Válvulas industriais. Pense e Anote

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1 Válvulas industriais As tubulações industriais permitem o encaminhamento de produtos líquidos ou gasosos de um equipamento a outro. Esses produtos serão designados, genericamente, de fluidos de trabalho ou simplesmente fluidos. As válvulas, por sua vez, se configuram como acessórios importantes de um sistema de tubulação, permitindo, de acordo com suas características construtivas, a execução de uma ou mais das seguintes atividades: Regulagem da vazão de um produto, adequando-a a uma determinada condição de processo solicitada. Bloqueio da passagem de um produto, permitindo a remoção de equipamentos para atividades de manutenção. Alívio, a partir de um valor predefinido, da pressão de um sistema industrial, permitindo o restabelecimento de condições seguras num processo. Alinhamento de um fluido, de um equipamento a outro, permitindo apenas um sentido de escoamento, isto é, impedindo o seu retorno. Em muitas situações, dependendo das condições de trabalho (pressão, temperatura e corrosividade), as válvulas são flangeadas, construção que permite a fácil instalação e remoção desses acessórios. Entretanto, qualquer que seja sua concepção, as válvulas rigorosamente representam pontos de possíveis vazamentos, os quais, se ocorrerem, podem determinar a interrupção de um processo produtivo ou um acidente de grandes proporções. As válvulas podem significar, em termos de custo, cerca de 6% a 10% do investimento necessário para a construção de uma planta petroquímica, fato que, aliado ao exposto anteriormente, orienta-nos para a definição de um número adequado (nem mais, nem menos) de válvulas em um projeto. 13

2 Pense e Anote Não se devem exagerar ou eliminar válvulas. Se, de um lado, um número excessivo pode representar problemas, de outro, um número inferior sempre será um problema ainda maior. Considera-se que a falta desses componentes pode conduzir a processos industriais limitados, pouco flexíveis ou mesmo fadados a paradas constantes por falta de opções operacionais e, em contrapartida, o excesso desses componentes pode levar a processos de alto investimento e suscetíveis a emergências. O Anexo 1 apresenta a simbologia utilizada para os acessórios de tubulação. Outro aspecto importante é que as válvulas, como quaisquer outros acessórios ou componentes de tubulação, introduzem resistência ao escoamento do fluido de trabalho, a conhecida perda de carga, exigindo que equipamentos, como bombas ou compressores, imponham ao sistema aos quais estão ligados pressão suficiente na descarga para produzir o escoamento à custa de maior potência desenvolvida pelos acionadores correspondentes (motores elétricos, turbinas etc.). Tais perdas de carga dependem da configuração interna da válvula, da sua dimensão e da vazão do fluido nas diversas condições de trabalho. Ver Anexo 2. Perda de carga é perda de energia! É provocada pela resistência do equipamento ao Inúmeras são as normas que orientam a fabricação e os testes a que devem ser submetidas as escoamento do fluido! válvulas para uma determinada aplicação. O Anexo 3 relaciona as normas brasileiras, voltadas para o assunto em pauta. Classificação A escolha adequada do equipamento é a chave do sucesso de um processo. Várias são as formas de classificação das válvulas, destacando-se, entre elas, as que enfatizam a função específica de cada um desses acessórios dentro de um processo produtivo e as que consideram a forma de acionamento que podemos encontrar para cada um desses acessórios. Assim, temos: 14

3 Quanto à função ou natureza da aplicação VÁLVULAS DE BLOQUEIO OU DE FECHAMENTO (block valves) São utilizadas para permitir a passagem total ou o bloqueio completo de um fluido. São projetadas para trabalhar totalmente fechadas ou totalmente abertas. Os tipos existentes são: válvulas gaveta (gate valves) e válvulas macho (plug plug, clock valves). Como variantes das válvulas gavetas, temos as válvulas comporta (slide slide, blast valves), as válvulas de fechamento rápido (quick-acting valves) e as válvulas de passagem plena (through con- duit valves) e como variantes das válvulas macho as válvulas de esfera (ball valves) e as válvulas de 3 ou 4 vias (three&four way valves). VÁLVULAS DE REGULAGEM (throttling valves) Controlam o fluxo de um fluido, adequando-o a uma necessidade específica de processo. Trabalham parcialmente abertas. Os tipos existentes são: válvulas globo (globe valves), válvulas agulha (needle valves), ), válvulas de controle (control valves), ), válvulas borboleta (batterfly valves) e válvulas diafragma (diaphragm valves). VÁLVULAS QUE PERMITEM O FLUXO EM UM ÚNICO SENTIDO Os tipos são os seguintes: válvulas de retenção (check valves), ), válvulas de retenção e fechamento (stop stop-check valv alves es) e válvulas de pé (foot valv alves es). ). VÁLVULAS QUE CONTROLAM A PRESSÃO A JUSANTE Como as válvulas redutoras e reguladoras de pressão. VÁLVULAS QUE CONTROLAM A PRESSÃO A MONTANTE Como as válvulas de segurança e alívio (safety e relief valves) e as válvulas de contrapressão (back pressu- re valves). Quanto à forma de acionamento Podem ser: manuais, motorizadas ou automáticas, subdivididas conforme esquematizado a seguir: Manuais Operadas por volante (com ou sem o uso de extensões ou correntes), alavanca ou por meio de engrenagens (Figuras 1, 2 e 3). 15

4 Pense e Anote FIGURA 1 VÁLVULA OPERADA POR VOLANTE A VÁLVULA ACIMA DO OPERADOR Volante para corrente Volante Haste de extensão Piso de operação B VÁLVULA ABAIXO DO OPERADOR FIGURA 2 VÁLVULA OPERADA POR ALAVANCA Haste Alavanca de manobra Orifício de passagem Engaxetamento Anéis retentores Macho (esfera oca) FIGURA 3 VÁLVULA OPERADA POR MEIO DE ENGRENAGEM Engrenagens de redução Volante Castelo Flange 16

5 Motorizadas Operadas por acionamento hidráulico, pneumático ou elétrico (Figuras 4, 5 e 6). FIGURA 4 VÁLVULA OPERADA POR ACIONAMENTO HIDRÁULICO Conexões para o líquido acionador Cilindro hidráulico Gaxetas Haste deslizante Gaveta FIGURA 5 VÁLVULA OPERADA POR ACIONAMENTO PNEUMÁTICO FIGURA 6 VÁLVULA OPERADA POR ACIONAMENTO ELÉTRICO 17

6 Automáticas Operadas por meio de molas ou contrapesos, ou, ainda, por meio da diferença de pressão do fluido nos pontos de entrada e saída da válvula (Figuras 7 e 8). FIGURA 7 VÁLVULA OPERADA POR MOLAS OU CONTRAPESO FIGURA 8 VÁLVULA OPERADA POR DIFERENÇA DE PRESSÃO Tampa Guia Tampão Pino Sede ENTRADA SAÍDA Escolha pensando nas suas necessidades, mas coloque a segurança sempre em primeiro lugar! 18

7 Componentes e aspectos construtivos Alguns componentes são básicos e estão presentes em todas as válvulas, como o corpo (body body), o castelo (bonnet bonnet) e o trim, componente móvel composto basicamente pela haste (stem stem) e pelo obturador ou tampão (plug plug) com formato de cunha, disco, comporta e que responde pela regulagem ou pelo bloqueio do fluxo do fluido de trabalho. A Figura 9 ilustra uma válvula gaveta, em que os componentes mencionados podem ser observados. Nessa ilustração, o obturador assume a forma de uma cunha. Em outras válvulas, a sua forma pode corresponder a um disco, a um elemento deslizante tipo comporta etc. FIGURA 9 VÁLVULA GAVETA Volante Haste com rosca externa Sobrecastelo Gaxetas Junta Castelo aparafusado Corpo Sedes Gaveta Flanges A haste, que é um elemento móvel, quando existente, atravessa o corpo da válvula, um componente fixo. Entre eles, é necessário introduzir um elemento de vedação, o qual recebe o nome de gaxeta e deve ser convenientemente escolhido em função da aplicação. Sua instalação tem que ser feita com o devido cuidado, uma vez que sua falha pode gerar vazamentos para a atmosfera. O Anexo 5 apresenta várias gaxetas, aplicáveis conforme as condições de trabalho previstas. O corpo conecta-se ao castelo por rosca ou parafusos ou, ainda, por meio de uma união (union bonnet). A escolha por uma opção ou por outra depende das condições de trabalho do fluido. A fixação por meio de parafusos é muito confiável em termos de contenção de vazamentos e é utilizada para válvulas de 3" ou maiores e para condições de trabalho severas. Nesse caso, entre o castelo e o corpo da válvula, uma junta atua como elemento de vedação, a qual deve ser especificada em conformidade com o fluido de trabalho no que diz respeito à 19

8 Pense e Anote sua corrosividade e à severidade do trabalho. Para válvulas abaixo de 3", a utilização da união antes mencionada é considerada eficaz e pode também ser utilizada para condições de trabalho severas. Em válvulas que atuam em condições de trabalho consideradas não severas, a fixação direta por rosca é aceitável. Nessas duas situações, entretanto, a exemplo do que ocorre quando da fixação por parafusos, o uso de uma junta é fundamental, valendo a observação feita anteriormente no que diz respeito à necessidade de definição da junta em função do fluido de trabalho (corrosividade) e do produto pressão x temperatura. A fixação do corpo à tubulação se dá por rosca, solda ou flange, sendo que a primeira forma de fixação (rosca) é utilizada para válvulas de pequeno porte (até 4"), desde que as condições de trabalho assim o permitam. Com relação ao uso de solda para fixação das válvulas, duas possibilidades existem: uso de solda tipo encaixe e uso de solda de topo. A soldagem de topo válvula/tubulação é empregada para condições de trabalho severas, exigindo chanfros adequados para as extremidades dos tubos e da válvula, com configurações que dependem da espessura dos materiais envolvidos, como ilustrado na Figura 10. Os materiais utilizados na construção dos diversos componentes das válvulas devem ser adequados para as condições de trabalho. Evidentemente, definido o material em função da corrosividade, as espessuras dos componentes devem ser calculadas pela aplicação de procedimentos estabelecidos em norma e que levam em conta os valores de pressão e temperatura do fluido de trabalho, bem como da tensão admissível do material escolhido. Uma relação orientadora da definição dos materiais existentes x corrosividade do produto é apresentada no Anexo 4. Após fabricação, a válvula deve ser testada, normalmente com água, à temperatura ambiente e à pressão equivalente a 1 1/2 vezes a pressão máxima de trabalho prevista. Uma tabela prática, apresentada no capítulo correspondente à manutenção de válvulas, orienta sobre a definição da pressão de teste. Se construídas em aço-carbono em grandes espessuras ou, ainda, em materiais tipo liga, como 4% a 6% Cr com 0,5% Mo, após soldagem, torna-se necessário um tratamento térmico de alívio de tensões. A qualidade da soldagem é acompanhada por teste com líquido penetrante para localização de eventuais trincas. Posteriormente, as soldas são radiografadas, inspeção que pode revelar trincas, poros ou escórias presentes na solda. Enquanto as trincas são inadmissíveis, os poros e as escórias presentes podem ou não ser aceitos, dependendo da dimensão desses defeitos, bem como da sua forma. A soldagem e o posterior tratamento térmico de alívio de tensões podem distorcer a válvula, bem como afetar a junta corpo/castelo, razão pela qual, em muitas situações, essa atividade é desenvolvida apenas com o corpo da válvula, sem os seus internos. 20

9 FIGURA 10 SOLDAGEM DE TOPO A CHANFRO EM V Corpo da válvula 30 O Tubulação 1/16 1/16 B CHANFRO EM DUPLO V VÁLVULA E TUBULAÇÃO 30 O Corpo da válvula Tubulação 1/16 1/16 Uma soldagem com características diferentes, utilizada para válvulas menores que 2" e, portanto, para pequenas espessuras, é a tipo encaixe, como ilustrado na Figura 11. FIGURA 11 SOLDAGEM TIPO ENCAIXE Solda Corpo da válvula Solda Tubulação 21

10 Pense e Anote Válvulas são aplicadas em diversas situações e cumprem objetivos que podem ser diferentes, razão pela qual tais acessórios apresentam diversas formas construtivas e características próprias. Válvula gaveta Válvulas/Tipos Tal válvula, muito utilizada nas instalações industriais, é projetada, em princípio, para operar totalmente aberta ou totalmente fechada. Se utilizadas parcialmente abertas, provocam grande perda de carga, fato que decorre da geometria, em forma de cunha, do seu obturador. Por outro lado, totalmente aberta, dá passagem plena ao fluido de trabalho, impondo, portanto, pequena perda de carga ao fluido. O obturador, designado simplesmente por gaveta, em forma de cunha ou provido de faces paralelas, acompanha o movimento da haste ao qual está conectado, deslizando, durante o fechamento ou a abertura, por meio de duas sedes. Tais sedes, em válvulas de pequeno diâmetro, podem ser usinadas no próprio corpo ou, como ocorre na maior parte das aplicações, podem ser constituídas de duas peças independentes do corpo da válvula, fixadas por pressão, rosca ou pressão seguida de soldagem, nos casos de operação em condições mais severas. Os materiais utilizados internamente às válvulas podem ser de alto ponto de fusão, acima de 1.100ºC, condição que confere a designação de válvulas de segurança contra incêndio. Nessas válvulas, a vedação é obtida de metal contra metal, exigindo ajustes mais perfeitos e, portanto, trabalhosos, entre a sede e a gaveta. Dessa forma, válvulas de segurança contra incêndio não admitem materiais, tais como plástico, bronze, latão etc. Sede e gaveta são componentes que podem ser recuperados ou substituídos, exigindo-se para isso um ajuste, cujo procedimento é mostrado no capítulo referente à manutenção de válvulas. A gaveta constituída de uma única peça, como ilustrado na Figura 9, é utilizada para líquidos em geral, independentemente do diâmetro e das condições de pressão e temperatura. Tais líquidos não devem ser excessivamente corrosivos ou deixar sedimentos, os quais, se depositados na parte inferior do alojamento da gaveta, impedem o total fechamento, dando origem à passagem de fluido de trabalho (falta de vedação). Para linhas de vapor, acima de 8" de diâmetro, as válvulas gavetas são muito utilizadas, promovendo um bloqueio eficiente. O mesmo ocorre com linhas de ar comprimido acima de 2". As válvulas gaveta podem, ainda, apresentar gavetas constituídas de mais de uma peça, como a ilustrada na Figura 12. Nela, há duas peças articuladas entre si e que trabalham com uma haste cuja parte terminal 22

11 está rosqueada em um componente em forma de cunha. Com o movimento descendente da haste, a cunha mencionada abre as partes articuladas da gaveta, jogando-as contra a sede, promovendo-se, dessa forma, vedação eficiente. FIGURA 12 VÁLVULA GAVETA/GAVETA ARTICULADA Cilindro hidráulico Conexões para o líquido acionador Gaxetas Haste deslizante Gaveta A válvula de gaveta única e a articulada, apresentada na Figura 12, podem operar em qualquer posição. Outra variante de válvula gaveta, muito utilizada para válvulas de grandes diâmetros em tubulações de vapor, alta pressão, é constituída de dois discos livres, um dos quais contém um pequeno furo e fica do lado de maior pressão da tubulação. Em função do furo, o fluido que está sendo bloqueado penetra entre os discos e os afasta de modo a jogá-los contra as respectivas sedes, estabelecendo-se, dessa forma, um procedimento de vedação eficiente (Figura 13). Existe um problema importante e que está relacionado com a abertura de válvulas de grande diâmetro FIGURA 13 VÁLVULA GAVETA/SEDE DE DISCOS (acima de 8") que operam em sistemas de alta pressão (acima de 16kgf/cm 2 ). Nessas válvulas, a pressão exercida pelo fluido sobre a gaveta é alta e o esforço para abertura é signifi- livres Discos cativo, em face do atrito desenvolvido entre a gaveta e a sede durante a abertura. Para contornar essa dificuldade, uma tubulação de pequeno diâmetro, provida de uma válvula gaveta, ligando os dois lados da válvula, pressurizados e não pressurizados, é a solução normalmente utilizada. 23

12 Pense e Anote Durante o funcionamento normal do sistema, a válvula de grande diâmetro está fechada, bem como a de menor porte, situada na tubulação de contorno (by-pass). Por ocasião da abertura da válvula de grande diâmetro (válvula principal), faz-se, inicialmente, a abertura da válvula de by-pass, obtendo-se, com isso, uma equalização da pressão dos dois lados da gaveta, o que reduz o esforço exigido na abertura da válvula principal. O by-pass equaliza a pressão dos dois lados da gaveta, permitindo menor esforço na abertura! Do ponto de vista construtivo da haste, existem, no mercado, três possibilidades: HASTE ASCENDENTE/ROSCA EXTERNA (outside screw and yoke OS&Y) A rosca da haste fica em contato com a atmosfera, longe do contato com o fluido de trabalho, fato importante no que diz respeito à durabilidade da válvula. Nesse tipo de válvula, o volante, ligado ao castelo por uma porca, ao ser movimentado, transmite um movimento de translação para a haste, a qual passa a indicar, visualmente, a condição de abertura da válvula. Para válvulas utilizadas em sistemas de vapor, pressão acima de 8kgf/ cm 2, diâmetro acima de 3", utilizam-se, por orientação da Norma USAS B.31.1, hastes ascendentes. FIGURA 14 VÁLVULA DE HASTE ASCENDENTE/ROSCA EXTERNA Volante Haste com rosca externa Gaxetas Junta Sobrecastelo Sobreposta Castelo aparafusado Corpo Gaveta Sedes Flanges 24

13 HASTE ASCENDENTE/ROSCA INTERNA (rising stem RS) A haste, nesse caso, gira de forma solidária ao volante, e a rosca penetra na válvula, condição que caracteriza essa válvula como de pior qualidade em relação ao modelo anterior. FIGURA 15 VÁLVULA DE HASTE ASCENDENTE/ROSCA INTERNA Volante Porca de aperto Gaxetas Haste com rosca interna Sobreposta Castelo rosqueado Gaveta Corpo Extremos rosqueados HASTE NÃO ASCENDENTE (non rising stem) Sistema barato e de pior qualidade que os anteriormente apresentados, é constituído de haste sem movimento de translação. Nele, a gaveta é rosqueada à haste, e o acionamento, via volante, desloca a gaveta para cima e para baixo, abrindo ou fechando a válvula. Nesse esquema, como a haste não tem movimento de translação, o posicionamento da válvula, aberta ou fechada, não pode ser definido a partir da haste. FIGURA 16 VÁLVULA DE HASTE NÃO ASCENDENTE Porca do volante Luva de segurança Bucha rosqueada Aperta-gaxeta Gaxeta Parafuso e porca de base do castelo Parafuso de ligação Porca de ligação Corpo Anel sede D V L B Volante Engraxadeira Haste Castelo H (aberta) Porca aperta-gaxeta Prisioneiro aperta-gaxeta Tampa Junta da base da tampa Cunha 25

14 Algumas válvulas gavetas especiais são encontradas, como as válvulas de comporta (slide valves), as válvulas de fechamento rápido (quick quick- acting valves) e as válvulas de passagem plena (through conduit valves), como segue: VÁLVULAS DE PASSAGEM PLENA A gaveta é dotada de um furo central que permite o seu alinhamento com a tubulação, liberando totalmente a passagem do fluido. Tais válvulas encontram aplicação em oleodutos nos quais é necessária a utilização de dispositivo de limpeza, conhecido por pig, que, acionado pelo próprio produto bombeado ou por água, deslocase ao longo da tubulação em um movimento que combina rotação com translação, raspando-a internamente. Operando de forma similar ao pig, no que diz respeito aos movimentos de rotação e translação, um outro dispositivo, este dotado de fonte radioativa, pode detectar e posicionar, ao longo da tubulação, pontos de menor espessura que precisam ser reparados. Geralmente, oleodutos são utilizados para o escoamento de mais de um produto. Assim, entre dois produtos diferentes, é necessária a utilização de uma esfera de modo a definir perfeitamente a interface entre esses produtos. Todos os dispositivos mencionados exigem passagem plena junto às válvulas. FIGURA 17 VÁLVULA DE PASSAGEM PLENA Haste Volante Sobreposta Castelo VISTA FRONTAL DA GAVETA Gaveta maciça (em duas partes) Sedes Corpo Guias fixas da gaveta VÁLVULAS DE FECHAMENTO RÁPIDO São válvulas utilizadas em situações em que o fluxo do fluido precisa ser interrompido rapidamente, sendo o que ocorre em válvulas de descarregamento de caminhões. Nessas válvulas (Figura 18), uma alavanca substitui o volante, deslocando de forma rápida a gaveta e fazendo o fechamento da válvula. 26

15 Brushes FIGURA 18 DISPOSITIVO DE LIMPEZA (PIG) Brushes pig FIGURA 19 VÁLVULA DE FECHAMENTO RÁPIDO Guia da alavanca Alavanca de operação Haste deslizante Gaxeta Castelo aparafusado Gaveta Flange VÁLVULAS COMPORTA Válvulas cujas gavetas assemelham-se a chapas, portanto, de superfícies planas e não em forma de cunha, que deslizam sobre guias, controlando a passagem de gases, os quais podem conter partículas sólidas dispersas. Tais válvulas encontram aplicação em dutos de CO das unidades de craqueamento catalítico para controlar a pressão no interior do reator. Nesse caso, a gaveta pode ser dupla, isto é, duas chapas deslizantes. Trabalhando nas mesmas guias, deslizam sobre elas e se encontram no centro da válvula. Como as extremidades de cada chapa con- 27

16 Pense e Anote têm um semicírculo, o encontro no centro da válvula dá origem a uma abertura circular de passagem mínima do gás mencionado e necessária para garantir a segurança operacional do reator. A Figura 20, esquematicamente, ilustra esse tipo de válvula. FIGURA 20 VÁLVULA COMPORTA Guia Comporta Válvula macho As válvulas macho, classificadas como válvulas de bloqueio ou de fechamento, apresentam uma característica interessante, que é o acionamento mediante a rotação de uma alavanca em apenas 1/4 de volta, tornandose, por essa razão, válvulas de fechamento rápido. Do ponto de vista de sua construção, apresentam como obturador um componente designado de macho, o qual, conectado à alavanca mencionada, gira para definição das posições aberta e fechada. Normalmente, nessas válvulas, o uso do macho em condições de fechamento parcial não é recomendável diante da grande perda de carga nessa condição de trabalho. 28

17 Tais válvulas são aplicáveis, quando em pequenos diâmetros e baixas pressões, para bloqueio de água, vapor e líquidos e, em quaisquer diâmetros e pressões, para gases de um modo geral. A Figura 21 mostra uma válvula macho com obturador em forma de cone e que dispõe de uma passagem retangular para o fluido. Diante do atrito que se desenvolve entre o macho e a sede, a válvula é dotada de dispositivo de lubrificação, o qual conduz a graxa, sob pressão, através de ranhuras existentes nesse obturador. Precisou de bloqueio rápido? Use uma válvula macho! FIGURA 20 VÁLVULA MACHO Engaxadeira Alavanca de manobra Sobreposta Gaxetas Sedes Orifício de passagem Macho Rasgos de lubrificação A graxa, evidentemente, tem de ser compatível com o fluido em escoamento. Por outro lado, como através das ranhuras mencionadas podem ocorrer vazamentos de produto para a atmosfera, válvulas de retenção, constituídas de esferas e molas, são dispostas no trajeto percorrido pela graxa, como observado na Figura

18 Pense e Anote Encaixe quadrado para uso de chave FIGURA 22 VÁLVULA MACHO/LUBRIFICAÇÃO Conexão para lubrificação Sobreposta Anel de gaxeta Anel de metal Junta Plugue cônico Porca/parafusos da sobreposta Porca de fixação da tampa Tampa Válvula de retenção para lubrificantes Ranhura lubrificação Corpo Câmara de lubrificação Válvulas macho, de grande diâmetro e de aplicação especial, dotadas de obturador em forma de cone, podem conter um dispositivo que permite promover um pequeno deslocamento do macho na direção perpendicular à definida pelas linhas de fluxo, logo que acionada a alavanca. Assim, acionada a alavanca, num primeiro momento, o macho tem o deslocamento mencionado e, em seguida, gira, proporcionando a abertura ou o fechamento da válvula. Tal movimento evita a impossibilidade de abertura ou fechamento da válvula para situações em que o atrito que se desenvolve entre o macho e a sede é grande. Para altas temperaturas, acima do limite de utilização das graxas usuais, as válvulas macho, quando empregadas, não são lubrificadas. O obturador de uma válvula macho pode ser em forma de esfera, a qual é vedada normalmente por materiais como borracha, neoprene, ou Teflon, limitando o uso a temperaturas abaixo do ponto de fusão desses materiais. São válvulas eficientes, utilizadas para bloqueio de líquidos e gases em quaisquer diâmetros e níveis de pressão. A Figura 23 ilustra uma válvula que recebe a designação de válvula de esfera (ball valves). 30

19 FIGURA 23 VÁLVULA ESFERA Haste Alavanca de manobra Engaxetamento Orifício de passagem Macho (esfera oca) Anéis retentores Além da válvula esfera, uma outra variante de válvula macho é a válvula de 3 ou 4 vias (three & four way valves). O macho, nesse tipo de válvula, é escavado em T, L ou X, e o corpo da válvula é dotado de 3 ou 4 conexões, permitindo mais de uma alternativa de alinhamento do produto (Figura 24). FIGURA 24 VÁLVULA MACHO DE 3 OU 4 VIAS Haste Alavanca de manobra Engaxetamento Orifício de passagem Anéis retentores Macho (esfera oca) Macho POSIÇÃO ABERTA CORTE EM PROJEÇÃO HORIZONTAL 31

20 Válvula globo VÁLVULAS GLOBO (globe valves) São destinadas a controlar o fluxo de um produto qualquer em uma tubulação por permitir várias posições de regulagem (Figura 25). FIGURA 25 VÁLVULA GLOBO Haste com rosca externa Volante Sobreposta Castelo aparafusado Sede Tampão Sentido de fluxo Pela sua configuração, com o fluido que escoa da parte inferior para a superior do obturador ( tampão ), a válvula globo impõe significativa mudança na direção desse escoamento, tendo-se como conseqüência a ocorrência de grande perda de carga. Fechadas, tais válvulas permitem vedações estanques. Além disso, os seus internos podem ser de materiais de alto ponto de fusão (acima de 1.100ºC), caracterizando-as como válvulas de segurança contra incêncio. Em válvulas menores, aplicadas em serviços que não exijam essa característica, alguns internos podem ser de neoprene, borracha ou de outros materiais de baixo ponto de fusão. Algumas válvulas globo possuem características especiais, como as válvulas angulares (angle valves), as válvulas em Y e as válvulas agulha (needle valves). Válvulas angulares As válvulas angulares, conforme a Figura 26, apresentam os bocais de entrada e saída de produto dispostos a 90º, arranjo que confere perda de carga menor que as válvulas globo. Entretanto, sua utilização é limitada 32

21 em função de restrições ao seu posicionamento nas tubulações. Dependendo desse posicionamento, particularmente em linhas que operam em alta temperatura, esforços excessivos, gerados por efeito da dilatação, atuam sobre o corpo dessas válvulas, podendo, em determinadas situações, provocar a ruptura. FIGURA 26 VÁLVULAS ANGULARES Haste com rosca Porca de aperto Gaxetas Tampão Trajetória do fluido Válvulas agulha As válvulas agulha apresentam um tampão (Figura 27), o qual, deslocado por ação do volante, libera passagem pequena para o fluido, permitindo ajustes finos de vazão. São utilizadas com freqüência em linhas de sistemas de lubrificação de equipamentos dinâmicos por permitirem regulagens adequadas da pressão. Agulha Trajetória do fluido FIGURA 27 VÁLVULAS AGULHA Castelo de união Sede Porca 33

22 Pense e Anote Válvulas em Y As válvulas em Y apresentam como diferença, comparativamente à válvula globo tradicional, o posicionamento da sede, o qual é definido segundo um ângulo de 45º em relação à linha de centro da tubulação. Essa construção reduz a perda de carga através da válvula, minimizando o problema existente nas válvulas globo tradicionais. São utilizadas mais intensamente em linhas de vapor nas atividades de bloqueio e regulagem de fluxo. FIGURA 28 VÁLVULAS EM Y Tampão Trajetória do fluido Sede Válvula de retenção As válvulas de retenção (check valves) permitem o escoamento do fluido de trabalho em apenas um sentido. O seu obturador, também chamado de tampão, é pressionado pelo próprio fluido contra a sede, quando o escoamento ocorre em um determinado sentido, vedação que pode ou não ser auxiliada por uma mola. No sentido oposto, o mesmo fluido atua sobre o tampão, afastando-o da sede; ele vence, nesse caso, a força da mola, se existente. Um tipo de válvula de retenção, que atua no sentido de impedir o vazamento do produto em escoamento para a atmosfera, constituído de esferas e válvulas, foi apresentado anteriormente. No caso mencionado, a válvula permitia a injeção da graxa de fora para dentro da válvula, lubrificando as faces do macho em forma de cone e também a sede. No sentido oposto, entretanto, impedia não só o retorno da própria graxa, como o vazamento de produto para a atmosfera. Dispositivo similar é o caso do pneu de automóvel pressurizado com ar comprimido injetado através de uma válvula de retenção. Retirado o bico de injeção de ar comprimido, o ar pressurizado do pneu tenderia a escoar para a atmosfera, no que é impedido pela válvula de retenção existente no pneu. 34

23 Em instalações industriais, particularmente quando duas bombas centrífugas operam com a mesma finalidade, uma reserva da outra (Figura 29), o produto da descarga da bomba em operação pode, em face do arranjo de tubulações normalmente utilizado, injetar produto na bomba parada em fluxo reverso, fazendo-a girar ao contrário. Nessa situação, o rotor da bomba desconecta-se do eixo, gerando um acidente de proporções consideráveis. Um tipo particular de válvula, o qual não pode, rigorosamente, ser classificado como válvula de retenção, designado como válvula de passagem mínima ou de recirculação, também é utilizado na descarga de algumas bombas, que não podem operar abaixo de uma determinada vazão sem mostrar aquecimento excessivo capaz de provocar o travamento da bomba. Para a bomba que opera acima da vazão mínima, a válvula opera como uma retenção comum, permitindo o fluxo de produto no sentido da bomba para o sistema de descarga. Porém, quando a vazão da bomba está abaixo da vazão mínima, uma linha lateral, acionada mecanicamente por um sistema de alavancas, é aberta, permitindo ao fluido retornar parcialmente para a sucção. Assim, uma parte do fluido bombeado segue o trajeto bomba/sistema de descarga, e uma segunda parte retorna para a sucção da bomba, via linha lateral. Dessa forma, por meio da bomba, o fluxo de produto é a soma dos fluxos mencionados, cuja totalidade supera o fluxo mínimo necessário para a bomba. O produto, na válvula de passagem mínima, opera com grande velocidade e, como o desgaste é em geral proporcional ao quadrado da velocidade, os internos desse acessório são normalmente de grande dureza, ou Sem válvula de retenção, há um risco enorme de se perder a bomba! seja, da ordem de 70Rc (Figura 30). FIGURA 29 BOMBAS CENTRÍFUGAS/USO DA VÁLVULA DE RETENÇÃO Bomba A Bomba B 35

24 Pense e Anote FIGURA 30 BOMBAS CENTRÍFUGAS/VÁLVULA DE PASSAGEM MÍNIMA Guia superior Tampão ou disco (descarga) Sede Tampão ou disco (passagem mínima) Passagem mínima Sede (passagem mínima) Guia inferior Várias configurações para o tampão dão origem a válvulas de retenção diferentes. Destacam-se as válvulas de retenção de levantamento (lift lift- check valves), as válvulas de retenção de portinhola (swing swing-check val- ves) e as válvulas de retenção de esferas (ball ball-check valves). Válvulas de retenção e de levantamento A Figura 31 ilustra esse tipo de válvula, em que o tampão trabalha conectado a um pino, o qual, sob a ação da pressão do fluido, promove o seu levantamento e o escoamento desejado. Por outro lado, quando a pressão do fluido na parte superior do tampão é maior do que a existente na sua parte inferior, esse obturador, jogado contra a sede, impede o retorno do fluido. Tal tipo de válvula oferece, praticamente, a mesma resistência ao escoamento que as válvulas globo e é mais intensamente utilizado para sistemas gás ou vapor de diâmetros acima de 6". O sistema pino/guia, por sua vez, está sujeito a emperramento, podendo, particularmente, quando do manuseio de produtos com sedimentos ou corrosivos, deixar de operar de forma satisfatória. 36

25 FIGURA 31 VÁLVULA DE RETENÇÃO DE LEVANTAMENTO Tampa Pino Tampão Entrada Saída Guia Sede Válvulas de retenção de portinhola Com a sede disposta quase que a 90º da linha de centro da tubulação, as válvulas de retenção de portinhola (swing-check valves) têm perda de carga menor que a apresentada anteriormente, podendo ser utilizadas, de acordo com algumas características construtivas, nas posições horizontal e vertical. São sujeitas a emperramento em face da existência do pino articulado, ilustrado na Figura 32. FIGURA 32 VÁLVULA DE RETENÇÃO DE PORTINHOLA Tampa Flange de entrada Flange de saída Sede Tampão Quando operam com fluido dotado de seguidas inversões de fluxo, podem vibrar intensamente, provocando muito ruído e dando origem a um fenômeno conhecido como chattering. 37

26 Pense e Anote Válvulas de retenção de esferas Utilizadas mais intensamente para fluidos de grande viscosidade que escoam em sistemas de 2" ou de menor diâmetro, as válvulas de retenção de esferas (ball ball-chek valves) encontram grande aplicação industrial (Figura 33). FIGURA 33 VÁVULA DE RETENÇÃO DE ESFERAS Esfera Entrada Saída Concluindo, temos as válvulas de pé (foot valv alves es), mostradas na Figura 34, e as válvulas de retenção e fechamento (stop stop-check valves), ), na Figura 35. FIGURA 34 VÁVULA DE PÉ Bocal de saída Pino Guia Tampão Grade de entrada 38

27 FIGURA 35 VÁVULA DE RETENÇÃO E FECHAMENTO Haste rosqueada Haste do tampão Guia Entrada Tampão Saída As válvulas de pé (foot valv alves es) são utilizadas intensamente nas linhas de alimentação de bombas centrífugas, que succionam de reservatórios não pressurizados com ponto de captação abaixo da linha de centro da bomba, como um rio ou tanque aberto. Nessa situação, o líquido, antes da partida da bomba, deve preencher toda a tubulação de sucção, chegando até o impelidor, numa operação conhecida como escorva. Concluído o bombeamento e desligada a bomba, o líquido existente na sucção tende a escoar espontaneamente de volta ao reservatório, determinando a necessidade de um novo enchimento da tubulação de sucção (escorva) por ocasião do bombeamento seguinte. Este procedimento é evitado pela adição da válvula de pé na sucção, a qual, pela ação do tampão, impede o retorno do líquido para o reservatório. A válvula de pé, quando opera com líquidos que apresentam partículas sólidas, é normalmente envolvida por uma tela, a qual retém, por ocasião do bombeamento, tais partículas, impedindo que as mesmas circulem pelo interior da bomba e sejam levadas ao ponto de utilização do produto bombeado. As válvulas de fechamento e retenção (stop stop-check valves), utilizadas em linhas de saída de caldeira, operam segundo os conceitos de válvula de retenção e válvula globo, em que o tampão, guiado por um pino, atua de forma similar às válvulas de retenção de levantamento (lift lift-check valves). Além disso, uma haste, movimentada por um volante, trava o pino mencionado, jogando o tampão contra a sede, o que fecha a válvula em condição de eficiência similar à apresentada pelas válvulas globo. 39

28 Pense e Anote Válvulas de segurança e de alívio Tais válvulas são fundamentais para a segurança operacional das instalações industriais. Limitam, normalmente por ação de uma mola ou de um contrapeso, a pressão no interior de um sistema, mantendo-o dentro das condições limites de projeto. Excedida a pressão predefinida como segura, a válvula abre, descarregando para outros sistemas, como o sistema de tocha (flare) ou para a atmosfera, situação que ocorre em compressores de ar comprimido ou em caldeiras a vápor d água. No caso de caldeiras, a descarga dessas válvulas, as quais devem estar sempre posicionadas de modo a não causarem riscos ao homem, é seguida de ruído intenso quando da passagem do fluido, razão pela qual, em muitas situações, um silenciador também é utilizado na seqüência da instalação. Assim como as válvulas de retenção, as válvulas de segurança e de alívio operam por ação da pressão ou diferença de pressão desenvolvida pelo próprio fluido de trabalho, caracterizando-se, portanto, como válvulas automáticas. Nesse tipo de válvula, a pressão do fluido de trabalho, que atua sobre a parte inferior do tampão, também chamado de disco ou sede superior, vence a resistência da mola (ou contrapeso), abrindo-a e permitindo que ela descarregue para um sistema de alívio. Caso a válvula esteja alinhada para um sistema também pressurizado, o esforço desenvolvido na parte inferior do tampão vence a resistência da mola adicionada ao esforço desenvolvido pela pressão do fluido do sistema de descarga, atuante na parte superior do tampão. Tal pressão, designada de contrapressão (back pressure), pode ser anulada em algumas válvulas pelo uso de algum tipo de dispositivo, como um fole, caso em que a válvula é dita balanceada. A Figura 36 ilustra uma válvula de segurança convencional, e as Figuras 37 e 38 mostram válvulas balanceadas, nas quais, com o auxílio ou não de fole, a construção permite fazer com que sobre o disco, tanto na sua parte inferior como na superior, os esforços gerados pelo produto da descarga sejam os mesmos. Este esquema possibilita, portanto, anular os esforços sobre ele automaticamente. Tanto as válvulas balanceadas como as não balanceadas podem ser dotadas de uma alavanca externa para acionamento manual, proporcionando uma verificação ou teste dessas válvulas para certificação da funcionalidade das mesmas. PSV ou PRV: a melhor forma de deixar uma planta operacionalmente segura! 40

29 FIGURA 36 VALVULA DE SEGURANÇA CONVENCIONAL/ESQUEMA Porca de regulagem Mola Bocal de saída Tampão Sede Bocal de entrada CASTELO COM VENT PARA DESCARGA DA VÁLVULA Castelo Guia do disco P B Mola (Fs) P B Vent Tampão ou disco P B P B P V P V A N = Fs + (P B A N ) 41

30 FIGURA 37 VÁLVULA DE SEGURANÇA BALANCEADA A B = Área efetiva do fole A = Área do disco D A = Área de assentemento no bocal N A = Área do pistão P F S Mola do castelo ventrado F S = Força da mola Vent do fole P V = Pressão no vaso/manométrica P B = Contrapressãoimposta pelo sistema em libras/pol 2 /manométrica P S = Pressão de ajuste Fole com vent P B Tampão ou disco Nota Na figura P V = P S (P V ) (A N ) = F S (típica) e P S = F S /A N P V A B = A N FIGURA 38 VÁLVULA DE SEGURANÇA BALANCEADA DISCO OU TAMPÃO BALANCEADO TIPO PISTÃO COM VENT F S Mola do castelo ventado Tampão ou disco P B Pistão P B P B P B P B Vent P V A P = A N As características operacionais dessas válvulas dependem da natureza do fluido de trabalho, razão pela qual são designadas de válvulas de segurança (safety valves) quando operam com gases, ou válvulas de alívio (relief valves) quando operam com líquidos. Assim, a abertura de uma válvula que opera com vapor ou gás, devido à alta compressibilidade destes, traduz-se por ação rápida conhecida como pop action, que permite designar as válvulas de segurança como válvulas pop. Na prática, no capítulo que trata da manutenção de válvulas, as válvulas de segurança e de 42

31 alívio, independentemente do estado físico do produto com os quais trabalham, são designadas apenas como válvulas de segurança. Um equipamento, como uma caldeira, por exemplo, deve ser submetido a teste hidrostático realizado a uma pressão da ordem de 1 1/2 vez a pressão de trabalho do equipamento, valor superior à pressão de ajuste da válvula de segurança. Durante o teste, a válvula deve ser removida ou, na impossibilidade de sua remoção, particularmente nos casos em que a válvula é soldada, ela deve ser travada na condição fechada para permitir o referido teste. A Figuras 39 e 40 mostram, respectivamente, um plugue e um grampo utilizados no teste. FIGURA 39 VÁLVULA DE SEGURANÇA/PLUGUE DE TRAVAMENTO Pino Plugue Cap Anel O Bocal FIGURA 40 VÁLVULA DE SEGURANÇA/GRAMPO DE TRAVAMENTO Parafuso do grampo teste Rosqueado Porca Parafuso de ajuste Porca de ajuste Conjunto grampo de teste Grampo de teste Haste Castelo Grampo de teste 43

32 Alguns termos são utilizados com freqüência quando estamos tratando de válvulas de segurança e de alívio, sendo que os principais estão relacionados a seguir. Pressão de operação É a pressão de operação do fluido de trabalho, entendendo-se que ele pode estar em mais de uma condição de pressão e temperatura, todas consideradas condições de trabalho. Dentre elas, a que corresponde à maior pressão é utilizada como referência para definir pressão de abertura da válvula, designada de pressão de ajuste. Pressão de ajuste É a pressão definida para abertura da válvula, valor evidentemente maior que a pressão de operação usual, guardando entre elas diferença de pressão de 10%. Na situação em que a válvula de segurança ou de alívio descarrega para um sistema pressurizado, este impõe uma contrapressão à válvula, cujo valor deve ser considerado para definição da pressão de ajuste. Sobrepressão Atingida a pressão de ajuste, o tampão desloca-se, iniciando a abertura da válvula. A pressão, porém, ainda cresce, bem como a abertura da válvula, até atingir valor que corresponde à máxima capacidade de escoamento do fluido. A diferença entre essa pressão e a pressão de ajuste, normalmente expressa em termos percentuais, é a sobrepressão, a qual, de conformidade com o código ASME (American Society Mechanical Engineering), tem os seguintes valores: Para ar e gases de um modo geral Para vapor em linha Para vapor/caldeira Em condição de fogo Para líquidos de um modo geral 10% (ASME, Seção VIII) 10% (ASME, Seção VIII) 3% (ASME, Seção I) 21% (ASME, Seção VIII) 25% (s/ref. no Código ASME) Acúmulo É a diferença de pressão, expressa em geral em termos percentuais, entre a máxima pressão alcançada durante a abertura da válvula e a máxima pressão de trabalho permitida (Maximum Admitted Work Pressure MAWP). Caso a máxima pressão de trabalho permitida seja igual à pressão de ajuste, os conceitos de sobrepressão e acúmulo coincidem. 44

33 Diferencial de alívio Concluída a descarga, por ocasião do fechamento da válvula, a pressão cai para um valor ligeiramente inferior ao da pressão de ajuste. A diferença entre as pressões mencionadas, expressa em termos percentuais com relação à pressão de ajuste, é designada de diferencial de alívio (blowdown). O diferencial de alívio também é um valor normalizado pelo código ASME. A seção VIII define o valor de 5% a 7% para as válvulas de processo, e a seção X, o valor de 4% para caldeiras. As válvulas de segurança possuem anel de regulagem a partir do qual, em bancada, o diferencial de alívio pode ser ajustado. O anel de regulagem, entretanto, só tem aplicação para válvulas de segurança que operam com vapor ou gás, sendo inócuo para válvulas que operam com líquidos. Reunindo os conceitos até aqui apresentados, a Figura 41 mostra-os em função da máxima pressão de ajuste. FIGURA 41 PRESSÃO DE AJUSTE X DEMAIS CONCEITOS Sobrepressão ou acúmulo Diferença de alívio % Índice Sobrepressão (Líquidos) 121 Sobrepressão (Fogo) 116 Máxima pressão alívio para múltiplas válvulas (Processo) 110 Sobrepressão (Vapor/gás) Máxima pressão ajuste permitida para válvulas suplementares (Fogo) 105 Máxima pressão de ajuste permitida para válvulas suplementares (Processo) 103 Sobrepressão (Caldeira) Máxima pressão de trabalho permitida MAWP 100 Pressão de ajuste 98 Início da abertura 95 Reassentamento da válvula (Diferencial de alívio) 90 Máxima pressão de operação usual/pressão para teste de vedação 45

34 Pense e Anote A análise da seqüência operacional de uma válvula de segurança é importante para caracterizar os conceitos apresentados. A Figura 42 retrata uma válvula de segurança fechada e alguns de seus componentes (bocal, tampão, anel do bocal, anel guia, a guia propriamente dita e a mola). Seqüencialmente, ocorre: Abertura inicial da válvula, condição em que o fluido deixa de atuar sobre a área A 1 do disco para atuar sobre a área A 2. Como se pode observar, A > A, 2 1 fato que promove um acréscimo instantâneo na força de abertura da válvula, a qual passa a sobrepujar em muito a força da mola e, também, a contrapressão existente. O fluido, vapor ou gás expande-se por ocasião da abertura da válvula, contribuindo para a continuidade desse processo. Nesse instante, atinge a válvula uma abertura correspondente a 70% do curso total. O processo de abertura continua, com o fluido parcialmente incidindo sobre a parte inferior do tampão. Ele retorna para atuar sobre o bocal e sobre o anel correspondente, região definida pela área anular C, e volta novamente à parte inferior do tampão, atingindo a válvula a sua abertura total. Nesse momento a descarga é máxima e a pressão reinante deve estar no máximo no valor definido para pressão de ajuste mais a sobrepressão estabelecida (Figura 43). FIGURA 42 VÁLVULA DE SEGURANÇA/ESQUEMA Força da mola Área do disco A 1 Pressão do sistema Válvula fechada 46

35 FIGURA 43 VÁLVULA DE SEGURANÇA/ESCOAMENTO NA ABERTURA DA VÁLVULA Força da mola Área anular secundária A 2 Guia de disco Anel de regulagem (ajuste) Pressão do sistema Abertura inicial FIGURA 44 VÁLVULA DE SEGURANÇA/FORÇAS DE EXPANSÃO Força da mola Área anular C Área anular secundária A 2 Furo do bocal Pressão interna durante o escoamento Totalmente aberta Vazão total 47

36 Nas válvulas de segurança (Figura 36), o bocal é normalmente inserido no corpo da válvula. Tanto o bocal como o tampão, disco ou ainda o fole, quando utilizado, são normalmente constituídos de aços inoxidáveis. Na região de assentamento (disco/bocal), em que a velocidade de escoamento é alta, o material é revestido com Stellite. Corpo e castelo, bem como a mola, podem ser eventualmente de aço-carbono. Entretanto, em muitas situações, materiais mais nobres são utilizados. Abaixo, são relacionados os materiais mais empregados para esses componentes. Corpo e castelo ASTM A 216 Gr WCB, ASTM A 217 Gr C5, ASTM A 217 Gr WC6, ASTM A 217 Gr WC9, ASTM A 217 Gr CF8, ASTM A 351 Gr CF8, ASTM A 351 Gr CF8M, Monel e Hastelloy. Bocal e disco AISI 304, AISI 316, AISI 316 L, Monel e Hastelloy, com os revestimentos mencionados anteriormente na região de assentamento. Mola Aço-Carbono, Aço Inoxidável, Aço-Liga, Inconel, Monel e Hastelloy. Fole AISI 316, AISI 316 L, Monel, Hastelloy e Inconel. Finalizando, um dispositivo que protege um sistema contra pressão excessiva e que opera de forma diferente das válvulas de segurança e alívio é o disco de ruptura. Constituído por uma chapa calibrada, é colocado entre dois flanges. Atingida uma pressão predefinida, o disco rompe-se, aliviando o sistema por meio de escoamento de fluido para um outro reservatório (Figura 45). FIGURA 45 DISCO DE RUPTURA 48

37 Válvula de controle Malha de controle existe para obter-se determinado valor de uma variável de processo. Composta por diversos equipamentos e comandada por programas de computador, possui como elemento final uma válvula de controle. Fundamentalmente, ela atua no sentido de manter em determinado valor a pressão ou a vazão de um fluido de trabalho. Para isso, tal válvula recebe um sinal de pressão ou de vazão de produto sob controle (ar de instrumento), e esse sinal atua sobre a face superior de um diafragma ao qual está conectada a haste de acionamento da válvula, fechando-a, por exemplo, de acordo com a necessidade do processo. Nesse esquema de fechamento da válvula, uma mola, como ilustrado na Figura 46, é distendida, provocando o retorno da haste e, portanto, a abertura da válvula sempre que o sinal de pressão atuante na face superior do diafragma é reduzido. A válvula apresentada na figura caracteriza-se como válvula globo, porém dotada de duplo tampão, o qual tem por objetivo compensar os esforços provocados pelo fluido sobre a haste, não influenciando sua descida ou subida. O atuador da válvula da figura é pneumático, e o sinal pode vir diretamente de um ponto específico do sistema sob controle ou de uma central de controle, a qual, após computar uma série de informações de processo, emite sinais para diversas válvulas, ajustando-as dentro de uma condição operacional definida. A Figura 46 apresenta as curvas de funcionamento de diversos tipos de válvulas para controle de vazão em função do percentual de abertura da válvula. Dependendo das características de abertura das válvulas, têm-se aplicações específicas; portanto, é O melhor computador de processo nada faz se não necessário compatibilizar o tipo de válvula existirem as válvulas de controle! utilizado com a função esperada para ela. Válvula borboleta As válvulas borboleta (butterfly valves), utilizadas para líquidos, gases e materiais pastosos, apresentam um disco revestido ou não, o qual, sob a ação de uma alavanca, gira, permitindo controlar a vazão de produto. O revestimento do disco é feito sempre que existe a necessidade de compatibilizar a corrosividade do produto com o material do disco, o qual é, normalmente, de aço-carbono. Embora deficiente em termos de vedação, tais Borboletas são muito usadas para o bloqueio de células em torre de água de resfriamento! válvulas encontram grande aplicação industrial (Figura 47). 49

38 FIGURA 46 VÁLVULAS DE CONTROLE/PERCENTAGEM DE ABERTURA X PERCENTAGEM DE VAZÃO Atuador pneumático Indicador de posição de abertura Porca de regulagem da mola Mola calibrada regulável (para abrir a válvula) Admissão de ar comprimido (para fechar a válvula) Haste Sobreposta Diafragma flexível Gaxeta Sedes Tampões duplos balanceados Abertura da válvula (%) Válvula de gaveta comum 2. Igual percentagem 3. Abertura rápida 4. Linear Vazão através da válvula (% da vazão máxima) FIGURA 47 VÁLVULA BORBOLETA Flanges da tubulação Fechado Aberto Disco de fechamento Corpo da válvula (entre os flanges) 50

39 Válvula diafragma As válvulas diafragma (diaphragm valves) (Figura 48) são de construção simples, em que um diafragma fixo a um eixo, resistente à corrosividade do produto, controla, por ação de um volante, o fluxo de um produto. Os materiais utilizados nessas válvulas são apresentados a seguir: TABELA 1 MATERIAIS CONSTRUTIVOS DE VÁLVULAS DIAFRAGMA Corpo Disco Eixo Ferro fundido Ferro fundido AISI 410 Ferro fundido Ferro fundido SAE 1045 Aplicação normal Aço-carbono Aço-carbono AISI 410 Aço-carbono AISI 316 AISI 316 AISI 316 AISI 316 AISI 316 Aplicação em serviços corrosivos Ferro fundido nodular AISI 316 revestido AISI 316 Especial Bronze Bronze-alumínio Bronze Bronze-alumínio AISI 410 AISI 410 FIGURA 48 VÁLVULA DIAFRAGMA Volante Haste Castelo Diafragma flexível (aberto) Tampão Posição fechada Sede 51

40 Pense e Anote Válvula mangote Aplicada de forma similar à válvula diafragma, é constituída por um mangote fixado à tubulação por meio de flanges. O estrangulamento do mangote, efetuado por ação de uma haste acionada por um volante ou pneumaticamente, controla a vazão do produto. O mangote é de material flexível e resistente à ação corrosiva do produto. FIGURA 49 VÁLVULA MANGOTE 52