Uma válvula borboleta é simplicidade de movimento: um disco circular plano, perfurado em seu diâmetro, é girado 90 graus dentro de uma sede-em forma de anel para abrir, estrangular ou fechar uma passagem de fluido. O disco permanece no caminho do fluxo o tempo todo, portanto o caráter da válvula é definido pela forma como esse perfil fino interage com a pressão, a velocidade e o atrito da vedação.
Princípio básico
Quando o eixo está paralelo ao eixo do tubo o disco apresenta sua borda ao escoamento, gerando quase nenhuma perda de carga; na posição totalmente fechada, o disco se aninha contra um assento de elastômero ou metal, formando uma vedação hermética. O movimento de um quarto-de volta significa que um atuador pneumático ou elétrico pode acionar a válvula em menos de um segundo, tornando-a ideal para desligamento-de emergência ou dosagem automatizada.
Comportamento de torque
Como o disco é simétrico, o torque é mais baixo perto dos dois extremos (0 grau e 90 graus) e atinge o pico em torno de 70 graus, onde a pressão diferencial através do disco é maior. Projetos modernos deslocam o eixo do eixo alguns milímetros (conhecido como "excêntrico" ou "alto-desempenho") para que o came do disco-libere a sede durante os primeiros 10 graus de abertura, reduzindo-o torque de ruptura em 30% e prolongando a vida útil da sede.
Tecnologias de vedação
1. Sede resiliente: Um revestimento de nitrila ou EPDM é colado ao corpo; a pressão da linha força o disco na borracha, conseguindo um fechamento-estanque-de bolhas a 16 bar e de -20 graus a 120 graus .
2. Assento de metal: A sobreposição de aço inoxidável ou Stellite é usada para alta temperatura (600 graus) ou mídia abrasiva; a taxa de vazamento é Classe IV (0,01% de Cv), suficiente para isolamento de vapor.
3. Deslocamento duplo: as linhas centrais-do eixo e da sede são deslocadas, criando uma ação de came cônica; o deslocamento triplo adiciona uma face de sede angular, alcançando vedação de metal-a{3}}classe VI em serviço criogênico de GNL.
Características de fluxo
Na abertura de 30 graus, o disco já cria 60% da queda de pressão máxima, proporcionando às válvulas borboleta uma-abertura rápida, curva Cv quase{3}}linear entre 40 graus e 70 graus -excelente para estrangular água de resfriamento ou liberar gases. A dinâmica de fluidos computacional mostra que uma borda fina do disco de 2 mm reduz o início da cavitação em 25% em comparação com um perfil rombudo de 5 mm, um ajuste que economiza energia da bomba em usinas de dessalinização.
Os tamanhos típicos variam de DN 25 mm (1 pol.) em skids de dosagem de produtos químicos a DN 3.000 mm (120 pol.) em comportas hidrelétricas, onde uma única válvula pode pesar 30 t e ainda assim ser operada por um atuador pneumático de 10 bar graças ao baixo torque em plena passagem.
Aplicativos
• Água e águas residuais: válvulas com sede-resilientes lidam com redes de distribuição de 16 bar e são certificadas pela NSF 61 para água potável.
• HVAC: corpos em estilo-lug permitem serviço-de beco sem saída para isolamento de-água resfriada, enquanto versões com-extremidades ranhuradas aceleram a instalação em risers-altos.
• Petróleo e gás: válvulas borboleta de-deslocamento duplo em aço carbono com inserções de grafite à prova de fogo-atendem à API 607 e são preferidas para isolamento de-tanques até Classe 600.
• Alimentos e produtos farmacêuticos: o disco polido de 316 L e a sede em PTFE proporcionam limpeza CIP/SIP e superfícies livres-de fendas em conformidade com a FDA 21 CFR 177.
As vantagens em relação às válvulas gaveta ou esfera são o menor peso (cerca de 15% de uma válvula gaveta), a atuação de um quarto de volta-, a face compacta-a-face (ISO 5752 Série 20) e o custo-normalmente 50% menor que uma válvula esfera equivalente em DN 200 mm. As limitações incluem disco residual no fluxo (queda de pressão ~0,3 bar a 3 ms⁻¹) e adequação limitada para lamas que podem se acumular nas buchas da haste; no entanto, revestimentos substituíveis e vedações raspadoras agora estendem o serviço para tarefas leves de polpa.
Resumindo, a válvula borboleta combina simplicidade mecânica com alta capacidade de vazão, atuação rápida e vedação adaptável, tornando-a a escolha padrão para aplicações liga/desliga ou de estrangulamento, desde irrigação doméstica até sistemas de resfriamento de 30 MW.
