Válvulas borboleta concêntricas

As válvulas borboleta concêntricas são válvulas industriais destinadas ao controlo de abertura e fecho de condutas e à regulação do caudal, amplamente utilizadas nos setores petrolífero, químico, metalúrgico, hidroelétrico e noutras indústrias. A sua característica estrutural distintiva reside no alinhamento coaxial entre o eixo da haste, o centro do disco e o centro do corpo da válvula. Destacam-se pela facilidade de fabrico e pelo binário de abertura/fecho equilibrado. A haste da válvula situa-se no centro geométrico do corpo e do disco; a vedação é assegurada principalmente pela compressão direta do disco contra um anel de vedação de borracha, através da deformação elástica da vedação.

A regulação do caudal é obtida através da rotação do disco entre 0° e 90° em torno da haste. Os modelos convencionais apresentam uma fraca resistência à temperatura dos materiais de vedação e uma abrasão acentuada entre o disco e a sede, o que limita a sua utilização a condições de funcionamento de baixa pressão e à temperatura ambiente. As variantes melhoradas de alto desempenho combinam anéis de vedação macios e flexíveis em forma de T com chapas laminadas de aço inoxidável, juntamente com um revestimento de liga resistente a altas temperaturas nas superfícies de vedação cónicas afiladas. Esta construção integra as vantagens tanto da vedação rígida metálica como da vedação macia; os conjuntos de molas integrados compensam as tolerâncias dimensionais e a deformação elástica, permitindo o funcionamento em condições de alta temperatura, alta pressão e fluxo bidirecional do fluido. Categorizadas estruturalmente em tipos de assento concêntrico e excêntrico, estas válvulas adotam vedações macias (borracha EPDM, PTFE, etc.) ou vedações rígidas metálicas, com opções de acionamento que incluem manual, elétrico e pneumático. As válvulas borboleta concêntricas pneumáticas acionadas a ar comprimido apresentam uma construção compacta, um desempenho de vedação bidirecional uniforme e baixa resistência ao fluxo, sendo adequadas para condições de funcionamento abaixo de 1,6 MPa. O alinhamento concêntrico dos flanges é obrigatório durante a instalação; é necessária uma operação periódica de abertura e fecho para um funcionamento prolongado em posição fechada, a fim de evitar o encravamento. Os projetos otimizados foram alargados a especificações de grande diâmetro, em conjunto com equipamento de ensaio dedicado e melhorias patenteadas, sendo que alguns produtos cumprem a norma API 609.

Características estruturais e princípio de funcionamento

Uma característica fundamental das válvulas borboleta concêntricas é a coincidência das linhas centrais da haste, do disco e do corpo da válvula, o que permite uma construção simples e um baixo custo de fabrico. As válvulas borboleta revestidas a borracha enquadram-se nesta categoria. Uma desvantagem principal é o atrito e o roçamento persistentes entre o disco e a sede, o que resulta num elevado binário de atrito e num desgaste acelerado. Os principais componentes consistem no corpo da válvula, no disco, na haste, na sede e no atuador. O corpo é geralmente fundido numa peça única, enquanto os anéis de vedação da sede, feitos de materiais elásticos como a borracha, estão embutidos no interior do corpo. Montada centralmente, a haste aciona o disco para girar entre 0° e 90°, permitindo a abertura ou o fecho total; o disco é normalmente aerodinâmico para minimizar a resistência ao fluxo. As buchas encaixadas nos furos das extremidades do corpo suportam e lubrificam a haste da válvula. Para mitigar os danos causados pelo atrito e manter um fecho hermético, as sedes utilizam principalmente borracha elástica ou PTFE; no entanto, estes materiais elastoméricos têm uma gama de temperaturas de aplicação limitada — o que explica a perceção convencional de que as válvulas borboleta padrão não suportam altas temperaturas.

Quando a válvula se fecha, o disco rotativo comprime a sede de borracha e consegue um fecho hermético através da deformação elástica da vedação, classificada como vedação macia do tipo compressão. Nas versões acionadas por volante, a rotação do volante no sentido horário ou anti-horário aciona a haste e o disco em cerca de 90° para abrir ou fechar a válvula com uma manipulação sem esforço.

Âmbito de aplicação

As válvulas borboleta concêntricas são predominantemente especificadas para condutas que transportam água potável, águas residuais, gás combustível e gases industriais, servindo como componentes de corte e regulação em sistemas de abastecimento de água, centrais elétricas, siderurgias, indústrias de papel, químicas, de alimentos e bebidas e outros sistemas de abastecimento de água e drenagem. Graças à sua configuração simples, à ausência de restrições de vedação direcionais, à simetria central do tipo I com vedação bidirecional idêntica, à baixa resistência ao fluxo e ao baixo binário de operação, as válvulas borboleta concêntricas pneumáticas são classificadas para serviço de pressão média a baixa e amplamente utilizadas em sistemas com pressão inferior a 1,6 MPa.