A válvula borboleta esta entre a família de válvulas de um quarto de volta e funcionam de forma muito semelhante às válvulas de esfera. A “borboleta” é um disco conectado a uma haste. Fecha
quando a haste gira o disco por um quarto de volta para uma posição perpendicular à direção do fluxo (imagem direita na Figura 1). Quando a válvula abre, o disco é girado de volta para permitir
o fluxo (imagem à esquerda na Figura 1)
As válvulas borboleta são usadas para serviços on-off ou de modulação e são populares devido ao seu baixo peso, pequena área de instalação, custos mais baixos, operação rápida e disponibilidade
em tamanhos muito grandes. Essas válvulas podem ser operadas por alavancas, engrenagens ou atuadores automáticos.
Figura 1 - Valvula Borboleta
Figura 1 - Valvula Borboleta
Princípio da Operação
As válvulas borboleta têm uma construção relativamente simples. Os principais componentes de uma válvula borboleta são o corpo, vedação, disco e haste (Figura 2). Uma válvula de borboleta típica tem o disco posicionado no centro do tubo conectado e uma haste que é conectada a um atuador ou a uma alça na parte externa da válvula. Na posição fechada, o disco é perpendicular ao fluxo, conforme mostrado na Figura 2, e é selado pela sede da válvula. O eixo também é selado pelo uso de um o-ring. Quando o atuador ou a alavanca gira a haste 90 graus, o disco se afasta da sede da válvula e se posiciona paralelamente ao fluxo. A rotação parcial permite que o fluxo seja limitado ou proporcional.
Figura 2: Anatomia de uma válvula de borboleta
Figure 2: Anatomy of a typical butterfly
As válvulas borboleta usadas para serviços de modulação podem ser projetadas para ter uma característica linear , igual porcentagem, ou on/off.
• Linear: Quando a taxa de vazão está em uma relação linear com a quantidade que o disco percorre, isso significa que em X% da abertura do disco a vazão estará na mesma X% da vazão máxima. Por exemplo, se o disco for aberto 1/3 de volta (30 graus), a vazão será de 33,3% do máximo.
• Igual: Se uma válvula borboleta tiver uma característica de porcentagem igual, isso significa que incrementos iguais de deslocamento da válvula produzem mudanças percentuais iguais na taxa de fluxo. Por exemplo, se viajar de 30 a 40 graus de abertura aumentou a taxa de fluxo de 100 para 170 m3 / h (em 70%), então um curso de 40 a 50 graus aumentará a vazão de 170 para 289 m3 / h ( em 70%). Isso resulta em uma relação logarítmica entre o deslocamento do disco e a taxa de fluxo. Avanços no projeto de válvulas de borboleta tornaram possível a característica de porcentagem igual para ângulos de abertura de 20 a 90 graus.
• On/Off ou esta 100% na Posição fechada ou 100% na posicão aberta.
Tipos de válvulas borboleta
Válvulas borboleta podem vir em diversos projetos, cada um dos quais servem aplicações específicas e faixas de pressão. As válvulas borboleta podem ser categorizadas com base no design do
fechamento do disco, no design da conexão e no método de atuação.
Design de fechamento de disco
As válvulas borboleta podem ser concêntricas ou excêntricas dependendo da localização da haste em relação ao disco e do ângulo da superfície do assento no qual o disco se fecha.
Concêntrico
O tipo mais básico de válvula de borboleta é uma válvula de borboleta centrada ou concêntrica. Isso significa que a haste passa pela linha central do disco que está no centro do furo do tubo
e a sede é a periferia do diâmetro interno do corpo da válvula (Figura 3 à esquerda). Este projeto de válvula de compensação zero também é chamado de assento resiliente, pois depende da
flexibilidade da borracha do assento para selar eficientemente o fluxo quando fechado. Neste tipo de válvula, o disco primeiro entra em contato com a sede em torno de 85 ° durante uma rotação
de 90 °. Válvulas de borboleta concêntricas são comumente usadas para faixas de baixa pressão.
Figura 3.A:válvula borboleta excêntrica com redutor manual para abrir e fechar
Figura 3.B:válvula borboleta de deslocamento zero com uma alavanca manual
Excêntrica
Vista superior esquemática de uma válvula borboleta excêntrica
Figura 4 Vista interna
Uma válvula de borboleta excêntrica significa que a haste não passa pela linha central do disco, mas por trás dela (oposto da direção do fluxo), como visto na Figura 2 à direita. Quando a haste
está localizada logo atrás da linha central do disco, a válvula é chamada de deslocamento único. Este projeto foi desenvolvido para reduzir o contato do disco com a vedação antes do fechamento
completo da válvula, com o objetivo de melhorar a vida útil da válvula. Hoje, as válvulas de deslocamento único deram lugar a válvulas de borboleta de offset duplo e triplo. Em uma válvula borboleta de duplo deslocamento ou duplamente excêntrica, a haste está localizada atrás do disco com um deslocamento adicional para um dos lados (Figura 4). Esta dupla
excentricidade da haste permite que o disco rotativo esfregue sobre o assento por apenas cerca de um a três graus. Uma válvula borboleta de compensação tripla (TOV ou TOBV) é frequentemente
usada em aplicações críticas e é projetada de forma semelhante a uma válvula borboleta de deslocamento duplo.
O terceiro deslocamento é o eixo de contato da sede do disco. A superfície do assento tem uma forma cônica que, acoplada à mesma forma na borda do disco, resulta em contato mínimo antes do
fechamento completo da válvula. Uma válvula borboleta de compensação tripla é mais eficiente e permite menos desgaste. As válvulas de compensação tripla são geralmente feitas de assentos de
metal para criar um fechamento hermético. Os assentos de metal permitem que válvulas de borboleta sejam usadas em faixas de temperatura mais altas. Os projetos de válvula borboleta de alto desempenho usam a pressão na tubulação para aumentar a interferência entre a sede e a borda do disco. Essas válvulas borboleta têm classificações de
pressão mais altas e estão sujeitas a menos desgaste.
Tipos de Conexão e construção Valvula Borboleta
As válvulas borboleta podem ser conectadas a um sistema de tubulação de diferentes maneiras. Os métodos mais comuns são o tipo Wafer (bolacha) ou tipo lug. No entanto, eles também podem utilizar um flange ou uma
conexão tri-clamp.
Valvula Borboleta Caracteristica wafer
Uma válvula borboleta tipo wafer é a versão mais econômica e é colocada entre dois flanges de tubo. Essa válvula pode ou não ter furos de flange fora do corpo da válvula, como visto na Figura 5
.Os flanges do tubo são conectados por longos parafusos que cruzam todo o corpo da válvula, como visto na Figura 6. A vedação entre a válvula e os flanges do tubo é realizado através de juntas,
anéis em O e faces planas da válvula em ambos os lados da válvula. Este tipo de conexão é projetado para vedar contra pressões diferenciais bidirecionais e para evitar refluxo em sistemas
projetados para fluxo universal.
Seleção Rapida de Válvula Borboleta Tipo Wafer
Valvula Borboleta tipo Lug
A válvula borboleta tipo lug possui inserções (terminais) rosqueados fora do corpo da válvula (Figura 4 e 5). Dois conjuntos de parafusos conectam os flanges do tubo a cada lado dos insertos do
parafuso sem porcas. Esse design permite a desconexão de um lado sem afetar o outro para um serviço sem saída. As válvulas borboleta tipo Lug usadas em serviços sem saída geralmente têm uma
classificação de pressão mais baixa. As válvulas borboleta estilo lug, ao contrário do estilo wafer, carregam o peso da tubulação através do corpo da válvula.
Seleção Online de Válvula Borboleta Estilo Lug
Seleção Tipo de Válvula Borboleta Estilo Lug
Tipos de acionamentos para Valvula Borboleta
As válvulas borboleta podem ser operadas manualmente por alavancas e engrenagens ou automaticamente por atuadores elétricos, pneumáticos ou hidráulicos. Esses dispositivos permitem uma rotação
precisa do disco em posições que vão desde totalmente abertas até totalmente fechadas. Um breve entendimento dos diferentes tipos de métodos de atuação está abaixo.
Atuação Manual
As válvulas de borboleta operadas manualmente são baratas e fáceis de operar. Os dois métodos comuns são discutidos abaixo:
• Alavanca manual: É comum em válvulas borboleta pequenas e é capaz de ser travada em uma posição aberta, parcialmente aberta ou fechada. Um exemplo pode ser visto na Figura 3 à esquerda.
• Engrenagem: Projetado para válvulas borboleta ligeiramente maiores e use uma caixa de engrenagens para aumentar o torque em vez de reduzir a velocidade de abertura / fechamento. As válvulas
acionadas por engrenagem também são autotravantes (não podem ser acionadas por trás) e podem ser equipadas com indicadores de posição. Um exemplo pode ser visto na Figura 3 à direita.
Valvula Borboleta com Atuação Automática
Figura 7: válvula borboleta por acionada elétrica
Figura 7.A Atuador Eletrico Para Valvulas Borboleta.
Os atuadores operados por energia eletrica são um método confiável de controlar Válvula Borboleta de um local remoto. Esses atuadores também possibilitam uma operação rápida de válvulas maiores
Atuadores podem ser projetados para falhar-abrir (permanecer aberto em caso de falha do atuador) fail-close (permanecer fechado em caso de falha do atuador) e muitas vezes vêm com um método de
atuação manual em caso de falha (como visto na Figura 7). Os três tipos de atuadores automáticos estão listados abaixo, mas um entendimento mais completo lê nosso artigo sobre atuadores.
• Elétrico: usa um motor elétrico para girar a haste da válvula (Figura 7).
• Pneumático: Requer ar comprimido para mover um pistão ou diafragma para abrir / fechar a válvula.
• Hidráulica: Requer uma pressão hidráulica para mover um pistão ou diafragma para abrir / fechar a válvula.
Aplicações
Válvulas de borboleta são difundidas entre diversas indústrias e aplicações, tais como farmacêutica, química e petróleo, alimentos, abastecimento de água, tratamento de águas residuais,
proteção contra incêndio, fornecimento de gás, manuseio de combustível. Essas válvulas estão disponíveis em tamanhos muito grandes e são adequadas para o manuseio de polpas abrasivas e líquidos
com quantidades relativamente grandes de sólidos a baixas pressões.
Válvula de esfera vs válvula de borboleta
Normalmente, uma válvula de borboleta com características semelhantes é mais barata, mais fácil de instalar e tem um pequeno espaço de instalação comparado às válvulas de borboleta. No entanto,
devido ao disco da válvulas borboleta, elas não podem ser pigmentadas para fins de limpeza. Válvulas de esfera são vantajosas para aplicações de pequeno diâmetro de alta pressão, pois são mais
adequadas para pressões diferenciais mais altas e causam queda de pressão muito pequena sobre o sistema. As válvulas borboleta têm um projeto relativamente simples, o que significa que elas têm
menos peças móveis e menos bolsões / purgadores para os fluidos, resultando em reparos mais fáceis e custos de manutenção mais baratos. Para diâmetros de tubos pequenos, o uso de torque e
material de válvulas de esfera é relativamente baixo. Normalmente, as vantagens de torque e custo das válvulas borboleta começam a assumir o controle em torno de DN 50 mm e acima.
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