2.2.3 Válvulas borboleta

Uma válvula borboleta, ilustrada na Figura 12, é uma válvula de movimento rotativo utilizada para parar, regular e iniciar o fluxo de fluido. Válvulas borboletas são simples de entender: o elemento "borboleta" é um disco que gira perpendicularmente ao caminho de fluxo do fluido. Quando paralelo ao eixo do fluxo, o disco apresenta a obstrução mínima; quando perpendicular ao eixo, o disco bloqueia por completo qualquer fluxo.

As válvulas borboletas são de operação rápida e fácil, pois, assim como as válvulas esferas, basta uma rotação de 90º da alavanca da válvula para mover o disco da posição totalmente fechada para a totalmente aberta.

Essas válvulas possuem muitas vantagens em relação às válvulas gaveta, globo e esfera, especialmente para aplicações de válvulas de grande porte. Peso, espaço e custos reduzidos são as vantagens mais evidentes. Os custos de manutenção são normalmente baixos, porque há um número mínimo de partes móveis. A Figura 13 ilustra o comportamento do fluido quando passa por esse tipo de válvula.

2.2.4 Válvulas de gaveta

A válvula de gaveta é uma válvula de movimento linear usada para iniciar ou parar o fluxo de fluido, mas não para regulá-lo. Essas válvulas funcionam através da inserção de uma barreira (um disco) no caminho do fluxo de fluido, restringindo a passagem desse fluido. O movimento do disco é muito similar ao movimento de uma porta deslizante (Figura 14).

Quando o disco de uma válvula de gaveta está completamente fora da corrente de fluido, isto é, fora da tubulação, dizemos que está completamente aberta. Essa característica oferece passagem do fluxo praticamente sem nenhuma resistência. Assim, existe pouca perda de pressão por meio desse tipo de válvula. O fechamento dela é conseguido pelo movimento da gaveta. A Figura 15 ilustra quando a gaveta cessa o fluxo e quando o libera.

As válvulas de gaveta são mais frequentemente usadas para aplicações liga/desliga (on/off) do que para otimização e regulação de fluxo.

Dentre as vantagens da utilização desse tipo de vávula, podemos citar: uma baixa perda de pressão quando se encontra na posição totalmente aberta, uma vez que a gaveta ou disco fica fora da área de vazão; e uma ótima vedação quando fechada, devido a sua geometria, praticamente livre do acúmulo de contaminantes.

Quanto às desvantagens, destacando as principais temos: não possuir características adequadas para aplicações de regulação; estar sujeita a vibrações indesejáveis, causando desgaste ou erosão da gaveta – quando se encontra parcialmente aberta ou até mesmo durante a abertura ou fechamento da válvula (subida ou descida do disco); e ser, geralmente, mais difícil de se realizar reparos, em relação a outros tipos de válvulas.

Importante: Cavitação em válvulas de controle

Como vimos na aula de medidores de vazão, o teorema de Bernoulli nos diz que, com o aumento da velocidade, existe uma redução na pressão hidrostática. Em algumas situações essa pressão fica abaixo da pressão de vapor do fluido para a temperatura de trabalho, ocasionando a formação de pequenas bolhas cheias de vapor e de gases e, consequentemente, provocando a cavitação. Ao passar pela veia contraída (a região de menor pressão) para a região de pressão mais elevada, essas bolhas implodem, arrastadas pelo líquido.

Ao implodirem, picos de pressão são gerados dentro da própria bolha e nas suas imediações. Esses picos de pressão levam a vibrações mecânicas, ruído e erosão de material da válvula, danificando não apenas os elementos internos, como também o corpo da válvula. Esse fenômeno ocorre também em bombas e rotores de turbinas de hidroelétricas. A Figura 16 apresenta dois exemplos de peças que sofreram cavitação.