1. Introdução
Válvula de retenção vs válvula globo representa uma decisão fundamental no projeto de sistemas de fluidos, já que ambas as válvulas são amplamente utilizadas, mas servem a propósitos distintos.
Embora uma válvula de retenção forneça proteção automática contra fluxo reverso, uma válvula globo foi projetada para controle de fluxo preciso e fechamento confiável.
A escolha da válvula apropriada afeta a eficiência do sistema, segurança, consumo de energia, e requisitos de manutenção.
Este artigo apresenta uma comparação confiável entre válvula de retenção e válvula globo, explorando seus princípios de trabalho, tipos, seleção de materiais, vantagens e desvantagens, e aplicações práticas.
2. O que é uma válvula de retenção
UM válvula de retenção, também chamado de válvula não retornada, é um passivo, dispositivo de controle de fluxo unidirecional projetado para permitir que o fluido se mova em uma direção predeterminada, evitando automaticamente o refluxo.
Ao contrário das válvulas acionadas ativamente, uma válvula de retenção não requer alimentação externa, operando puramente em dinâmica de fluidos, gravidade, ou forças assistidas por mola.
Esta simplicidade torna-o um componente crítico na proteção de bombas, compressores, e outros equipamentos sensíveis contra danos por fluxo reverso, e na manutenção da estabilidade do sistema em todos os processos industriais.
O projeto e o desempenho das válvulas de retenção são padronizados em diretrizes como API 594, que cobre flangeado, arrastar, wafer, e válvulas de retenção para soldagem de topo, garantindo consistência e confiabilidade em diferentes aplicações.
Funções Primárias
As válvulas de retenção executam diversas funções críticas que impactam diretamente a segurança do sistema, eficiência, e confiabilidade:
- Prevenção de refluxo: Protege equipamentos upstream, como bombas e compressores, de danos causados pelo fluxo reverso, incluindo reversão do impulsor da bomba e cavitação.
- Controle de Contaminação: Impede a mistura de fluxos de processos – por exemplo, água tratada misturada inadvertidamente com água bruta em estações de tratamento de água.
- Manutenção de pressão: Mantém a pressão do sistema bloqueando o fluxo reverso que pode causar quedas de pressão, surtos, ou instabilidade do sistema.
Princípio de funcionamento
A operação de uma válvula de retenção é acionado automaticamente por diferenciais de pressão:
- Fluxo para a frente: A pressão a montante empurra o elemento de fechamento da válvula (disco, plugue, ou bola) longe de seu assento, superando a gravidade ou a resistência da mola, permitindo a passagem do fluido.
- Fluxo reverso: Quando a pressão a montante cai abaixo da pressão a jusante, o elemento de fechamento é forçado contra o assento, formando uma vedação hermética para evitar refluxo.
Pressão de rachadura, a pressão mínima a montante necessária para abrir a válvula, é um parâmetro crítico de projeto. Por exemplo:
- Válvulas de retenção oscilantes: 1–5 psi, ideal para baixa pressão, sistemas de alto fluxo.
- Válvulas de retenção de elevação assistidas por mola: 5–15 psi, adequado para tubulações de alta pressão ou propensas a surtos.
Tipos de válvula de retenção
| Tipo | Recursos de design | Destaques de desempenho | Aplicações Típicas |
| Válvula de retenção de balanço | O disco articulado abre; Fechamento assistido por gravidade | CV ≈ 250 (2-polegada); ΔP <1 psi@ 100 GPM; ciclo de vida: 100mil – 500 mil | Distribuição de água, AVAC, sistemas de baixa pressão |
| Elevá -lo válvula de retenção | O disco axial levanta verticalmente; desligamento apertado | CV ≈ 200 (2-polegada); ΔP <3 psi@ 100 GPM; Classe ANSI 300–4500 | Oleodutos de alta pressão, óleo & gás, Água de alimentação da caldeira |
| Wafer / Válvula de retenção de placa dupla | Design compacto de sanduíche; cabe entre flanges | CV ≈ 220 (2-polegada); 50% Redução de peso; 70% pegada menor | Produto químico com restrição de espaço, marinho, ou sistemas industriais |
| Válvula de retenção com mola | Fechamento assistido por mola; reduz o batendo | CV ≈ 180 (2-polegada); pressão de rachadura 5–15 psi; ciclo de vida 50k–200k | Tubulações verticais, descarga da bomba, sistemas sensíveis a surtos |
Seleção de materiais para válvulas de retenção
A seleção de materiais apropriados para válvulas de retenção é fundamental para garantir durabilidade, resistência à corrosão, Resistência à erosão, e confiabilidade operacional sob pressões variadas, temperaturas, e química de fluidos.
| Componente | Materiais comuns | Faixa de temperatura (°C) | Compatibilidade de fluidos | Considerações de seleção |
| Corpo | Aço carbono (ASTM A105), 316L Aço inoxidável (ASTM A351), Dúplex 2205 (ASTM A890) | -29 para 425, -269 para 815, -40 para 315 | Vapor, óleo, água, produtos químicos, água do mar | Aço carbono para serviços gerais; 316L para meios corrosivos; Dúplex 2205 para aplicações offshore e de alta resistência |
| Elemento de fechamento (Disco / Plugue / FLAP) | Aço carbono + Estelites 6, 316L ss, 316L revestido com PTFE | Até 815 (Estelites), até 815 (316eu), até 260 (PTFE) | Pastas abrasivas, fluidos corrosivos, Aplicações sanitárias | HardFacing (Estelites) para erosão; PTFE para alimentos, farmacêutico, e fluidos de baixa temperatura |
| Primavera | 302 Aço inoxidável, Inconel X-750 | -200 para 315 (302 SS), -269 para 650 (Inconel X-750) | Água, ar, vapor, Turbinas a gás | Material escolhido para manter a elasticidade sob temperatura e pressão operacional; serviço em alta temperatura requer Inconel |
| Assento / Selo | Metal (Estelites, Aço inoxidável), Macio (PTFE, Elastômeros) | -200 para 450 | Fluidos de alta temperatura, mídia corrosiva, serviço sanitário | Sedes macias para fechamento hermético e aplicações de baixa pressão; sedes metálicas para fluidos abrasivos ou de alta temperatura |
Vantagens
- Passiva, Operação confiável: Nenhum poder externo necessário; MTBF normalmente de 5 a 10 anos.
- Queda de baixa pressão: A maioria dos projetos mantém ΔP <3 psi, reduzindo a energia de bombeamento e os custos operacionais.
- Compacto e econômico: Os designs de wafer e de placa dupla economizam espaço e tempo de instalação; custo inicial significativamente inferior ao das válvulas globo.
- Manutenção simplificada: Poucas peças móveis permitem rápida inspeção e revisão (1–2 horas versus 4–6 horas para válvulas globo).
Desvantagens
- Sem regulação de fluxo: Não é possível modular o fluxo; adequado apenas para serviço on/off.
- Sensível à direção do fluxo: A instalação inadequada pode levar à falha imediata.
- Risco de martelo de água: Verificações de giro de fechamento rápido podem gerar ruído >100 dB e acelera o desgaste da sede/disco.
- Sensibilidade à Turbulência: Requer comprimento de tubo reto a montante (5–10 diâmetros) para evitar vibração e desgaste prematuro.
Aplicações de válvulas de retenção
As válvulas de retenção são amplamente utilizadas em sistemas onde prevenção de refluxo, segurança, e manutenção de pressão são críticos:
- Tratamento de Água: Evita que a água tratada retorne aos tanques de água bruta, garantindo a segurança do processo e a conformidade com os padrões da EPA.
- Óleo & Gás: Válvulas de retenção de elevação bloqueiam o refluxo de hidrocarbonetos em poços e tubulações, reduzindo o risco de incêndios ou explosões (API 521 compatível).
- Geração de energia: Válvulas de retenção acionadas por mola nas linhas de água de alimentação da caldeira e de retorno de condensado evitam o fluxo reverso e a cavitação da bomba, mantendo a eficiência >99%.
- Farmacêutico & Processos Sanitários: Válvulas de retenção wafer ou de placa dupla (316eu, eletropolido) evitar a contaminação cruzada em linhas estéreis ou API.
- AVAC & Distribuição de água: Válvulas de retenção oscilantes garantem fluxo unidirecional nas bombas, sistemas de resfriamento, e redes municipais de água.
3. O que é uma válvula globo
UM válvula globo é uma válvula de movimento linear projetada principalmente para regulação de fluxo e desligamento positivo.
Sua construção interna normalmente inclui um móvel disco ou plugue e um estacionário assento,
permitindo controle preciso do fluxo de fluido através do corpo da válvula.
Ao contrário das válvulas de retenção, válvulas globo exigem operação manual ou acionada, fornecendo aos operadores a capacidade de modular a taxa de fluxo ou isolar completamente seções de um sistema de tubulação.
As válvulas globo são amplamente referenciadas em normas como API 602 (para válvulas globo de aço) e ASME B16.34, garantindo desempenho uniforme em aplicações industriais.
Funções Primárias
As válvulas globo são projetadas para precisão, servindo três funções principais de processo:
- Estrangulamento de fluxo: Mantém taxas de fluxo dentro de tolerâncias restritas (±1–2%) para processos que exigem estabilidade (por exemplo, dosagem química, fornecimento de vapor de turbina).
- Regulação de pressão: Reduz a pressão de entrada alta para uma pressão mais baixa, pressão estável de saída (por exemplo, 1,000 psi para 100 psi para proteção de equipamentos downstream).
- Isolamento ligado/desligado: Fornece fechamento apertado (ISO 5208 Classe VI para designs com sede macia) para fluidos perigosos ou valiosos (por exemplo, produtos químicos tóxicos, produtos farmacêuticos de alta pureza).
Princípio de funcionamento da válvula globo
Opera via ativo, Movimento linear de haste, controlado por um atuador:
- Totalmente Aberto: O atuador retrai a haste, puxando o disco para longe do assento.
O fluido flui através do canal interno da válvula (Z-, S-, ou em forma de ângulo), com fluxo máximo alcançado quando o disco está totalmente retraído. - Acelerar: O atuador estende parcialmente a haste, posicionando o disco a meio caminho entre aberto e fechado.
A folga entre o disco e a sede determina a vazão – folgas menores reduzem o fluxo e aumentam a queda de pressão (um recurso de design deliberado para regulamentação). - Totalmente fechado: O atuador estende totalmente a haste, pressionando o disco firmemente contra o assento.
Projetos com sede de metal alcançam ISO 5208 Vazamento Classe IV (<0.01 cm³/min), enquanto os designs de assento macio alcançam a Classe VI (<0.0001 cm³/min).
Tipos de válvula globo
As válvulas globo são categorizadas com base em Geometria do caminho do fluxo, orientação da haste, e requisitos funcionais, permitindo que os engenheiros selecionem o projeto ideal para pressão específica, fluxo, e restrições de instalação.
| Tipo | Recursos de design | Principais métricas de desempenho | Aplicações Típicas |
| Válvula globo direta | Válvula globo padrão com caminho de fluxo em forma de S; haste vertical | CV ≈ 20–150 (2-polegada); ΔP até 30 psi | Estrangulamento geral e isolamento na água, vapor, e dutos químicos |
| Válvula do globo ângulo | O fluxo entra por um lado e sai a 90°; design de defletor único | CV ≈ 18–140 (2-polegada); turbulência reduzida, drenagem mais fácil | Sistemas que requerem mudança direcional, como linhas químicas ou de vapor |
| Válvula globo tipo Y | Haste e disco montados em ângulo (normalmente 45 °) para o assento; fluxo direto | CV ≈ 25–160 (2-polegada); ΔP reduzido 20–30% vs.. globo reto | Meios de alta pressão ou erosivos; minimiza a resistência ao fluxo e a perda de energia |
| Válvula Globo Stop-Check | Combina globo e funcionalidade de verificação; pode atuar como desligamento manual ou prevenção automática de refluxo | CV ≈ 20–120 (2-polegada); pressão de rachadura ajustável | Linhas de descarga de bombas e sistemas de processos críticos que exigem isolamento e proteção contra refluxo |
| Válvula globo de plugue balanceado | Disco ou plugue projetado para equilibrar forças hidráulicas, reduzindo o impulso da haste | CV ≈ 30–200 (2-polegada); adequado para diferencial de alta pressão | Vapor de alta pressão, injeção química, e tubulações de grande diâmetro onde o torque de atuação é crítico |
| Válvula globo de assento expansível | A sede se expande ou se move para melhorar a vedação sob pressão | Fechamento hermético Classe VI (ISO 5208) | Aplicações que exigem vazamento zero, por exemplo, linhas químicas e farmacêuticas de alta pureza |
Seleção de materiais para válvulas globo
A seleção do material é um aspecto crítico do projeto da válvula globo, pois afeta diretamente resistência à corrosão, Resistência à erosão, tolerância à temperatura, resistência mecânica, e confiabilidade a longo prazo.
| Componente | Materiais comuns | Faixa de temperatura (°C) | Compatibilidade de fluidos | Considerações de seleção |
| Corpo / Capô | Aço carbono (ASTM A216 WCB), 316 SS (ASTM A351), Liga 20, Dúplex 2205 | -29 para 425, -269 para 815, -40 para 315 | Vapor, água, óleo, ácidos, produtos químicos | Aço carbono para serviços gerais; aço inoxidável para corrosão; duplex/liga 20 Para produtos químicos agressivos |
| Disco / Plugue | 316 SS, Aço carbono Stellite 6 revestido, Monel, Hastelloy | Até 815 | Pastas abrasivas, fluidos corrosivos ou de alta temperatura | Estelites 6 para resistência à erosão; Monel/Hastelloy para meios altamente corrosivos |
| Tronco | 17-4 PH SS, 410 SS, Inconel X-750 | -200 para 650 | Operação de alto ciclo, vapor, fluidos químicos | Alta resistência, material de baixo desgaste; crítico para válvulas acionadas |
| Assento / Selo | PTFE, Grafite, Grafite flexível, Metal para metal | -200 para 450 | Vapor, produtos químicos, Fluidos de alta pureza | Assentos macios (PTFE, grafite) para fechamento hermético em baixas temperaturas; sedes metálicas para meios abrasivos e de alta temperatura |
| Embalagem / Juntas | PTFE, Grafite flexível, Ferida Espiral | -200 para 450 | Vapor, químico, fluidos de alta temperatura | A escolha depende da temperatura, pressão, e mídia; garante uma operação estanque |
Vantagens
- Controle de fluxo preciso: Oferece excelente capacidade de aceleração com características previsíveis.
- Desligamento confiável: Pode conseguir um fechamento apertado (metal com metal ou sede macia), adequado para isolamento e manutenção.
- Atuação Flexível: Compatível com manual, elétrico, pneumático, ou atuadores hidráulicos.
- Durável para alta pressão / Temperatura: A construção robusta suporta condições extremas em aplicações industriais.
Desvantagens
- Queda de pressão mais alta: A geometria do caminho de fluxo causa Cv mais baixo e ΔP mais alto em comparação com válvulas diretas, aumentando a energia de bombeamento.
- Maior e mais pesado: As válvulas globo são mais volumosas e pesadas do que as válvulas de retenção comparáveis, aumentando o espaço de instalação e os requisitos de suporte estrutural.
- Manual / Atuação necessária: Não é possível operar automaticamente como válvulas de retenção; requer intervenção do operador ou do atuador.
- Custo inicial mais alto: Mais componentes, usinagem, e materiais tornam as válvulas globo 50–70% mais caras do que válvulas de retenção de tamanho semelhante.
Aplicações de válvulas globo
As válvulas globo são amplamente utilizadas em sistemas que exigem Controle preciso de fluxo, desligamento confiável, e gerenciamento de pressão:
- Químico & Petroquímica: Estrangulamento e medição de fluidos corrosivos ou reativos; designs com sede macia ou acabamento em liga para meios agressivos.
- Vapor & Sistemas Térmicos: Água de alimentação da caldeira, distribuição de vapor, e trocadores de calor;
Projetos de plugue tipo Y ou balanceados reduzem o torque de atuação em vapor de alta pressão. - Geração de energia: Água de alimentação, água de resfriamento, e controle de vapor auxiliar; garante fechamento hermético e proteção da bomba.
- Água & Águas residuais: Regulação do fluxo, dosagem química, e tubulação direcional (globos angulares) com vazamento mínimo.
- Farmacêutico & Comida: Linhas estéreis ou de alta pureza; 316L aço inoxidável, eletropolido, assento macio para CIP e prevenção de contaminação cruzada.
- Óleo & Gás: Injeção de tubulação, descarga do compressor, e linhas de hidrocarbonetos de alta pressão; variantes stop-check combinam controle de fluxo e prevenção de refluxo.
4. Comparação Abrangente: Válvula de retenção vs válvula globo
Selecionar o tipo de válvula apropriado é crucial para Eficiência do sistema, confiabilidade, e custo do ciclo de vida.
A válvula de retenção e a válvula globo têm funções distintas e são otimizadas para diferentes requisitos operacionais. A comparação a seguir destaca suas principais diferenças:
| Recurso / Aspecto | Válvula de retenção | Válvula globo | Análise / Implicações |
| Função Primária | Automático prevenção de refluxo | Regulação e fechamento de fluxo | Válvulas de verificação operam passivamente, enquanto as válvulas globo fornecem controle manual ou acionado |
| Tipo de operação | Passiva, automático | Manual ou acionado | As válvulas de retenção não requerem alimentação externa; válvulas globo precisam de volante ou atuador |
| Direção do fluxo | Somente ida | Fluxo bidirecional possível, mas projetado para fluxo controlado | As válvulas de retenção não podem acelerar; válvulas globo podem modular o fluxo com precisão |
| Controle de Fluxo / Acelerar | Não é possível | Excelente capacidade de estrangulamento (linear ou percentual igual) | As válvulas globo são preferidas em aplicações de controle de processo |
| Queda de pressão (ΔP) | Baixo (tipicamente <3 psi) | Maior devido ao caminho de fluxo em forma de S | As válvulas de retenção minimizam a energia de bombeamento; válvulas globo aumentam ΔP, o que pode exigir bombas maiores |
| Desempenho de desligamento | Moderado (metal ou assento macio) | Desligamento apertado alcançável (ISO 5208 Classe VI) | As válvulas globo oferecem melhor isolamento, crítico para manutenção e fluidos perigosos |
| Resposta a surtos de fluxo / Martelo de Aríete | Confidencial; cheques de swing podem bater | Menos sensível; pode ser modulado para evitar surtos | Válvulas de retenção assistidas por mola reduzem batidas; válvulas globo permitem fechamento controlado para evitar picos de pressão |
Complexidade de manutenção |
Simples; Menos partes móveis (2–5 componentes) | Mais complexo; vários componentes (tronco, disco, assento, embalagem) | As válvulas de retenção são mais rápidas de inspecionar e reparar; válvulas globo requerem maior tempo de inatividade |
| Considerações de instalação | Sensível à direção; eficiente em termos de espaço (wafer/placa dupla) | Pegada maior; orientação flexível, mas requer suporte | As válvulas de retenção devem seguir as marcações de fluxo; as válvulas globo precisam de folga suficiente para a operação da haste |
| Flexibilidade de materiais | Aço carbono, aço inoxidável, duplex, Revestido por PTFE | Aço carbono, aço inoxidável, ligas, assentos macios/metal | Ambos podem acomodar fluidos corrosivos e de alta temperatura, mas as válvulas globo geralmente exigem materiais de acabamento mais precisos para estrangulamento |
| Aplicações Típicas | Descarga da bomba, alimentação da caldeira, tratamento de água, ar comprimido, linhas sanitárias | Controle de processo, vapor, dosagem química, farmacêutico, isolamento de alta pressão | As válvulas de retenção são focadas na segurança; válvulas globo são focadas no controle |
| Custo | Menor custo inicial (50–70% menos que válvulas globo) | Maior custo inicial devido à usinagem e componentes | O custo do ciclo de vida depende da função; válvulas globo podem reduzir perdas operacionais em processos controlados |
5. Conclusão
Válvula de retenção versus válvula globo são complementares, não intercambiável. Use um válvula de retenção quando você precisa de automático, proteção passiva contra fluxo reverso (proteção da bomba, serviço sem retorno).
Use um válvula globo quando você precisar controlar fluir ou exigir desligamento positivo com boa capacidade de modulação.
A seleção correta requer atenção ao desempenho hidráulico (Cv e ΔP), comportamento transitório (martelo de aríete),
Características da mídia (erosão, sólidos, temperatura), manutenibilidade, e custo do ciclo de vida.
Onde os sistemas precisam de ambas as funções, é uma prática comum de engenharia emparelhar uma válvula globo (para isolamento/controle) com válvula de retenção (para prevenção de refluxo) a jusante ou a montante, conforme apropriado.
Perguntas frequentes
Uma válvula de retenção pode ser usada para controle de fluxo (acelerar)?
Não – as válvulas de retenção são dispositivos liga/desliga que não conseguem modular o fluxo.
Tentar acelerar com uma válvula de retenção causa vibração do disco (vestir) e fluxo inconsistente. Use uma válvula globo para aplicações de estrangulamento.
Uma válvula globo pode evitar o refluxo?
Sim – as válvulas globo podem ser fechadas para evitar refluxo, mas eles não foram projetados para esse propósito.
Válvulas de retenção são mais confiáveis (passiva, nenhuma atuação necessária) e econômico para prevenção de refluxo.
Usar uma válvula globo como válvula de retenção aumenta os custos de energia e as necessidades de manutenção.
Qual válvula causa mais perda de pressão – globo ou retenção?
Geralmente uma válvula globo causa mais perda de pressão (ou seja, CV inferior) do que uma válvula de retenção axial ou de passagem total do mesmo tamanho nominal.
Os valores exatos dependem do projeto e do interno da válvula; sempre use dados Cv/ΔP do fabricante.
Como faço para reduzir o golpe de aríete de uma válvula de retenção de fechamento?
As opções incluem a especificação de uma verificação de fechamento lento ou amortecida por mola, adicionando um amortecedor/acumulador hidráulico, instalação de tanques de compensação, ou controlando o perfil de desligamento da bomba de acionamento.
