Válvulas de Controle

Professor João Batista

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INSTRUMENTAÇÃO – Instrumentação e controle

de processos industriais

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Válvulas

De

Controle


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Tipos de Válvulas de Controle

Válvula de Controle

Dispositivo capaz de regular a vazão de um fluído (líquido, gás ou vapor) que escoa através de um

conduto fechado, por meio do posicionamento relativo de uma peça móvel que obtura a área livre

de passagem do fluído; o deslocamento da peça móvel é promovido por um atuador motorizado,

em resposta a um sinal externo de comando, permitindo abri ou fechar totalmente a válvula ou

mantê-la em qualquer posição de seu curso, proporcionalmente ao sinal de comando; a energia de

atuação é fornecida por uma fonte independente.

Uma válvula de controle consiste basicamente de dois conjuntos principais: o corpo e o atuador.

O corpo é à parte da válvula que executa a ação de controle permitindo maior ou menor passagem

do fluido no seu interior, conforme a necessidade do processo. O conjunto do corpo divide-se

basicamente nos seguintes subconjuntos:

a) Corpo propriamente dito;

b) Internos;

c) Castelo;

d) Flange inferior..

Podemos agrupar os principais tipos de válvulas em dois grupos:

Deslocamento Linear

1)Globo Convencional

2)Globo Três Vias;

3)Globo Gaiola;

4)Globo Angular;

5)Diafragma;

6)Bi - partida;

7)Guilhotina.

Deslocamento Rotativo

1)Borboleta;

2)Esfera;

3)Obturador Excêntrico.


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Válvulas de deslocamento linear da haste.

Define-se por válvula de deslocamento linear, a válvula, na qual a peça móvel vedante descreve um

movimento retilíneo, acionado por uma haste deslizante; enquanto que uma válvula de

deslocamento rotativo é aquela na qual a peça móvel vedante. Descreve um movimento de rotação

acionada por um eixo girante.

Válvula de controle tipo Globo Convencional

Estamos neste item, falando sem duvida alguma, de uma das válvulas de controle mais completa e

versátil.

A figura mostra varias montagens da denominada válvula globo tipo sede simples. “É fabricada em

diâmetros de ½” até 10” e com conexões das extremidades rosqueadas (ate 2”), flangeadas ou

soldadas, nas classes de 150, 300, 600, 900 e 1500 lb.

Válvula globo Convencional tipo sede Simples.

Neste tipo de válvula, o fluído no interior do corpo, passa através de um único orifício, conforme

podemos notar pela figura anterior.

Na figura anterior (a), notamos que o obturador é guiado duplamente, isto é, superior e

inferiormente, e ainda um fato muito importante é que para a válvula fechar, o obturador deve

movimentar-se para baixo, ou seja, deve descer. Tal tipo de montagem de “desce para fechar” ou

“normalmente aberta”. Por outro lado, na figura anterior (b), vemos a mesma válvula, só que o

obturador esta invertido. Neste caso para a válvula abrir, o obturador tem que descer. Podemos

notar que a única diferença entre essas duas válvulas é a posição de aberta e fechada em relação

ao mesmo movimento do obturador, enquanto que a primeira o obturador ao descer fecha a


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válvula, a segunda abre-a em resposta ao mesmo movimento do obturador. Esta é, portanto, uma

válvula “desce para abrir” ou mais conhecida “normalmente fechada”. Uma é inversa da outra

quando ao seu funcionamento.

As principais particularidades da válvula globo sede simples são: proporciona uma boa vedação e

possui obturador estaticamente não balanceado. Assim sendo podemos atingir um vazamento,

quando a válvula estiver totalmente fechada de, no Maximo 0,01% da sua capacidade de vazão

máxima.

Válvula de Controle Tipo Globo Sede Dupla

A figura mostra duas montagens diferentes da válvula globo sede dupla, assim denominada pelo

fato do fluxo passar através de duas passagens ou orifícios.

Válvula Globo Convencional Tipo Sede Dupla

Na figura anterior (a), vemos uma válvula guiada duplamente e com obturador desce para fechar

enquanto (b), a montagem do obturador é por baixo, tipo desce para abrir. A válvula sede dupla é,

portanto de corpo reversível.

É fabricada normalmente em diâmetros de ¾” a 14”, e com conexões das extremidades rosqueadas

(até 2”), flangeadas ou soldadas, nas classes 150, 300, 600,


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900 e 1500 lbs. A principal vantagem da válvula sede dupla é o fato dela ser estaticamente quase

estável sem necessitar, portanto, de uma força de atuação tão grande quanto à válvula sede

simples, conforme podemos deduzir com o auxílio da figura a seguir.

Como desvantagem, as válvulas sede dupla, apresentam um vazamento, quando totalmente

fechada de no máximo 0,5% da sua capacidade máxima de vazão.

Válvula de Controle Globo 3 Vias

Trata-se de uma adaptação da válvula globo convencional para a utilização em aplicações

de mistura ou separação de fluidos.


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Válvula Globo de 3 vias

Na válvula tipo convergente conforme vemos pela figura anterior (a) fluidos quaisquer e separados

entram pelas vias (2) e (3), misturando-se numa determinada e desejada proporção saindo pela via

(1) já misturados. A proporção da mistura é determinada pela posição do obturador relativa às

duas sedes. Um deslocamento do obturador para cima faz diminuir a entrada de fluido por (2),

aumentando simultaneamente a entrada do fluido por (3). É fabricada em diâmetros de ¾” até 8”

e com conexões nas extremidades rosqueadas (até 2”), flangeadas ou soldadas. Podemos notar

neste tipo de válvula um novo modo de guia dupla: superior e no anel de sede.

Na figura anterior (b), vemos uma válvula 3 vias tipo divergente (série 906), na qual o fluido

entra pela via (1) e sai em proporções definidas pelas vias (2) e (3). É fabricada em diâmetros de

¾” até 12” com extremidades rosqueadas (até 2”), flangeadas ou soldadas.

Uma aplicação bastante conhecida da válvula 3 vias divergente é o de desvio de um trocador de

calor.

As válvulas de 3 vias devido a sua configuração e utilização, não apresentam vedação completa,

pois enquanto fecharmos um orifício o outro ficará completamente aberto.

Válvula Globo Tipo Gaiola

Trata-se de uma válvula de concepção antiga porém totalmente renovada e aperfeiçoada nos

últimos anos, fato esse que lhe possibilitou uma contínua e crescente utilização na quase totalidade

dos processos industriais. A válvula tipo gaiola de internos substancialmente diferentes da globo

convencional, o que será comentado mais criteriosamente quando formos tratar dos internos.

Válvula Globo Tipo Gaiola Sede Simples

Nas figuras seguintes (a) e (b) vemos dois exemplos deste tipo de válvula. O fluido entra por baixo

do anel da sede, passando pelo orifício e pelas janelas da gaiola. Apresentando apenas guia na

gaiola, trata-se de uma válvula não balanceada como a globo convencional sede simples, pois a

força do líquido tendendo abrir a válvula, não é balanceada e por isso apresenta o mesmo

inconveniente de precisarmos de uma grande força de atuação. Pela figura abaixo, nota-se

também que não sendo uma válvula de corpo reversível com o deslocamento do obturador de

cima para baixo a válvula fecha, ou seja, desce para fechar. Se quisermos uma ação desce para

abrir teríamos que alterar de alguma forma o sentido do movimento do obturador.


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Apresenta um vazamento de 0,01% da sua máxima capacidade de vazão quando totalmente

fechada e conforme a especificação da norma ANSI B16.104 possui um nível de vazamento

classe IV.

É fabricada em diâmetros de ½” ata 6” nas classes de 150, 300 e 600lbs.

As conexões das extremidades podem ser rosqueadas (até 2”), flangeadas ou soldadas.

Válvula globo tipo gaiola sede simples

Válvula Globo Tipo Gaiola Balanceada

Esta construção á basicamente similar a anterior conforme vemos pela figura abaixo. Apenas que

neste caso o obturador é balanceado dinamicamente (como acontece na válvula globo sede

dupla) devido ao orifício interno no obturador, que faz com que a pressão do fluido comunique-se

com ambos os lados do obturador, formando-se assim um balanceamento de forças. Precisamos,

portanto, de uma menor força de atuação neste caso do que no anterior sede simples. O fluido

neste tipo de construção entra por cima, conforme uma flecha indicativa presa ao corpo da

válvula. Porém, da mesma forma que acontece com a globo convencional sede dupla, a válvula

tipo gaiola balanceada, não apresenta boa vedação, permitindo um vazamento de até 0,5% da

máxima capacidade de vazão da válvula, e conforme a especificação normativa da ANSI B15.104.


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Válvula Globo tipo Gaiola Balanceada

Válvula Globo Tipo Gaiola Modelo Micro-Fluxo

Utilizada para aplicações de baixa capacidade de forma a utilizarmos sempre internos de área de

passagem reduzidos em relação ao diâmetro do corpo, a válvula tipo gaiola micro-fluxo é

fabricada em diâmetros de corpo de ½ até 2” com internos de área de passagem de ¼ até 1”, nas

Classes 150, 300 e 600 lbs. É uma válvula tipo sede simples e portanto sujeita a um vazamento de

no máximo 0,01% da máxima capacidade de vazão. O problema de desequilíbrio de forças neste

tipo de válvula não é tão grave, pois sendo a área de passagem bem pequena (máximo diâmetro

do orifício é 1”), o produto da pressão de entrada vezes a área de passagem não vai ser tão

grande.

As conexões podem ser rosqueadas, flangeadas ou soldadas.

Existem dois tipos de válvula micro-fluxo:

a) “Micro- rasgo”: obturador com rasgos em “V” e guia no anel da sede.

b) “Micro-contorno” : obturador sólido com guia na gaiola.

Válvula globo tipo gaiola micro-fluxo


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Válvula Tipo Gaiola Angular Sede Simples

Este tipo de válvula apresenta uma configuração especial, como vemos pela figura abaixo (a),

para determinadas aplicações nas quais haja necessidade de uma autodrenagem constante do

fluido , ou em aplicações com fluidos lamacentos (“slurries”). Já que possibilita uma passagem

menos obstruída que os outros tipos e válvulas globo convencionais ou gaiola, ou em casos

ainda devido ao “layout” da tubulação, não temos possibilidade de instalação de outro tipo de

válvula. Recentemente tem-se recomendado a utilização deste tipo de válvula em aplicações

erosivas, já que neste tipo de construção o choque das partículas sólidas sobre as partes

internas é muito diminuído, e em aplicações sob efeito de “flashing” (vaporização do líquido na

válvula)..

É fabricada em diâmetros de 1” a 6” nas Classes 150, 300 e 600 lbs. As extremidades podem ser

rosqueadas (até 2”), flangeadas ou soldadas.

Válvula globo angular tipo gaiola

Válvula Tipo Gaiola Modelo Angular Balanceada

Válvula similar a dada anteriormente, conforme vemos pela figura anterior (b). o obturador é

balanceado no estilo gaiolo e, portanto não precisa de grandes forças de atuação. Apresenta

vazamento na posição fechada de 0,5% da máxima capacidade de vazão.

É fabricada em diâmetros de 1” a 5” nas Classes 150, 300 e 600 lbs. As extremidades podem ser

rosqueadas (até 2”), flangeadas ou soldadas.

Válvula Tipo Gaiola de Duplo Estágio

Trata-se de uma válvula com sistema de piloto interno que possibilita sua utilização em aplicações


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de altas quedas de pressão, mesmo com atuadores de pequeno tamanho, e possibilita ainda uma

excelente vedação.

O sistema de internos de duplo estágio pode ser utilizado em corpo sede simples da válvula

globo convencional, nos diâmetros de 2 até 12”, e nas válvulas tipo gaiola. Na seqüência dada na

figura abaixo vemos um corpo tipo gaiola com internos de duplo estágio.

Válvula de Controle Tipo Diafragma

Este tipo de válvula, cuja configuração é totalmente diferente das outras válvulas de controle, é

utilizada no controle de fluidos corrosivos, líquidos altamente viscosos e líquidos com sólidos em

suspensão. Uma válvula de controle tipo diafragma conforme vemos na figura abaixo consiste de

um corpo em cuja parte central apresenta um encosto sobre o qual um diafragma móvel, preso

entre o corpo e o castelo, se desloca para provocar o fechamento da válvula.

Válvula Tipo Diafragma

A válvula de controle tipo diafragma ou Saunders, assim denominada por se tratar de uma

patente mundial da Saunders (Ingrlaterra), possui como vantagem um baixo custo, total

estanqueidade quando fechada já que o assento é composto; e facilidade de manutenção.

Entretanto não apresenta uma boa característica de vazão para controle além de uma alta e não

uniforme força de atuação que faz com que praticamente este tipo de válvula seja limitada em

diâmetros de até 6” para efeito de aplicações em controle modulado. Fabricada em classes 125 e

150 lbs e com conexões das extremidades rosqueadas (até 2”) e flangeadas.

Válvula de Controle Bi-Partida

Trata-se de uma válvula desenvolvida para aplicações altamente corrosivas, principalmente

em plantas de processos químicos, aplicações nas quais se torna necessária uma freqüente

inspeção ou substituição dos internos da válvula.


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A válvula de controle de corpo bi-partido conforme vemos pela figura abaixo, foi desenhada

para tais aplicações possibilitando uma fácil manutenção devido á facilidade de acesso aos

internos. Neste tipo de válvula, o anel de sede é preso (ao contrário da globo convencional onde

é rosqueado) entre as duas metades do corpo, podendo ser facilmente removida.

Válvula Tipo Bi-Partida

Devido a ser uma válvula utilizada em fluidos altamente corrosivos, o material de corpo é bastante

especial e portanto, padronizando-se a utilização de flanges tipo encaixe, soldados ao corpo. Estes

flanges podem ser em aço carbono comum mesmo que o corpo seja de material superior.

Válvula de Controle Tipo Guilhotina

Trata-se uma válvula originalmente projetada para a indústria de papel e celulose, porém, hoje

em dia a sua aplicação tem atingido algumas outras aplicações em indústrias químicas,

petroquímicas, açucareiras, abastecimento de água, etc. Contudo, a sua principal aplicação

continua sendo em controle biestável com fluidos pastosos, tais como massa de papel.

É uma válvula de concepção simples, sem castelo conforme vemos pela figura abaixo. É fabricada

em diâmetros de 2 até 24” com conexões sem flanges para ser instalada entre par de flanges da

tubulação Classe 150 lbs.

Válvula Tipo Guilhotina


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Internos das Válvulas

Normalmente costuma-se definir ou representar os internos da válvula de controle como o

coração da mesma.

O conjunto dos internos da válvula consiste das partes internas removíveis e que entram em

contato com o fluido de processo. Tal conjunto é formado por: obturador, anel da sede, guia

do obturador, bucha de guia e gaiola (no caso das válvulas tipo gaiola), conforme vemos pela

figura abaixo.

Internos da Válvula Globo: (a) convencional; (b) gaiola

Internos da Válvula Globo Convencional

O obturador é o elemento vedante do conjunto dos internos da válvula (ver figura abaixo) com

formato de disco, ou de contorno caracterizado, que se move linearmente no interior do corpo,

obturando o orifício de passagem, de modo a formar uma restrição variável ao fluxo.

Obturadores da Válvula Globo Convencional

O obturador pode produzir uma predeterminante característica de vazão deve possuir um


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formato de contorno caracterizado.

Existem como mais adiante veremos com maiores detalhes, quatro tipos básicos de

característica de vazão: a) Linear; b) Igual Porcentagem; c) Parabólica Modificada e d) Abertura

Rápida. Na figura abaixo, damos um esquema do formato aproximado desses tipos de

obturadores, assim como, uma idéia gráfica da área de passagem do fluxo para cada tipo de

característica de vazão em determinadas porcentagens do curso da válvula.

Relação entre formatos do obturador caracteristica de vazão e cursos iguais.

Válvulas de Deslocamento Rotativo da Haste

Nos últimos anos tem-se notado u substancial aumento no uso das válvulas denominadas de

rotativas. Basicamente, estes tipos de válvulas apresentam vantagens e desvantagens. Nas

vantagens podemos considerar baixo peso em relação aos outros tipos de válvulas, desenho

simples, capacidade relativa maior de fluxo, custo inicial mais baixo, etc. dentre as vantagens

citamos a limitação em diâmetro inferiores a 1” ou 2” e quedas de pressão limitadas principalmente

em grandes diâmetros.

Válvulas de Controle Tipo Borboleta

É talvez a mais comum das válvulas rotativas utilizadas para controle. A válvula borboleta,

conforme vemos pela figura abaixo consiste de um corpo tipo anel circular, no interior do qual


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oscila entre dois mancais um disco que faz a função do obturador. A sede nesta válvula é a própria

parede interna do corpo. Nota-se desde já uma enorme simplicidade de desenho. O seu corpo na

maioria dos desenhos é sem flange ou como mais comumente conhecido “wafer”. Sua construção

é possível em diâmetros de 2” até 24”.

Em diâmetros superiores, 30” até 60” o corpo possui flange conforme a norma AWWA. Admite o

fluido em qualquer direção.

Válvula Tipo Borboleta

Válvula Borboleta série 400 com corpo revestido internamente.

Válvula Borboleta de 3 vias

Uma construção especial da válvula borboleta é a de 3 vias conforme vemos pela figura abaixo.

Como no caso das válvulas globo de 3 vias, é utilizada em aplicações de mistura ou separação de

fluidos.


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Válvula de Controle Tipo Esfera

A válvula esfera e constituída por um corpo em cujo interior aloja uma esfera oca (daí o seu nome)

que atua como obturador, permitindo uma passagem bastante livre.

Na figura abaixo vemos um corpo típico de uma válvula esfera.

Válvula Tipo Esfera

Válvula de Controle Tipo Obturador Rotativo Excêntrico

Um tipo de válvula introduzido no mercado internacional muito recentemente é a de

obturador excêntrico. Este tipo de válvula é mostrado na figura abaixo.

Idealizada originalmente para, basicamente, qualquer aplicação de processo, tem mostrado

realmente vantagens em apenas alguns processos industriais, tais como papel e celulose e de

forma genérica trata-se de uma válvula recomendada para aplicações de utilidades ou

auxiliares.

Válvula Tipo Obturador Rotativo Excêntrico


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Castelo da Válvula de controle

Introdução

O castelo, geralmente uma parte separada do corpo da válvula que pode ser removida para dar

acesso às partes internas das válvulas, é definido como sendo “um conjunto inclui, à parte através

da qual uma haste do obturador de válvula move-se, e um meio para produzir selagem contra

vazamento através da haste”. Ele proporciona também um meio para montagem do atuador.

Tipos de Castelos usados nas válvulas Globo.

Tipos de Castelos

Os castelos classificam-se em:

- Castelo Normal (CE-1). Figura anterior (a);

- Castelo Longo (CE-1). Figura anterior (b);

- Castelo Extra-Longo (CE-1). Figura anterior (c);

- Castelo com Fole de selagem (CE-4). Figura anterior (d).

a) Castelo normal: - é o castelo padrão utilizado para as aplicações comuns na qual a temperatura

do fluído esta entre –18 a 232°C (0 a 450°F). Esta limitação é imposta pelo material da gaxeta já

que a sua localização esta bem próxima do flange superior do corpo e portanto bem próxima ao

fluído.

b) Castelo Longo: - é semelhante ao anterior, a menos da sua altura que faz com que faz com que


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a caixa de gaxeta fique um pouco mais afastada do fluído. Recomenda-se a utilização deste tipo de

castelo para aplicação com fluído em temperaturas de –45 a –18°C (-50 a 0°F), e 232° a 430°C (450

a 800°F).

c) Castelo extralongo:- é fabricado de tubo ou fundido do possuindo uma maior altura que o

anterior.

É especificado para aplicações em baixíssimas temperaturas ou criogênicas como –100 a –45°C

(-150° a –50°F) para evitar que o teflon das gaxetas congele.

d) Castelo com fole de selagem: - este tipo de castelo é especificado em casos especiais nos quais

seja proibido um vazamento para o meio ambiente através da gaxeta. Englobam-se neste tipo de

aplicações especiais, caso tais como, fluídos radioativos, tóxicos ou explosivos. Ele possui no interior

um fole metálico de aço inoxidável e soldado de modo a formar uma câmara de pressurização

interna, entre a parte do fole e a superfície de haste. Evita-se que o fluído (caso seja corrosivo) entre

em contato com as paredes do castelo propriamente dito, podendo este ser construídos de simples

aço carbono.

Conjunto de Caixa de Gaxetas

O propósito do conjunto da caixa de gaxeta é o de proporcionar uma selagem contra

vazamentos dos fluídos do processo.

O conjunto geral da caixa de gaxetas é formado conforme podemos acompanhar através da

figura abaixo pelos seguintes componentes: flange do prensa gaxetas, prensa gaxeta, anéis da

gaxeta, retentor de graxa, subconjunto de lubrificação, e meia de compressão (caso a, gaxeta

seja de anéis em “V” de teflon). No caso de gaxeta em anéis quadrados, como os à base de

amianto, a mola não é necessária, sendo a compressão feita pelo aperto do prensa gaxeta.

Tipos de caixas de gaxetas utilizadas nas válvulas de deslocamento linear da haste


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O sistema de lubrificação externa (utilizando caso o material da gaxeta necessite de lubrificação)

tipo EH-1, especificas-se para válvulas de diâmetro ate 4”, enquanto que o EH-2 (figura acima (c))

para diâmetros superiores. A válvula de bloqueio produz uma selagem entre a caixa de gaxetas e o

lubrificador evitando assim que o fluído do processo impossibilite a introdução da graxa

lubrificante.

Gaxetas

As principais características do material utilizado para a gaxeta, devem ser elasticidades, para

facilitar a deformação; produzir o mínimo atrito e deve ser material adequado para resistir as

condições de pressão, temperatura e corrosão do fluído de processo.

Os principais materiais de gaxeta são: teflon e amianto impregnado.

Atuadores para Válvulas de Controle

Introdução

O atuador constitui-se no elemento responsável em proporcionar a necessária força motriz ao

funcionamento da válvula de controle. Sendo parte integrante do sistema de controle, ele quando

corretamente selecionado, deve proporcionar a válvula meios de operacionalidade estáveis e

suaves, contra a ação variável das forças dinâmicas e estáticas originadas na válvula através da

ação do fluído de processo.

O atuador em si, é um dispositivo que em resposta ao sinal enviado pelo controlador, produz a

força motriz necessária para movimentar o elemento vedante da válvula de controle.

Dependendo basicamente do meio de produção da força motriz, o atuador utilizado em aplicações

de controle modulado, classifica-se em cinco tipos principais:


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1) Pneumático a mola e diafragma; 2) Pneumático a pistão; 3) Elétrico; 4) Elétrico-hidráulico e

5) Hidráulico.

Atuad. Pneumáticos Tipo Mola Diafragma Atuad. Pneumáticos Tipo Pistão

Atuadores Elétricos

Esquema de um Atuador Eletro-

hidráulico


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Atuador Hidráulico

Os atuadores hidráulicos assemelham-se bastante aos eletro-hidráulico e como esses devem ser

especificados somente em casos de altíssimas forças de atuação de forma a impossibilitar a

utilização de outros tipos de atuadores. No atuador hidráulico, uma central hidráulica bombeia

fluído hidráulico ao pistão a uma pressão considerável alta produzindo-se elevadíssima força de

atuação.

Posição de Segurança por Falha

Define-se como posição de segurança por falha da energia de suprimento, à posição que a válvula

deve assumir em caso de falha. A falha tanto pode ser motivada por falha mecânica do atuador,

como falha no sistema de distribuição de energia de suprimento.

A posição da válvula em caso de falha, é uma consideração muito importante a qual não pode deixar

de ser avaliada e especificada. As posições de segurança possíveis da válvula são: fechadas e abertas,

com ar para abrir ou fechar.

Posições de Segurança por Falhas em Função Diversas Combinações entre Atuador e Obturador

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Características de Vazão

Características de Vazão

Como tivemos a oportunidade de observar no item referente aos internos da válvula, o

obturador, conforme se desloca, produz uma área de passagem que possui uma determinada

relação característica entre a fração do curso da válvula e a correspondente vazão que escoa

através da mesma. A essa relação deu-se o nome de característica de vazão da válvula.

Características de Vazão Inerentes

A característica de vazão é proporcionada pelo formato do obturador (caso das válvulas globo

convencionais), ou pelo formato da janela da gaiola (caso das válvulas tipo gaiola) ou ainda pela

posição do elemento vedante em relação à sede (caso das válvulas borboletas e esfera).

Existem basicamente quatro tipos de características de vazão inerentes:

a) Linear;

b) Igual porcentagem (50:1);

c) Parabólica modificada;

d) Abertura rápida.

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Acessórios de uma Válvula de Controle

Introdução

Os principais tipos de acessórios utilizados são os posicionadores, válvulas solenóides,

reguladores de ar, transdutores eletropneumáticos, volantes auxiliares manuais, etc.

O posicionador pode ser pneumático ou eletropneumático.

Posicionador Pneumático

Define-se como posicionador a um dispositivo que transmite a pressão de carga ao atuador,

permitindo posicionar a haste da válvula no valor exato determinado pelo sinal de controle.

Posicionador Pneumático Montado Numa Válvula de Controle tipo Globo.

Certos sistemas lentos necessitam do uso de posicionadores nas válvulas. Tais sistemas seriam

os controles da temperatura, de nível líquido, de vazão de gás e mistura. Em outros sistemas

mais rápidos, tais como o controle de pressão de um líquido ou de vazão de líquido, um

“booster” amplificador é normalmente utilizado com sensíveis vantagens.

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Esquema de uma válvula operando: (a) sem posicionador e (b) com posicionador.

Princípio de Funcionamento do Posicionador Pneumático

Vamos analisar como funciona um posicionador pneumático com o auxílio do esquema da

figura.

Na figura vemos uma válvula que é operada diretamente por um controlador.

O sinal de saída típico de um controlador pneumático varia de um mínimo de 0 psi até um

máximo de 20 psi. A faixa de mola mais comum nas válvulas opera de 3 a 15 psi.

São necessários portanto 15 psi para comprimir a mola da válvula. A pressão de ar excedente a

esses 15 psi é utilizada para fechar a válvula contra a pressão do fluído à montante.

Na segunda figura vemos esquematicamente a mesma válvula, porém operada diretamente por

um posicionador, intercalado entre o controlador e a válvula. O sinal de saída do controlador,

neste caso, vai para a entrada do posicionador ao invés de ir

para a válvula. O posicionador então compara o sinal que recebe do controlador com a posição

da haste da válvula através do seu braço de realimentação. Se a haste não está corretamente

posicionada , então ele manda para o atuador mais ar (ou retira mais ar) até que acuse a correta

posição da haste.

Vamos agora acompanhar o seu funcionamento de forma mais detalhada:

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Esquema do Princípio de Funcionamento do Posicionador Pneumático

Ao aumentar o sinal de saída do controlador entrando no posicionador, atua-se sobre um fole,

expandindo-o e fazendo com que a palheta obstrua ainda mais o bocal. Conseqüentemente o

aumento da pressão no bocal faz deslocar o diafragma do relê, abrindo a válvula interna de

alimentação e desta forma faz com que a pressão sobre o diafragma do atuador da válvula

aumente e esta mova a sua haste para baixo. O posicionamento da haste é verificado por meio

de um excêntrico, que envia a informação correta da posição da haste à palheta, fazendo-a

afastar-se do bocal. A pressão no bocal diminui e a válvula e alimentação do conjunto do rele

fecha, para evitar qualquer aumento posterior na pressão de saída. O posicionador está outra

vez em equilíbrio, porém a uma pressão de instrumento (pressão de saída do controlador)

maior e uma nova posição da pressão de saída do controlador diminuam, ocorre o mesmo

processo de forma inversa.

Atuador Pneumático sem mola numa Válvula de Controle com Posicionador para aplicações

em controle modulado.

“Boosters” Pneumáticos de Volume e de Pressão

Não muito conhecidos e utilizados os “boosters” tem aumentado consideravelmente a sua

utilização, face a diversos estudos quanto a utilização dos posicionadores, como foi comentado

em itens anteriores. Existem dois tipos de “boosters”: de volume e de pressão.

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“Boosters” de Volume

Este tipo de “boosters”, pode ser utilizado para aumentar a velocidade da operação de uma

válvula de controle, conforme o esquema abaixo:

“Booster” Pneumático

Esquema da utilização de um “booster” de volume numa malha de controle

“Boosters de Pressão”

Os “boosters” de pressão geralmente são também de volume, entretanto, a sua principal

função é a de aumentar a pressão vinda do controlador. Na figura abaixo vemos

esquematicamente uma válvula de controle sede simples (ar para abrir), com faixa de mola 6 a

30 psi.

A mola mais forte é para obtermos um fechamento de válvula contra uma alta pressão à

montante. Contudo, a saída normal do controlador (máximo 20 psi) não é suficiente para abrir a

válvula. Um “booster” de pressão com relação de multiplicação de 2:1 resolve esse problema,

tornando o sistema operacional.

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O “booster” é preferível ao posicionador, devido ao seu menor custo. Ainda, o “booster” não

fecha o circuito ao redor da válvula, fato este que, pode proporcionar maior estabilidade em

sistemas de resposta rápida.

Esquema da utilização de um “booster” de pressão numa malha de controle.

Válvulas Solenóides

A sua utilização principal é em aplicações de controle biestável, pilotando uma válvula de

controle pneumático, conforme figura abaixo:

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Válvulas de Controle