Comparado comválvula de gaveta, projeto de válvulas globo e válvulas de retenção, a história da válvula de esfera é muito mais curta. Embora a primeira patente de válvula de esfera tenha sido emitida em 1871, levou 85 anos para que a válvula de esfera se tornasse comercialmente bem-sucedida. O politetrafluoretileno (PTFE, ou "Teflon") foi descoberto durante o processo de projeto da bomba atômica durante a Segunda Guerra Mundial, o que se tornaria um catalisador para o início da indústria de válvulas de esfera. As válvulas de esfera estão disponíveis em todos os materiais, do latão ao aço carbono e do aço inoxidável ao zircônio.

Existem dois tipos básicos: esferas flutuantes e esferas munhão. Esses dois projetos permitem a construção de válvulas de esfera eficazes de ¼” a 60” e maiores. Geralmente, o projeto flutuante é usado para válvulas menores e de menor pressão, enquanto o tipo munhão é usado para aplicações de 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, é distribuída 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 para a sede da válvula localizada no corpo da válvula a jusante. Como a esfera cobre todo o orifício de fluxo, toda a força do fluxo empurra a esfera para forçá-la para dentro da sede da válvula. Se a esfera for muito grande e a pressão for muito alta, a força na sede da válvula será grande, pois o torque operacional é muito alto e a válvula não pode ser operada.

As válvulas de esfera flutuantes têm uma variedade de estilos de corpo, mas o mais popular é o tipo de entrada final de duas peças. Outros estilos de corpo incluem o de três peças e o de entrada superior. As válvulas de esfera flutuantes são fabricadas em tamanhos de até 24" e graus 300, mas a faixa de aplicação real das válvulas de esfera flutuantes geralmente é muito menor — o máximo é de cerca de 12".

Embora as válvulas de esfera sejam projetadas principalmente como válvulas liga/desliga ou de “parada”, a adição de algumas válvulas de esfera e portas em Vválvula de esferaos designs os tornam ideais para aplicações controladas.

Assento elástico
Válvula de Esfera Flangeada VM SUM21 BALL Válvula de esfera flangeada Válvulas de esfera flutuantes menores podem ser usadas em muitas aplicações diferentes, desde tubulações domésticas até tubulações que contêm os produtos químicos mais exigentes. O material de assento mais popular para essas válvulas é algum tipo de termoplástico, como PTFE. As sedes de válvula de Teflon funcionam bem porque são macias o suficiente para vedar bem em esferas de metal polido, mas fortes o suficiente para não explodirem para fora da válvula. Os dois principais problemas com essas válvulas de assento macio são que elas são facilmente arranhadas (e potencialmente vazam), e a temperatura é limitada a abaixo do ponto de fusão da sede termoplástica - em torno de 450oF (232oC), dependendo do material da sede.

Uma característica de muitas válvulas de esfera flutuantes com sede elástica é que elas podem ser adequadamente vedadas em caso de incêndio que cause o derretimento da sede principal. Isso é chamado de projeto à prova de fogo; possui uma cavidade na sede que não apenas mantém a sede elástica no lugar, mas também fornece uma superfície metálica que proporciona uma vedação parcial ao entrar em contato com a esfera. De acordo com os padrões de teste de incêndio 607 ou 6FA do Instituto Americano de Petróleo (API), a válvula é testada para confirmar o projeto de proteção contra incêndio.

Projeto do munhão
Válvula de esfera munhão API 6D VM SUM21 BALL Válvula de esfera munhão API 6D Quando uma válvula de esfera de tamanho maior e pressão mais alta é necessária, o projeto se volta para o tipo munhão. A diferença entre o munhão e o tipo flutuante é que a esfera do munhão é fixada no corpo principal pelo munhão inferior (biela curta) e pela haste superior. Como a esfera não pode "flutuar" na sede da válvula para obter um fechamento forçado, a sede da válvula deve flutuar na esfera. O projeto da sede do munhão faz com que a sede seja estimulada pela pressão a montante e forçada para dentro da esfera para vedação. Como a esfera está firmemente fixada no lugar, exceto por sua rotação de 90o, a força e a pressão extraordinárias do fluido não prenderão a esfera na sede da válvula. Em vez disso, a força atua apenas em uma pequena área fora da sede flutuante.

Válvula de esfera munhão com design de entrada final VM SUM21 BALL. A válvula de esfera munhão com design de entrada final é a irmã mais velha e potente da válvula de esfera flutuante, podendo lidar com grandes trabalhos de alta pressão e grandes diâmetros de tubulação. De longe, o uso mais popular das válvulas de esfera munhão é em serviços de encanamento.