Seguindo nossa série de artigos “Tudo o que você precisa saber” sobre determinada válvula, a válvula da vez é a Globo, que possui o trajeto de escoamento do fluido mais diferente que você vai encontrar e, por isso, seu corpo é arredondado lembrando um globo.
Ela é a válvula mais utilizada e indicada para o controle de fluidos, também é bastante usada quando é necessário o bloqueio da linha com certa necessidade de modulação manual ao ser aberta. Pelo fato do controle de fluido ser um assunto bem técnico e extenso, focaremos este artigo nas válvulas globo de bloqueio e publicaremos no mês que vem uma parte 2 sobre as válvulas globo de controle.
Para sua melhor orientação, como de costume, este artigo será dividido da seguinte forma:
1- Principais características
2- Normas de construção
3- Modelos de conexão com o castelo: roscado, aparafusado, soldado e selado
4- Modelos de obturador: plano, cônico, guiado e de controle
5- Modelos de válvulas globo: convencional, angular, Y, aerodinâmico, agulha e não retorno
6- Existe válvula Globo Fire-Safe?
1- Principais características
A válvula globo tem características únicas em função de seu design, seu corpo forma uma espécie de “S” onde o fluido, ao entrar na válvula, muda de direção em 90 graus para cima, e ao passar pelo conjunto sede + obturador, muda de direção novamente em 90 graus para baixo voltando ao sentido original da tubulação. Veja na imagem a seguir:
A superfície de vedação da válvula é perpendicular ao fluxo da tubulação que, combinada com a curvatura do corpo, diminui a velocidade do fluxo e, consequentemente, a pressão interna da válvula. Essa característica a torna uma excelente escolha para controlar parâmetros do sistema em certas condições e configurações.
Abaixo, uma imagem destacando os principais componentes de uma válvula globo:
Este modelo de válvula sofre com o ruído interno gerado pelo fluxo turbulento do fluido. Além do fluxo, o obturador (também chamado de disco) fica solto em relação a haste de forma a rotacionar livremente em torno do próprio eixo, essa característica serve para, quando for fechada, o disco consiga promover melhor assentamento em relação a sede. Quando falamos de válvulas globo de controle, dispositivos e designs específicos são projetados de forma a reduzir o ruído.
2- Normas de construção
Em geral, há várias normas que abrangem a construção e o design das válvulas globo. Mas, o que sempre falamos aqui é “deixe a parte chata conosco! Na Franik, nós desmistificamos o assunto para você!”. A seguir, você encontrará as principais normas utilizadas para o projeto e fabricação deste tipo de válvula.
A – API 602,BS 5352.
Estas duas normas, americana e britânica, respectivamente, tratam de válvulas de pequenos diâmetros (até 2 polegadas) de aço forjado utilizados em altas pressões (até Classe 4500 / PN420) e temperaturas geralmente empregadas pelas indústrias de processos e petroquímicas. Abaixo algumas imagens:
B – MSS SP 80
Já esta norma, também americana, trata de válvulas de bronze em diversos diâmetros e baixas pressões (#125 e #250) geralmente empregados na indústria em sistemas de incêndio, transporte de água em instalações residenciais, entre outros.
C- ASME/ANSI B16.34
De todas, a mais geral e mais usada aqui no país, abrange variados diâmetros, classes e materiais.
D- API 623, MSS SP 42
Ambas as normas trazem especificações de construção para válvulas empregadas em serviço severo com alto grau de corrosão, sendo a MSS SP 42 mais antiga e menos ampla, cobrindo válvulas até 24″ e classe 600, e a API 623 a mais nova (2021), cobrindo uma faixa mais ampla de diâmetros e pressões (24″ – 2500#).
3- Modelos de conexão com o castelo
O castelo, compõe a parte superior da válvula globo, ele serve de tampa para o corpo e aloca os sistemas de vedação/engaxetamento da haste. Ele pode ser conectado ao corpo de diferentes formas, sendo elas: roscado, aparafusado, soldado e selado.
Na maioria das vezes, o fabricante é quem escolhe se a válvula dele terá o castelo roscado, aparafusado ou soldado, o importante é que ele garanta o perfeito funcionamento e estanqueidade da válvula para as condições de operação da classe de pressão para qual aquela válvula está sendo projetada. Ainda assim, pode ser que o engenheiro responsável pela aplicação do equipamento ache por bem adotar um sistema mais robusto e “engenheirado” por conta da criticidade do processo (geralmente altas pressões e temperaturas). Nesse caso, é comum que castelos selados sejam requisitados. A seguir você verá imagens para efeito de comparação dos castelos roscados, aparafusados e soldados.
Quando mencionamos castelos selados, nos referimos ao tipo pressure seal. Nesse design, além do castelo ser fixado ao corpo através de parafusos para garantir a vedação, há um componente interno que proporciona uma segunda camada de vedação em duplicidade usando juntas metálicas. Esse modelo recebe esse nome porque, devido à pressão interna da válvula, o componente tende a se deslocar para fora da válvula, mas é impedido, resultando na vedação redundante. Veja nas imagens a seguir:
4- Modelos de obturador
Também chamado de disco, quando em contato com a sede, promove a vedação da válvula, e neste artigo trataremos dos 3 tipos mais utilizados, sendo eles plano, cônico e com pino guia.
A – Plano
Este obturador tem a face de contato com a sede totalmente plana, o que faz com que o atrito por altas velocidades de escoamento não aconteça de forma direta tendo uma maior durabilidade. A consequência deste design é o torque necessário à vedação, que acaba sendo maior que os outros. Vale mencionar que este obturador admite revestimentos resilientes de PTFE em baixas pressões e temperaturas menores que 200 graus.
B – Cônico
Este tipo de obturador apresenta um chanfro que lhe confere uma forma cônica, correspondendo à sede da válvula, que também é chanfrada. Essa é a configuração mais utilizada, uma vez que, ao ser fechado contra a direção do fluxo, o obturador tem a capacidade de se alinhar automaticamente com a sede, mesmo quando sujeito às vibrações decorrentes do fluxo do fluido.
C – Com pino guia
Dentre os tipos de obturadores, este é o que provoca a maior perda de carga, uma vez que possui não apenas a superfície de vedação, mas também um pino guia que acompanha seu movimento ao abrir e fechar. Apesar dessa perda de pressão, essa configuração se revela extremamente útil em válvulas globo de grandes diâmetros ou quando instaladas verticalmente. Isso ocorre porque, devido a turbulências internas ou à posição de instalação, há o risco de que o obturador perca o alinhamento com a sede.
5- Modelos de válvulas globo
À medida que uma válvula é submetida a uso, em função do tempo, seu projeto passa por mudanças a fim de atender às diversas necessidades dos usuários. No caso das válvulas globo, essa evolução também ocorre. Neste capítulo, o objetivo é fornecer uma visão sucinta dos principais modelos, permitindo um entendimento claro das razões que tornam cada um deles necessário.
A – Globo reta
Também chamado de “globo convencional” ou “globo em T”, este é o modelo o mais utilizado. Além das características convencionais já discutidas neste artigo, ele apresenta gargantas na entrada e saída, e o fechamento é realizado perpendicularmente ao fluxo da tubulação. Estas características fazem que a válvula apresente alta perda de carga e, por consequência, seja ótima para o controle do fluido.
B – Globo angular
Este tipo apresenta uma perda de carga inferior à válvula globo reta, pois seu corpo possui entrada e saída em ângulo reto (90 graus), diminuindo a mudança de direção do fluido. Suas características operacionais são semelhantes às “globo reta”. Geralmente, esse modelo é escolhido somente quando é necessária uma curva (conexão) na tubulação devido à orientação do corpo da válvula.
C – Globo Y
Já neste tipo, o conjunto de vedação da válvula e haste fica inclinado 45 graus em relação ao escoamento do fluido, possuindo assim o maior coeficiente de fluxo entre todas as válvulas globo. Estas características fazem com que a geometria interna da válvula chegue o mais próximo possível de uma “passagem plena” se comparado com os outros modelos de globo.
D – Globo aerodinâmica
Esta válvula é uma variação da válvula globo reta, com as mesmas características, porém possui um corpo suavizado (aerodinâmico) por curvas de raio longo que reduzem a perda de carga do fluido. Isso permite que a válvula opere em condições mais severas. Geralmente este modelo é encontrado com extremidades flangeadas no padrão DIN.
E – Globo agulha
A válvula globo agulha é empregada em diâmetros pequenos (menores que 2″), permitindo um ajuste fino do fluxo por volta da haste. Seu obturador apresenta um ângulo acentuado, assemelhando-se a uma “agulha”. Essas válvulas são frequentemente disponíveis com extremidades roscadas ou de encaixe para solda, devido aos diâmetros pequenos.
F – Globo não retorno
Também chamada de globo com dispositivo de retenção, este tipo possui uma configuração interna em que o obturador (ou disco) fica livre para mover-se verticalmente de acordo com o fluxo do fluido. Isso permite que a válvula se feche automaticamente em caso de refluxo na linha onde está instalada.
6- Existe válvula Globo Fire-Safe?
Criei este capítulo pois recebemos muito essa dúvida através de requisições aqui no escritório. A válvula globo (salvo aquelas com vedação resiliente para baixas pressões e temperaturas) possui uma vedação metal x metal assim como a válvula gaveta, inclusive ela é bastante utilizada em sistemas de incêndio e, justamente por isso, em geral, ela pode ser considerada Fire-Safe design ou resistente ao fogo (cada caso deve ser analisado individualmente). No entanto, quando o assunto são válvulas Fire-safe, geralmente estamos nos referindo a válvulas certificadas conforme API 6FA ou API 607, onde o protótipo do projeto precisa passar por um teste onde ele é envolto por chamas e ainda assim é capaz de garantir a vedação por um certo número de vezes e tempo. Este tipo de certificação não é muito comum de se ver quando o assunto é válvula globo.
Desta forma, nós esperamos que você leitor saia deste artigo entendendo um pouco mais sobre válvulas globo e, se ainda sim ficar alguma dúvida ou estiver tendo dificuldades de encontrar algum tipo específico de válvula, nos mande um e-mail! Estamos aqui para auxiliá-lo.
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