As válvulas globo assim como as demais válvula de controle regulam a passagem de fluido restringindo a sua passagem.
O seu funcionamento consiste basicamente na alteração da distância entre o plug(obturador) a parte móvel da válvula em relação a sede(assento) que é a parte estática da válvula. Em alguns casos como no caso da válvula de sede dupla o movimento e simultâneo do par de plug´s em relação aos assentos (correspondentes)
O fluido flui através de um orifício no centro do assento e é mais ou menos restringido em função da proximidade do plugue em relação ao orifício.
Sendo esse tipo válvula uma das mais populares o seu projeto consistem em uma haste onde é fixado o plug fazendo movimento deslizante linear a medida que esse se aproxima do orifício restringe a passagem de fluxo tornando assim possível o seu controle.
Como as válvulas globo funcionam?
Uma fotografia de um pequeno corpo de válvula de globo (2 polegadas)
Um conjunto de três fotografias mostrando um corpo de válvula globo Masoneilan modelo 21000 cortado ilustra como o Plug e a sede trabalham juntos para acelerar o fluxo em uma válvula globo de ação direta.
A foto da esquerda mostra o corpo da válvula na posição totalmente fechada, enquanto a foto do meio mostra a válvula semi-aberta e a foto da direita mostra a válvula totalmente aberta:
Como você pode ver nessas fotografias, o obturador da válvula é guiado pela haste para manter o alinhamento com a linha central da sede. Por esse motivo, esse estilo específico de válvula globo é chamado de válvula globo guiada por haste.
Válvula de agulha
Uma variação no projeto da válvula globo guiada por haste é a válvula de agulha, onde o bujão é extremamente pequeno em diâmetro e geralmente se encaixa bem no orifício da sede, em vez de simplesmente ficar em cima dela.
As válvulas de agulha são muito comuns como válvulas de acionamento manual usadas para controlar baixas vazões de ar ou óleo.
Um conjunto de três fotografias mostra uma válvula de agulha nas posições totalmente fechadas, meio abertas e totalmente abertas (da esquerda para a direita):
Válvula guiada através da sede
Este é outra variação no design da válvula globo é a válvula guiada na sede , onde o plugue tem um formato incomum, projetando-se na sede.
Assim, o anel da sede atua como um guia para o obturador manter as linhas centrais do obturador e do assento sempre alinhadas, minimizando as tensões orientadoras que, de outra forma, seriam colocadas na haste.
Isso significa que a haste pode ter um diâmetro menor do que se a guarnição da válvula fosse guiada pela haste, minimizando o atrito deslizante e melhorando o comportamento do controle.
Uma fotografia mostrando um pequeno plugue (obturador) de válvula globo guiado por porta aparece na seguinte fotografia:
Válvulas Globo de porta dupla
Algumas válvulas globo usam um par de plugues (na mesma haste) e um par de assentos correspondente para acelerar o fluxo de fluido. Essas são chamadas válvulas globo de sede dupla.
O objetivo de uma válvula globo de porta dupla é minimizar a força aplicada à haste pela pressão do fluido do processo nos plugues:
A pressão diferencial do fluido do processo (P1 – P2) através de um obturador da válvula gera uma força paralela à haste, conforme descrito pela fórmula F = PA, sendo A a área efetiva do obturador apresentada para a pressão atuar.
Em uma válvula globo de passagem única, haverá apenas uma força gerada pela pressão do processo. Em uma válvula globo de sede dupla, haverá dois vetores de força oposta, um gerado no plugue superior e outro gerado no plugue inferior.
Se as áreas do obturador forem aproximadamente iguais, as forças serão igualmente iguais e, portanto, quase canceladas. Isso facilita a atuação de uma válvula de controle (ou seja, a posição da haste é menos afetada pela queda de pressão na válvula).
A fotografia a seguir mostra uma válvula globo com sede dupla Fisher “A-body” desmontada, com o bujão duplo claramente visível à direita:
Essa válvula globo de porta dupla em específico passa a ser guiada pela haste, com gbuchas especiais guiando a haste superior e também uma haste inferior (na parte inferior do corpo da válvula).
Também existem válvulas de controle com sede dupla e guia com sede, com dois conjuntos de plugues e sedes guiados por porta e regulando o fluxo de fluido. Enquanto as válvulas globo de porta dupla certamente gozam da vantagem de uma atuação mais fácil em comparação com as de sede única, elas também sofrem de uma desvantagem distinta: a quase impossibilidade de vedação melhor.
Com dois plugues precisando descansar simultaneamente em dois assentos para obter uma vedação estanque aos líquidos, há pouco espaço precioso para erros ou instabilidade dimensional.
Mesmo que uma válvula de sede dupla seja preparada em uma oficina para o melhor fechamento possível, ela pode não ser completamente vedada quando instalada devido a alterações dimensionais causadas pelo aquecimento do fluido do processo ou pelo resfriamento da haste e do corpo da válvula.
Isso é especialmente problemático quando conjunto obturador é feito de um material diferente do corpo. As hastes das válvulas globo são geralmente fabricadas com barras de aço inoxidável, enquanto os corpos das válvulas globo são geralmente feitos de aço fundido. O aço inoxidável formado a frio possui um coeficiente de expansão térmica diferente do aço fundido a quente, o que significa que os plugues não serão mais assentados simultaneamente depois que a válvula aquecer ou esfriar muito da temperatura em que estava quando estava firmemente assentada.
Válvulas Globo guiadas por gaiola
Uma versão mais moderna do design da válvula globo utiliza um bujão em forma de pistão dentro de uma gaiola ao redor com orifícios vazados ou usinados.
Essas válvulas globo guiadas por gaiola aceleram o fluxo, abrindo mais ou menos a área da psede na gaiola ao redor conforme o plugue se move para cima e para baixo. A gaiola também serve para guiar o obturador, para que a haste não precise ser sujeita a forças laterais, como em um projeto de válvula guiada por haste.
Uma fotografia de uma válvula de controle de corte mostra a aparência da gaiola (neste caso, com o plugue na posição totalmente fechada). Observe as portas em forma de “T” na gaiola, através das quais o fluido flui à medida que o bujão se move para cima e para fora do caminho:
Uma vantagem do projeto guiado pela gaiola é que as características de fluxo da válvula podem ser facilmente alteradas apenas substituindo a gaiola por outra com outro tamanho ou formato de orifício diferente.
Por outro lado, as válvulas globo guiadas por haste e guia de porta são caracterizadas pelo formato do plugue obturador, o que requer desmontagem adicional para substituir do que a gaiola em uma válvula globo guiada por gaiola.
A maioria das válvulas guiadas pela gaiola, tudo o que é necessário para substituir a gaiola é separar o castelo do resto do corpo da válvula; nesse ponto, a gaiola pode ser levantada para fora do corpo e trocada por outra gaiola.
Para trocar o plugue-obturador de uma válvula globo, você deve primeiro separar o castelo do resto do corpo e, em seguida, desmontar a haste com plugue do atuador desmontando o acoplamento da castanha que interliga a haste do Obturador a haste do atudaor, tomando cuidado para não deformar a gaxeta no interior do castelo.
Após a substituição do plugue, o “conjunto de sede/obturador(Bench-set)” da válvula deve ser reajustado para garantir a pressão adequada da sede e a calibração do curso.
As válvulas globo guiadas por gaiola estão disponíveis com bujões balanceados e desbalanceados. Um plugue balanceado possui uma ou mais orifícios perfuradas de cima para baixo, permitindo que a pressão do fluido se iguale nos dois lados do plugue. Isso ajuda a minimizar as forças que atuam no plugue que devem ser superadas pelo atuador:
Os plugues desbalanceados geram uma força igual ao produto da pressão diferencial no plugues e na área do plugue (F = PA), que pode ser bastante substancial em algumas aplicações.
Os plugues balanceados não geram a mesma força porque equalizam a pressão nos dois lados do plugue; no entanto, exibem a desvantagem de mais um caminho de vazamento quando a válvula está na posição totalmente fechada (através das sede de balanceamento, após o anel do pistão e pelas sede da gaiola):
Assim, as válvulas globo guiadas por gaiola, balanceadas e desequilibradas, apresentam características semelhantes às válvulas globo guiadas por haste ou porta com porta dupla e porta única, e por razões semelhantes.
As válvulas guiadas com gaiola equilibrada são fáceis de posicionar, assim como as válvulas globo com sede dupla e guia globo.
No entanto, as válvulas balanceadas guiadas por gaiola tendem a vazar mais quando estão na posição fechada devido a um número maior de caminhos de vazamento, da mesma forma que as válvulas globo com sede dupla e globo guiadas pela sede.
Válvula de mistura ou desvio
Outro estilo de corpo de válvula globo é o corpo de três vias, às vezes chamado de válvula misturadora ou de desvio. Esse projeto de válvula possui três caminhos, com o plugue (nesse caso em particular, um plugue guiado por gaiola) controlando o fluxo que passam através das duas sedes conectando-se a uma terceira sede:
Esta ilustração dupla mostra uma válvula de três vias em suas duas posições extremas da haste. Se a haste estiver posicionada entre esses dois extremos, todas as três portas serão “conectadas” em vários graus.
As válvulas de três vias são úteis em serviços em que um fluxo de fluxo deve ser desviado (dividido) entre duas direções diferentes ou onde dois fluxos de fluxo devem convergir (misturar) dentro da válvula para formar um único fluxo.
Uma fotografia de uma válvula globo de três vias que mistura água quente e fria para controlar a temperatura é mostrada aqui:
Formulários
- Adequado para a maioria dos líquidos, vapores, gases, substâncias corrosivas
- Os tamanhos gerais disponíveis são de 1/2 “a 8”.
- As limitações de pressão são relativamente altas, variando de 1480 a 1500 psi, dependendo dos materiais de construção, tamanho e temperatura.
- As temperaturas mínimas e máximas também são muito amplas, variando de -425 ° F a 1100 ° F, dependendo novamente dos materiais de construção.
- Dependendo da construção e aplicação específica, a válvula globo pode atender aos requisitos de fechamento ASME classe II, III, IV, V ou VI.
- Facilmente automatizado e disponível com posicionadores, interruptores de limite e outros acessórios.
Vantagens
- Regulagem eficiente e precisa
- Controle de fluxo preciso
Desvantagens
- Baixa recuperação e coeficiente de fluxo relativamente baixo (Cv).
- Queda de pressão alta, exisge maior capacidade da bomba e causa maio desgaste do sistema
- Mais caro que outras válvulas
- O dispositivo de vedação é um plugue que oferece recursos limitados de fechamento, nem sempre atendendo aos requisitos estanques de bolhas.
VALMET
Bench Set – Guia para Ajuste da Mola Atuador válvula Controle – Dicas de Instrumentação (dicasdeinstrumentacao.com)