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Aula de válvulas manuais industriais
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Maquinas e equipamentos
- Vlvulas industriais -
Professor: Yuri de Souza Alves
Capivari de Baixo - SC, 2015/ A 1
Rating
O rating de uma vlvula tem sempre uma relao direta entre presso,
temperatura e material de construo, indicando o quanto de presso ela pode
operar num valor de temperatura coincidente. Seu valor determinado pelo
material do corpo e castelo da vlvula, alm da espessura de parede dessas
pecas
Normalmente, o limite de presso deve diminuir quando a temperatura for
elevada, proporcionalmente a esta relao, a resistncia mecnica do material
reduzida, pois a tenso permissvel sobre o material diminui com o aumento da
temperatura.
Os valores de rating de presso e temperatura encontrados na norma ASME
B16.34 so para as espessuras de parede mnima requeridas para o corpo e
castelo
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Rating
Classe de presso;
Presso de trabalho
Comprimento: face-face/ face-centro/ centro-topo;
Espessura de parede;
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Classe de presso
uma designao utilizada como referncia para a combinao das
caractersticas mecnicas e dimensionais de uma vlvula.
A classe de presso das vlvulas fabricadas conforme a normas ASME e API
um nmero apenas para orientao e adimensional, que define os limites de
presso mnimo e mximo com os quais ela pode operar, de acordo com certa
temperatura e material de construo. Variam de forma inversamente proporcional
a temperatura do fluido. O nmero que vem seguido da palavra classe no
representa um valor mensurvel.
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Classe de presso
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TEMPERATURA 150 300 400 600 800
F C PSI Kg/cm2 PSI Kg/cm2 PSI Kg/cm2 PSI Kg/cm2 PSI Kg/cm2
(-20) AT 100 -28,9 AT 37,8 285 20,0 740 52,0 990 69,6 1.480 104,1 1.973 138,7
200 93,3 260 18,3 675 47,5 900 63,3 1.350 94,9 1.800 126,6
300 148,9 230 16,2 655 46,1 875 61,5 1.315 92,5 1.752 123,2
400 204,4 200 14,1 635 44,6 845 59,4 1.270 89,3 1.690 118,8
500 260,0 170 12,0 600 42,2 800 56,2 1.200 84,4 1.597 112,3
600 315,6 140 9,8 550 38,7 730 51,3 1.095 77,0 1.458 102,5
650 343,3 125 8,8 535 37,6 715 50,3 1.075 75,6 1.432 100,7
700 371,1 110 7,7 535 37,6 710 49,9 1.065 74,9 1.422 100,0
750 398,9 95 6,7 505 35,5 670 47,1 1.010 71,0 1.343 94,4
800 426,7 80 5,6 410 28,8 550 38,7 825 58,0 1.098 77,2
850 454,4 65 4,6 270 19,0 355 25,0 535 37,6 715 50,3
900 482,2 50 3,5 170 12,0 230 16,2 345 24,3 458 32,2
950 510,0 35 2,5 105 7,4 140 9,8 205 14,4 275 19,3
1000 537,8 20 1,4 50 3,5 70 4,9 105 7,4 138 9,7
Classe de presso
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Presso de trabalho
A presso de trabalho das vlvulas um nmero no vinculado a sua classe
de presso, pois depende da temperatura do fluido. De acordo com a norma
ASME B16.34, a presso mxima de trabalho no se altera sob temperaturas
entre -29C a 37,8C. Acima desta temperatura, esse valor deve ser reduzido. Se
a temperatura de operao for inferior ao valor desta faixa, dever ser utilizado
outro material, por exemplo: o ao carbono ASTM A.352 Gr LCB.
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Presso de trabalho
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Presso de trabalho
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Comprimento de face a face
O comprimento de face a face dos flanges, ou comprimento de ponta a ponta
para as vlvulas construdas para soldagem de topo, determinado de acordo
com o tipo e sua classe de presso.
As do tipo globo e reteno tem sempre o comprimento de face a face maior
que as do tipo gaveta, esfera e macho, tanto na classe 150 quanto na 300.
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Comprimento de face a face
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Qual o modelo e
classificao desta vlvula?
Espessura de parede
A espessura de parede do corpo e castelo o principal fator que diferencia a
classe de presso entre as vlvulas. Enquanto para um tipo gaveta dimetro 6IN,
na classe 150, a norma ISO 10434 (antiga norma API) exige uma espessura de
parede mnima de 11,91mm, em outra do mesmo dimetro, porem na classe 300,
a espessura de parede mnima exigida ser de 15,875mm.
Normalmente, os fabricantes projetam suas vlvulas com a espessura de
parede maior do que a mnima exigida pela norma, porm, mesmo assim no
permitido utilizar uma vlvula para uma presso de trabalho superior quela
determinada pela norma ASME B16.34.
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Vedao Corpo e castelo
Flangeados;
Pressure seal;
Lip seal;
Rosqueado;
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Vedao Corpo e castelo
O que o castelo?
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Vedao Corpo e castelo
O castelo a parte superior das vlvulas, tendo as seguintes funes:
Servir de ponto de apoio para o sistema de atuao, seja manual, eltrico,
pneumtico ou hidrulico;
Permitir acesso aos componentes internos da vlvula;
Oferecer alinhamento perfeito entre sistema de atuao, haste, obturador
mvel e sede fixa;
Proporcionar um meio de vedar o fluido de processo para o ambiente externos
atravs de uma caixa de gaxetas ou sistema similar;
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Unio Corpo e castelo
(Flangeados)
Utilizados em praticamente todas as classe de presso e materiais, fundidos
ou forjados.
A vedao utilizada depende do material da junta em relao a presso e
temperatura do fluido de processo, alm do torque exercido pelos estojos e
porcas.
Esse torque deve sempre ser proporcional a pressa do fluido, pois as foras
estticas exercidas por este na regio da junta tende sempre a separar os flanges
do castelo e do corpo. O torque exercido pelos estojos e porcas deve neutralizar
aquelas foras e manter a vedao naquela regio.
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Unio Corpo e castelo
(Flangeados)
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Unio Corpo e castelo
(Flangeados)
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Unio Corpo e castelo
(Flangeados)
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Unio Corpo e castelo
(Pressure seal)
Um tipo de vedao muito utilizado para corpo e castelo em altas presses e
temperaturas o selado a presso (Pressure seal). Com ele, quanto maior for a
presso e a temperatura do fluido, melhor ser a vedao. As vlvulas fabricadas
com este tipo de vedao esto disponveis em ao forjado e fundido, nas classes
600 a 4500, podendo ser do tipo gaveta, globo e reteno (portinhola, disco
inclinado e pisto).
A vedao entre corpo e castelo feita por meio de um anel metlico de
baixa dureza, que se expande contra a parede do corpo da vlvula, primeiramente
devido a pr-carga exercida por estojos e porcas, e posteriormente a presso e
temperatura do fluido de processo. A presso, atuando dentro da cavidade,
empurra a parte inferior da bucha de presso para cima, gerando uma forca
ascendente contra o anel, que independe de a vlvula estar aberta ou fechada.
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Unio Corpo e castelo
(Pressure seal)
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Unio Corpo e castelo
(Pressure seal)
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Unio Corpo e castelo
(Lip seal)
Outro tipo de unio entre corpo e castelo o lip seal, em que as peas so
unidas por meio de soldagem. muito utilizado em vlvulas do tipo gaveta, globo
ou reteno para altas presses at classe 4500.
Nesse tipo de unio no utilizado qualquer outro tipo de vedao, alm de
soldagem de selagem.
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Unio Corpo e castelo
(Lip seal)
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Unio Corpo e castelo
(Rosqueado)
Este tipo de unio somente utilizado para baixa temperatura e presso.
Normalmente utilizado em vlvulas para agua, em hiptese alguma pode-se
utilizar uma vlvula desse tipo para produto que no possam vazar para o meio
ambiente.
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Unio Corpo e castelo
(Rosqueado)
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Seleo de uma vlvula
Perda de carga;
Presso e temperatura do fluido;
Tipo de fluido;
Capacidade de vazo;
Tipos de acionamentos;
Espao para instalao;
Materiais de construo;
Tipos de conexes.
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Quais fatores devemos utilizar para seleo de uma vlvulas?
Perda de carga
As vlvulas sempre contribuem para a perda de carga em um sistema de
tubulaes. O movimentos de abertura e fechamento do obturador, independente
da funo da vlvula no processo, seja para bloqueio ou controle, sempre alteram
a geometria de escoamento do fluxo.
Tal perda definida como a diferena entre o ponto de maior presso
prximo da entrada da vlvula, antes que seja alcanado o obturador, para o
ponto de maior presso recuperada na tubulao de sada aps a vlvula. Ela
ocorre de forma mais acentuada nas vlvulas de controle, em funo da reduo
de rea causada pelo curso do obturador, alm das mudanas de direo
impostas ao escoamento do fluxo.
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Perda de carga
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Perda de carga
O tipo de passagem a ser escolhido depende do tipo de fluido. Fluidos com
tendncia a cristalizar devem ser controlados ou bloqueados somente por vlvulas
de passagem plena, como, por exemplo, as do tipo esfera, que permitem a
limpeza mecnica peridica da tubulao sem que tenha que ser retirada. As do
tipo passagem plenas so tambm as que tem maior probabilidade de causar
cavitao.
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Perda de carga
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Perda de carga
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Bitola (pol)
Tipo de vlvula 3/8 1/2 3/4 1 11/4 11/2 2 21/2 3 4 5 6 8
Globo reta com guia 5.8 7.62 9.75 12.19 15.85 19.2 25 28.95 36.6 45.7 57.9 70 91.5
Globo reta sem guia 4.27 5.1 7.31 8.54 11.88 13.72 17.68 21.38 25.9 36.58 42.67 51.82 67
Globo angular com guia 2.44 3.05 4.3 5.18 7 7.92 10.36 12.19 15.25 21.3 25 30 39.6
Globo angular sem guia 1.77 2.22 2.74 3.66 4.88 5.79 7.26 8.84 11.3 14.93 18.3 22 27.4
Globo tipo Y 1.77 2.22 2.74 3.66 4.88 5.79 7.26 8.84 11.3 14.93 18.3 22 27.4
Gaveta 0.16 0.21 0.28 0.33 0.46 0.55 0.7 0.85 1.03 1.3 1.7 2 2.75
Esfera de passagem
plena0.16 0.2 0.27 0.33 0.46 0.55 0.7 0.85 1.03 1.3 1.7 2 2.75
Esfera de passagem
reduzida0.16 0.29 1.18 0.83 1.83 1.41 4.52 3.62 3.09 8.05 12.78 13 20.18
Macho 0.55 0.7 0.91 1.16 1.53 1.83 2.13 2.75 3.5 4.5 5.5 7 9.15
De reteno portinhola 0.61 0.76 1.03 1.28 1.77 2.04 2.68 3.1 3.95 5.18 6.4 7.6 10
De reteno tipo tilting
disc1.68 2.13 2.59 3.35 4.57 5.49 7 8.3 10.05 13.4 16.57 20.5 26.8
De reteno horizontal 5.8 7.62 9.75 12.19 15.85 19.2 25 28.95 36.6 45.7 57.9 70 91.5
De reteno vertical 4.57 6.75 8.73 10.97 14.63 17.07 19.81 26.8 32 42.65 54.8 64 85.3
De reteno fundo de
poo4.57 6.75 8.73 10.97 14.63 17.07 19.81 26.8 32 42.65 54.8 64 85.3
Cotovelo 90o 0.36 0.45 0.6 0.76 1 1.2 1.55 1.92 2.35 3 4 4.9 6.1
Presso e temperatura do fluido
Durante a seleo, a presso e a temperatura do fluido podem descartar
vrios tipos de vlvulas, as que so fabricadas, por exemplo, apenas para baixa
presso e limite de temperatura determinado por seus componentes internos.
Exemplos so as do tipo borboleta, macho, diafragma, mangote e guilhotina.
Essas tem a vedao composta por materiais a base de borracha natural ou
sinttica, podendo ainda ser fabricada em termoplsticos, como o PTFE.
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Tipo de fluido
O tipo de fluido tambm pode ser fator de excluso, principalmente quando
for viscoso, abrasivo ou altamente corrosivo. Nas aplicaes com fluidos viscosos
ou abrasivos, as vlvulas do tipo globo ou gaveta no devem ser utilizados.
Neste caso so recomendados os tipos esfera, macho, borboleta, guilhotina
ou mangote. A corrosividade do fluido tambm define seu custo final ou da
instalao, especialmente quando o corpo, o castelo e os componentes internos
no podem ser revestidos, exigindo que o material construtivo tenha essa
resistncia.
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Capacidade de vazo
Quando a taxa de fluxo requerida for a mxima possvel, as vlvulas que
proporcionam a mxima perda de carga, ou perda de carga significativa, tambm
devem ser excludas. So aquelas utilizadas para controle de fluxo, por exemplo,
as do tipo globo, diafragma de passagem angulas e as do tipo esfera de
passagem reduzida.
Se a perda de carga exigida pelo processo for a mnima possvel, devero ser
selecionadas as de passagem plena, do tipo gaveta, esfera, borboleta ou macho,
pois so as que proporcionam uma alta recuperao de presso.
Dependendo da taxa de fluxo necessrio, alguns tipos tem sua bitola limitada
a um valor cuja capacidade de vazo inferior quela requerida pelo processo,
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Tipos de acionamentos
Sua escolha depende do local da instalao, da bitola, da preciso no
controle do fluxo e presso de operao. Quando o local da instalao for de
difcil acesso, pode exigir acionamento atravs de atuador eltrico, hidrulico,
pneumtico ou volante manual com corrente, que fica no alto e longe do alcance
do operador. Pedestais de manobra so requeridos quando a vlvulas instalada
abaixo do piso e facilitam o trabalho do operador.
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Tipos de acionamentos
Manual
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Tipos de acionamentos
Atuador Pneumtico
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Tipos de acionamentos
Atuador Eltrico
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Tipos de acionamentos
Com Auxilio
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Tipos de acionamentos
Com Auxilio
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Espao para instalao
A limitao de espao para instalao e operao pode exigir vlvulas gaveta
ou guilhotina com haste do tipo no ascendente, que dependem ainda da
presso, temperatura e do tipo de fluido.
Essas vlvulas, com essa haste, so encontradas somente na classe 125 e
150. Para outras aplicaes pode ser necessrio uma vlvula com acionamento
rpido atravs de alavanca manual. As mais adequadas para tais aplicaes so
os tipos gaveta, esfera, macho ou borboleta, porem, apenas em bitolas at 6IN e
tambm na classe 150.
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Espao para instalao
Haste ascendente
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Espao para instalao
Haste no ascendente
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Materiais de construo
Os materiais com que so construdos o corpo, o castelo e os componentes
internos devem ser selecionados de acordo com o tipo de fluido, temperatura,
presso, velocidade de escoamento, grau de corrosividade e abrasividade. Os
componentes internos esto mais sujeitos as variaes nas velocidades de
escoamento do fluido do que o corpo. Portanto, devem ser feitos com material
cuja dureza suporte essas variaes. J os do corpo e castelo so mais tolerantes
a corroso e abraso.
O usurio pode ser auxiliado pelo fabricante quanto a escolha desses
materiais. Porm, deve fornecer todos os dados quanto ao fluido e a aplicao
desejada.
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Materiais de construo
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Materiais de construo
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Materiais de construo
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Tipos de conexes
Quando a presso de operao do equipamento ou da tubulao for elevada,
pode exigir vlvulas com conexes para soldagem de topo ou encaixe ou mesmo
flanges com junta de vedao do tipo RTJ. As do tipo guilhotina, diafragma e
mangote tambm devem ser excludas. Se a vlvula desejada for apenas para
trabalho on-off, a do tipo gaveta pode ser seleciona, mas, se o processo exigir um
controle do fluxo, deve ser do tipo globo. As esfera ou macho podem ser utilizadas
em aplicaes cuja presso de operao aceita vlvulas com flanges, rosca ou
soldagem de topo. As do tipo borboleta devem ser relacionadas apenas quando a
presso do fluido e a bitola permitirem o uso de conexes do tipo wafer, lug ou
flangeadas.
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Tipos de conexes
Extremidade flangeada
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So as mais utilizadas por serem mais fceis de instalar e substituir, sendo
seu comprimento de face a face padronizado por normas.
Esse tipo de conexo utilizado para a maioria dos fluidos, com exceo
daqueles que no podem, em hiptese alguma, vazar para o meio ambiente.
Nesses casos utilizam-se vlvulas soldadas, mesmo se a presso de operao do
processo exigir uma vlvula na classe 150.
Tipos de conexes
Extremidade flangeada
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Tipos de conexes
Extremidade soldada (Encaixe/ Topo)
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Devem ser especificadas para fluidos letais, txicos, em altas presses e
temperaturas. No entanto, isso dificulta a remoo da vlvula para manuteno.
Esse tipo de unio impede desalinhamento que podem ocorrer com as unies
flangeadas, pois, as vezes, as vlvulas tem que ser forcadas para se alinharem
com os flanges da tubulao.
Tipos de conexes
Extremidade solda topo
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END tipo LP.
Tipos de conexes
Extremidade solda encaixe
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Tipos de conexes
Extremidade rosqueada
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So utilizadas para pequeno dimetros, de at 4IN no mximo, geralmente
fabricadas em bronze e para aplicaes em baixas presses. Se o fluido for vapor
saturado, a presso mxima poder ser de 150 libras (10,540kgf/cm), e se for
agua, leo ou gs, poder ser de at 200 libras (14,06kgf/cm), desde que a
temperatura operacional no ultrapasse 100F (37,78C).
As fabricadas em ao forjado, utilizadas para o vapor dagua em alta presso
e temperatura, tambm podem ter as conexes rosqueadas, porm, a conexo
dever ser cnica, pois esta conicidade que dever efetuar a vedao.
Tipos de conexes
Extremidade rosqueada
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Tipos de conexes
Extremidade wafer
60
sc.senai.br | 48 3231.4100 | 48 3231.4211
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Qualquer dvida entre em contato:[email protected]