Uma válvula de retenção e uma válvula esfera não são duas versões da mesma coisa. Uma válvula de retenção deixa o fluido passar em um sentido e fecha sozinha quando o fluxo tenta inverter; ninguém a opera. Uma válvula esfera é um bloqueio manual: um quarto de volta da alavanca abre ou fecha a linha, e ela permanece onde você a deixa. Na maioria das linhas de bomba você precisa das duas, uma atrás da outra, fazendo duas funções diferentes. Este artigo explica o que cada uma faz, onde cada uma deve ficar e como escolher entre os três tipos de válvula de retenção que fabricamos.
- Uma válvula de retenção protege contra o refluxo de forma automática. Uma válvula esfera oferece um ponto deliberado de abrir e fechar.
- Uma válvula esfera não faz o trabalho da válvula de retenção, e uma válvula de retenção não faz o trabalho da válvula esfera.
- Na descarga de uma bomba, a ordem usual é bomba, depois válvula de retenção, depois válvula esfera.
- As válvulas de retenção com mola, tipo portinhola horizontal e tipo portinhola flangeada diferem principalmente na forma como fecham e no sentido em que podem ser montadas.
O que uma válvula de retenção faz
Uma válvula de retenção, também chamada de válvula de não retorno, é uma válvula autoacionada que abre quando o fluido flui no sentido pretendido e fecha quando o fluxo para ou tenta inverter. Não há alavanca nem atuador. O elemento de fechamento, um disco ou um pistão, se move por causa do próprio fluido, de modo que a válvula funciona quer alguém esteja observando a linha ou não.
A função que ela cumpre é de proteção. Quando uma bomba para, a coluna de líquido a jusante quer voltar por ela e girar o rotor ao contrário. Quando duas bombas compartilham um coletor, a que está funcionando empurra fluxo de volta através da parceira parada, a menos que algo o impeça. Quando uma linha sobe na vertical, tudo o que está acima quer escoar para baixo. Em cada caso, uma válvula de retenção próxima à origem fecha antes que o fluxo reverso se estabeleça. Falamos do caso da troca de bombas com mais detalhes em nosso artigo sobre válvulas em unidades de distribuição de refrigerante, em que bombas redundantes tornam a válvula de retenção um componente padrão.
Vale esclarecer primeiro uma armadilha de nomenclatura. Uma válvula de retenção de esfera (ball check valve) é uma válvula de retenção cujo elemento de fechamento é uma esfera solta que assenta contra o fluxo quando ele inverte; apesar do nome, não é uma válvula esfera e não tem alavanca. As nossas usam um pistão com mola ou um disco articulado, e não uma esfera.
As válvulas de retenção diferem na forma como o elemento de fechamento se move. Em uma válvula de retenção tipo portinhola, um disco articulado abre com o fluxo e fecha por gravidade, e por isso a orientação importa: a válvula precisa ser montada de modo que a gravidade ajude a fechá-la. Em uma válvula de retenção com mola, uma mola empurra o pistão para a posição fechada, de modo que fecha no instante em que o fluxo inverte e não depende da gravidade. Fabricamos as duas, e a escolha entre elas é tratada mais adiante neste artigo.
O que uma válvula esfera faz
Uma válvula esfera é uma válvula manual de isolamento. Uma esfera com um furo passante fica entre duas sedes; gire a alavanca um quarto de volta e o furo se alinha com a tubulação, gire de volta e o lado maciço da esfera bloqueia o furo. Ela deve ficar totalmente aberta ou totalmente fechada. Não fecha sozinha, não se importa com o sentido em que o fluido está fluindo e mantém sua posição até que alguém a mude.
A função que ela cumpre é o controle por uma pessoa: fechar uma derivação para manutenção, isolar uma bomba para que uma válvula de retenção ou um filtro possa receber manutenção, drenar um ponto baixo, encher um circuito. Uma válvula esfera de passagem plena, em que o furo da esfera tem o mesmo diâmetro da tubulação, acrescenta muito pouca resistência quando aberta, e por isso é a escolha usual para isolamento em linhas em que a perda de carga importa. O que uma válvula esfera não deve fazer é estrangular o fluxo. Quando ela fica parcialmente aberta, o fluxo se espreme pela borda da esfera e desgasta a sede macia em um padrão que acaba impedindo a válvula de vedar quando você de fato a fecha.
Nossas válvulas esfera bipartidas são fundidas em CF8 ou CF8M, com um corpo soldado de forma estanque em vez de uma junta de corpo rosqueada ou parafusada, em tamanhos de 1/4″ a 4″, classificadas em 1000 WOG, com sedes de PTFE e passagem plena. A versão V-2B, de parede mais espessa, é classificada de −20°C a 180°C. Por que a junta do corpo é soldada em vez de rosqueada, e o que isso elimina, é o assunto do nosso artigo sobre a válvula esfera 1000 WOG de serviço pesado; os detalhes do produto estão na página da válvula esfera bipartida.
Válvula de retenção vs válvula esfera: as diferenças que importam
A tabela abaixo coloca as duas lado a lado. Em resumo: uma é proteção automática, a outra é controle manual, e a pergunta quase nunca é qual comprar, mas onde cada uma fica.
| Válvula de retenção | Válvula esfera | |
|---|---|---|
| Finalidade | Impedir o fluxo reverso | Abrir ou fechar a linha sob demanda |
| Como opera | Autoacionada; o fluido move o disco ou o pistão | Alavanca manual de um quarto de volta, ou um atuador |
| Sentido do fluxo | Somente um sentido; uma seta no corpo indica qual | Qualquer sentido |
| Orientação de montagem | Tipo portinhola: horizontal, ou vertical com fluxo ascendente. Tipo com mola: não depende da gravidade; confirme a orientação ao pedir | Qualquer orientação |
| Pode ficar parcialmente aberta? | Não é uma posição de ajuste; ela flutua com o fluxo | Não recomendado; o estrangulamento parcial desgasta as sedes |
| Posição típica em uma linha de bomba | Imediatamente a jusante da bomba | A jusante da válvula de retenção e no lado da sucção, para isolamento |
| O que dá errado se usar a errada | Uma válvula esfera no lugar dela não dá proteção contra refluxo quando não há ninguém para fechá-la | Uma válvula de retenção no lugar dela não pode ser aberta nem fechada para manutenção |
Quando você precisa de uma válvula de retenção, de uma válvula esfera ou das duas
Você precisa de uma válvula de retenção onde o fluxo nunca pode inverter, e de uma válvula esfera onde uma pessoa precisará fechar a linha. Na descarga de uma bomba, isso significa as duas. A válvula de retenção vai o mais perto possível da bomba, para que a coluna de líquido tenha a menor distância possível a percorrer antes de encontrar um disco fechado. A válvula esfera vai a jusante dela, de modo que a válvula de retenção, a bomba e qualquer filtro possam ser isolados para manutenção sem drenar o sistema. Uma segunda válvula esfera no lado da sucção completa o isolamento.
Alguns casos pendem para um lado ou para o outro:
- Bombas redundantes em um coletor comum. Uma válvula de retenção em cada descarga é o que impede a bomba em funcionamento de desviar o fluxo de volta pela parada. As válvulas esfera de isolamento permitem trocar uma bomba enquanto a outra continua funcionando.
- Colunas verticais e sistemas de pressurização (booster) ou de bombas de poço. Uma válvula de retenção com mola, porque a mola fecha o pistão sem ajuda da gravidade; confirme a orientação e o sentido do fluxo conosco ao pedir.
- Linhas sensíveis ao golpe de aríete. Uma válvula de retenção com mola, porque o fechamento rápido pela mola contém o fluxo reverso antes que o surto de pressão se forme. Uma válvula de retenção tipo portinhola fecha mais devagar.
- Trechos horizontais em que você prefere não ter mola no caminho do fluxo. Uma válvula de retenção tipo portinhola horizontal, montada com a tampa para cima para que o disco feche por conta própria.
- Linhas flangeadas maiores e obras de saneamento. Uma válvula de retenção tipo portinhola flangeada, que se desparafusa da linha para manutenção e tem um castelo parafusado para que o disco possa ser inspecionado sem cortar a tubulação.
- Um dreno, um ponto de enchimento, uma derivação para manômetro. Apenas uma válvula esfera. Nada aqui precisa de proteção automática contra refluxo; precisa que uma pessoa possa abrir e fechar.
Escolher entre as válvulas de retenção com mola, tipo portinhola horizontal e tipo portinhola flangeada
Fabricamos três válvulas de retenção de aço inoxidável, e as diferenças entre elas são práticas, não sutis: como a válvula fecha, em que sentido pode ser montada, que faixa de tamanhos cobre e como se conecta à tubulação. A tabela foi extraída das três páginas de produto; os links levam às especificações completas e aos desenhos dimensionais.
| Válvula de retenção com mola | Válvula de retenção tipo portinhola horizontal | Válvula de retenção tipo portinhola flangeada | |
|---|---|---|---|
| Ação de fechamento | Pistão com mola; fecha no instante em que o fluxo inverte | Disco articulado fecha por gravidade e pelo fluxo reverso | Disco articulado fecha por gravidade e pelo fluxo reverso |
| Montagem | Não se limita a trechos horizontais; confirme a orientação ao pedir | Horizontal com a tampa para cima, ou vertical com fluxo ascendente | Horizontal com a tampa para cima |
| Tamanhos | 1/2″ a 2″, seis tamanhos | 1/2″ a 3″, oito tamanhos | 2″, 3″ e 4″ |
| Material do corpo | CF8 ou CF8M; mola em SS304 ou SS316 | CF8M | CF8 ou CF8M |
| Conexão de extremidade | Roscas PT, NPT ou PF | Rosca fêmea PT; NPT e outras fabricadas sob encomenda | Flangeada, ASME B16.5 Class 150 ou JIS B2220 10K |
| Classe de pressão | Veja a página do produto | 200 PSI WOG | Pela classe do flange |
| Teste | Cada unidade testada contra vazamentos antes do envio | Cada unidade testada contra vazamentos antes do envio; testada conforme API 598 | Cada unidade testada contra vazamentos antes do envio |
| Onde se encaixa | Espaços reduzidos em linha, colunas verticais, descarga de bomba e escorva | Descarga de bomba horizontal, linhas com cloreto | Descarga de bomba, água municipal e tratamento, tubulações próximas ao mar |
Se o trecho é horizontal e você quer o mecanismo mais simples possível, a válvula de retenção tipo portinhola não tem nada a ajustar nem mola que se canse. Se o trecho é vertical, o espaço é apertado ou o golpe de aríete é uma preocupação, a válvula de retenção com mola responde aos três ao mesmo tempo. A válvula de retenção tipo portinhola flangeada é a escolha quando a linha já é flangeada e você quer desparafusar a válvula, ou abrir o castelo, em vez de cortar a tubulação. Qualquer que seja a sua escolha, siga a seta de fluxo fundida no corpo; uma válvula de retenção instalada ao contrário é um tampão.
Erros comuns com válvulas de retenção e válvulas esfera
Estes são os erros que chegam nas consultas e nos relatórios de falha. Nenhum deles é exótico.
- Usar uma válvula esfera onde é preciso uma válvula de retenção. Uma válvula esfera fechada de fato impede o refluxo, mas só enquanto estiver fechada. No momento em que é aberta para o fluxo normal, não oferece nenhuma proteção quando a bomba desarma. A proteção contra refluxo precisa ser automática.
- Usar uma válvula de retenção onde é preciso uma válvula esfera. Uma válvula de retenção não pode ser fechada para isolar um trecho. Se você precisa trabalhar na linha, precisa de uma válvula com alavanca.
- Montar uma válvula de retenção tipo portinhola em uma linha vertical com fluxo descendente. A gravidade passa a trabalhar para manter o disco aberto em vez de fechá-lo, e a válvula não assentará de forma confiável. Use uma válvula de retenção com mola, ou monte a válvula tipo portinhola de modo que o fluxo vá para cima.
- Ignorar a seta. Toda válvula de retenção tem uma seta de fluxo fundida no corpo. Instalada contra ela, a válvula permanece fechada.
- Estrangular com uma válvula esfera. Uma válvula esfera parcialmente aberta desgasta as sedes. Se você precisa regular o fluxo, essa é outra válvula; a válvula esfera serve para aberta ou fechada.
- Ler WOG como classificação para vapor. WOG é uma pressão de trabalho a frio em água, óleo e gás. Não diz nada sobre serviço a quente ou vapor.
- Especificar CF8 para um serviço com cloreto por causa do preço. A economia é pequena ao lado de um corpo com pites. Se o fluido contém cloretos, especifique CF8M tanto para a válvula de retenção quanto para a válvula esfera.
Materiais e classificações que você verá nas duas válvulas
Os mesmos dois materiais e as mesmas convenções de classificação aparecem tanto em válvulas de retenção quanto em válvulas esfera, por isso vale lê-los uma vez. CF8 e CF8M são materiais de aço inoxidável fundido definidos pela ASTM A351. O CF8 é a forma fundida do 304; o CF8M é a forma fundida do 316, e o M significa o molibdênio que ele contém. O molibdênio é o que melhora a resistência a pites em fluidos com cloreto, como a International Molybdenum Association explica em sua nota sobre aços inoxidáveis com molibdênio. O CF8 é a escolha padrão para água, ar e serviço geral; o CF8M é o que se especifica para linhas próximas ao mar, com salmoura ou quimicamente agressivas.
As classificações de pressão vêm em duas formas. Um valor WOG, como o 1000 WOG de nossas válvulas esfera bipartidas ou o 200 WOG da válvula de retenção tipo portinhola horizontal, é uma pressão de trabalho a frio em água, óleo e gás à temperatura ambiente. Uma classe de flange, como a Class 150, é uma classe de pressão e temperatura definida na ASME B16.34, com as próprias dimensões do flange definidas pela ASME B16.5; nossa válvula de retenção tipo portinhola flangeada é furada conforme a Class 150 ou conforme o padrão japonês JIS 10K, e o comprimento face a face é o mesmo nos dois casos. As válvulas de retenção flangeadas como categoria são cobertas pela API 594. O teste antes do envio segue a API 598, a norma de inspeção e teste de válvulas; toda válvula que enviamos, de retenção ou esfera, é testada contra vazamentos antes, a válvula de retenção tipo portinhola SC é testada conforme a API 598, e um certificado de material (MTR) do corpo está disponível sob solicitação.
Perguntas frequentes
Uma válvula esfera pode ser usada como válvula de retenção?
Não. Uma válvula esfera só interrompe o fluxo enquanto alguém a mantém fechada. Quando está aberta em serviço normal, passa fluxo em qualquer sentido, de modo que não dá proteção quando uma bomba para e a linha tenta correr ao contrário. Uma válvula de retenção fecha sozinha no instante em que o fluxo inverte, sem ninguém presente. Se você precisa de proteção contra refluxo, instale uma válvula de retenção; se também precisa isolar a linha, instale uma válvula esfera a jusante dela. As duas não são substitutas uma da outra.
Preciso de uma válvula de retenção se já tenho uma válvula esfera?
Se a linha pode fluir ao contrário quando a bomba para, sim. A válvula esfera dá uma forma de fechar a linha à mão; não faz nada automaticamente. Na descarga de uma bomba, o arranjo usual é a válvula de retenção primeiro, o mais perto possível da bomba, depois a válvula esfera para isolamento. Em um simples dreno, ponto de enchimento ou derivação para manômetro, onde nada precisa de proteção automática, uma válvula esfera sozinha basta.
Qual válvula de retenção funciona em tubo vertical?
Uma válvula de retenção com mola não depende da gravidade para fechar, portanto não se limita a trechos horizontais; confirme a orientação e o sentido do fluxo ao pedir. Uma válvula de retenção tipo portinhola depende da gravidade para baixar o disco, por isso é feita para trechos horizontais com a tampa para cima, ou para trechos verticais apenas onde o fluxo vai para cima. Em uma linha vertical com fluxo descendente, uma válvula de retenção tipo portinhola não assentará de forma confiável. Em todos os casos, instale a válvula com a seta no corpo apontando no sentido do fluxo.
Onde a válvula de retenção fica em relação à bomba e à válvula esfera?
Imediatamente a jusante da bomba, antes da válvula esfera de isolamento. Colocar a válvula de retenção perto da bomba dá à coluna de líquido a menor distância a percorrer antes de encontrar um disco fechado, o que limita a rotação reversa do rotor e o surto que se segue. A válvula esfera vai depois da válvula de retenção para que a bomba, a válvula de retenção e qualquer filtro possam ser isolados para manutenção. Uma segunda válvula esfera no lado da sucção completa o conjunto de isolamento.
Devo escolher CF8 ou CF8M?
O CF8 é o aço inoxidável 304 fundido e é a escolha padrão para água, ar e serviço geral. O CF8M é o 316 fundido; o molibdênio adicionado resiste à corrosão por pites causada por cloretos, por isso especifique-o para linhas próximas ao mar, com salmoura ou quimicamente agressivas. A mesma lógica vale para a válvula de retenção e a válvula esfera da mesma linha, então escolha um único material para ambas. Os dois materiais são definidos pela ASTM A351, e o material no certificado deve constar como CF8 ou CF8M, e não 304 ou 316, quando o corpo é uma peça fundida.
Em resumo
Uma válvula de retenção impede o fluxo reverso sozinha; uma válvula esfera abre e fecha a linha quando uma pessoa decide. Na descarga de uma bomba você quer as duas, nessa ordem. Escolha uma válvula de retenção com mola para trechos verticais, espaços reduzidos e linhas sensíveis ao golpe de aríete, uma válvula de retenção tipo portinhola horizontal para trechos horizontais em que você prefere não ter mola no caminho, e uma válvula de retenção tipo portinhola flangeada onde a linha é flangeada e você quer desparafusar a válvula para manutenção. Escolha CF8M em vez de CF8 sempre que houver cloretos, e escolha o mesmo material para as duas válvulas. Se quiser as especificações completas, as três válvulas de retenção e a válvula esfera bipartida estão na página de produtos; envie um código de peça, um desenho ou uma descrição da linha e faremos o orçamento.