formado por uma sede de válvula, um anel de sede de válvula e um anel de gaxeta. O anel da sede da válvula é fixado na sede da válvula pelo anel de gaxeta e um anel de vedação é disposto entre a sede da válvula e o anel de vedação do tipo corpo da válvula. Por um lado, a sede da válvula e o corpo da válvula são vedados, por outro lado, pode fornecer a pré-tensão inicial da válvula.
As duas sedes da válvula são completamente simétricas, a válvula não tem restrições quanto à direção de instalação e é uma válvula bidirecional.
A vedação de metal é a vedação primária, que é usada para cortar a maior parte do meio e bloquear a entrada de impurezas particuladas no meio na superfície de vedação macia. A vedação suave é a vedação secundária, usada para bloquear completamente o meio.
Estas vedações são usadas principalmente em aplicações onde as condições de trabalho incluem a presença de partículas, poeira, lama e outros meios sob temperatura normal (abaixo de 150 graus)
Tem as vantagens de ter operação flexível, resistência ao desgaste e à erosão, longa vida útil e ser um tipo de vedação confiável.
O material usado para vedações macias (anel de sede de válvula) geralmente é um tipo de borracha.

R: O oleoduto principal para transporte de petróleo e gás natural precisa ser um oleoduto limpo e deve ser enterrado no subsolo. Para tubulações enterradas, recomenda-se selecionar válvulas de esfera soldadas ou flangeadas de diâmetro total. Para tubos ramificados, recomenda-se selecionar conexões flangeadas ou conexões soldadas com válvula de esfera de diâmetro total ou de diâmetro reduzido.
Para tubulações e equipamentos de armazenamento de derivados de petróleo, recomenda-se o uso de válvulas esfera flangeadas.
Para gasodutos urbanos e gasodutos naturais, a escolha sugerida são válvulas esfera flutuantes com conexão flangeada e conexões fêmea.
O sistema de tubulação de oxigênio metalúrgico deve usar válvulas de oxigênio rigorosamente desalifáticas.
Ao trabalhar com fluidos em temperaturas muito baixas, recomenda-se selecionar a válvula esfera de baixa temperatura com tampa de válvula
O sistema de tubulação da unidade de craqueamento catalítico da unidade de refino de petróleo pode ser usado com uma válvula de esfera com haste de elevação.
Nos equipamentos e sistemas de tubulação de meios corrosivos, como ácidos e álcalis utilizados na indústria química, é apropriado selecionar válvulas de esfera de aço inoxidável feitas de aço inoxidável austenítico com politetrafluoroetileno como anel de sede.
As válvulas de esfera seladas metal-metal podem ser usadas em sistemas de tubulação ou dispositivos que funcionam em alta temperatura em sistemas metalúrgicos, sistemas de energia, plantas petroquímicas e sistemas de aquecimento urbano.
Quando o ajuste de fluxo é necessário, pode-se selecionar acionamento por engrenagem helicoidal, válvula de esfera de ajuste pneumático ou elétrico com abertura em forma de V.

R: Uma válvula de esfera flutuante usa uma esfera giratória e uma haste que fornece controle de fluxo liga/desliga. Quando a válvula está posicionada onde o furo está alinhado na mesma direção da tubulação, ela está na posição aberta e o fluido pode passar a jusante. Quando a esfera é girada 90-graus, o furo se torna perpendicular ao caminho do fluxo, o que significa que a válvula de esfera flutuante está fechada e o fluido não pode passar a jusante.
As vantagens de uma válvula de esfera flutuante incluem fechamento rápido, sendo necessário apenas um giro de 90-graus para fechar a válvula. O estado aberto ou fechado da válvula pode ser facilmente detectado pela posição da manivela.
Os designs de esfera flutuante apresentam uma esfera fixada apenas na haste, sem o uso de sedes energizadas. A pressão da linha faz com que a esfera se mova ou “flutue” contra a sede a jusante, criando uma vedação positiva, não permitindo a passagem do meio. A esfera flutuante proporciona vedação hermética, mesmo após longos períodos. Seu design é muito compacto em comparação com outras válvulas de isolamento, perfeitas para uso em áreas com restrições de espaço.

R: A válvula de esfera flutuante tem uma estrutura simples e bom desempenho de vedação. Contudo, a carga da esfera que suporta o meio de trabalho é toda transmitida ao anel de vedação de saída. Portanto, é necessário considerar se o material do anel de vedação pode suportar a carga de trabalho do meio esférico. Quando está sob impacto de pressão mais alta, a esfera pode se deslocar. Como resultado, esta estrutura é geralmente usada para válvulas esfera de média e baixa pressão.
As características gerais da válvula esférica tipo flutuante são tamanho pequeno, leve, estrutura simples e uma esfera com função de flutuação livre para melhor garantir a vedação. A válvula esférica usa uma esfera com um orifício circular como parte de abertura e fechamento, que gira 0-90 graus em torno do centro da haste sob o acionamento da haste da válvula para completar a função de abertura e fechamento. Possui características de estrutura compacta e comutação rápida. Pode girar 90 graus para fechar a válvula e cortar o meio da tubulação. O diâmetro da passagem esférica é igual ao diâmetro da tubulação. A resistência ao fluxo é pequena e a capacidade de fluxo é grande. A haste da válvula é baixada, o que evita acidentes de penetração da haste da válvula e garante a segurança de uso.

R: As válvulas esfera flutuantes apresentam todos os componentes básicos de uma válvula esfera. Além desses componentes, outros complementos, como anéis de vedação e gaxetas extras, também podem ser adicionados para personalizar a válvula. Aqui está uma olhada em algumas das partes principais de uma válvula de esfera flutuante.
Corpo
O corpo da válvula de esfera flutuante abriga todas as partes móveis. Pode ser uma unidade única ou dividida em peças diferentes. O corpo foi projetado para proteger as partes funcionais da válvula e facilitar a conexão da válvula à tubulação. É também o primeiro limite de pressão da válvula. O corpo da válvula de esfera flutuante geralmente é feito de aço carbono, aço inoxidável, aço carbono de baixa temperatura, duplex, super duplex, inconel e muito mais.
Aparar
A guarnição abriga todas as partes móveis de uma válvula de esfera flutuante. Essas peças incluem a haste, a esfera, as sedes e as mangas da válvula. A haste conecta o atuador ao disco ou esfera. Ele está conectado a uma fenda na parte superior da bola e pode movê-la um quarto de volta. As válvulas de esfera flutuantes apresentam hastes anti-explosão que podem suportar temperaturas médias e baixas. O disco em uma válvula esférica flutuante tem o formato de uma esfera oca. O centro oco da bola é conhecido como furo. A esfera é feita de aço e possui perfurações para melhor vedação. Ele está conectado à haste em uma extremidade e tem a capacidade de flutuar livremente na válvula. As válvulas esfera flutuantes apresentam duas sedes elastoméricas. As sedes possuem anéis de vedação que proporcionam fechamento hermético quando a válvula é desligada e protegem as sedes contra alta pressão quando a válvula é ligada.
Atuador do
O atuador é o que você usa para abrir e fechar a válvula. Ele está conectado à haste em uma extremidade para que, quando você move o atuador, a haste também se mova. Muitos tipos de atuadores podem ser usados ​​com válvulas de esfera flutuantes, dependendo da aplicação e do meio. Alguns tipos comuns incluem haste nua, engrenagem, alavanca manual, atuador pneumático, atuador hidráulico, atuador de gás, atuador de gás sobre óleo, atuador motorizado, atuador hidráulico/eletro, atuador operado hidráulico e muito mais.

R: As válvulas de esfera flutuantes têm muitos tamanhos, tipos e configurações diferentes. Eles são muito versáteis e podem ser personalizados para se adequar a qualquer tipo de aplicação ou tubulação, como válvula esfera de aço carbono. Aqui estão alguns tipos comuns de válvulas de esfera flutuantes.
Com base no tamanho do furo
O centro oco da bola é chamado de furo. Existem dois tipos de válvulas de esfera flutuantes com base no tamanho do furo.
Válvulas de esfera flutuante de passagem total
As válvulas de esfera flutuante de passagem total apresentam um tamanho de furo que corresponde ao diâmetro da tubulação à qual a válvula está conectada. Estas válvulas permitem o fluxo do meio sem quaisquer restrições e são adequadas para meios líquidos e gasosos. Nas válvulas flutuantes de passagem plena, a pressão a montante da tubulação afeta toda a área da superfície da esfera, empurrando-a contra a sede a jusante de forma mais eficaz. As válvulas de esfera flutuante de passagem total fornecem vedações mais estanques do que qualquer outro tipo de válvula de esfera.
Válvulas esfera flutuantes com furo reduzido
Em válvulas de esfera flutuante de furo reduzido, o tamanho do furo é alguns tamanhos nominais menor que o diâmetro da tubulação. Estas válvulas são adequadas para aplicações onde o fluxo do meio precisa ser restringido. Eles são usados ​​principalmente na indústria de petróleo e gás. Em válvulas flutuantes de diâmetro reduzido, a pressão onstream da tubulação afeta uma porção dedicada da esfera. Isto significa que é necessário um certo nível de pressão para empurrar a esfera contra a sede a jusante. As válvulas de esfera flutuante de diâmetro reduzido só podem ser usadas em aplicações onde a pressão é alta o suficiente para obter um fechamento hermético da válvula.
Baseado na montagem
As válvulas esfera flutuantes podem ter uma, duas ou três peças unidas por meio de conexões soldadas ou forjadas. Existem três tipos de válvulas de esfera flutuantes com base na montagem.
Válvula de esfera flutuante de peça única
Este tipo de válvula de esfera flutuante apresenta um único corpo de aço fundido ou forjado que abriga todas as partes móveis da válvula. As válvulas esfera flutuantes de peça única estão disponíveis em diferentes tamanhos e são o tipo mais compacto de válvula esfera. São as válvulas esfera flutuantes mais baratas disponíveis no mercado e são amplamente utilizadas em aplicações menores. As válvulas de esfera flutuantes de peça única não podem ser abertas para limpeza, reparo ou manutenção, por isso são usadas principalmente com meios como gases, onde pouca manutenção é necessária.
Válvula de esfera flutuante de duas peças
As válvulas de esfera flutuante de duas peças apresentam duas peças de carcaça que são forjadas ou fundidas juntas. Uma peça da válvula é sempre maior que a outra e abriga todas as partes móveis da válvula. As válvulas de esfera flutuantes de duas peças podem ser abertas para manutenção, reparo e limpeza. No entanto, a válvula precisa ser desconectada da tubulação para isso.
Válvula de esfera flutuante de três peças
Este tipo de válvula de esfera flutuante apresenta três peças de carcaça ou corpo. Essas válvulas são maiores e mais caras. Você também pode encontrar válvulas de esfera flutuantes de três peças de pequeno porte para aplicações compactas. As três peças do corpo são forjadas entre si. Metade do corpo é maior e abriga todas as partes móveis da válvula. Este tipo de válvula pode ser facilmente mantido, reparado ou limpo sem a necessidade de remover a válvula da tubulação.

A: Corpo:
O corpo da válvula é a estrutura principal desta válvula. Ele segura a bola, as hastes e outros componentes internos. O corpo foi projetado para suportar alta pressão e temperatura. O corpo da válvula de esfera flutuante é feito de vários materiais, como aço carbono, aço inoxidável e ferro fundido.
Assentos:
As sedes das válvulas estão localizadas em ambos os lados da esfera. Sua finalidade é fornecer uma vedação contra a bola. Os assentos são feitos de um material como PTFE ou grafite reforçado. Este material evita danos à bola e proporciona uma vedação hermética.
Bola:
A esfera é uma parte esférica ou cilíndrica da válvula de esfera flutuante. Ele controla o fluxo de fluido através da válvula. A bola geralmente é feita de um material rígido, como aço inoxidável, latão ou aço cromado. No entanto, ele foi projetado para se ajustar firmemente às sedes das válvulas para evitar vazamentos.
Tronco:
A haste é um componente estendido e delgado que conecta a esfera à alça ou atuador. A haste é feita de aço inoxidável ou material semelhante. Ele foi projetado para suportar as forças geradas durante a operação.
Alça ou Atuador:
A alça ou atuador é usado para controlar a abertura e o fechamento da válvula. A manivela é operada manualmente, enquanto o atuador pode ser elétrico ou pneumático, dependendo da aplicação.

A: Custo mais baixo
As válvulas esfera flutuantes são geralmente mais baratas do que as válvulas esfera munhão, o que as torna mais econômicas para aplicações de baixa pressão.
Manutenção fácil
As válvulas esfera flutuantes são mais fáceis de manter do que as válvulas esfera munhão. A esfera e a haste podem ser facilmente removidas do corpo da válvula para inspeção e reparo.
Operação rápida
As válvulas esfera flutuantes são projetadas para operação rápida e fácil, tornando-as adequadas para aplicações de operação rápida.
Melhor controle de fluxo
As válvulas esfera flutuantes oferecem melhor controle de fluxo do que as válvulas esfera munhão devido ao design de passagem completa, que reduz a turbulência e a queda de pressão.