Assim como a válvula esfera, tratada no artigo do mês passado, a válvula borboleta faz parte do grupo de válvulas com abertura em um quarto de volta, muito popular em setores como navegação por conta de seus diferenciais:
– São conhecidas por seu tamanho/peso reduzido e construção simplificada se comparada a outras válvulas. Isso permite a instalação em espaços limitados, facilita o manuseio e o peso total das estruturas que elas fazem parte.
– Por sua simplicidade de projeto, tornam-se uma escolha de baixo custo para muitas aplicações industriais. Em seus modelos concêntricos, as válvulas são tão acessíveis que muitas vezes a companhia prefere comprar uma válvula nova do que reparar a existente.
A título de curiosidade, no setor marítimo, as válvulas borboletas são amplamente empregadas nos sistemas de resfriamento de equipamentos/motores; sistemas de lastro dos navios e seus equipamentos, representando cerca de até 45% das válvulas usadas em embarcações gerais (Marine Valve Market Analysis, 2023). Já na indústria siderúrgica, representando até 30% das válvulas usadas, são muito empregadas no controle de ar e gases combustíveis em diversos processos de produção (Steel Industry Valve Usage Report, 2022).
Como todos os nossos artigos aqui da Franik de “tudo sobre”, este não é diferente, vamos trazer a você, leitor, uma visão geral sobre este modelo, tornando-o capaz não só de comprar uma válvula borboleta, como também de entender as variações e características adicionais a este tipo de equipamento. Mas lembre-se, você sempre pode contar com a gente para tirar dúvidas nos nossos canais comerciais.
Este artigo será dividido da seguinte forma:
1- Como funciona / componentes
2- Corpo da válvula e seus tipos
3- Norma API 609: Visão Geral, categoria A e B.
4- Demais Normas aplicadas a válvulas borboleta
5- Válvula concêntrica x excêntrica x bi-excêntrica x tri-excêntrica
6- Estudos de caso
1- Como funciona / componentes
A válvula borboleta possui este nome pois, exercitando a sua imaginação, ao visualizar a haste passando no interior do disco “dividindo-o” em dois, poderá lembrar de uma borboleta com suas asas. O princípio de funcionamento das válvulas borboleta é bem simples, acionamento gira > haste gira > disco gira > passagem liberada. Esse funcionamento baseia-se na rotação de um disco montado em um eixo central, localizado no interior do corpo da válvula. Quando a válvula está completamente aberta, o disco fica alinhado com o fluxo, permitindo uma passagem direta e desobstruída. Ao girar o disco, a válvula pode ser ajustada para controlar o fluxo, desde a posição totalmente aberta até a totalmente fechada. Veja a seguir:
Já a respeito de seus componentes, é sempre bom lembrar que vão variar de tipo e concepção de projeto, no entanto, os seguintes componentes já são suficientes para especificar uma válvula borboleta: Corpo, Disco, Haste e Sede. Veja na imagem a seguir:
Algumas considerações importantes sobre o Disco e a Sede das válvulas borboletas:
Como são componentes que estão em contato com o fluido 100% do tempo, é importante ter em mente que o tipo do fluido, a temperatura e a presença de partículas sólidas estão diretamente relacionadas com a escolha dos materiais desses componentes. Exemplo: se a sede for feita de viton, sua válvula só pode operar até 180 graus celsius de temperatura de fluido, pois temperaturas mais altas exigem sedes metálicas, entre diversos outros exemplos possíveis.
2- Corpo da válvula e seus tipos
O corpo da válvula borboleta é a estrutura principal que abriga os demais componentes, ele é projetado de forma a proporcionar resistência mecânica adequada a vedação da válvula. Independente do padrão de construção, seja ela concêntrica, bi-excêntrica ou tri-excêntrica, existem alguns tipos e estes tipos estão diretamente relacionados à forma com que a válvula será instalada na linha. Os mais comuns são:
Corpo Wafer: O corpo wafer é o tipo mais simples, compacto e leve dentre os demais, muitas vezes este é chamado de semi-lug por possuir dois furos centralizadores em cima e embaixo do corpo. Leva-se este nome pois, assim como um recheio de bolacha/biscoito (wafer), este modelo é prensado entre os flanges da tubulação, e os prisioneiros destes flanges servem como guia, promovendo assim a centralização da válvula.
Corpo Lug: O corpo lug é semelhante ao corpo wafer, mas possui saliências nas laterais (lug) para permitir a fixação da válvula em tubulações por meio de estojos. Atenção, ao optar por uma válvula de corpo lug, você deve saber a norma seguida pelos flanges da linha onde a válvula será instalada, pois como o padrão de furação destes flanges variam conforme pressão e norma, os “lugs” do corpo da válvula precisam acompanhar as furações dos flanges.
Corpo Flangeado: De todos os corpos mencionados até agora o corpo Flangeado é o que mais possui variações, portanto, sempre tome cuidado com o face a face.
Quando falamos de válvulas concêntricas, regidas pela API 609 cat. A (melhor explicadas no capítulo 5), temos a modalidade flangeada, e esta vai seguir o face a face das válvulas de corpo wafer e lug. Quando falamos das válvulas regidas pela API 609 cat. B, BI e TRI Excêntricas (melhor explicadas no capitulo 5), os modelos flangeados podem ter 2 tipos de face a face, sendo eles short pattern e long pattern. Independente do face a face necessário à sua válvula, é importante notar também qual o padrão de flanges utilizados na linha onde a válvula será instalada, pois como já vimos em artigos anteriores, existem diversas normas que padronizam a furação dos flanges (ASME, DIN, JIZ). De qualquer forma, sempre que tiver dúvida, ligue para um dos nossos escritórios que seremos capaz de lhe orientar.
3- Norma API 609: Visão Geral, categoria A e B
A norma API 609, desenvolvida pelo American Petroleum Institute (API), divide os tipos de válvulas borboletas em dois grandes grupos, um deles mais geral, e o outro mais “engenheirado”, digamos assim: Categoria A e Categoria B. Essas categorias são baseadas em diferentes critérios de projeto e desempenho, levando em consideração fatores como pressão, temperatura, tamanho e aplicação específica.
– Categoria A
A Categoria A da norma API 609 engloba válvulas borboleta destinadas a aplicações industriais gerais, tais como água e tratamento de efluentes, HVAC, navegação, entre outros sem grandes complexidades de temperatura/pressão, estanqueidade e torque de acionamento. Válvulas concêntricas são especificadas por esta norma.
– Categoria B
A Categoria B da norma API 609 abrange válvulas borboleta projetadas para aplicações com requisitos de desempenho mais críticos. Geralmente utilizados em processos produtivos químicos, petroquímicos, de tratamento de fluidos, entre outros, cujo as pressões, temperaturas e grau de corrosão dos fluidos são mais altos. Válvulas bi-excêntricas também conhecidas como high performance e Tri-excêntrica.
4- Demais Normas aplicadas a válvulas borboleta
Como sempre costumamos dizer aqui na Franik, a melhor forma de conhecer uma válvula é pelas normas que dirigem seus projetos, e nem só de API 609 vive uma válvula borboleta. A seguir, irei passar brevemente sobre algumas outras.
– API 598
A norma API 598 especifica os procedimentos de inspeção e testes que devem ser realizados nas válvulas, como testes hidrostáticos e pneumáticos aplicáveis. Além disso, a API 598 estabelece critérios para inspeção visual e dimensional das válvulas, garantindo que os componentes estejam corretamente fabricados e montados. ATENÇÃO! Sempre exija de seu fornecedor o certificado de testes conforme API 598.
– FCI 70-2
A norma FCI 70-2, publicada pelo Flow Control Institute (FCI), é um padrão reconhecido na indústria de controle de fluxo, ela estabelece os requisitos e procedimentos para testes de desempenho. Essa norma estabelece critérios e parâmetros para a classificação das válvulas, considerando fatores como capacidade de vazão, faixa de pressão, faixa de temperatura, características de controle, entre outros. É na FCI 70-2 que encontramos as classes de vazamentos. Veja na imagem a seguir:
ISO 5211
A norma ISO 5211 estabelece um padrão internacional para a interface entre atuadores e válvulas industriais, fornecendo diretrizes para o dimensionamento e a montagem desses componentes. O objetivo principal dessa norma é garantir a intercambialidade e a compatibilidade entre atuadores e válvulas de diferentes fabricantes.
5- Válvula concêntrica x excêntrica x bi-excêntrica x tri-excêntrica
– CONCÊNTRICAS
A construção das válvulas borboleta concêntricas envolve três componentes principais: o corpo da válvula, o disco e o eixo. O corpo da válvula é geralmente cilíndrico, com uma abertura circular onde o disco é posicionado. O disco é montado de forma concêntrica ao eixo, permitindo seu movimento de rotação. O eixo, por sua vez, é conectado ao disco e é responsável por transmitir o movimento de abertura e fechamento.
As válvulas borboleta concêntricas são, dentre todos os modelos de borboletas, os mais leves e de custo mais acessível, suas atribuições no entanto, a tornam desafiadoras e não recomendadas para usos em alta pressão ou quando usadas com fluidos corrosivos.
– EXCÊNTRICA
Assim como a Válvula Borboleta Concêntrica, a Válvula Borboleta Excêntrica envolve três componentes principais: o corpo da válvula, o disco e o eixo. O corpo da válvula é geralmente cilíndrico, com uma abertura circular onde o disco é posicionado. Porém, além de ser regida pela categoria B da API 609, o seu eixo excêntrico é posicionado fora do centro do disco, permitindo que ele gire em um ângulo específico em relação ao fluxo do fluido. Essa configuração excêntrica cria uma vedação eficaz quando o disco se fecha contra o assento da válvula.
– BI-EXCÊNTRICA
Já partindo para a categoria B da API 609, as válvulas borboleta bi-excêntricas são uma variação avançada das válvulas borboletas que incorporam dois deslocamentos excêntricos em seu projeto. Essa configuração permite um controle ainda mais preciso do fluxo, proporcionando uma vedação eficaz e um desempenho otimizado em uma variedade de aplicações.
A seguir, algumas vantagens deste modelo:
– Com dois deslocamentos excêntricos, as válvulas borboleta bi-excêntricas oferecem um controle ainda mais refinado do fluxo, permitindo ajustes precisos e uma ampla faixa de regulagem.
– Os deslocamentos excêntricos múltiplos garantem uma vedação eficaz, minimizando vazamentos e proporcionando maior integridade do sistema.
– As válvulas borboleta bi-excêntricas são projetadas para lidar com condições de alta pressão e temperaturas extremas, garantindo um desempenho confiável e seguro em ambientes desafiadores.
Desvantagens:
– O design bi-excêntrico das válvulas pode aumentar a complexidade de fabricação, resultando em custos mais elevados em comparação com outros tipos de válvulas borboleta.
– As válvulas borboleta bi-excêntricas podem exigir mais espaço de instalação em relação aos modelos já citados devido à sua configuração e tamanho. Certifique-se de considerar os requisitos de espaço disponíveis durante o projeto e a instalação do sistema.
– TRI-EXCÊNTRICA
A válvula borboleta TRI-EXCÊNTRICA representa o mais alto grau de eficiência produzido pela engenharia para este tipo de válvula. Seu disco (obturador) tem três deslocamentos excêntricos em relação ao eixo da válvula, o que lhe confere o maior poder e vedação e controle do fluido. As desvantagens deste tipo de válvula são as mesmas do modelo BI-EXCÊNTRICO, ainda sim, suas vantagens são maiores, veja a seguir:
– Maior grau possível de controle do fluido;
– Melhor potencial de vedação em altas temperaturas e pressões;
– Menor atrito durante a operação, aumentando a vida útil do modelo;
– Menor torque de operação, diminuindo a necessidade de caixas redutoras ou atuadores em determinados diâmetros.
– CONCLUSÃO:
As válvulas excêntricas, bi-excêntricas e tri-excêntricas apresentam uma progressão em termos de desempenho, controle de fluxo e capacidade de vedação. Enquanto as válvulas excêntricas oferecem uma vedação aprimorada e controle mais preciso em relação às válvulas concêntricas, as válvulas bi-excêntricas vão além, proporcionando um controle ainda mais refinado e melhor vedação. As válvulas tri-excêntricas, por sua vez, representam o estado da arte, oferecendo a máxima precisão de controle de fluxo e vedação em aplicações críticas com altas pressões diferenciais.
A seguir, colocamos de maneira ilustrativa o funcionamento do assento do disco na sede para cada modelo de borboleta:
6- Estudos de caso
Como o nosso forte são válvulas especiais, nós elencamos a seguir algumas imagens e descrições completas das válvulas borboletas que temos fornecido ao longo do último ano para sua melhor visualização.
Código Franik: FK-000138 VBW TRI-EX FS A890 5A FT 3 CL150 CRV+LD – NACE MR-0175
VÁLVULA BORBOLETA WAFER; TRI-EXCÊNTRICA; BIDIRECIONA; ACIONAMENTO CAIXA REDUTORA COM TRAVA PARA CADEADO; SEDES RENOVÁVEIS; CORPO E DISCO EM SUPERDUPLEX A890 5A; HASTE EM SUPERDUPLEX A182 F53; SEDES FIRE SAFE: INCONEL 625 + PTFE; ANEL LIP SEAL NA HASTE; MONTAGEM ENTRE FLANGES ASME B16.5; CLASSE 150#; PADRÃO API 609 CAT. B; DN 3 POLEGADAS.
INFORMAÇÕES ADICIONAIS:
– OPERADA POR CAIXA REDUTORA
– FIRE SAFE CONFORME API 607
– CONFORMIDADE COM NORMA NACE MR0175
Código Franik: FK-000140 VBHP W FS A890 5A FT 6 CL150 CRV+LD NACE MR-0175
VÁLVULA BORBOLETA DN 6″ TIPO WAFER; CORPO EM SUPER DUPLEX A890 5A; DISCO BIDIRECIONAL , BIEXCENTRICO EM SUPER DUPLEX A182 S32750; SEDE FIRE SAFE: PTFE+INCONEL 625; SELOS RESISTENTE A HIDROCARBONETO E ÁGUA SALGADA; GAXETA DA HASTE EM GRAFITE EXPANDIDO COM PUREZA SUPERIOR A 98%; HASTE INTEIRIÇA EM ACO INOX SUPER DUPLEX A182 S32750; FACE A FACE API 609 TABLE 2; PADRÃO API 609 CATEGORIA B; FIRE SAFE API 607; MONTAGEM ENTRE FLANGES ASME B16.5 CL 150#; ACIONAMENTO CAIXA REDUTORA COM TRAVA PARA CADEADO.
INFORMAÇÕES ADICIONAIS:
– CONFORMIDADE COM NORMA NACE MR0175
– TAG.: BUAD21R-L
– REQUERIMENTOS GERAIS CONF. NORSOK VSK V254
– LEAK TESTE CONF. NORSOK VSK V007
– IDENTIFICAÇÃO CONF. NORSOK VSK V003
Código Franik: FK-001175 VBHP L BZ-AL RPTFE 3 CL150 AL+DC
VÁLVULA BORBOLETA LUG; BI-EXCÊNTRICA; ACIONAMENTO POR ALAVANCA COM DISPOSITIVO DE TRAVAMENTO EM INOX 316; CORPO E DISCO EM BRONZE-ALUMÍNIO B148 C95800; HASTE MONEL K500; SEDES EM PTFE REFORÇADO COM CARBONO; MONTAGEM ENTRE FLANGES ASME B16.5; CLASSE DE PRESSÃO 150#; PADRÃO API 609 CATEGORIA B; DN 3 POLEGADAS.
INFORMAÇÕES ADICIONAIS:
– PROJETO E DIMENSÃO FACE A FACE: API 609 CATEGORIA B, CLASSE 150#.
– TODAS AS WETTED PARTS EM BRONZE-ALUMÍNIO, SEM PRESENÇA DE INOX POR CONTA DO GRAU DE CORROSÃO DO FLUIDO.
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