Válvulas borboleta de tripla excentricidade, dupla excentricidade e concêntricas: projeto e seleção

Uma válvula borboleta é um tipo de válvula cujo mecanismo de fechamento (disco da válvula ou placa borboleta) é um disco que gira ao redor do eixo da válvula para abrir e fechar a válvula. É utilizada principalmente para bloqueio e estrangulamento em tubulações. De acordo com as diferenças estruturais, as válvulas borboleta podem ser classificadas em três tipos: válvulas borboleta concêntricas, válvulas borboleta duplo excêntricas e válvulas borboleta triplo excêntricas.

Visão geral

As válvulas borboleta concêntricas, dupla excêntricas e tripla excêntricas diferem principalmente pela posição da haste, movimento do disco, contato com a sede e projeto de vedação.

À medida que a excentricidade aumenta, o disco se afasta da sede mais rapidamente, ajudando a reduzir o atrito e o desgaste. No entanto, o torque de operação também depende do tamanho da válvula, pressão diferencial, material da sede e condições de operação.

Quais são as diferenças estruturais entre válvulas borboleta concêntricas, dupla e tripla excêntricas?

Válvula borboleta concêntrica

Em uma válvula borboleta concêntrica, o eixo da haste, o centro do disco e a linha central do corpo estão alinhados.

O disco permanece em contato com a sede durante grande parte do movimento, por isso são normalmente utilizadas sedes macias como EPDM, NBR ou PTFE.

Esse projeto é amplamente utilizado em sistemas de abastecimento de água, HVAC, irrigação e outras aplicações industriais gerais.

Válvula borboleta duplo excêntrica

Válvula borboleta triplo excêntrica

Uma válvula borboleta tripla excêntrica adiciona uma terceira excentricidade ao projeto dupla excêntrica.

Isso cria um movimento de vedação semelhante a um came, permitindo que as superfícies de vedação se separem rapidamente com muito pouco atrito.

Essas válvulas são normalmente utilizadas com sedes metálicas em aplicações de maior temperatura e condições mais severas.

Aplicações típicas incluem vapor, geração de energia, petroquímica e outros serviços industriais severos.

A primeira excentricidade - a excentricidade entre o eixo da haste da válvula e a superfície de vedação

A segunda excentricidade - a excentricidade entre o eixo da haste da válvula e o centro do corpo da válvula

A terceira excentricidade - o eixo de rotação da superfície de vedação é excêntrico em relação ao eixo do canal do corpo da válvula

Desenho da válvula borboleta triplo excêntrica

Válvula borboleta de tripla excentricidade: projeto, vedação, vantagens e desvantagens

É a terceira excentricidade que diferencia o projeto de tripla excentricidade; por isso, esta seção a analisa em mais detalhes: como é projetada e vedada, e quando é ou não indicada. Procurando uma válvula pronta? Veja nossa válvula borboleta tipo lug de tripla excentricidade em aço carbono ou todas as válvulas borboleta de tripla excentricidade.

Válvula borboleta triplo excêntrica Animação

Projeto da válvula borboleta triplo excêntrica

A característica mais notável da válvula borboleta triplo excêntrica é sua operação sem interferência, o que significa que não ocorre raspagem nem desgaste durante a abertura e o fechamento. Portanto, o projeto dos três deslocamentos é crucial. O primeiro deslocamento está relacionado às dimensões estruturais do corpo da válvula e ao diâmetro da haste. O segundo e o terceiro deslocamentos são parâmetros fundamentais que garantem que não haja interferência durante a operação.

1.Quando o segundo deslocamento é aumentado, amplia-se a folga entre o disco da válvula borboleta e a superfície de vedação do corpo da válvula, permitindo que o disco se afaste com mais facilidade. No entanto, esse projeto gera um torque desequilibrado maior, aumentando o torque operacional total. Portanto, ao mesmo tempo que se garante o rápido afastamento do disco da superfície de vedação do corpo da válvula, o segundo deslocamento deve ser mantido o menor possível.

2.Se o ângulo do terceiro deslocamento for muito grande, o anel de vedação do disco da válvula borboleta ficará sujeito a forças desiguais, reduzindo o desempenho sob altos diferenciais de pressão. Por outro lado, se o ângulo for muito pequeno, podem ocorrer interferência e raspagem, afetando o desempenho de vedação e reduzindo a vida útil. Por exemplo, a Vanessa, renomada fabricante internacional italiana de válvulas borboleta triplo excêntricas, projeta o ângulo do terceiro deslocamento entre 10° e 12°

Par de vedação da válvula borboleta triplo excêntrica

Os pares de vedação das válvulas borboleta triplo excêntricas geralmente incluem vedações metálicas rígidas, vedações macias não metálicas, vedações multicamadas e vedações elásticas.

A escolha do par de vedação depende principalmente das propriedades do fluido, da temperatura e da classe de vazamento exigida. Em geral, quando a temperatura não excede 200°C, o fluido é limpo e não contém partículas abrasivas, e é necessário um bloqueio estanque, pode-se utilizar uma vedação macia não metálica.

Nos casos em que a temperatura é mais elevada ou o fluido é abrasivo, recomenda-se uma vedação metálica rígida. Ao utilizar uma vedação metálica rígida, a superfície de vedação do corpo da válvula precisa passar por um tratamento de endurecimento, como soldagem de revestimento ou aspersão de ligas duras sobre a superfície de vedação do corpo da válvula, para aumentar a dureza superficial e melhorar a resistência ao desgaste.

Além dos pontos de projeto mencionados acima, o projeto da válvula borboleta triplo excêntrica também deve considerar o impacto do fluido sobre a estrutura da válvula. Por exemplo, para pó de carvão, é necessária proteção contra poeira para a haste da válvula; para oxigênio, deve-se tratar da descarga estática das peças internas; para requisitos de segurança contra incêndio, é necessária uma vedação dupla, macia e rígida. Além disso, a haste da válvula deve ser projetada para evitar sua expulsão pela pressão interna. Durante o processo de projeto, é essencial considerar, tanto quanto possível, as condições reais do processo e o ambiente de trabalho para garantir que o produto final seja seguro, confiável e adequado às necessidades do usuário.

Vantagens da válvula borboleta triplo excêntrica

• Excelente desempenho de vedação: A vedação de uma válvula borboleta triplo excêntrica é obtida pela compressão entre as superfícies de vedação da válvula. Quanto maior o torque de fechamento, maior o nível de vedação, tornando possível o "vazamento zero".
• Atrito zero: O projeto reduz o atrito durante a abertura e o fechamento da válvula, prolongando significativamente sua vida útil.
• Alta capacidade de vazão: Devido às vantagens da estrutura triplo excêntrica, o diâmetro de passagem da válvula é maior, proporcionando uma vazão mais elevada.
• Projeto sem zona morta: Com atrito mínimo entre o disco e a sede da válvula, a válvula pode começar a regular a vazão praticamente desde uma abertura de 0 grau até 90 graus. Sua faixa de controle é mais de duas vezes superior à de uma válvula borboleta padrão, com a faixa de controle máxima excedendo 100:1.
• Resistência a altas temperaturas e pressões: As válvulas borboleta triplo excêntricas com vedação metálica podem operar em uma ampla faixa de temperaturas e pressões, geralmente de -196°C a 650°C e de PN10 a PN160 (ANSI CL 150 a CL1500).
• Longa vida útil: A vedação metal-metal da válvula borboleta triplo excêntrica oferece excelente resistência ao desgaste, mantendo sua forma durante longos períodos de operação. Além disso, a sede da válvula e o anel de vedação se afastam sem atrito no momento da abertura, resultando em uma vida útil extremamente longa.
• Desempenho ajustável: O grau de abertura e fechamento da válvula borboleta triplo excêntrica pode ser ajustado conforme necessário, tornando-a adequada para diversas tubulações industriais.

Desvantagens das válvulas borboleta triplo excêntricas

• Estrutura espessa do disco da válvula: O disco da válvula é relativamente espesso, resultando em maior resistência ao fluxo, o que o torna inadequado para tubulações de pequeno diâmetro abaixo de DN200.
• Impacto sobre a vedação em tubulações normalmente abertas: Em tubulações normalmente abertas, a superfície de vedação da sede da válvula fica diretamente exposta ao fluxo do fluido, o que pode desgastar com o tempo o anel de vedação laminado rígido multicamadas no disco da válvula, afetando o desempenho de vedação.
• Possibilidade de vazamento em fluxo reverso: A estrutura triplo excêntrica depende do torque do atuador para pressionar o disco da válvula contra a sede e obter a vedação. Na condição de fluxo direto, quanto maior a pressão do fluido, mais estanque é a vedação. No entanto, no fluxo reverso, à medida que a pressão do fluido aumenta, a pressão de contato entre o disco e a sede da válvula pode ficar menor do que a pressão do fluido, provocando vazamento.
• Custo mais elevado: Devido à sua estrutura mais complexa em comparação com as válvulas borboleta duplo excêntricas, as válvulas borboleta triplo excêntricas tendem a ser mais caras.

Como escolher entre válvulas borboleta duplo excêntricas e triplo excêntricas?

Aplicações das válvulas borboleta duplo excêntricas

As válvulas borboleta duplo excêntricas possuem sedes removíveis e podem ser fabricadas com materiais resistentes à corrosão, à luz e ao envelhecimento, dependendo das propriedades físicas e químicas dos diferentes fluidos. Elas são amplamente utilizadas em abastecimento de água e drenagem, esgoto, construção, ar-condicionado, petróleo, indústria química, alimentos, produtos farmacêuticos, têxteis, fabricação de papel, energia hidrelétrica, embarcações, metalurgia e sistemas de energia, atuando como dispositivos de regulagem e bloqueio em tubulações de fluidos.

As válvulas borboleta duplo excêntricas geralmente utilizam PTFE (politetrafluoretileno) como material da sede de vedação. Também podem utilizar sedes de vedação metálicas para ampliar sua aplicação em áreas de alta temperatura. No entanto, as válvulas borboleta duplo excêntricas com sede metálica ainda possuem uma estrutura de vedação posicional, na qual a superfície de vedação do disco e da sede apresenta contato linear. Portanto, elas não conseguem suportar alta pressão. Seu uso em sistemas de alta pressão pode resultar em vazamentos significativos. Assim, as válvulas borboleta duplo excêntricas com sede metálica devem ser evitadas em sistemas de alta pressão ou que exijam bloqueio estanque.

Aplicações das válvulas borboleta triplo excêntricas

As válvulas borboleta triplo excêntricas, com desempenho de vedação otimizado e resistência a altas temperaturas, são amplamente utilizadas em várias tubulações críticas nos principais setores industriais. Esses setores incluem extração de petróleo e gás, plataformas offshore, refino de petróleo, petroquímica, produtos químicos inorgânicos, geração de energia e controle de processos em indústrias na China e em todo o mundo.

Considerações finais

As válvulas borboleta duplo excêntricas e triplo excêntricas diferem significativamente no projeto estrutural, nos princípios de funcionamento e nos cenários de aplicação. As válvulas borboleta duplo excêntricas são adequadas para pressão média a baixa e controle geral de fluidos, enquanto as válvulas borboleta triplo excêntricas são projetadas para pressões mais elevadas e condições mais exigentes. Escolher e aplicar a válvula adequada é fundamental para garantir o funcionamento correto e a segurança do sistema.

Devido à estrutura e à tecnologia de fabricação mais complexas das válvulas borboleta triplo excêntricas, elas são mais caras do que as duplo excêntricas. Portanto, em aplicações práticas, selecionar o tipo de válvula mais adequado com base nas necessidades específicas e nas condições de operação é uma decisão importante.

A Union Valves é uma fabricante profissional de válvulas borboleta triplo excêntricas na China, oferecendo vários modelos e especificações. Para obter mais informações, entre em contato conosco.

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Sobre o autor

Steven Jin

Gerente de vendas da Tianjin Union Valve Co., Ltd

Mais de 8 anos de experiência no setor de vendas de válvulas. Possui amplas qualificações e experiência.