PortuguêsComo escolher a válvula de retenção certa para o seu sistema
Mesmo entendendo os vários tipos de válvulas de retenção, ainda pode ser desafiador selecionar a mais adequada para uma aplicação específica, pois cada modelo é projetado para atender a necessidades diferentes.
Este artigo descreverá os tipos comuns de válvulas de retenção e discutirá critérios típicos de seleção. Esses critérios podem ajudar a reduzir as opções e identificar a melhor solução de válvula de retenção para atender aos requisitos de uma aplicação específica.
- Válvula de retenção silenciosa
- Válvula de retenção de esfera
- Válvula de retenção de disco duplo
- Válvula de retenção portinhola
- Válvula de retenção de disco inclinado
Válvula de retenção silenciosa
Válvulas de retenção silenciosas são comumente usadas em edifícios altos e aplicações com grande altura manométrica devido às suas características de fechamento silencioso. Elas consistem em um corpo de válvula roscado, wafer ou flangeado, uma sede resistente à corrosão e um disco com haste integrada.
Quando o fluido começa a escoar, o disco é empurrado para a direita, permitindo o fluxo direto. Quando a bomba para, uma mola comprimida dentro da válvula a fecha antes que o fluido possa inverter o sentido, garantindo fechamento silencioso. Com um curso linear curto de apenas um quarto do diâmetro, a válvula de retenção silenciosa pode fechar rapidamente em aproximadamente 0.1 segundos.
No entanto, como o disco está sempre no caminho do fluxo, as válvulas de retenção silenciosas têm perda de carga relativamente alta e, portanto, são indicadas principalmente para aplicações com grande altura manométrica e água limpa.
Válvula de retenção de esfera
Válvulas de retenção de esfera apresentam projeto simples e compacto, tornando-se uma escolha econômica para bombas de água pequenas a médias ou sistemas de bombas de esgoto.
Essas válvulas consistem em um corpo roscado ou flangeado com um projeto interno que guia uma esfera revestida de borracha para entrar e sair da sede conforme o sentido do fluxo. Durante a operação, a esfera rola, proporcionando certo grau de capacidade autolimpante.
A abertura de manutenção superior da válvula permite manutenção fácil sem remover a válvula da tubulação. Válvulas de retenção de esfera podem ser usadas em sistemas de água e águas residuais, mas são propensas a golpe de aríete em aplicações com grande altura manométrica ou sistemas de bombas paralelas devido à maior inércia da esfera e ao maior curso.
Em sistemas de bomba única e baixa altura manométrica, as válvulas de retenção de esfera geralmente têm bom desempenho e oferecem baixa perda de carga.
Válvula de retenção de disco duplo
Esta válvula apresenta um projeto tipo wafer (instalado entre dois flanges de tubulação), com um pino de articulação e dois discos opostos em formato de D que giram ao redor do pino.
Além disso, inclui um componente chamado pino de parada, que centraliza e estabiliza os discos dentro do caminho do fluxo quando a válvula está totalmente aberta.
Em aplicações práticas, a válvula pode sofrer desgaste devido à vibração, portanto esferas estabilizadoras devem ser adicionadas nas extremidades do pino de articulação para evitar vibração. A sede resiliente é normalmente moldada diretamente no corpo da válvula e no suporte que atravessa a válvula.
Como o suporte fica localizado dentro do caminho do fluxo, detritos podem se acumular, tornando as válvulas de retenção de placa dupla inadequadas para águas residuais contendo sólidos.
A passagem de fluxo da válvula é de cerca de 80% do diâmetro da tubulação, portanto a perda de carga deve ser considerada. O fechamento é assistido por molas de torção ao redor do pino de articulação, que aplicam força na parte traseira dos discos, proporcionando excelente resistência ao golpe de aríete.
Assim como as válvulas de retenção mencionadas acima, este tipo não possui indicadores de posição aberta/fechada, mas graças ao mecanismo de mola oferece proteção superior contra golpe de aríete.
Válvula de retenção portinhola
Válvulas de retenção portinhola historicamente foram o tipo mais comum de válvula de retenção usado em sistemas de bombeamento de água e águas residuais.
O nome "válvula de retenção portinhola" vem de seu projeto, que normalmente consiste em um corpo de válvula e um elemento de fechamento (ou disco) que gira ao redor de um pino de articulação. O ângulo de abertura geralmente fica entre 60 e 90 graus.
Devido ao longo curso, combinado com a inércia do disco e o atrito na gaxeta, esse tipo de válvula pode apresentar problemas de golpe de aríete quando usado em sistemas com múltiplas bombas ou instalações em tubulação vertical.
Como resultado, essas válvulas frequentemente são equipadas com diversos acessórios, sendo os mais comuns uma alavanca e um peso.
Embora se acredite comumente que o peso acelere o fechamento da válvula, sua função principal é limitar o curso do disco, reduzindo assim o golpe de aríete. No entanto, isso pode aumentar significativamente a perda de carga como contrapartida.
Válvula de retenção de disco inclinado
Com uma área de fluxo que chega a 140% e um projeto de disco semelhante ao de uma válvula borboleta, o fluido pode passar pelos dois lados do disco, resultando em perda de carga extremamente baixa.
A válvula de retenção de disco inclinado possui uma sede metálica durável de bronze-alumínio e oferece amortecedores de óleo opcionais montados na parte superior ou inferior. Esses amortecedores proporcionam controle eficaz da válvula e ajudam a gerenciar flutuações de pressão em sistemas de tubulação de comprimento médio.
Assim como outras válvulas de retenção portinhola, a válvula de retenção de disco inclinado opera de forma totalmente automática, sem exigir alimentação externa ou sinais elétricos dos sistemas de controle da bomba.
Além disso, esta válvula inclui um indicador externo de posição. No entanto, como o pino de articulação se estende para dentro do caminho do fluxo e pode acumular detritos, ela é adequada apenas para sistemas de água limpa ou águas residuais tratadas.
Critérios de seleção e importância das válvulas de retenção
Custos iniciais e custos de manutenção
O custo de compra de várias válvulas de retenção pode ser facilmente obtido junto a distribuidores ou fabricantes locais, com preços variando significativamente conforme a funcionalidade e a qualidade.
No entanto, é importante observar que o custo de compra representa apenas uma parte do custo inicial, pois os custos de instalação e manutenção às vezes podem exceder o custo de compra.
Algumas válvulas de retenção, como válvulas tipo wafer, são altamente compactas, mas exigem um trecho reto de tubulação a montante de 3 a 5 vezes o diâmetro da tubulação.
Certas válvulas podem não ser adequadas para tubulação vertical, exigindo tubulação horizontal adicional para instalação.
Além disso, alguns tipos de válvulas de retenção, assim como a maioria das válvulas de retenção grandes, exigem algum tipo de suporte de peso.
Em resumo, o custo inicial de uma válvula de retenção deve considerar fatores como seu comprimento face a face, o comprimento de tubulação necessário, custos de instalação, custos de manutenção e o custo das estruturas de suporte.
Características anti-slam
Desde o primeiro dia de operação, sistemas de bombeamento frequentemente sofrem com o slam da válvula de retenção e as flutuações de pressão que ele causa no sistema.
O slam da válvula de retenção é um processo em duas etapas:
- Depois que a bomba para, o fluido escoa para trás através da válvula de retenção enquanto a válvula ainda não fechou totalmente.
- O elemento de fechamento interrompe subitamente o fluxo reverso.
Portanto, compreender as características dinâmicas de fechamento de várias válvulas de retenção automáticas é crucial. A melhor maneira de prevenir slam é garantir que a válvula feche rapidamente. Então, quais fatores permitem que uma válvula feche rapidamente?
1.Posição do elemento de fechamento
Se o elemento de fechamento (por exemplo, um disco) permanecer dentro do caminho do fluxo (como em válvulas de retenção silenciosas), o fluxo reverso atua imediatamente sobre ele, empurrando-o para fechar rapidamente.
Se o elemento de fechamento estiver fora do caminho do fluxo (como em válvulas de retenção de esfera), o fluxo reverso tem impacto direto menor, resultando em fechamento mais lento.
2. Comprimento do curso de fechamento
Quanto menor o curso do elemento de fechamento, mais rápido será o fechamento. Por exemplo:
- Válvulas de retenção silenciosas e válvulas de retenção tipo bocal têm curso de fechamento de aproximadamente um quarto do diâmetro da tubulação.
- Válvulas de retenção de esfera têm um curso de fechamento muito mais longo, igual ao diâmetro total da tubulação.
- Em válvulas de retenção portinhola, projetos com articulação resiliente fecham em um ângulo de apenas 35 graus, em comparação com os 60 a 90 graus das válvulas de retenção portinhola tradicionais.
3.Peso do elemento de fechamento
Elementos de fechamento mais leves respondem mais rapidamente a mudanças na dinâmica do fluido, enquanto os mais pesados exigem maior força e mais tempo para se mover.
4. Orientação de instalação
O desempenho anti-slam de uma válvula de retenção pode ser influenciado por sua direção de instalação. Independentemente do projeto, todas as válvulas de retenção podem ser instaladas na posição horizontal, mesmo que a tubulação esteja levemente inclinada.
No entanto, é necessária atenção extra em instalações verticais:
No fluxo vertical ascendente, o fluxo reverso pode agravar problemas de slam. Com o disco em um plano vertical e sem auxílio gravitacional para o fechamento, o aumento da inércia pode fazer com que o disco seja lançado com força contra a sede pelo fluxo reverso rápido, apesar de mecanismos de alavanca tentarem equilibrar o disco.
Para aplicações em tubulação vertical, a melhor escolha é uma válvula com curso linear curto ou uma com sede inclinada.
Perda de carga e custos de energia
Perda de carga refere-se à energia perdida por um fluido ao escoar por tubulações, válvulas ou outras conexões devido a atrito, turbulência e impacto. Essa perda é normalmente expressa como uma queda de pressão, levando ao aumento do consumo de energia. A perda de carga é um indicador-chave de desempenho para válvulas de retenção.
Cv: coeficiente de vazão
Atualmente, vários coeficientes de vazão e fórmulas de perda de carga são amplamente usados para avaliar o desempenho de perda de carga das válvulas. O coeficiente de vazão mais comum para válvulas de água é o coeficiente de vazão Cv. Quanto maior o valor de Cv, mais eficiente é a válvula.
Kv: coeficiente de resistência
Outro coeficiente de vazão usado para avaliar a perda de carga da válvula é o coeficiente de resistência Kv, aplicado em fórmulas gerais de fluxo para válvulas e conexões. Kv é um parâmetro crítico que mede a resistência gerada quando o fluido passa pela válvula, permitindo uma avaliação mais precisa do desempenho da válvula e da perda de carga do sistema.
Compatibilidade do fluido
O tipo de fluido da tubulação é um fator crítico ao selecionar uma válvula de retenção. Embora todas as válvulas de retenção no mercado possam trabalhar com água limpa ou águas residuais tratadas, muitas válvulas se tornam inadequadas quando o fluido muda de água potável para água bruta, esgoto, esgoto peneirado ou águas residuais não tratadas.
Ao selecionar uma válvula de retenção, os seguintes aspectos precisam ser considerados:
- A sede da válvula consegue manter vedação adequada se houver sólidos suspensos?
- Existem componentes como eixos, hastes, raios ou discos no caminho do fluxo? Esses componentes podem obstruir a passagem de sólidos no fluido.
- Geometria do corpo da válvula: há folgas ou áreas onde sólidos poderiam se acumular, potencialmente prejudicando a operação normal da válvula?
- Projeto de passagem: quanto maior a concentração de sólidos suspensos, mais importante se torna um projeto de passagem plena para evitar bloqueios.
Se a válvula tiver um caminho de fluxo reto e liso, a probabilidade de entupimento é bastante reduzida. Com base nessas considerações, os seguintes tipos de válvulas de retenção não são adequados para águas residuais contendo altas concentrações de sólidos:
- Válvula de retenção tipo bocal
- Válvula de retenção silenciosa
- Válvula de retenção de disco duplo
- Válvula de retenção de disco inclinado
Compreender os critérios básicos de seleção para válvulas de retenção é essencial para escolher o tipo mais adequado ao seu sistema de fluidos. Isso desempenha um papel crucial na melhoria da eficiência do seu sistema de fluidos.
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