Existem cinco estilos gerais de corpo de válvulas de esfera: corpo simples, corpo de três peças, corpo dividido, entrada superior e soldado. A diferença é baseada em como as peças da válvula – especialmente a carcaça que contém a esfera – são fabricadas e montadas. O funcionamento da válvula é o mesmo em cada caso.
Além disso, existem diferentes estilos relacionados com o furo do próprio mecanismo da esfera. E dependendo da pressão de trabalho, as válvulas de esfera são categorizadas como válvulas de esfera de baixa pressão e válvulas de esfera de alta pressão. Na maioria das indústrias, as válvulas de esfera com pressões de trabalho superiores a 3000 psi são consideradas como válvulas de esfera de alta pressão. Normalmente, a pressão máxima de trabalho das válvulas de esfera de alta pressão é de 7500 psi, e depende da estrutura, tamanhos e materiais de vedação, a pressão máxima de trabalho das válvulas de esfera de alta pressão pode ser de até 15000 psi. As válvulas de esfera de alta pressão são usadas principalmente em aplicações sob alta pressão, como sistemas hidráulicos, por isso são conhecidas como válvulas hidráulicas de esfera também.
Válvulas de esfera em tamanhos de até 2 polegadas geralmente vêm em modelos de peça única, duas ou três peças. As válvulas de esfera de uma peça são quase sempre de diâmetro reduzido, são relativamente baratas e geralmente são descartáveis. As válvulas de esfera de duas peças são geralmente de diâmetro ligeiramente reduzido (ou padrão), podem ser descartáveis ou reparáveis. O desenho de 3 peças permite que a parte central da válvula contendo a esfera, haste & sedes, seja facilmente removida da tubulação. Isto facilita a limpeza eficiente dos sedimentos depositados, a substituição das sedes e das gaxetas, o polimento de pequenos arranhões na esfera, tudo isto sem remover os tubos do corpo da válvula. O conceito de concepção de uma válvula de três peças é para ser reparável.
Porta completaEditar
Uma válvula de esfera de furo completo ou mais comumente conhecida como válvula de esfera de furo completo tem uma esfera sobredimensionada para que o orifício na esfera seja do mesmo tamanho da tubulação resultando em menor perda de atrito. O fluxo é irrestrito, mas a válvula é maior e mais cara, portanto isto só é usado onde o fluxo livre é necessário, por exemplo, em tubulações que requerem pigging.
Entrada reduzida ou furo reduzidoEdit
Na válvula de esfera de orifício reduzido (mais comumente conhecida como furo reduzido), o fluxo através da válvula é um tamanho de tubulação menor do que o tamanho da tubulação da válvula, resultando em uma área de fluxo menor do que a tubulação. Como a descarga de fluxo permanece constante e é igual à área de fluxo (A) vezes velocidade (V), A 1 V 1 = A 2 V 2 {\displaystyle A_{1}V_{1}=A_{2}V_{2}}}
a velocidade aumenta com a redução da área de fluxo.
V portEdit
A válvula de esfera em V tem uma esfera em forma de ‘v’ ou uma sede em forma de ‘v’. Isto permite características de caudal linear e até igual percentagem. Quando a válvula está na posição fechada e a abertura é iniciada, a pequena extremidade do ‘v’ é aberta primeiro, permitindo um controle estável do fluxo durante esta etapa. Este tipo de projeto requer uma construção geralmente mais robusta devido às velocidades mais altas dos fluidos, o que pode danificar uma válvula padrão. Quando usinadas corretamente, estas são válvulas de controle excelentes, oferecendo um desempenho superior de vazamento.
Enchimento de cavidadeEditar
Muitas indústrias encontram problemas com resíduos na válvula de esfera. Quando o fluido é destinado ao consumo humano, os resíduos também podem ser perigosos para a saúde, e quando o fluido muda de tempos em tempos, pode ocorrer contaminação de um fluido com outro. Os resíduos surgem porque na posição semi-aberta da válvula de esfera é criado um espaço entre o orifício da esfera e o corpo no qual o fluido pode ser aprisionado. Para evitar que o fluido entre nesta cavidade, a cavidade tem de ser tapada, o que pode ser feito estendendo as sedes de tal forma que esteja sempre em contacto com a esfera. Este tipo de válvula de esfera é conhecida como Cavity Filler Ball Valve.
Existem alguns tipos de válvulas de esfera relacionadas com a fixação e movimento lateral da esfera:
Trunnion, flutuante e acionadaEdit
Uma válvula de esfera trunnion tem fixação mecânica adicional da esfera na parte superior e inferior, adequada para válvulas de pressão maiores e mais altas (digamos, acima de 10 cm e 40 bar).
Uma válvula de esfera flutuante é aquela em que a esfera não é mantida no lugar por um munhão. Em funcionamento normal, isto fará com que a esfera flutue ligeiramente para jusante. Isto faz com que o mecanismo de assentamento comprima por baixo da esfera pressionando contra ela. Além disso, em alguns tipos, no caso de alguma força causar a dissipação do mecanismo da sede (como o calor extremo do fogo fora da válvula), a esfera flutuará até o corpo metálico que é projetado para vedar contra a esfera, proporcionando um projeto um pouco à prova de falhas.
As válvulas de esfera operadas manualmente podem ser fechadas rapidamente e, portanto, há o perigo de golpe de aríete. Algumas válvulas de esfera são equipadas com um atuador que pode ser pneumático, hidráulico ou acionado por motor. Estas válvulas podem ser utilizadas tanto para ligar/desligar como para controlar o fluxo. Uma válvula de controle de fluxo pneumático também está equipada com um posicionador que transforma o sinal de controle em posição de atuador e abertura da válvula em conformidade.
MultiportEdit
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- Três e quatro vias têm um furo em L ou em T através do meio. As diferentes combinações de fluxo são mostradas na figura. É fácil ver que uma válvula T pode conectar qualquer par de orifícios, ou todos os três, juntos, mas a posição de 45 graus que pode desconectar os três não deixa margem para erro. A válvula L pode conectar a porta central a qualquer porta lateral, ou desconectar todas as três, mas não pode conectar as portas laterais juntas.
- Válvulas de esfera de múltiplas portas com 4 ou mais vias, também estão disponíveis comercialmente, sendo a via de entrada frequentemente ortogonal ao plano das saídas. Para aplicações especiais, como acionamento de motores movidos a ar da frente para trás, a operação é realizada através da rotação de uma válvula de quatro vias com uma única alavanca. A válvula de esfera de 4 vias tem dois orifícios em forma de L na esfera que não se interligam, por vezes referidos como um orifício “×”.