Em plantas industriais e instalações de processamento, as válvulas borboleta são utilizadas por seu tamanho compacto e operação simples. A operação é simples. A válvula gerencia o fluxo de fluidos girando um disco circular dentro do diâmetro do tubo.
Então, como funciona uma válvula borboleta em uma aplicação real?
Quando um operador gira a haste 90 graus, o disco gira para uma posição perpendicular para bloquear o fluxo. Girando-a de volta para zero graus ou paralela ao fluxo, ela retorna a uma posição totalmente aberta.
Esta rápida ação de quarto de volta permite ao operador parar, iniciar ou regular o fluxo. As válvulas borboleta podem ser usadas em vários meios, como linhas de água, vapor, óleo e produtos químicos.
Para ajudá-lo a selecionar o hardware certo para o seu sistema, este guia explora os princípios operacionais centrais, os componentes essenciais da válvula borboleta, variações de design e casos de uso industrial específicos.
Componentes e Funções Principais da Válvula Borboleta
Como engenheiro ou operador industrial, é importante entender as partes de uma válvula borboleta. Isso ajuda a otimizar a manutenção e a aquisição.
A seção a seguir detalha os componentes essenciais válvula borboleta e seus papéis específicos no controle de fluxo:
- Corpo da Válvula: A estrutura principal que se encaixa entre os flanges da tubulação. Estilos comuns incluem corpos tipo wafer, lug e flangeados.
- O Disco: Frequentemente referido como a “borboleta”. Este componente obstrui o fluxo.
- A Haste: O eixo conecta o disco interno ao atuador externo. Deve ser feito de ligas de alta resistência como SS316 ou 17-4 PH para resistir ao torque.
- O Assento: Isso fornece a vedação entre o disco e o corpo. Os assentos podem ser resilientes (borracha/PTFE) ou metálicos.
- O Atuador: Isso fornece a força para girar a haste, que pode ser manual, pneumática ou elétrica.
Estes válvula borboleta devem atender a padrões internacionais como API 609 ou ASME B16.34 para garantir a segurança em plantas industriais.
O Princípio Básico: Como Funciona uma Válvula Borboleta?
O princípio de funcionamento é simples. É por isso que a maioria dos operadores industriais se refere ao vídeo de funcionamento da válvula borboleta para visualizar o processo. Um disco de metal é montado no centro do tubo em uma haste. A haste se conecta a um atuador fora do corpo da válvula.
1. Posição Fechada
Quando fechado, o disco fica perpendicular ao diâmetro do tubo. A borda externa pressiona contra o assento enquanto comprime o elastômero ou engata o cone metálico. Nenhum fluxo passa. A integridade do fechamento depende da força de contato disco-assento e da classe do material do assento.
2. Posição Aberta
O atuador gira a haste em 90°. O disco agora se alinha paralelamente ao fluxo. O fluido passa por ambos os lados do disco com restrição mínima. Ao contrário de uma válvula gaveta, o disco permanece no caminho do fluxo, o que resulta em uma queda de pressão residual.
Valores de Cv (coeficientes de fluxo) para uma válvula borboleta totalmente aberta variam de aproximadamente 35 a 75 por polegada de diâmetro nominal do tubo. Isso depende do perfil do disco e do tipo de válvula.
3. Estrangulamento / Regulagem de Fluxo
Ao contrário de uma válvula de esfera, a válvula borboleta pode abrir em estágios. O ângulo do disco determina a taxa de fluxo. Desta forma, a válvula não libera água de maneira simples e constante à medida que você a abre. Começa com pequenas quantidades precisas e aumenta significativamente à medida que você atinge a posição totalmente aberta.
Para dimensionamento preciso, use as tabelas Kv/Cv do fabricante ou consulte a IEC 60534-2-1 para cálculos de fluxo de válvulas de controle.
Três Tipos Principais de Design de Válvulas Borboleta
Todos os três designs operam no princípio de quarto de volta. As diferenças residem na geometria do disco, no deslocamento da haste e no mecanismo de vedação.
A tabela abaixo resume as principais diferenças em classificação de pressão, capacidade de temperatura, vida útil do assento e torque:
| Parâmetro | Concêntrica (Zero-Offset) | Deslocamento duplo | Deslocamento triplo |
| Pressão Máx. | ~17 bar (250 PSI) | ~100 bar (1.440 PSI) | ~102 bar (1.480 PSI) |
| Temperatura Máx. | ~200 °C | ~650 °C | ~650 °C |
| Material do Assento | Borracha (EPDM / NBR / FKM) | Borracha ou metal | Metal (laminado ou sólido) |
| Classe de Vazamento | EN 12266-1 Classe B | Classe A ou B | Classe A (sem vazamento) |
| Direção do fluxo | Bidirecional | Direção preferencial | Apenas unidirecional |
| Padrões Típicos | AWWA C504, EN 593 | API 609 Cat. A | API 609 Cat. B, EN 593 |
A seção a seguir explora os destaques de cada tipo de válvula.
Válvula Borboleta Concêntrica (Zero-Offset)
Uma válvula borboleta concêntrica possui um eixo que passa pelo centro exato do disco. A borda do disco entra em contato com a sede de borracha em toda a sua circunferência durante cada ciclo de abertura e fechamento. Esse atrito constante limita a vida útil da sede em aplicações de alto ciclo ou abrasivas.
Como resultado, o design concêntrico é uma escolha econômica para abastecimento de água de baixa pressão e controle geral de fluidos. No entanto, eles são recomendados apenas para pressões abaixo de 16 bar (psi).
Válvulas concêntricas ou zero-offset são feitas de ferro fundido dúctil GGG50 com revestimento epóxi, ou aço inoxidável 316 para mídias corrosivas.
Sistemas de água potável exigem válvulas borboleta com sede de borracha para cumprir as normas AWWA C504.
Válvula Borboleta de Duplo Deslocamento (Alto Desempenho)
O design de deslocamento duplo cria uma ação de fechamento semelhante a uma came. O disco se afasta da sede durante os primeiros 10 graus de abertura. Em seguida, ele retorna ao contato total com a sede apenas nos últimos 10 graus de fechamento. Não há contato com a sede durante o movimento.
Isso resulta em menor torque de operação e maior vida útil da sede, o que o torna adequado para linhas de vapor, óleo e gás e água de alta pressão.
No entanto, é crucial seguir a direção de fluxo recomendada pelo fabricante para preservar o desempenho de vedação.
Válvulas de Deslocamento Duplo exigem API 609 Categoria A e ASME Classe de Pressão 150 a 600 (PN 10 a PN 100).
Como Funciona uma Válvula Borboleta de Triplo Deslocamento?
O design de deslocamento triplo adiciona um terceiro deslocamento geométrico: uma superfície de vedação cônica no disco e na sede.
Os três deslocamentos trabalham juntos:
- Deslocamento 1: eixo da haste atrás da linha central do disco
- Deslocamento 2: eixo da haste afastado da linha central do furo
- Deslocamento 3: eixo de contato disco-sede inclinado para um cone de ângulo reto — criando uma vedação sem atrito e sem contato
A geometria do cone significa que o disco e a sede entram em contato apenas no ponto final de fechamento. Não há atrito de deslizamento durante todo o arco de deslocamento. Isso elimina completamente o desgaste da sede.
Na direção de fluxo para frente (preferencial), a pressão da linha atua como uma força autoenergizante: maior pressão aumenta a força de assentamento, apertando o fechamento. A instalação reversa nega esse efeito e reduz a força de contato da sede.
A vedação metal-metal atinge EN 12266-1 Classe A (vazamento zero) e atende aos testes API 598. Válvulas de deslocamento triplo são especificadas em:
- Geração de energia, como linhas de bypass de turbina a vapor, sistemas de alimentação de caldeira (operando a 540 °C / 1.000 °F)
- Refinaria e petroquímica com isolamento de hidrocarbonetos, serviço à prova de fogo conforme API 607
- Terminais de GNL com serviço criogênico até -196 °C
- Vapor de alta temperatura com classe de pressão ASME 600 a 2500
Você também pode perguntar, como funciona o deslizamento de uma válvula borboleta? Na realidade, uma válvula borboleta não “desliza” como uma válvula gaveta. O movimento de deslizamento ou varredura é caracterizado pelo movimento de aberto para fechado.
Pressão: CL150 (PN6～PN25)
Tipo de Conexão: FLG
Padrão: ASME B16.34 / API-609
Aplicações Industriais por Tipo de Válvula
| Indústria | Serviço Típico | Tipo Recomendado |
| Água e Esgoto | Isolamento de fluxo, redes DN80–DN2000 | Concêntrica, AWWA C504 |
| Gás de petróleo | Linhas de processo, isolamento à prova de fogo | Duplo descentralizado, API 609 Cat. A |
| Refinaria / Petroquímica | Isolamento de hidrocarbonetos, vapor de alta temperatura | Triplo descentralizado, API 609 Cat. B / API 607 |
| Geração de energia | Bypass de turbina, alimentação de caldeira a >540 °C | Triplo descentralizado, ASME Classe 600–2500 |
| Alimentos e Bebidas | Mídia higiênica, linhas compatíveis com CIP | Concêntrica, corpo em aço inox 316, NSF/ANSI 61 |
| Mineração / Lama | Lama abrasiva, isolamento de alto ciclo | Deslocamento simples ou duplo, disco revestido |
Conclusão
Uma válvula borboleta é a escolha padrão para fechamento rápido na maioria dos sistemas de tubulação industrial. A válvula controla o fluxo girando um disco em 90° dentro do furo de uma tubulação. Esta ação de quarto de volta é crítica, especialmente em situações de fechamento de emergência.
Existem três designs primários de válvulas borboleta: concêntricas, com deslocamento duplo e com deslocamento triplo. Cada válvula cobre classes de pressão de PN10 a PN250 e temperaturas de −196 °C a 650 °C. É importante entender o válvula borboleta para ajudá-lo a escolher o certo para o seu projeto.
A Xintai Valve fabrica válvulas borboleta concêntricas, com deslocamento duplo e com deslocamento triplo de acordo com as normas API 609, EN 593, AWWA C504 e ISO 5752. Entre em contato com a equipe de engenharia para dimensionamento específico para a aplicação, seleção de materiais e cálculos de torque do atuador.
