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INSTRUMENTAÇÃO - VÁLVULAS INSTRUMENTAÇÃO ... - DCA

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Sp<br />

Spv<br />

E<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

G<br />

B<br />

TIC<br />

Sc<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

TIPOS DE <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Os tipos de válvulas classificam-se em<br />

função dos respectivos tipos de corpos, e<br />

portanto, quando estivermos falando de<br />

tipos de válvulas deve-se subentender<br />

tipos de corpos.<br />

Uma válvula de controle consiste<br />

basicamente de dois conjuntos principais:<br />

• Corpo<br />

• Atuador<br />

1


Motor ou<br />

Atuador<br />

POSIÇÃO<br />

DE FALHA DA<br />

VÁLVULA<br />

ATUADOR<br />

OBTURADOR<br />

(tipo de<br />

montagem)<br />

ESQUEMA<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

FUNCIONAMENTO DA VÁLVULA<br />

Sinal de saída do regulador (3 psi) Sinal de saída do regulador (15 psi)<br />

Mola<br />

Haste<br />

Diafragma<br />

Escape<br />

Indicador<br />

Castelo Obturador<br />

Corpo<br />

Sede<br />

Válvula Aberta Válvula Fechada<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

DIRETO<br />

POR CIMA<br />

ABERTA (AFA)<br />

INVERSO<br />

POR BAIXO<br />

INVERSO<br />

POR CIMA<br />

FECHADA (FFA)<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

DIRETO<br />

POR BAIXO<br />

POSIÇÃO DE<br />

SEGURANÇA POR<br />

FALHA<br />

2


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

ATUADOR<br />

Constitui-se no elemento responsável em<br />

proporcionar a necessária força motriz<br />

ao funcionamento da válvula de controle.<br />

Sendo parte integrante do sistema de<br />

controle, deve proporcionar à válvula<br />

meios de operacionalidade estáveis e<br />

suaves, contra a ação variável das forças<br />

dinâmicas e estáticas originadas na<br />

válvula através da ação do fluído de<br />

processo. Instrumentação Dependendo<br />

basicamente do meio de produção da<br />

força motriz, o atuador utilizado<br />

emaplicações de controle modulado,<br />

classifica-se em cinco tipos principais:<br />

• Pneumático à mola e diafragma;<br />

• Pneumático a pistão;<br />

• Elétrico;<br />

• Elétrico-hidráulico e<br />

• Hidráulico.<br />

CABEÇOTE<br />

MEMBRANA<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PRATO<br />

MOLA<br />

CORPO<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

VANTAGENS<br />

•Baixo custo<br />

•Simplicidade<br />

•Posição de segurança por falha é inerente<br />

•Necessidade de baixa pressão de ar de<br />

suprimento<br />

•Ajustabilidade<br />

•Facilidade de manutenção<br />

•Capacidade de operação sem a<br />

necessidade do uso de posicionador<br />

•Resposta rápida<br />

•Seguro em aplicações eletricamente<br />

perigosas<br />

DESVANTAGENS<br />

•Torques limitados<br />

•Limitação quanto à temperatura<br />

•Inflexibilidade para alterações das<br />

condições de serviço<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

ATUADOR TIPO<br />

PNEUMÁTICO MOLA E<br />

DIAFRAGMA<br />

3


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

ATUADOR TIPO<br />

ELÉTRICO<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

VANTAGENS<br />

•Compacticidade<br />

•Aptidão para aplicações<br />

remotas<br />

DESVANTAGENS<br />

•Alto custo<br />

•Falta de posição de segurança<br />

por falha<br />

•Habilidade limitada para<br />

sistemas de controle modulado<br />

•Resposta lenta<br />

•Falta de ajustabilidade<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

VANTAGENS<br />

•Capacidade de torque elevado<br />

•Compacticidade<br />

•Menor peso<br />

•Adaptabilidade às altas temperaturas do<br />

meio ambiente<br />

•Adaptabilidade às variações dos requisitos<br />

de torque da válvula<br />

•Resposta rápida<br />

•Seguro em aplicações eletricamente<br />

perigosas<br />

DESVANTAGENS<br />

•Posição de segurança por falha, requer<br />

acessórios opcionais<br />

•Necessidade do uso do posicionador para<br />

aplicações em controle modulado<br />

•Maior custo que o atuador tipo mola e<br />

diafragma<br />

•Necessidade de alta pressão de ar de<br />

suprimento<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

ATUADOR TIPO<br />

PNEUMÁTICO PISTÃO<br />

4


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

VÁLVULA DE DESLOCAMENTO LINEAR<br />

Define-se por válvula de deslocamento linear, a válvula na<br />

qual a peça móvel vedante descreve, um movimento<br />

retilíneo, acionada por uma haste deslizante.<br />

Para cada tipo de processo ou fluído sempre temos pelo<br />

menos um tipo de válvula que satisfaça os requisitos<br />

técnicos de processo, independente da consideração<br />

econômica. Cada um desses tipos de válvulas possuem as<br />

suas vantagens, desvantagens e limitações que dependem<br />

do tipo de processo.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

VÁLVULA DE DESLOCAMENTO<br />

ROTATIVO<br />

Os tipos de válvulas classificam-se em função dos<br />

respectivos tipos de corpos, e portanto, quando<br />

estivermos falando de tipos de válvulas<br />

subentenderemos tipos de<br />

corpos.<br />

Uma válvula de controle consiste basicamente de<br />

dois conjuntos principais:<br />

• Corpo<br />

• Atuador<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

5


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Classe de<br />

Vazamento<br />

Definição da Classe Tipos de Válvulas<br />

CLASSE I Qualquer válvula pertencente as classes II, III ou Válvulas listadas nas classes II, III e IV<br />

IV, porém mediante acerto entre fabricante e<br />

usuário não há necessidade de teste<br />

CLASSE II Vazamento de até 0,5 % da capacidade máxima de Válvulas Globo Sede Dupla, Válvulas Globo Gaiola<br />

vazão<br />

balanceadas. Superfície de assentamento metal – metal<br />

CLASSE III Vazamento de até 0,1 % da capacidade máxima de Válvulas listadas como pertencentes a classe II, porém<br />

vazão<br />

possuindo uma maior força de assentamento<br />

CLASSE IV Vazamento de até 0,01 % da capacidade máxima Válvulas Globo Sede Simples com assentamento metal –<br />

de vazão<br />

metal. Válvulas de Obturador Rotativo Excêntrico<br />

CLASSE V Vazamento de até 5 x 10 -4 cm 3 por minuto de água,<br />

por polegada de diâmetro de orifício, por psi de<br />

pressão diferencial ou 5 x 10 -12 m 3 Válvulas instaladas na classe IV, porém utilizadas com<br />

atuadores superdimensionado para aumentar a força de<br />

por segundo de assentamento.<br />

água, por mm de diâmetro do orifício por bar de<br />

pressão diferencial<br />

Diâmetro Vazamento Máximo Permissível<br />

Nominal do<br />

orifício de<br />

cm<br />

passagem<br />

em “<br />

3 CLASSE VI<br />

Válvulas Globo com assentamento composto ( soft seat ).<br />

/ min Bolhas / min<br />

Válvulas borboletas revestidas com sedes de elastômeros<br />

ou com anéis de vedação. Válvulas esferas com anéis de<br />

TFE. Válvulas diafragmas. Válvulas de obturador rotativo<br />

excêntrico com assentamento composto<br />

1 O,15 1<br />

1 ½ 0,30 2<br />

2 0,45 3<br />

2 ½ 0,50 4<br />

3 0,90 5<br />

4 1,70 11<br />

6 4,00 27<br />

8 6,75 45<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

a)<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Dedeslocamento<br />

b)<br />

Dedeslocamento<br />

⎧1)<br />

Globo Convencional;<br />

⎪<br />

⎪2)<br />

Globo Treˆ<br />

s vias;<br />

⎪<br />

3)<br />

Globo Gaiola;<br />

⎪<br />

linear ⎨4)<br />

Globo Angular;<br />

⎪<br />

⎪<br />

5)<br />

Diafragma;<br />

⎪6)<br />

Bi − partido;<br />

⎪<br />

⎪⎩<br />

7)<br />

Guilhotina.<br />

⎧1)<br />

Borboleta;<br />

⎪<br />

⎪2)<br />

Esfera;<br />

rotativo ⎨<br />

⎪3)<br />

Obturador Excêntrico;<br />

⎪<br />

⎩4)<br />

Segmento de Esfera.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

6


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> GLOBO<br />

Válvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, com formato globular, de<br />

passagem reta, internos de sede simples ou de sede dupla. É a que tem maior uso na<br />

indústria e o termo globo é oriundo de sua forma, aproximadamente esférica.<br />

Sua conexão com a linha pode ser através de flanges rosca ou solda. Ela será de sede<br />

simples ou dupla, de acordo com o número de orifícios que possua para a passagem do<br />

fluído.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> GLOBO SEDE SIMPLES<br />

Uma válvula globo sede simples reversível o obturador é guiado na base, no topo e/ou em<br />

sua saia e sua montagem faz com que a válvula fecha ao descer a haste. A fig., mostra os<br />

mesmos componentes montados de tal forma que a válvula abra ao descer a haste. Este<br />

tipo de corpo é fabricado em tamanhos de 1/2” até 12” e em valores de pressão ASA de<br />

600 PSI. Valores de pressão de 900 a 1.500 PSI são fabricados em tamanhos menores.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

7


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> GLOBO SEDE DUPLA<br />

Se as 2 sedes forem do mesmo diâmetro, as pressões que<br />

atuam no obturador serão equilibradas na posição fechada<br />

e teoricamente pouca força será requerida para abrir e<br />

fechar a válvula. Na realidade, os orifícios são construídos<br />

com 1/16” a 1/8” um maior que o outro, no diâmetro. Esta<br />

construção é chamada “semi-balanceada“ e é usada para<br />

possibilitar que o obturador menor passe através do<br />

orifício maior na montagem. É fabricada normalmente em<br />

diâmetros de 3/4” a 14”. Como desvantagem, apresentam<br />

um vazamento, quando totalmente fechadas de no máximo<br />

0,5 % da sua máxima capacidade de vazão, conforme norma<br />

ANSI B16.104 a válvula tipo standard, possui um índice de<br />

vazamento Classe II.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> GLOBO TIPO GAIOLA<br />

Válvula de concepção antiga onde possui seus internos<br />

substancialmente diferente da globo convencional.<br />

Seu sucesso está fundamentado nos seguintes aspectos:<br />

-facilidade de remoção das partes internas, pela ausência<br />

de roscas o que facilita bastante a operação na própria<br />

instalação;<br />

--capacidade vazão da ordem de 20 a 30% maior que<br />

a globo convencional;<br />

-menor peso das partes internas, resultando assim um<br />

menor vibração horizontal consequentemente menor<br />

ruído de origem mecânica do que as válvulas globo<br />

duplamente guiadas;<br />

-não possuindo flange inferior a válvula é algo mais leve<br />

que as globo convencionais.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

8


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> GLOBO TIPO GAIOLA SEDE<br />

SIMPLES<br />

Por não possuir flange inferior, seu corpo<br />

não pode ser reversível, e assim a montagem<br />

dos seus internos é do tipo entra por cima. A<br />

drenagem do fluído quando necessária, pode<br />

ser realizada através da parte inferior do<br />

corpo, por meio de um tampão rosqueado.<br />

Neste tipo de válvula o fluído entra por baixo<br />

do anel da sede, passando pelo orifício e pelas<br />

janelas da gaiola, onde a força do fluído tende<br />

a abrir a válvula, não é balanceada e por isso<br />

apresenta o mesmo inconveniente de precisar<br />

de uma grande força de atuação.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> GLOBO TIPO GAIOLA ANGULAR<br />

SEDE SIMPLES<br />

Este tipo de válvula apresenta uma configuração<br />

especial, para determinadas aplicações nas quais haja<br />

necessidade de uma auto-drenagem do fluído, ou em<br />

aplicações com fluídos lamacentos ( “slurries” ), já<br />

que possibilita uma passagem menos obstruída que os<br />

outros tipos de válvula globo convencional ou gaiola.<br />

Recentemente tem-se recomendado a utilização<br />

deste tipo de válvula em aplicações erosivas, já que<br />

neste tipo de válvula o choque das partículas sólidas<br />

sobre as partes internas é muito diminuído, e em<br />

aplicações sob efeito de “flashing” (vaporização do<br />

líquido na válvula).<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

9


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> TIPO DIAFRAGMA<br />

Este tipo de válvula, cuja configuração é totalmente diferente das<br />

outras válvulas de controle, é utilizada no controle de fluídos<br />

corrosivos, líquidos altamente viscosos e líquidos com sólidos em<br />

suspensão. A válvula de controle tipo diafragma consiste de um corpo<br />

em cuja parte central apresenta um encosto sobre o qual um<br />

diafragma móvel, preso entre o corpo e o castelo, se desloca para<br />

provocar o fechamento. Possui como vantagem um baixo custo, total<br />

estanqueidade quando fechada, já que o assento é composto, e<br />

facilidade de manutenção.<br />

Como desvantagem não apresenta uma boa característica de vazão<br />

para controle, além de uma alta e não uniforme força de atuação que<br />

faz com que praticamente este tipo de válvula seja limitado em<br />

diâmetros de até 6” para efeito de aplicação em controle modelado.<br />

Outra desvantagem é que devido ao material do seu obturador<br />

(diafragma de neoprene ou Teflon ), a sua utilização é limitada pela<br />

temperatura do fluído em função do material do diafragma.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> TIPO BI-PARTIDA<br />

Trata-se de uma válvula desenvolvida para aplicações<br />

altamente corrosivas, principalmente em plantas de processos<br />

químicos, aplicações nas quais torna-se necessária uma<br />

freqüente inspeção ou substituição dos internos da válvula.<br />

Devido a ser uma válvula utilizada em fluídos altamente<br />

corrosivos, o material do corpo é bastante especial e<br />

portanto caro, padronizando-se a utilização de flanges tipo<br />

encaixe, soldados ao corpo. Estes flanges, podem ser em aço<br />

carbono comum mesmo que o corpo seja de material superior.<br />

Uma desvantagem deste tipo de válvula é a não possibilidade<br />

de uma fixação na linha por meio de solda (pois neste caso as<br />

metades do corpo não poderiam ser separadas para a<br />

remoção do anel da sede).<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

10


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> TIPO GUILHOTINA<br />

Trate-se de uma válvula originalmente projetada<br />

para a indústria de papel e celulose, porém, hoje em<br />

dia a sua aplicação tem atingindo algumas outras<br />

aplicações em indústrias químicas, petroquímicas,<br />

açúcareiras, abastecimentos de água, etc. Contudo,<br />

a sua principal aplicação continua sendo em controle<br />

biestável com fluídos pastosos, tais como massa de<br />

papel. Fabricada em diâmetros de 2” até 24” com<br />

conexões sem flanges para ser instalada entre par<br />

de flanges da tubulação.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> TIPO BORBOLETA<br />

Válvula de deslocamento rotativo, corpo de duas vias de passagem<br />

reta, com internos de sede simples e elemento vedante constituídos<br />

por um disco ou lâmina de formato circular acionados por eixo de<br />

rotação axial. São muito usadas em tamanhos maiores que 3” e<br />

são fabricadas em tamanhos tão pequenos quanto 1”. A válvula<br />

borboleta consiste de um corpo cilíndrico com um disco solidário a<br />

um eixo instalado perpendicularmente ao eixo do cilindro. O corpo<br />

cilíndrico pode ser flangeado em ambas as extremidades, ou<br />

fabricado na forma de um anel sólido.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

11


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> TIPO ESFERA<br />

Devido ao seu sistema de assentamento,<br />

proporciona uma vedação estanque,<br />

constituindo-se numa das poucas válvulas<br />

de controle que além de possuir ótimas<br />

condições de desempenho de sua principal<br />

função, (isto é, prover uma adequada ação<br />

de controle modulado) permite, ainda uma<br />

total estanqueidade quando totalmente<br />

fechada.<br />

O corpo da válvula e do tipo bipartido (para<br />

possibilitar a montagem dos internos),<br />

sendo<br />

que a esfera gira em torno de dois anéis de<br />

Teflon (construção padrão) alojados no<br />

corpo e que fazem a função de sede.<br />

Possibilita a passagem do fluído em<br />

qualquer<br />

direção sem problemas dinâmicos, e possui<br />

um curso total de 90º.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

<strong>VÁLVULAS</strong> TIPO EXCENTRICO ROTATIVO<br />

Possui corpo, com extremidade sem flanges,<br />

classe 600 lbs, sendo fabricada em diâmetros de<br />

1” até 12” . O curso do obturador é de 50º em<br />

movimento excêntrico da parte esférica do<br />

obturador. possibilitando uma redução do torque<br />

de atuação permitindo uma operação mais estável<br />

com o fluído entrando na válvula em qualquer<br />

sentido. Apresenta, quando totalmente fechada,<br />

um índice de vazamento de 0,01% da sua máxima<br />

capacidade de fluxo, sendo uma válvula de nível<br />

de vazamento Classe IV conforme a ANSI<br />

B16.104 .<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

12


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

• Globo sede Simples<br />

a) Fabricadas geralmente como padrões em<br />

tamanhos de 1” e menores<br />

b) Geralmente usada onde se deseja uma<br />

vedação mais estanque<br />

c) Em tamanhos de 1 1/2” e maiores,<br />

deveremos considerar o desbalanceamento<br />

de forças no obturador em relação ao<br />

atuador normalmente fornecido.<br />

Globo sede dupla:<br />

a) Tamanho de 1” a 16”<br />

b) Não deve ser especificado se um<br />

vazamento mínimo de 1% da capacidade<br />

máxima não for tolerável<br />

c) Para serviços severos deve-se escolher<br />

guias na base e no topo<br />

d) Guia na saia é menos custoso para serviços<br />

tudo ou nada<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

Borboletas:<br />

a) Usada geralmente para pequenas<br />

quedas de pressão<br />

b) Econômica em grandes tamanhos<br />

c) Adequada para operar misturas<br />

sólidos-líquidos<br />

Diafragma ou Saunders:<br />

a) Adequada para substância<br />

corrosivas e pastosas<br />

b) Inadequada para altas pressões<br />

c) Produz fechamento estanque<br />

d) Usada geralmente em controle tudo<br />

ou nada<br />

Válvula de três vias:<br />

a) Usar sede simples para serviços de<br />

mistura<br />

b) Usar sede dupla para serviços de<br />

divisão ou proporção<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

13


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

CASTELO<br />

Geralmente uma parte separada do corpo da<br />

válvula que pode ser removida para dar acesso<br />

as partes internas das válvulas, é definido como<br />

sendo "um conjunto que inclue, a parte através<br />

da qual uma haste do obturador de válvula movese,<br />

e um meio para produzir selagem contra<br />

vazamento através da haste". Ele proporciona<br />

também um meio para montagem<br />

CASTELO NORMAL<br />

É o castelo padrão utilizado para as aplicações<br />

comuns nas quais a temperatura está entre –18ºC à<br />

232ºC. Esta limitação é devido ao material da gaxeta,<br />

já que sua localização está bem próxima do flange<br />

superior do corpo e portanto bem próxima ao fluido.<br />

CASTELO ALETADO<br />

É utilizado quando a<br />

temperatura do fluido<br />

controlado é superior a 200ºC.<br />

Deve ser suficiente para reduzir<br />

a temperatura ao valor indicado<br />

ou no máximo 250ºC de<br />

resfriamento. Caso a válvula<br />

opere com vapores condensáveis<br />

oaletamentonão reduziráa<br />

temperatura abaixo do ponto de<br />

saturação do líquido, pois uma<br />

vez atingida esta temperatura<br />

haverá condensação de vapor e o<br />

líquido fluirá para a tubulação,<br />

sendo substituída por uma outra<br />

porção de vapor com<br />

temperatura mais elevada.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

CASTELO ALONGADO<br />

São utilizados para impedir o<br />

congelamento das gaxetas em<br />

aplicações de baixas temperaturas.<br />

Devem ser utilizadas para<br />

temperatura inferiores a 5ºC e<br />

devem ser suficientemente longos<br />

para que a temperatura das<br />

gaxetas sejam mantidas a 25ºC ou<br />

acima.<br />

14


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

Material da Serviço Pressões Lubrificação Tipo de Castelo<br />

Gaxeta Norm. Longo Extralongo<br />

Teflon Limitado<br />

àqueles<br />

fluidos não<br />

atacam o<br />

teflon e aço<br />

inox tipo 3/6<br />

(material da<br />

mola da<br />

gaxeta).<br />

Amianto com<br />

Teflon<br />

Amianto<br />

grafitado com<br />

fios de Inconel<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Todo excepto<br />

Alcalis<br />

quentes e<br />

Ácido<br />

hidrofluorídric<br />

o quente.<br />

Vapor ou<br />

Petróleo<br />

Líquidos e<br />

Gases<br />

secos -<br />

1500 psi<br />

Vapor -<br />

250 psi<br />

Líquidos e<br />

Gases<br />

secos<br />

6500 psi<br />

Vapor 250<br />

psi<br />

Qualquer<br />

fluido<br />

6500 psi<br />

Não -18 à<br />

232ºC<br />

opcional,<br />

porém<br />

recomendada<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

-18 à<br />

232ºC<br />

Sim -18 à<br />

232ºC<br />

-45 à<br />

430ºC<br />

-45 à<br />

430ºC<br />

-45 à<br />

540ºC<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

-268 à<br />

430ºC<br />

-268 à<br />

430ºC<br />

-45 à<br />

540ºC<br />

CONEXÕES<br />

As válvulas são presas à tubulação por meio do tipo de conexões localizadas nas<br />

extremidades do corpo das válvulas. Tais tipos podem ser:<br />

Rosqueadas;<br />

Flangeadas;<br />

Sem flanges;<br />

Soldadas.<br />

15


PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

CONEXÕES<br />

As conexões das extremidades do corpo, tipo rosqueadas são limitadas à utilização, em<br />

apenas válvulas de pequeno porte (no máximo até 2” de diâmetro) e para serviços auxiliares<br />

não corrosivos em pressões de até 600 PSI. O tipo de conexão rosqueada mais comumente<br />

utilizada é o normalizado pela ANSI B.2.1 também denominada de rosca N.P.T. O tipo de<br />

conexão mais amplamente utilizado é sem dúvida alguma a flangeada, que pode ser<br />

executada conforme as normas ANSI, DIN ou ISO, embora prevaleça, aqui no Brasil, uma<br />

predominância quase que total dos flanges conforme norma ANSI. Em função dos limites<br />

combinados de pressão e temperatura, doravante aqui denominados por apenas classe, as<br />

conexões flangeadas das extremidades da válvula podem ser classe 150, 300, 600, 900,<br />

1500 e 2500 lbs. Entende-se por classe a pressão nominal admissível de trabalho (em PSI),<br />

sem choques a uma determinada temperatura.<br />

A distância do face a<br />

face entre os flanges<br />

das válvulas com<br />

conexões flangeadas<br />

até classe 600 lbs<br />

inclusive é normalizada<br />

pela ISA RP 4.1. ,<br />

exceção feita às<br />

válvulas tipo<br />

Diafragma e Angular.<br />

Na tabela são dadas as<br />

medidas dessa<br />

distância do face a<br />

face conforme Norma<br />

ISA RP 4.1.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Diâmetro da<br />

Válvula<br />

(poleg.)<br />

1/2<br />

3/4<br />

1<br />

1.1/2<br />

2<br />

2.1/2<br />

3<br />

4<br />

6<br />

8<br />

10<br />

12<br />

14<br />

16<br />

Classes<br />

125 lbs (Ferro)<br />

150 lbs (Aço)<br />

_<br />

_<br />

184<br />

222<br />

254<br />

276<br />

298<br />

352<br />

450<br />

542<br />

673<br />

736<br />

889<br />

1016<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

Distância do Face a Face (mm)<br />

Classes<br />

250 lbs (Ferro)<br />

300 lbs (Aço)<br />

190<br />

194<br />

197<br />

235<br />

267<br />

292<br />

317<br />

368<br />

473<br />

568<br />

708<br />

774<br />

927<br />

1057<br />

Classe<br />

600 lbs (Aço)<br />

203<br />

206<br />

210<br />

251<br />

286<br />

311<br />

337<br />

394<br />

508<br />

610<br />

752<br />

820<br />

972<br />

1108<br />

16


VARIÁVEL DO<br />

PROCESSO A<br />

SER<br />

CONTROLADA<br />

Nível<br />

Líquido<br />

VARIÁVEL DO<br />

PROCESSO A<br />

SER<br />

CONTROLADA<br />

Pressão<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

GUIA PRÁTICO PARA A SELEÇÃO DA CARACTERÍSTICA DE VAZÃO<br />

CONDIÇÕES<br />

DO<br />

PROCESSO<br />

Queda de pressão constante<br />

Diminuindo a queda de pressão com o aumento de<br />

vazão: se a queda de pressão à vazão máxima for<br />

maior que 20% da queda de pressão à vazão mínima<br />

Diminuindo a queda de pressão com o aumento de<br />

vazão: se a queda de pressão à vazão máxima for<br />

menor que 20% da queda de pressão à vazão mínima<br />

Aumentando a queda de pressão com o aumento de<br />

vazão: se a queda de pressão à vazão máxima for<br />

maior que 200% da queda de pressão à vazão mínima<br />

Aumentando a queda de pressão com o aumento de<br />

vazão: se a queda de pressão à vazão máxima for<br />

menor que 200% da queda de pressão à vazão<br />

mínima<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

CARACTERÍSTICA<br />

DE VAZÃO A<br />

SER UTILIZADA<br />

Linear<br />

Linear<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica<br />

Modificada<br />

Linear<br />

Abertura Rápida<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

GUIA PRÁTICO PARA A SELEÇÃO DA CARACTERÍSTICA DE VAZÃO<br />

Líquido<br />

CONDIÇÕES<br />

DO<br />

PROCESSO<br />

Gases. Sistemas rápidos: volume pequeno, trecho<br />

de menos de 3 metros de tubulação à jusante da<br />

válvula de controle<br />

Gases. Sistemas lentos: volume grande ( o<br />

processo possue um receptor, sistema de<br />

distribuição ou linha de transmissão excedendo à<br />

30 metros de tubulação à jusante).<br />

Diminuindo a queda de pressão com o aumento de<br />

vazão: se a queda de pressão à vazão máxima for<br />

maior que 20% da queda de pressão à vazão<br />

mínima<br />

Gases. Sistemas lentos: volume grande<br />

Diminuindo a queda de pressão com o aumento de<br />

vazão: se a queda de pressão à vazão máxima for<br />

menor que 20% da queda de pressão à vazão<br />

mínima<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

CARACTERÍSTICA<br />

DE VAZÃO A<br />

SER UTILIZADA<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica<br />

Modificada<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica<br />

Modificada<br />

Linear<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica<br />

Modificada<br />

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PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

VARIÁVEL DO<br />

PROCESSO A SER<br />

CONTROLADA<br />

Vazão<br />

O posicionador é um<br />

dispositivo que transmite<br />

a pressão de carga ao<br />

atuador, permitindo<br />

posicionar a haste da<br />

válvula no valor exato<br />

determinado pelo sinal de<br />

controle. Ele compara o<br />

sinal que recebe do<br />

controlador com a posição<br />

da haste da válvula<br />

através do seu braço de<br />

realimentação. Se a haste<br />

não está corretamente<br />

posicionada, então ele<br />

manda para o atuador<br />

mais ar (ou retira mais<br />

ar) até que acuse a<br />

correta posição da haste.<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

CONDIÇÕES<br />

DO<br />

PROCESSO<br />

Sinal do elemento primário de medição proporcional ao<br />

fluxo.<br />

Grandes variações de fluxo<br />

a) Elemento primário instalado em série com a válvula de<br />

controle<br />

b) Elemento primário instalado no contorno da válvula de<br />

controle<br />

Pequenas variações ao fluxo, porém grandes variações da<br />

queda de pressão com o aumento da vazão.<br />

a) Elemento primário instalado em série com a válvula de<br />

controle<br />

b) Elemento primário instalado no contorno da válvula de<br />

controle<br />

Sinal do elemento primário de medição proporcional ao<br />

quadrado do fluxo.<br />

Grandes variações de fluxo<br />

a) Elemento primário instalado em série com a válvula de<br />

controle<br />

b) Elemento primário instalado no contorno da válvula de<br />

controle<br />

Pequenas variações de fluxo, porém grandes variações de<br />

queda de pressão com o aumento da vazão<br />

a) Elemento primário instalado em série com a válvula de<br />

controle<br />

b) Elemento primário instalado no contorno da válvula de<br />

controle<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

CARACTERÍSTICA<br />

DE VAZÃO A<br />

SER UTILIZADA<br />

Linear<br />

Linear<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica Modificada<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica Modificada<br />

Linear<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica Modificada<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica Modificada<br />

Igual Porcentagem/<br />

Parabólica Modificada<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

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PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Posicionador<br />

Relé<br />

Fole<br />

Bocal<br />

Alavanca de realimentação mecânica<br />

(ao mesmo tempo, palheta)<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

Alimentação<br />

20 psi<br />

Sinal do Regulador<br />

3 a 15 psi<br />

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<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

input<br />

signal<br />

stem<br />

feedback<br />

pressure<br />

feedback<br />

output<br />

pressure<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

4 - 20 mA<br />

HART<br />

µ based<br />

P W B<br />

I/P<br />

relay<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Chaves indicadoras de posição<br />

São utilizadas para indicação remota da posição da haste da válvula.<br />

Essa indicação fornecida pela chave indicadora é do tipo duas posições, ou seja,<br />

possibilita a indicação, por exemplo, da válvula fechada e válvula aberta. São<br />

montadas diretamente na torre do atuador (caso seja atuador do tipo<br />

deslocamento linear) ou no adaptador (caso seja atuador tipo rotativo).<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

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PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Conversores eletropneumáticos.<br />

Estes dispositivos convertem o sinal elétrico<br />

da saída de um controlador eletrônico, em<br />

sinal pneumático compatível com o atuador<br />

pneumático da válvula de controle. Esses<br />

transdutores tanto podem ser corrente para<br />

pressão (I/ P), ou voltagem para pressão<br />

(E/P). O sinal de entrada de corrente é<br />

aplicado a um eletroímã. O campo magnético<br />

criado e a corrente produzem uma força que<br />

desloca a palheta, alterando a posição relativa<br />

entre a palheta e o bocal, aumentando ou<br />

diminuindo o sinal de pressão para a válvula de<br />

controle.<br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

PROJETOS EM <strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> E AUTOMAÇÃO<br />

<strong>INSTRUMENTAÇÃO</strong> - <strong>VÁLVULAS</strong><br />

Eng. Marcelo Saraiva Coelho<br />

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