Em comparação comválvula de gavetaComparada às válvulas globo e de retenção, a história das válvulas de esfera é bem mais recente. Embora a primeira patente de válvula de esfera tenha sido emitida em 1871, foram necessários 85 anos para que ela se tornasse comercialmente viável. O politetrafluoroetileno (PTFE, ou "Teflon") foi descoberto durante o desenvolvimento da bomba atômica na Segunda Guerra Mundial, o que impulsionou o surgimento da indústria de válvulas de esfera. Atualmente, as válvulas de esfera são fabricadas em diversos materiais, desde latão e aço carbono até aço inoxidável e zircônio.

Existem dois tipos básicos: esferas flutuantes e esferas com munhão. Esses dois modelos permitem a construção de válvulas de esfera eficientes de ¼” a 60” e maiores. Geralmente, o modelo flutuante é usado para válvulas menores e de baixa pressão, enquanto o tipo com munhão é usado para aplicações com válvulas maiores e de maior pressão.

VM SUM21 BALL API 6Dválvula de esferaA válvula de esfera API 6D utiliza esses dois tipos de válvulas de esfera devido aos seus métodos de vedação e à forma como a força do fluido flui da tubulação para a esfera e, em seguida, se distribui para a sede da válvula. No projeto de esfera flutuante, a esfera se encaixa firmemente entre duas sedes, uma a montante e outra a jusante. A força do fluido atua sobre a esfera, empurrando-a contra a sede da válvula localizada no corpo da válvula a jusante. Como a esfera cobre toda a abertura de fluxo, toda a força do fluxo empurra a esfera, forçando-a contra a sede da válvula. Se a esfera for muito grande e a pressão for muito alta, a força sobre a sede da válvula será grande, pois o torque de operação será excessivo e a válvula não poderá ser operada.

As válvulas de esfera flutuantes apresentam diversos formatos de corpo, sendo o mais popular o modelo de duas peças com entrada lateral. Outros formatos incluem o de três peças e o de entrada superior. As válvulas de esfera flutuantes são fabricadas em tamanhos de até 24 polegadas e classes de resistência 300, mas a faixa de aplicação real das válvulas de esfera flutuantes geralmente é bem menor — o máximo é de cerca de 12 polegadas.

Embora as válvulas de esfera sejam projetadas principalmente como válvulas de bloqueio ou de "parada", a adição de algumas válvulas de esfera e portas em V permite sua utilização em aplicações mais complexas.válvula de esferaSeu design os torna ideais para aplicações controladas.

Assento elástico
Válvula de esfera flangeada VM SUM21 BALL. Válvulas de esfera flutuantes menores podem ser usadas em diversas aplicações, desde tubulações domésticas até tubulações que transportam os produtos químicos mais exigentes. O material de vedação mais comum para essas válvulas é algum tipo de termoplástico, como o PTFE. As sedes de válvulas de Teflon funcionam bem porque são macias o suficiente para vedar bem em esferas de metal polido, mas resistentes o suficiente para não se soltarem da válvula. Os dois principais problemas com essas válvulas de sede macia são que elas riscam facilmente (e podem vazar) e a temperatura é limitada a valores abaixo do ponto de fusão da sede termoplástica — em torno de 232 °C (450 °F), dependendo do material da sede.

Uma característica de muitas válvulas de esfera flutuante com sede elástica é a capacidade de serem devidamente vedadas em caso de incêndio que cause o derretimento da sede principal. Isso é chamado de projeto à prova de fogo; ele possui um alojamento na sede que não apenas mantém a sede elástica no lugar, mas também fornece uma superfície metálica que proporciona uma vedação parcial quando entra em contato com a esfera. De acordo com as normas de teste de incêndio API 607 ​​ou 6FA (American Petroleum Institute), a válvula é testada para confirmar o projeto de proteção contra incêndio.

Projeto de munhão
Válvula de esfera com munhão API 6D VM SUM21. Quando se requer uma válvula de esfera de maior porte e maior pressão, o projeto recorre ao tipo com munhão. A diferença entre o tipo com munhão e o tipo flutuante reside no fato de que, no tipo com munhão, a esfera é fixada no corpo principal pelo munhão inferior (haste de conexão curta) e pela haste superior. Como a esfera não pode "flutuar" para dentro da sede da válvula para realizar o fechamento forçado, a sede da válvula deve flutuar sobre a esfera. O projeto da sede com munhão faz com que a sede seja estimulada pela pressão a montante e forçada contra a esfera para vedação. Como a esfera está firmemente fixada, exceto por sua rotação de 90°, a força e a pressão extraordinárias do fluido não a forçarão a entrar na sede da válvula. Em vez disso, a força atua apenas em uma pequena área externa à sede flutuante.

A válvula de esfera com entrada lateral VM SUM21 é uma versão mais robusta da válvula de esfera flutuante, capaz de lidar com grandes aplicações, como alta pressão e tubulações de grande diâmetro. Seu uso mais comum é em instalações hidráulicas.