Válvula Rotativa: como funciona, como dimensionar e quando vira dosador

No post anterior, sobre transporte neumático, o quarto erro da lista era “tratar a válvula rotativa como acessório”. Este post existe para corrigir isso.

A válvula rotativa — também chamada de airlock, válvula de alvéolos ou eclusa rotativa — tem uma função que parece simples: deixar o produto passar e não deixar o ar passar. Ela fica na fronteira entre um lado sem pressão (silo, ciclone, filtro, tremonha) e um lado com pressão ou vácuo (a linha pneumática). Se ela falha, o sistema inteiro falha: ou o produto não desce, ou o ar sobe por onde não devia.

E tem uma segunda função, que muita gente esquece: como cada giro entrega um volume conhecido, a válvula rotativa é também um dosador volumétrico. Controlando a rotação, controla-se a vazão.

Como funciona

Um rotor com 6 a 12 pás gira dentro de uma carcaça cilíndrica, formando bolsos (alvéolos). Em cima, o bolso se enche pela tremonha. Embaixo, ele esvazia na linha de transporte. Entre uma posição e outra, as pás vedam contra a carcaça com uma folga de centésimos de milímetro — é essa folga que segura a pressão. Quando um bolso vazio volta para cima, ele carrega consigo o ar da linha: é o ar de retorno, que precisa ser aliviado por um respiro, senão ele sopra contra o produto que está tentando entrar.

Os tipos que importam

Os parâmetros que mandam no projeto

• Volume do rotor (V) — litros por rotação. É o número que define o tamanho da válvula e vem da tabela do fabricante.
• Rotação (n) — faixa útil típica entre 10 e 30 rpm. Acima disso o bolso não tem tempo de encher e a capacidade real cai, mesmo com a válvula girando mais rápido.
• Fator de enchimento (η) — quanto do bolso realmente se enche. Fica tipicamente entre 0,5 e 0,8: menor para produtos leves, aerados ou que fluem mal, e cai conforme a rotação sobe.
• Densidade aparente (ρ) — converte volume em massa. Atenção: farinha saindo de um filtro está aerada e muito mais leve do que farinha compactada no silo.
• Diferencial de pressão (Δp) — define o vazamento de ar pelas folgas e a classe de pressão da válvula.
• Ar de retorno — o ar que os bolsos vazios devolvem para cima (deslocamento) somado ao que passa pelas folgas. Tem que ser previsto no respiro e descontado do soprador.
• Folgas e materiais — folga radial e axial compatíveis com a pressão e a temperatura; revestimento ou pás com ponta substituível para produtos abrasivos.

Exemplo resolvido

Alimentar a linha pneumática do post anterior: 10 t/h de farinha de trigo, densidade aparente ρ = 0,55 t/m³ (farinha aerada), fator de enchimento η = 0,65 e rotação n = 20 rpm.

1. Vazão volumétrica: Qv = 10 ÷ 0,55 ≈ 18,2 m³/h ≈ 303 L/min
2. Volume de rotor necessário: V = Qv / (n · η) = 303 / (20 × 0,65) ≈ 23,3 L por rotação
3. Tamanho comercial: próximo volume padrão acima → rotor de 25 L/rot (classe de ~DN 300)
4. Capacidade real com esse rotor: 25 × 20 × 0,65 × 60 = 19.500 L/h = 19,5 m³/h × 0,55 ≈ 10,7 t/h (folga de ~7% sobre o pedido)
5. Ar de retorno por deslocamento: 25 L × 20 rpm × 60 = 30 m³/h — a ser aliviado pelo respiro, além do que vaza pelas folgas
6. Velocidade periférica: π × 0,30 × 20/60 ≈ 0,31 m/s — baixa, como deve ser para não quebrar o produto

Leitura de engenheiro: a tentação é escolher uma válvula menor girando mais rápido. Não funciona: acima de ~30 rpm o fator de enchimento despenca, o desgaste sobe e a válvula entrega menos produto. Válvula rotativa boa é válvula grande girando devagar — a mesma lógica do redler.

Importante: os 30 m³/h de ar de retorno acima são só o ar deslocado pelos bolsos. O vazamento pelas folgas depende do diferencial de pressão e das tolerâncias reais da válvula, e com 0,5 bar pode ser da mesma ordem de grandeza ou maior. Esse número vem da curva do fabricante — e precisa entrar na conta do soprador e do respiro.

Dimensione sua válvula rotativa

Estimativa de pré-dimensionamento por capacidade volumétrica. Os volumes de rotor “de referência” são genéricos por classe de tamanho — o volume real, as folgas, a classe de pressão e o vazamento de ar vêm da tabela do fabricante. A seleção definitiva considera o material (fluidez, abrasividade, temperatura), o diferencial de pressão e o regime de operação. Fale com a engenharia Idugel.

Quando a válvula vira dosador — e quando não basta

Como cada rotação entrega um volume conhecido, basta um inversor de frequência para a válvula rotativa virar um dosador volumétrico: vazão proporcional à rotação. Para muitas aplicações isso é suficiente — alimentar um moinho, repartir fluxo entre linhas, controlar a carga de um misturador.

Mas volumétrico tem um limite físico: ele dosa volume, e a densidade aparente do produto varia com umidade, granulometria, aeração e tempo de silo. Na prática, a precisão fica na ordem de ±2 a 5%. Quando a receita exige mais — formulação de ração, pré-misturas, premix, qualquer coisa com ingrediente caro ou crítico — entra a dosagem ponderal (gravimétrica): balança de fluxo ou perda de peso, com precisão típica de ±0,25 a 1% e, principalmente, rastreabilidade do que foi dosado.

Segurança: dois pontos que não são detalhe

Proteção de pessoas. A válvula rotativa é um dos pontos de maior risco de esmagamento e amputação numa planta: um rotor girando devagar, com torque alto, atrás de uma boca aberta. Grades de proteção fixas, intertravamento elétrico na tampa de inspeção e procedimento de bloqueio antes de qualquer intervenção não são opcionais — são requisito da NR-12.

Poeira combustível. Em sistemas que movem farinha, amido, açúcar ou ração, a válvula rotativa pode ser especificada como barreira de isolamento de explosão, impedindo que uma chama se propague de um equipamento para o outro. Mas isso só vale para válvulas projetadas e certificadas para essa função — com número mínimo de pás em contato, espessura de carcaça, folgas e resistência à pressão definidos para isso, e com parada automática por sensor. Uma válvula rotativa comum não é barreira de explosão, e tratá-la como tal é um erro sério de projeto.

O que muita gente erra