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 />
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<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 />
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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 />
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<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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