57768 1289 07.05.2012 22.02.07_10_valvulas_controle_r2_a (1)

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57768 1289 07.05.2012 22.02.07_10_valvulas_controle_r2_a (1)

  1. 1. INSTRUMENTAÇÃO & AUTOMAÇÃOVÁLVULAS DE CONTROLE Carlos Alvarez
  2. 2. Conceitos FundamentaisMalha de Controle (Leite) (Leite) Elemento Final de Controle 2
  3. 3. Conceitos FundamentaisMalha de Controle FY Elemento Final de Controle 3
  4. 4. Conceitos Fundamentais Conversor I/PTransmissor Controlador Elemento Final de Controle 4
  5. 5. Conceitos Fundamentais ConversorTransmissor Controlador Elemento Final de Controle 5
  6. 6. Conceitos Fundamentais Inversor de FrequênciaTransmissor Controlador Elemento Final de Controle 6
  7. 7. Elemento Final de Controle Resistência DamperVálvula Motor 7
  8. 8. Válvula de Controle 8
  9. 9. Válvula de ControleMalha de Controle √ √ Calor 9
  10. 10. Válvula de ControleDe forma genérica pode-se dizer que se trata de um dispositivocuja finalidade é a de provocar uma obstrução na tubulaçãocom o objetivo de permitir maior ou menor passagem de fluidopor esta.Esta obstrução pode ser parcial ou total, manual ouautomática.Seu objetivo principal é a variação da razão do fluxo.Essencialmente, a válvula de controle é um componente quedissipa energia hidráulica de maneira controlada. 10
  11. 11. Válvula de ControleApesar de nem sempre receber a devida atenção, a escolha doelemento final de controle mais adequado é de grandeimportância para o bom desempenho de uma malha decontrole, pois ela é a responsável pela modificação de valoresda variável manipulada, para que a variável sob controle sejamantida no valor desejado. 11
  12. 12. Válvula de ControleAs válvulas são utilizadas largamente na indústria comomecanismos instalados em tubulações e se destinam adiferentes propósitos, tais como: • Garantir a segurança da instalação e dos operadores, • isolar sistemas a fim de permitir a realização de manutenções e, principalmente, • estabelecer e controlar a pressão e vazão de escoamento de fluidos em tubulações. 12
  13. 13. Válvula de ControleCompete á válvula de controle responder ao sinal de atuaçãodo controlador.O sinal padrão oriundo do controlador é aplicado ao atuadorda válvula, que o converte em uma força, que movimenta ahaste, em cuja extremidade está o obturador, o qual varia aárea de passagem do fluido pelo corpo da válvula.A válvula de controle manipula a vazão do agente de controle,pela alteração de sua abertura, a fim de atender àsnecessidades do processo. 13
  14. 14. Válvula de ControleMalha de Controle 14
  15. 15. Válvula de ControleClassificação das Válvulas de Controle: 15
  16. 16. Válvula de ControleTipos de Válvulas de Controle. Obturador Excêntrico Globo 16
  17. 17. Válvula de Controle 3 a 15 PSI Sinal de Correção originado do Controlador Válvula de Controle Tipo GloboFluxo 17
  18. 18. Válvula de Controle 3 PSI Set Point P I Controlador Sinal de Correção 0%Funcionamento PV Grande Vazão 18
  19. 19. Válvula de Controle 9 PSI Set Point P I Controlador Sinal de Correção 50 %Funcionamento PV Alguma Vazão 19
  20. 20. Válvula de Controle 15 PSI Set Point P I Controlador Sinal de Correção 100 %Funcionamento PV Nenhuma Vazão 20
  21. 21. Válvula de Controle 3 a 15 PSIFluxo 21
  22. 22. Válvula de Controle Fluxop1 p1 p2 22
  23. 23. Válvula de ControleAs válvulas de controle lineares tipo globo são constituídas de3 (três) partes principais: • Atuador Fornece a força necessária para funcionamento da válvula. • Castelo Liga o atuador ao corpo e em alguns modelos, serve como guia para a haste. • Corpo Parte que fica ligada a tubulação, em contato com o processo, e onde ocorre a regulagem do fluxo. 23
  24. 24. Válvula de ControleAtuador Castelo Corpo 24
  25. 25. Válvula de Controle 25
  26. 26. AtuadorÉ a parte da válvula que fornece a força necessária para o seufuncionamento. 26
  27. 27. AtuadorClassificação: 1. Quanto ao tipo de atuação. a) Manual b) Automático 2. Quanto ao movimento provocado no obturador. a. Linear b. Rotativo 3. Quanto a fonte de energia. a. Pneumático b. Elétrico c. Hidráulico 27
  28. 28. AtuadorManuais Cujo funcionamento ocorre pela ação do operador. 28
  29. 29. AtuadorAutomáticos Cujo funcionamento ocorre pela ação do próprio fluido de processo (auto-operados) ou pelo sinal originado do controlador. 29
  30. 30. AtuadorLineares Cujo movimento resultante de sua ação é linear ou retilíneo.Rotativos Cujo movimento resultante de sua ação é angular. 30
  31. 31. Atuador Rotativo 31
  32. 32. AtuadorPneumáticos Utiliza o ar comprimido como fonte de energia para o seu funcionamento.Elétricos Utiliza energia elétrica para funcionar.Hidráulicos Utiliza energia de um fluido hidráulico para operar. 32
  33. 33. AtuadorAtuador Pneumático tipo Mola e Diafragma.Este atuador possui um diafragma preso entre duas tampas,que formam as câmaras: superior e inferior.A força produzida pelo ar, na área do diafragma, é balanceadapela força de uma mola, localizada dentro do atuador.Este tipo de atuador transforma a pressão do ar emmovimento.Ele recebe a pressão vinda diretamente de um controlador ouatravés de um posicionador instalado na válvula em questão. 33
  34. 34. Atuador Mola e Diafragma 34
  35. 35. Atuador Mola e DiafragmaAção do AtuadorBasicamente, há duas lógicas de operação do atuadorpneumático com o conjunto diafragma e mola: 1. Ar para Abrir - mola para fechar. (sinal pneumático) 2. Ar para Fechar - mola para abrir. (sinal pneumático)Outras nomenclaturas para a ação das válvulas são:Falha Aberta (Fail Open - FO), que equivale a ar para fecharem válvulas pneumáticas e Falha Fechada (Fail Close - FC),que equivale a ar para abrir em válvulas pneumáticas. 35
  36. 36. Atuador Mola e Diafragma Condição de Falha ou Segurança de uma Válvula. Atuador Atuador Pneumático, Hidráulico e Elétrico Pneumático Falha Fecha - Normal Ar Abre Fail Close - FC FF Fechada - NF Normal Aberta - Ar Fecha Falha Abre - FA Fail Open - FO NAEstas condições de falha ou segurança está relacionada aosinal (pneumático, elétrico ou hidráulico) que aciona a válvula. 36
  37. 37. Atuador Mola e DiafragmaCondição de Falha ou Segurança de uma Válvula.Existem outros tipos de posição de falha ou posição desegurança de uma válvula de controle, tais como: • Posição indefinida. • Posição de falha pré-definida. (necessita de acessórios específicos/especiais).Todas as condições de falha ou segurança de uma válvuladiscutidas até aqui, podem ser aplicadas a outros tipos deatuadores. Para isto, deve-se avaliar caso a caso. 37
  38. 38. Atuador Mola e DiafragmaAção do Atuador 38
  39. 39. Atuador Mola e DiafragmaAção do Atuador 39
  40. 40. Atuador Mola e DiafragmaAção do Atuador 40
  41. 41. Atuador Mola e DiafragmaA escolha do atuador deve se basear em alguns critérios, taiscomo: • Atender à condição de segurança: válvula de controle Falha Aberta – FA ou Falha Fechada – FF. • O atuador deve ter força suficiente para vencer a força da mola e a força devida à pressão diferencial do fluido sobre o obturador. • Deve ter deslocamento suficiente para atender ao curso total do obturador da válvula etc. 41
  42. 42. Atuador Mola e DiafragmaÉ possível instalar um dispositivo auxiliar de operação manualpara permitir operar a válvula, em emergências, ou limitar odeslocamento da haste, geralmente, isto é feito através de umvolante montado no topo ou na lateral da válvula. 42
  43. 43. Atuador Mola e DiafragmaComponentes do AtuadorMotor: O diafragma do atuador é construído em tela dealgodão ou “nylon” com uma capa de neoprene (ou outraborracha) em ambos os lados, possuindo uma resistência aruptura até 135 PSI.O sinal de pressão que atua na superfície do diafragmadesenvolve uma força suficiente para promover odeslocamento da haste e obturador.Haste do Atuador: Transmite mecanicamente o deslocamentodo atuador ao obturador. 43
  44. 44. Atuador Mola e DiafragmaComponentes do AtuadorTorre: Faz parte do atuador, o garfo-suporte, cuja função éassegurar o alinhamento perfeito entre o atuador, o castelo e ocorpo da válvula. Este alinhamento deve ser observado commaior atenção no caso de válvulas com haste deslizante noqual o atuador é ligado a haste do obturador.O desalinhamento acarretará emperramento, desgasteexcessivo nas gaxetas e nas guias.O material do garfo-suporte é confeccionado em ferro fundido,ou aço dando-se preferência ao aço por possuir maiorresistência ao choque. 44
  45. 45. Atuador Mola e DiafragmaComponentes do AtuadorMola: A mola tem a função de opor-se à força provocada pelapressão de ar que atua sobre a área efetiva do diafragma. Diafragma Torre Mola Haste do Atuador 45
  46. 46. Atuador Mola e DiafragmaIndicador de CursoA plaqueta de indicaçãode curso, indica odeslocamento da hastedo atuador e,conseqüentemente, odeslocamento doobturador dentro do corpo Indicadorda válvula. de CursoTambém indica quando aválvula está totalmenteaberta ou fechada. 46
  47. 47. Atuador Mola e Diafragma TIPO DE VANTAGENS DESVANTAGENS ATUADOR • Baixo custo. • Torques limitados. • Simplicidade. • Limitação quanto à • Posição de segurança por temperatura. falha é inerente. • Inflexibilidade para • Necessidade de baixa alterações das pressão de ar de condições de serviço. suprimento.Mola e Diafragma • Ajustabilidade. • Facilidade de manutenção. • Capacidade de operação sem a necessidade do uso de posicionador. • Resposta rápida. • Seguro em aplicações eletricamente perigosas. 47
  48. 48. Atuador Cilindro e PistãoO atuador é simplesmente um pistão que desliza em umcilindro, sendo o espaço existente entre o pistão e o cilindroselado por intermédio de anéis.Este selo, que pode ser um simples o-ring, aumenta aresistência que deve ser vencida durante o posicionamento daválvula. O atrito resultante insere uma histerese no sistema decontrole.Presa a este êmbolo, encontra-se uma haste ligada aoobturador. A força atuante pode ser produzida a partir do arcomprimido ou de óleo, neste caso, o atuador é consideradohidráulico. 48
  49. 49. Atuador Cilindro e PistãoPodem-se encontrar atuadores com molas destinadas aretornar o pistão à sua posição original, no entanto, oprocedimento mais comum é o uso de duas pressões atuandosobre ambos os lados do pistão, sendo uma delas empregadacomo uma “mola de ar”. 49
  50. 50. Atuador Cilindro e Pistão 50
  51. 51. Atuador Cilindro e Pistão 51
  52. 52. Atuador Cilindro e Pistão 52
  53. 53. Atuador Cilindro e PistãoOs atuadores de pistão são atuadores pneumáticos queprocuram cobrir as limitações do atuador diafragma. Sãoprojetados para oferecer longos cursos e operar a altaspressões, necessárias para desenvolver grandes forças. 53
  54. 54. Atuador Cilindro e Pistão TIPO DE VANTAGENS DESVANTAGENS ATUADOR • Capacidade de torque • Posição de segurança elevado. por falha, requer • Compacticidade. acessórios opcionais • Menor peso. (dupla ação). • Adaptabilidade às altas • Necessidade do uso do temperaturas do meio posicionador para ambiente. aplicações em controleCilindro e Pistão • Adaptabilidade às variações modulado. dos requisitos de torque da • Maior custo que o válvula. atuador tipo mola e • Resposta rápida. diafragma. • Seguro em aplicações • Necessidade de alta eletricamente perigosas. pressão de ar de suprimento. 54
  55. 55. Atuador ElétricoO atuador elétrico pode ser um solenóide, que permiteposicionar o obturador em duas posições, em um controle on-off (válvulas direcionais) ou um motor elétrico reversível, quecoloca o obturador na posição de abertura proporcional aosinal enviado pelo controlador (controle modulante).Os atuadores elétricos tipo solenóides são mais utilizadas paraautomação pneumática ou hidráulica de máquinas específicas.Para o controle de processos industriais, o atuador elétriconormalmente utilizado é o motor elétrico.Neste caso, as válvulas solenóides são utilizadas comoacessório das válvulas de controle. 55
  56. 56. Atuador ElétricoO atuador elétrico é constituído por um motor elétricoreversível, que coloca o obturador na posição de abertura,proporcional ao sinal enviado pelo controlador (controlemodulante). 56
  57. 57. Atuador ElétricoOs atuadores elétricos ou eletromecânicos mais utilizados nasválvulas para controle de processos industriais, consistem deum sistema de moto-redução, acoplado à haste da válvula.Este tipo de atuador normalmente dispõe dos acessóriosnecessários para que sejam cumpridas as determinações dosistema de controle e segurança.Tais acessórios (como chaves limites de curso, chaves limitede torque, dispositivos de destravamento do acionamentomanual, reversão, dispositivos de proteção por carga térmica,etc) fazem com que o conjunto assim formado torne -se muitocaro e pesado. 57
  58. 58. Atuador ElétricoO fato deste tipo de atuador ser bastante lento é uma de suascaracterísticas.No entanto, em função da sua robustez, alto torquedesenvolvido, e devido ao fato deste ser de acionamentoelétrico, não impondo limites práticos de distância para oelemento gerador de sinal, faz com que este atuador tenha umsegmento de mercado bastante definido e fiel. Na verdade,existem aplicações em que não há outra possibilidade deatuação.As aplicações mais comuns desse tipo de atuador emindústrias de extração e transporte de petróleo e minériosdevido as grandes distâncias existentes entre os locais deextração e de processamento dessas matérias-primas. 58
  59. 59. Atuador ElétricoMotor 59
  60. 60. Atuador ElétricoMotor 60
  61. 61. Atuador Elétrico 61
  62. 62. Atuador Elétrico 62
  63. 63. Atuador Elétrico TIPO DE VANTAGENS DESVANTAGENS ATUADOR • Compacto (p/ pequenas • Alto custo. potências). • Falta de posição de • Aptidão para aplicações segurança por falha.Elétrico remotas. • Habilidade limitada • Alta precisão de para sistemas de posicionamento. controle modulado. • Resposta lenta. 63
  64. 64. Atuador HidráulicoEstes atuadores são muito pouco usados em função dos inúmerosdispositivos e acessórios de que necessita. Consistem em umconjunto formado por reservatório de óleo hidráulico, bomba desucção e um conjunto de válvulas interligadas de maneira a desviare selecionar o fluxo de óleo para uma ou outra câmara de umcilindro. Dessa forma, o cilindro que agirá sobre a válvula desenvolveo curso necessário.Assim como no caso anterior, os atuadores hidráulicos são robustos,pesados e desenvolvem alto torque. Porém, são limitados à distânciade atuação e por manipularem pressões mais elevadas de óleo,sendo mais susceptíveis a vazamentos. Seu campo de atuação estárestrito a locais onde, por qualquer motivo, não é disponível outrafonte de energia. 64
  65. 65. Atuador Hidráulico 65
  66. 66. Atuador Hidráulico TIPO DE VANTAGENS DESVANTAGENS ATUADOR • Capacidade de altíssimo • Alto custo. torque. • Complexidade. • Ótima rigidez construtiva. • Grande peso eHidráulico • Excelente estabilidade tamanho. dinâmica contra as forças • Posição de segurança do fluído. por falha requer • Resposta rápida. acessórios opcionais. 66
  67. 67. CasteloAtuador Castelo Corpo 67
  68. 68. CasteloO castelo é a parte da válvula de controle que serve deconexão entre o atuador e o corpo.O castelo é portanto um subconjunto do corpo na maioria dasválvulas de controle, embora existem tipos de válvulas comoas rotativas (borboleta, esfera e excêntrica) e a bipartida, nasquais o castelo é parte integral ao corpo, não constituindo-seportanto, de parte independente.O castelo tem por finalidade proporcionar a estanqueidadenecessária ao redor da haste e permitir o seu deslocamentocom um mínimo de atrito para evitar a histerese.Nele se encontra a caixa de gaxetas e o lubrificador externo. 68
  69. 69. Castelo - Partes Prensa Haste GaxetaGaxetas Mola Lubrificador 69
  70. 70. Castelo - TiposQuanto à aplicação, o castelo se classifica nosseguintes tipos: • Castelo Normal • Castelo Alongado • Castelo Aletado • Castelo com Fole 71
  71. 71. Castelo - TiposCastelo Normal:É o castelo padrão utilizado para as aplicações comuns nasquais a temperatura inferiores a 200ºC. Esta limitação édevido ao material da gaxeta, já que sua localização está bempróxima do flange superior do corpo e portanto bem próximaao fluido.Castelo Alongado:É usado para temperaturas inferiores a -5oC e deve sersuficiente longo para que a temperatura das gaxetas não atinjavalores abaixo de -25oC, a fim de evitar o congelamento dasmesmas. 72
  72. 72. Castelo - TiposCastelo Aletado:É usado quando a temperatura do fluido for superior a 200oC.A função das aletas é permitir a dissipação do calor (radiador),mantendo a temperatura baixa, a fim de proteger as gaxetas.Se a válvula estiver operando com vapores condensáveis, asaletas não devem reduzir a temperatura abaixo do ponto desaturação do líquido, pois, se isto ocorrer, haverá condensaçãodo vapor e o líquido fluirá para a tubulação, sendo substituídopor uma outra porção de vapor de temperatura mais elevada. 73
  73. 73. Castelo - TiposCastelo com Fole:É usado como selo (para garantir vedação total) em fluidoscorrosivos, tóxicos, radioativos, ou caros.O fole é confeccionado com uma liga resistente à corrosão esoldado à haste da válvula, fazendo uma selagem metálicapara o líquido de processo.Com esta configuração, exige-se mais força do atuador. 74
  74. 74. Castelo - Tipos Castelo AlongadoCastelo Normal 75
  75. 75. Castelo - Tipos Castelo c/ FoleCastelo Aletado 76
  76. 76. Castelo – Caixa de GaxetasA caixa de gaxetas faz parte do castelo, e sua finalidade éproporcionar a estanqueidade do fluido, além de servir comoguia da haste.Deve comportar uma altura de gaxeta equivalente a 6 (seis)vezes o diâmetro da haste. 77
  77. 77. Castelo – Caixa de Gaxetas Parafuso EstojoCaixa de SobrepostaGaxetas Prensa Gaxeta Gaxeta Mola 78
  78. 78. Castelo - GaxetasA gaxeta é o elemento de vedação da haste da válvula, a fimde evitar que o produto que circula dentro da válvula, venha ater contato com o meio externo, devido ao movimento dahaste.O emprego de uma gaxeta adequada é muito importante emuma válvula de controle, especialmente quando se trata defluidos corrosivos.O uso de gaxetas inadequadas poderá provocar vazamentos,ou danificar a haste da válvula, cujo diâmetro é rigorosamentedimensionado e sua superfície é retificada e polida. 79
  79. 79. Castelo - GaxetasGaxetas: Prensa Haste Gaxeta Gaxetas Mola Lubrificador 80
  80. 80. Castelo - GaxetasOs materiais geralmente empregados para confecção degaxetas são:TeflonÉ o mais usado, pois é inerte em relação a todas assubstâncias químicas, com exceção do sódio líquido. É usadopara temperaturas entre -100oC para castelo comum, e até430°C com castelo aletado.Pode ser aplicado na forma de teflon puro, moído ou prensadoem anéis, e em cordões, composto com amianto. O formatomais adequado é o anel de teflon em “ V “. 81
  81. 81. Castelo - GaxetasAmiantoPara serviços em hidrocarbonetos com propriedadeslubrificantes, água e vapor, operando em temperaturas até400°C.Amianto GrafitadoPara serviços em hidrocarbonetos não lubrificantes, operandoem temperaturas até 400°oC com castelo comum e até 540°Ccom castelo aletado. 82
  82. 82. Castelo - GaxetasGrafoilSão gaxetas ou juntas de grafite puro, sem resinas oucomponentes orgânicos. Este material substitui o amianto eamianto grafitado, que estão descontinuados.Características:- Boa resistência à corrosão;- Resistem a altas e baixas temperaturas;- Não é abrasivo;- São auto-lubrificantes. 83
  83. 83. Castelo - EngaxetamentoEngaxetamento: Anéis em V 84
  84. 84. Castelo - EngaxetamentoEngaxetamento: Anéis de Grafite 85
  85. 85. Castelo - EngaxetamentoEngaxetamento Duplo• Possibilidade de pressurizar• Aplicações em vácuo• Alto atrito 86
  86. 86. Castelo - LubrificadorQuando se usam gaxetas de amianto ou amianto grafitado, acaixa de gaxetas possui um anel de lubrificação que tem afunção de distribuir o lubrificante ao redor da haste. Paralubrificar as gaxetas, há dois tipos de lubrificadores:O lubrificador comum é usado em válvulas que operam embaixa pressão, dispensando por isto a válvula de isolação.O lubrificador com válvula de isolação é usado em válvulasque operam em alta pressão.O lubrificador também é conhecido como graxeiro. 87
  87. 87. Castelo - LubrificadoresLubrificador Comum Lubrificador com Válvula Isoladora 88
  88. 88. CorpoAtuador Castelo Corpo 89
  89. 89. CorpoO corpo é a parte da válvula de controle que entra em contatocom o fluido a ser controlado.Nele encontram-se os elementos responsáveis pela regulagemdo fluxo (obturador e sede).É o tipo de corpo que determina a classificação das válvulasde controle, portanto são disponíveis vários tipos adequadosa aplicações específicas, tais como: - Válvula globo - Válvula esfera - Válvulas “saunders” - Válvula borboleta - Válvula guilhotina etc 90
  90. 90. Corpo – Acoplamento das Hastes Haste do Haste do Atuador Atuador Haste do Haste do Obturador Obturador 91
  91. 91. Válvula GloboVálvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, comformato globular, de passagem reta, internos de sede simplesou de sede dupla.É a que tem maior uso na indústria e o termo globo é oriundode sua forma, aproximadamente esférica.Sua conexão com a linha pode ser através de flanges rosca ousolda.Ela será de sede simples ou dupla, de acordo com o númerode orifícios que possua para a passagem dofluído. 92
  92. 92. Válvula Globo - Modelos 93
  93. 93. Válvula Globo – Sede SimplesÉ a válvula que permite ao fluido escoar por uma únicapassagem.É usada sempre que necessita de uma estanqueidade perfeita(0,01% da máxima capacidade da válvula). 94
  94. 94. Válvula Globo – Sede Simples 95
  95. 95. Válvula Globo – Sede SimplesQuando for possível, a válvula de sede simples deve serinstalada de tal forma que a vazão tenda a abrir a válvula, afim de se obter uma operação suave e silenciosa.Se a válvula for instalada com a vazão tendendo a fechar,haverá instabilidade e trepidação entre a sede e o obturador,ocorrendo um martelamento contra a sede. 96
  96. 96. Válvula Globo – Sede SimplesO corpo da válvula globo pode ser irreversível ou reversível. Ocorpo reversível permite inverter a ação da válvula de controle. Corpo Irreversível Corpo Reversível 97
  97. 97. Válvula Globo – Sede Simples 98
  98. 98. Válvula Globo – Sede Simples 99
  99. 99. Válvula Globo – Sede DuplaÉ a válvula que permite ao fluido escoar por duas passagens.Esta válvula é chamada válvula de equilíbrio de pressão pois, ofluido desenvolve forças em sentidos opostos sobre oobturador.Este tipo de válvula é bastante usado devido à sua maiorsensibilidade ao sinal pneumático, sendo necessária umapequena diferença de pressão no diafragma do motor, paramovimentar o obturador.Existe uma relação de 1/16” a 1/8” entre os diâmetros doorifício das sedes, a fim de permitir a montagem do obturador. 100
  100. 100. Válvula Globo – Sede Dupla 101
  101. 101. Válvula Globo – Sede DuplaComo desvantagem, as válvulas sede dupla, apresentam umvazamento, quando totalmente fechadas de no máximo 0,5%da sua máxima capacidade de vazão. 102
  102. 102. Válvula Globo – Sede Dupla Fluxo 103
  103. 103. Válvula Globo – Sede Dupla 104
  104. 104. Válvula Globo – Sede Dupla 105
  105. 105. Válvula GloboAplicação: 106
  106. 106. Válvula Globo – InternosConjunto Obturador / Sede: 107
  107. 107. Válvula Globo – InternosConjunto Obturador / Sede: 108
  108. 108. Válvula Globo – InternosTipos de Obturadores: 109
  109. 109. Válvula Globo – InternosObturador eSede paratrabalhar comGaiola: 110
  110. 110. Válvula Globo – InternosTipos de Gaiolas: 111
  111. 111. Válvula Globo – InternosVálvula com Gaiola: 112
  112. 112. Válvula Globo – InternosVálvula comGaiola: 113
  113. 113. Válvula BorboletaComponentes da Válvula: Corpo 114
  114. 114. Válvula BorboletaPosição da Borboleta na Válvula: Válvula Válvula Válvula Aberta Aberta Fechada 100% 50% 100% Paralela a Inclinada em Rel. Perpendicular Tubulação a Tubulação a Tubulação 115
  115. 115. Válvula BorboletaPosição da Borboleta na Válvula: Válvula Válvula Válvula Aberta Aberta Fechada 100% 50% 100% Borboleta Borboleta Borboleta Paralela a Inclinada em Rel. Perpendicular Tubulação a Tubulação a Tubulação 116
  116. 116. Válvula BorboletaPosição da Borboleta na Válvula: Borboleta Borboleta Borboleta Paralela a Inclinada em Rel. Perpendicular Tubulação à Tubulação à Tubulação 117
  117. 117. Válvula BorboletaAs válvulas de borboleta foram originalmente concebidas comoválvulas de regulagem, mas devido ao aprimoramento da sedepode também trabalhar como válvulas de bloqueio.É utilizada principalmente em sistemas de adução e dedistribuição de água bruta ou tratada, e em estações detratamento de água e de esgotos e ainda é utilizada naindústria química, petroquímica, farmacêutica e alimentícia.Podem ser usadas em serviços de alta corrosão pois existemválvulas com revestimento anticorrosivo tanto no corpo comona haste e no disco de fechamento. 118
  118. 118. Válvula BorboletaSão utilizadas em tubulações contendo líquidos, gases,inclusive líquidos sujos ou contendo sólidos em suspensão,bem como para serviços corrosivos.As vantagens de uma válvula borboleta são muitas, como afacilidade de montagem, construção compacta, robusta e leveocupando pequeno espaço, excelentes características deescoamento com alta capacidade de vazão, baixo custo e boaperformance como válvula de regulagem e de controle. 119
  119. 119. Válvula Borboleta 120
  120. 120. Válvula Borboleta 121
  121. 121. Válvula Borboleta 122
  122. 122. Válvula Borboleta 123
  123. 123. Válvula EsferaÉ o tipo de válvula cujo obturador é uma esfera que gira emtorno de seu eixo de modo a alinhar a sua abertura com asaberturas do corpo.Com apenas um quarto de volta se faz a abertura ou ofechamento total da válvula e o fluxo é sempre suave eininterrupto.É a válvula que até pouco tempo representava a minoria dasválvulas instaladas mas que à partir do final da década de 80passou a ganhar o espaço perdido pelas válvulas de gaveta,por serem mais eficientes e de menor custo. 124
  124. 124. Válvula Esfera 125
  125. 125. Válvula Esfera 126
  126. 126. Válvula Esfera 127
  127. 127. Válvula EsferaPosição da Esfera na Válvula: Válvula Válvula Aberta Fechada 128
  128. 128. Válvula EsferaSua principal característica é a mínima perda de carga para osmodelos de passagem plena e a baixa perda de carga para osoutros modelos (segmental, passagem reduzida, etc) devido àpequena obstrução do fluxo quando totalmente abertas.Essas válvulas são também adequadas para fluidos quetendem a deixar depósitos sólidos por arraste, polimerização,coagulação etc. A superfície interna lisa da válvula dificulta aformação desses depósitos. 129
  129. 129. Válvula EsferaCaracterísticas: • Apta para trabalhar com fluidos viscosos e fluidos com sólidos e fibras em suspensão. • Requer atuadores de grande tamanho. • Precisão de posicionamento. • Devem ser extraídas da linha para manutenção. • Rangeabilidade de 50:1 130
  130. 130. Válvula EsferaEngaxetamento: Anéis de Grafite 131
  131. 131. Válvulas - Instalação 132
  132. 132. Características de VazãoCv (Coeficiente de Vazão)É um índice da capacidade da válvula.É definido como o número de galões (US) de água a 60 °F, que fluiatravés da válvula em um minuto com uma queda de pressão de 1PSI.Coeficiente adotado em 1962 pelo Fluid Controls Institute (FCI 62-1)com o objetivo da padronização da expressão da capacidade devazão de válvulas de controle. Em 1975 foi normalizado pelo ISA(ISA-S39.1), e em 1977 homologada pela ISA-S75.01.A característica de vazão determina como o coeficiente de vazão(CV) varia em resposta a uma mudança na posição da válvula. 133
  133. 133. Características de VazãoÉ a relação existente entre a fração do curso do obturador daválvula e a correspondente vazão que escoa através damesma.Por outro lado, como a vazão que escoa através de umaválvula varia com a pressão diferencial através dela, portantotal variação da pressão diferencial afeta a característica devazão.Assim sendo, definem-se dois tipos de característica de vazão: • Característica Inerente e • Característica Instalada. 134
  134. 134. Características de VazãoCaracterística de Vazão Inerente:É definida como sendo a relação existente entre a vazão queescoa através da válvula e a variação percentual do curso,quando se mantém constante a pressão diferencial atravésda válvula.Em outras palavras, poderíamos dizer que se trata darelação entre a vazão através da válvula e o correspondentesinal do controlador, sob pressão diferencial constante, atravésda válvula. 135
  135. 135. Características de VazãoCaracterística de Vazão Instalada:É definida como sendo a real característica de vazão, sobcondições reais de operação, onde a pressão diferencial nãoé mantida constante.As características de vazão fornecidas pelos fabricantes dasválvulas de controle são inerentes, já que não possuemcondições de simular toda e qualquer aplicação da válvula decontrole.A característica de vazão inerente é a teórica, enquanto que,a instalada é a prática. 136
  136. 136. Características de VazãoA característica de vazão é proporcionada pelo formato doobturador (caso das válvulas globo convencionais), ou peloformato da janela da gaiola (caso das válvulas tipo gaiola) ouainda pela posição do elemento vedante em relação à sede(caso das válvulas borboleta e esfera).Existem basicamente quatro tipos de características de vazãoinerente: a) Linear; b) Igual porcentagem (50:1); c) Parabólica modificada e d) Abertura rápida. 137
  137. 137. Características de VazãoRangeabilidadePor definição, a rangeabilidade da válvula de controle é arelação matemática entre a máxima vazão sobre a mínimavazão controláveis com a mesma eficiência.É desejável se ter alta rangeabilidade, de modo que a válvulapossa controlar vazões muito pequenas e muito grandes, como mesmo desempenho.Na prática, é difícil definir com exatidão o que seja controlávelcom mesma eficiência e por isso os números especificadosvariam muito (de 10 a 1000%). 138
  138. 138. Características de VazãoEm inglês, rangeabilidade (rangeability) é também chamada deturn-down. A rangeabilidade realmente dá a faixa utilizável daválvula. 139
  139. 139. Características de Vazão1. Característica de vazão inerente tipo linear:É a característica pela qual iguais incrementos de cursodeterminam iguais variações da vazão.A característica linear produz uma vazão diretamenteproporcional ao valor do deslocamento da válvula ou daposição da haste. Quando a posição for de 50%, a vazãoatravés da válvula é de 50% de sua vazão máxima.A válvula com característica linear possui ganho constante emtodas as vazões. O desempenho do controle é uniforme eindependente do ponto de operação.Sua rangeabilidade é media, cerca de 10:1. 140
  140. 140. Características de VazãoLinear 141
  141. 141. Características de Vazão2. Característica de vazão inerente tipo igual porcentagem:Este tipo de válvula se caracteriza pelo fato de queacréscimos iguais no curso da haste produzem porcentagensiguais de acréscimo em relação à vazão do momento.Em números:Uma variação de 10% de abertura, entre 50 a 60% domáximo, varia a vazão de 14 a 21% da vazão máxima.Os mesmos 10% de abertura, na mesma válvula, entre 80 a90%, varia a vazão de 46 a 69%. 142
  142. 142. Características de VazãoIgual Porcentagem 143
  143. 143. Características de VazãoCaracterística Inerente x Instalada: 144
  144. 144. Características de Vazão3. Característica de vazão inerente tipo parabólica modificada:Trata-se de uma característica de vazão intermediária entre alinear e a igual porcentagem.Não possui uma definição exata, como as característicasanteriores, pelo fato de ser uma característica modificada. 145
  145. 145. Características de VazãoParabólica Modificada 146
  146. 146. Características de Vazão4. Característica de vazão inerente tipo abertura rápida:Trata-se de uma característica que produz uma máximavariação da vazão através da válvula com o mínimo curso.Este tipo de válvula possibilita a passagem de quase que atotalidade da vazão nominal com apenas uma abertura de25% do curso total.A válvula de abertura rápida possui característica oposta à daválvula de igual percentagem.A curva é basicamente linear para a primeira parte dodeslocamento com uma inclinação acentuada (grande ganho). 147
  147. 147. Características de Vazão4. Característica de vazão inerente tipo abertura rápida:Ela não é adequada para controle continuo, pois a vazão não éafetada para a maioria de seu percurso.Tipicamente usada para controle liga-desliga, batelada econtrole seqüencial e programado.Sua rangeabilidade é pequena, cerca de 3:1.Válvula típica de abertura rápida é a Saunders. 148
  148. 148. Características de VazãoAbertura Rápida 149
  149. 149. Características de VazãoQ % 150
  150. 150. Características de Vazão 151
  151. 151. Características de VazãoCurva de Vazão de Válvula Borboleta 152
  152. 152. Características de Vazão 153
  153. 153. Características de VazãoObturador x Característica de Vazão 154
  154. 154. Características de VazãoTipos de Gaiolas: Abertura Linear Igual Rápida Percentagem 155
  155. 155. Características de VazãoObturador x Característica de Vazão 156
  156. 156. Características de Vazão 157
  157. 157. Características de Vazão 158
  158. 158. Características de Vazão 159
  159. 159. Válvula Auto-OperadaTipo de válvula que apresenta elemento sensor integrado.A auto-operação pode ser feita através de sensores integradosà válvula, transmitindo energia ao elemento controlador, ouatravés do próprio elemento controlador que se desloca sobreefeito direto das condições controladas. (NBR. 10285:2003)Obs: Essa válvula é utilizada para manter as condições operacionais de acordo com o ponto de ajuste estabelecido.Não tem como função promover segurança. 160
  160. 160. Válvula Auto-Operada CapilarAtuador Sensor CorpoFluxo 161
  161. 161. Válvula Auto-Operada 162
  162. 162. Válvula Auto-Operada 163
  163. 163. Válvula Solenóide Mola de Sinal Elétrico Retorno 12 VccBobina (Solenóide) 24Vcc / Vac 120 Vcc / Vca 240 Vcc / Vca Obturador Corpo da Válvula 164
  164. 164. Válvula Solenóide Sinal Elétrico 24 Vcc 165
  165. 165. Válvula Solenóide 24 V Condição Inicial: Desenergizada2 13 2 1 Ar Comprimido 3 Vent (atm) 166
  166. 166. Válvula Solenóide Aplicação de Válvulas Solenóides Ar ComprimidoPressostato Válvula de Controle On-Off Tensão de Comando: 24 Vcc 167
  167. 167. Válvula Solenóide Sinal ElétricoAplicação com válvula de 24 Vcccontrole 168
  168. 168. Válvula Solenóide 169
  169. 169. PosicionadorO posicionador é um dispositivo que retransmite a pressão decarga ao atuador, permitindo posicionar a haste da válvula novalor exato determinado pelo sinal de controle.Ele compara o sinal que recebe do controlador com a posiçãoda haste da válvula através do seu braço de realimentação.Se a haste não está corretamente posicionada, então elemanda para o atuador mais ar (ou retira mais ar) até queacuse a correta posição da haste. 170
  170. 170. Posicionador - PneumáticoPalheta e Alavanca de Realimentação 171
  171. 171. Posicionador - Eletropeumático 172
  172. 172. Posicionador - Instalação 173
  173. 173. Posicionador - Aplicação 174
  174. 174. Posicionador - LigaçãoVálvula operando sem posicionador. 175
  175. 175. Posicionador - LigaçãoVálvula operando com posicionador. 176
  176. 176. Declaração de copyrightTodas as ilustrações, marcas e produtosmencionados nesta apresentação pertencemaos seus respectivos proprietários, assimcomo qualquer outra forma de propriedadeintelectual, sendo usadas estritamente emcaráter educacional. Carlos Alvarez 177

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