10. Válvula de Controle
De forma genérica pode-se dizer que se trata de um dispositivo
cuja finalidade é a de provocar uma obstrução na tubulação
com o objetivo de permitir maior ou menor passagem de fluido
por esta.
Esta obstrução pode ser parcial ou total, manual ou
automática.
Seu objetivo principal é a variação da razão do fluxo.
Essencialmente, a válvula de controle é um componente que
dissipa energia hidráulica de maneira controlada.
10
11. Válvula de Controle
Apesar de nem sempre receber a devida atenção, a escolha do
elemento final de controle mais adequado é de grande
importância para o bom desempenho de uma malha de
controle, pois ela é a responsável pela modificação de valores
da variável manipulada, para que a variável sob controle seja
mantida no valor desejado.
11
12. Válvula de Controle
As válvulas são utilizadas largamente na indústria como
mecanismos instalados em tubulações e se destinam a
diferentes propósitos, tais como:
• Garantir a segurança da instalação e dos operadores,
• isolar sistemas a fim de permitir a realização de
manutenções e, principalmente,
• estabelecer e controlar a pressão e vazão de escoamento
de fluidos em tubulações.
12
13. Válvula de Controle
Compete á válvula de controle responder ao sinal de atuação
do controlador.
O sinal padrão oriundo do controlador é aplicado ao atuador
da válvula, que o converte em uma força, que movimenta a
haste, em cuja extremidade está o obturador, o qual varia a
área de passagem do fluido pelo corpo da válvula.
A válvula de controle manipula a vazão do agente de controle,
pela alteração de sua abertura, a fim de atender às
necessidades do processo.
13
23. Válvula de Controle
As válvulas de controle lineares tipo globo são constituídas de
3 (três) partes principais:
• Atuador
Fornece a força necessária para funcionamento da válvula.
• Castelo
Liga o atuador ao corpo e em alguns modelos, serve como
guia para a haste.
• Corpo
Parte que fica ligada a tubulação, em contato com o
processo, e onde ocorre a regulagem do fluxo.
23
26. Atuador
É a parte da válvula que fornece a força necessária para o seu
funcionamento.
26
27. Atuador
Classificação:
1. Quanto ao tipo de atuação.
a) Manual
b) Automático
2. Quanto ao movimento provocado no obturador.
a. Linear
b. Rotativo
3. Quanto a fonte de energia.
a. Pneumático
b. Elétrico
c. Hidráulico
27
32. Atuador
Pneumáticos
Utiliza o ar comprimido como fonte de energia para o seu
funcionamento.
Elétricos
Utiliza energia elétrica para funcionar.
Hidráulicos
Utiliza energia de um fluido hidráulico para operar.
32
33. Atuador
Atuador Pneumático tipo Mola e Diafragma.
Este atuador possui um diafragma preso entre duas tampas,
que formam as câmaras: superior e inferior.
A força produzida pelo ar, na área do diafragma, é balanceada
pela força de uma mola, localizada dentro do atuador.
Este tipo de atuador transforma a pressão do ar em
movimento.
Ele recebe a pressão vinda diretamente de um controlador ou
através de um posicionador instalado na válvula em questão.
33
35. Atuador Mola e Diafragma
Ação do Atuador
Basicamente, há duas lógicas de operação do atuador
pneumático com o conjunto diafragma e mola:
1. Ar para Abrir - mola para fechar. (sinal pneumático)
2. Ar para Fechar - mola para abrir. (sinal pneumático)
Outras nomenclaturas para a ação das válvulas são:
Falha Aberta (Fail Open - FO), que equivale a ar para fechar
em válvulas pneumáticas e Falha Fechada (Fail Close - FC),
que equivale a ar para abrir em válvulas pneumáticas.
35
36. Atuador Mola e Diafragma
Condição de Falha ou Segurança de uma Válvula.
Atuador
Atuador Pneumático, Hidráulico e Elétrico
Pneumático
Falha Fecha - Normal
Ar Abre Fail Close - FC
FF Fechada - NF
Normal Aberta -
Ar Fecha Falha Abre - FA Fail Open - FO
NA
Estas condições de falha ou segurança está relacionada ao
sinal (pneumático, elétrico ou hidráulico) que aciona a válvula.
36
37. Atuador Mola e Diafragma
Condição de Falha ou Segurança de uma Válvula.
Existem outros tipos de posição de falha ou posição de
segurança de uma válvula de controle, tais como:
• Posição indefinida.
• Posição de falha pré-definida. (necessita de acessórios
específicos/especiais).
Todas as condições de falha ou segurança de uma válvula
discutidas até aqui, podem ser aplicadas a outros tipos de
atuadores. Para isto, deve-se avaliar caso a caso.
37
41. Atuador Mola e Diafragma
A escolha do atuador deve se basear em alguns critérios, tais
como:
• Atender à condição de segurança: válvula de controle
Falha Aberta – FA ou Falha Fechada – FF.
• O atuador deve ter força suficiente para vencer a força
da mola e a força devida à pressão diferencial do fluido
sobre o obturador.
• Deve ter deslocamento suficiente para atender ao curso
total do obturador da válvula etc.
41
42. Atuador Mola e Diafragma
É possível instalar um dispositivo auxiliar de operação manual
para permitir operar a válvula, em emergências, ou limitar o
deslocamento da haste, geralmente, isto é feito através de um
volante montado no topo ou na lateral da válvula.
42
43. Atuador Mola e Diafragma
Componentes do Atuador
Motor: O diafragma do atuador é construído em tela de
algodão ou “nylon” com uma capa de neoprene (ou outra
borracha) em ambos os lados, possuindo uma resistência a
ruptura até 135 PSI.
O sinal de pressão que atua na superfície do diafragma
desenvolve uma força suficiente para promover o
deslocamento da haste e obturador.
Haste do Atuador: Transmite mecanicamente o deslocamento
do atuador ao obturador.
43
44. Atuador Mola e Diafragma
Componentes do Atuador
Torre: Faz parte do atuador, o garfo-suporte, cuja função é
assegurar o alinhamento perfeito entre o atuador, o castelo e o
corpo da válvula. Este alinhamento deve ser observado com
maior atenção no caso de válvulas com haste deslizante no
qual o atuador é ligado a haste do obturador.
O desalinhamento acarretará emperramento, desgaste
excessivo nas gaxetas e nas guias.
O material do garfo-suporte é confeccionado em ferro fundido,
ou aço dando-se preferência ao aço por possuir maior
resistência ao choque.
44
45. Atuador Mola e Diafragma
Componentes do Atuador
Mola: A mola tem a função de opor-se à força provocada pela
pressão de ar que atua sobre a área efetiva do diafragma.
Diafragma
Torre Mola
Haste do Atuador
45
46. Atuador Mola e Diafragma
Indicador de Curso
A plaqueta de indicação
de curso, indica o
deslocamento da haste
do atuador e,
conseqüentemente, o
deslocamento do
obturador dentro do corpo Indicador
da válvula. de Curso
Também indica quando a
válvula está totalmente
aberta ou fechada.
46
47. Atuador Mola e Diafragma
TIPO
DE VANTAGENS DESVANTAGENS
ATUADOR
• Baixo custo. • Torques limitados.
• Simplicidade. • Limitação quanto à
• Posição de segurança por temperatura.
falha é inerente. • Inflexibilidade para
• Necessidade de baixa alterações das
pressão de ar de condições de serviço.
suprimento.
Mola e Diafragma • Ajustabilidade.
• Facilidade de manutenção.
• Capacidade de operação
sem a necessidade do uso
de posicionador.
• Resposta rápida.
• Seguro em aplicações
eletricamente perigosas.
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48. Atuador Cilindro e Pistão
O atuador é simplesmente um pistão que desliza em um
cilindro, sendo o espaço existente entre o pistão e o cilindro
selado por intermédio de anéis.
Este selo, que pode ser um simples o-ring, aumenta a
resistência que deve ser vencida durante o posicionamento da
válvula. O atrito resultante insere uma histerese no sistema de
controle.
Presa a este êmbolo, encontra-se uma haste ligada ao
obturador. A força atuante pode ser produzida a partir do ar
comprimido ou de óleo, neste caso, o atuador é considerado
hidráulico.
48
49. Atuador Cilindro e Pistão
Podem-se encontrar atuadores com molas destinadas a
retornar o pistão à sua posição original, no entanto, o
procedimento mais comum é o uso de duas pressões atuando
sobre ambos os lados do pistão, sendo uma delas empregada
como uma “mola de ar”.
49
53. Atuador Cilindro e Pistão
Os atuadores de pistão são atuadores pneumáticos que
procuram cobrir as limitações do atuador diafragma. São
projetados para oferecer longos cursos e operar a altas
pressões, necessárias para desenvolver grandes forças.
53
54. Atuador Cilindro e Pistão
TIPO
DE VANTAGENS DESVANTAGENS
ATUADOR
• Capacidade de torque • Posição de segurança
elevado. por falha, requer
• Compacticidade. acessórios opcionais
• Menor peso. (dupla ação).
• Adaptabilidade às altas • Necessidade do uso do
temperaturas do meio posicionador para
ambiente. aplicações em controle
Cilindro e Pistão
• Adaptabilidade às variações modulado.
dos requisitos de torque da • Maior custo que o
válvula. atuador tipo mola e
• Resposta rápida. diafragma.
• Seguro em aplicações • Necessidade de alta
eletricamente perigosas. pressão de ar de
suprimento.
54
55. Atuador Elétrico
O atuador elétrico pode ser um solenóide, que permite
posicionar o obturador em duas posições, em um controle on-
off (válvulas direcionais) ou um motor elétrico reversível, que
coloca o obturador na posição de abertura proporcional ao
sinal enviado pelo controlador (controle modulante).
Os atuadores elétricos tipo solenóides são mais utilizadas para
automação pneumática ou hidráulica de máquinas específicas.
Para o controle de processos industriais, o atuador elétrico
normalmente utilizado é o motor elétrico.
Neste caso, as válvulas solenóides são utilizadas como
acessório das válvulas de controle.
55
56. Atuador Elétrico
O atuador elétrico é constituído por um motor elétrico
reversível, que coloca o obturador na posição de abertura,
proporcional ao sinal enviado pelo controlador (controle
modulante).
56
57. Atuador Elétrico
Os atuadores elétricos ou eletromecânicos mais utilizados nas
válvulas para controle de processos industriais, consistem de
um sistema de moto-redução, acoplado à haste da válvula.
Este tipo de atuador normalmente dispõe dos acessórios
necessários para que sejam cumpridas as determinações do
sistema de controle e segurança.
Tais acessórios (como chaves limites de curso, chaves limite
de torque, dispositivos de destravamento do acionamento
manual, reversão, dispositivos de proteção por carga térmica,
etc) fazem com que o conjunto assim formado torne -se muito
caro e pesado.
57
58. Atuador Elétrico
O fato deste tipo de atuador ser bastante lento é uma de suas
características.
No entanto, em função da sua robustez, alto torque
desenvolvido, e devido ao fato deste ser de acionamento
elétrico, não impondo limites práticos de distância para o
elemento gerador de sinal, faz com que este atuador tenha um
segmento de mercado bastante definido e fiel. Na verdade,
existem aplicações em que não há outra possibilidade de
atuação.
As aplicações mais comuns desse tipo de atuador em
indústrias de extração e transporte de petróleo e minérios
devido as grandes distâncias existentes entre os locais de
extração e de processamento dessas matérias-primas.
58
63. Atuador Elétrico
TIPO
DE VANTAGENS DESVANTAGENS
ATUADOR
• Compacto (p/ pequenas • Alto custo.
potências). • Falta de posição de
• Aptidão para aplicações segurança por falha.
Elétrico remotas. • Habilidade limitada
• Alta precisão de para sistemas de
posicionamento. controle modulado.
• Resposta lenta.
63
64. Atuador Hidráulico
Estes atuadores são muito pouco usados em função dos inúmeros
dispositivos e acessórios de que necessita. Consistem em um
conjunto formado por reservatório de óleo hidráulico, bomba de
sucção e um conjunto de válvulas interligadas de maneira a desviar
e selecionar o fluxo de óleo para uma ou outra câmara de um
cilindro. Dessa forma, o cilindro que agirá sobre a válvula desenvolve
o curso necessário.
Assim como no caso anterior, os atuadores hidráulicos são robustos,
pesados e desenvolvem alto torque. Porém, são limitados à distância
de atuação e por manipularem pressões mais elevadas de óleo,
sendo mais susceptíveis a vazamentos. Seu campo de atuação está
restrito a locais onde, por qualquer motivo, não é disponível outra
fonte de energia.
64
66. Atuador Hidráulico
TIPO
DE VANTAGENS DESVANTAGENS
ATUADOR
• Capacidade de altíssimo • Alto custo.
torque. • Complexidade.
• Ótima rigidez construtiva. • Grande peso e
Hidráulico • Excelente estabilidade tamanho.
dinâmica contra as forças • Posição de segurança
do fluído. por falha requer
• Resposta rápida. acessórios opcionais.
66
68. Castelo
O castelo é a parte da válvula de controle que serve de
conexão entre o atuador e o corpo.
O castelo é portanto um subconjunto do corpo na maioria das
válvulas de controle, embora existem tipos de válvulas como
as rotativas (borboleta, esfera e excêntrica) e a bipartida, nas
quais o castelo é parte integral ao corpo, não constituindo-se
portanto, de parte independente.
O castelo tem por finalidade proporcionar a estanqueidade
necessária ao redor da haste e permitir o seu deslocamento
com um mínimo de atrito para evitar a histerese.
Nele se encontra a caixa de gaxetas e o lubrificador externo.
68
70. Castelo - Tipos
Quanto à aplicação, o castelo se classifica nos
seguintes tipos:
• Castelo Normal
• Castelo Alongado
• Castelo Aletado
• Castelo com Fole
71
71. Castelo - Tipos
Castelo Normal:
É o castelo padrão utilizado para as aplicações comuns nas
quais a temperatura inferiores a 200ºC. Esta limitação é
devido ao material da gaxeta, já que sua localização está bem
próxima do flange superior do corpo e portanto bem próxima
ao fluido.
Castelo Alongado:
É usado para temperaturas inferiores a -5oC e deve ser
suficiente longo para que a temperatura das gaxetas não atinja
valores abaixo de -25oC, a fim de evitar o congelamento das
mesmas.
72
72. Castelo - Tipos
Castelo Aletado:
É usado quando a temperatura do fluido for superior a 200oC.
A função das aletas é permitir a dissipação do calor (radiador),
mantendo a temperatura baixa, a fim de proteger as gaxetas.
Se a válvula estiver operando com vapores condensáveis, as
aletas não devem reduzir a temperatura abaixo do ponto de
saturação do líquido, pois, se isto ocorrer, haverá condensação
do vapor e o líquido fluirá para a tubulação, sendo substituído
por uma outra porção de vapor de temperatura mais elevada.
73
73. Castelo - Tipos
Castelo com Fole:
É usado como selo (para garantir vedação total) em fluidos
corrosivos, tóxicos, radioativos, ou caros.
O fole é confeccionado com uma liga resistente à corrosão e
soldado à haste da válvula, fazendo uma selagem metálica
para o líquido de processo.
Com esta configuração, exige-se mais força do atuador.
74
76. Castelo – Caixa de Gaxetas
A caixa de gaxetas faz parte do castelo, e sua finalidade é
proporcionar a estanqueidade do fluido, além de servir como
guia da haste.
Deve comportar uma altura de gaxeta equivalente a 6 (seis)
vezes o diâmetro da haste.
77
77. Castelo – Caixa de Gaxetas
Parafuso
Estojo
Caixa de Sobreposta
Gaxetas Prensa Gaxeta
Gaxeta
Mola
78
78. Castelo - Gaxetas
A gaxeta é o elemento de vedação da haste da válvula, a fim
de evitar que o produto que circula dentro da válvula, venha a
ter contato com o meio externo, devido ao movimento da
haste.
O emprego de uma gaxeta adequada é muito importante em
uma válvula de controle, especialmente quando se trata de
fluidos corrosivos.
O uso de gaxetas inadequadas poderá provocar vazamentos,
ou danificar a haste da válvula, cujo diâmetro é rigorosamente
dimensionado e sua superfície é retificada e polida.
79
80. Castelo - Gaxetas
Os materiais geralmente empregados para confecção de
gaxetas são:
Teflon
É o mais usado, pois é inerte em relação a todas as
substâncias químicas, com exceção do sódio líquido. É usado
para temperaturas entre -100oC para castelo comum, e até
430°C com castelo aletado.
Pode ser aplicado na forma de teflon puro, moído ou prensado
em anéis, e em cordões, composto com amianto. O formato
mais adequado é o anel de teflon em “ V “.
81
81. Castelo - Gaxetas
Amianto
Para serviços em hidrocarbonetos com propriedades
lubrificantes, água e vapor, operando em temperaturas até
400°C.
Amianto Grafitado
Para serviços em hidrocarbonetos não lubrificantes, operando
em temperaturas até 400°oC com castelo comum e até 540°C
com castelo aletado.
82
82. Castelo - Gaxetas
Grafoil
São gaxetas ou juntas de grafite puro, sem resinas ou
componentes orgânicos. Este material substitui o amianto e
amianto grafitado, que estão descontinuados.
Características:
- Boa resistência à corrosão;
- Resistem a altas e baixas temperaturas;
- Não é abrasivo;
- São auto-lubrificantes.
83
86. Castelo - Lubrificador
Quando se usam gaxetas de amianto ou amianto grafitado, a
caixa de gaxetas possui um anel de lubrificação que tem a
função de distribuir o lubrificante ao redor da haste. Para
lubrificar as gaxetas, há dois tipos de lubrificadores:
O lubrificador comum é usado em válvulas que operam em
baixa pressão, dispensando por isto a válvula de isolação.
O lubrificador com válvula de isolação é usado em válvulas
que operam em alta pressão.
O lubrificador também é conhecido como graxeiro.
87
89. Corpo
O corpo é a parte da válvula de controle que entra em contato
com o fluido a ser controlado.
Nele encontram-se os elementos responsáveis pela regulagem
do fluxo (obturador e sede).
É o tipo de corpo que determina a classificação das válvulas
de controle, portanto são disponíveis vários tipos adequados
a aplicações específicas, tais como:
- Válvula globo
- Válvula esfera
- Válvulas “saunders”
- Válvula borboleta
- Válvula guilhotina etc
90
90. Corpo – Acoplamento das Hastes
Haste do Haste do
Atuador Atuador
Haste do Haste do
Obturador Obturador
91
91. Válvula Globo
Válvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, com
formato globular, de passagem reta, internos de sede simples
ou de sede dupla.
É a que tem maior uso na indústria e o termo globo é oriundo
de sua forma, aproximadamente esférica.
Sua conexão com a linha pode ser através de flanges rosca ou
solda.
Ela será de sede simples ou dupla, de acordo com o número
de orifícios que possua para a passagem do
fluído.
92
93. Válvula Globo – Sede Simples
É a válvula que permite ao fluido escoar por uma única
passagem.
É usada sempre que necessita de uma estanqueidade perfeita
(0,01% da máxima capacidade da válvula).
94
95. Válvula Globo – Sede Simples
Quando for possível, a válvula de sede simples deve ser
instalada de tal forma que a vazão tenda a abrir a válvula, a
fim de se obter uma operação suave e silenciosa.
Se a válvula for instalada com a vazão tendendo a fechar,
haverá instabilidade e trepidação entre a sede e o obturador,
ocorrendo um martelamento contra a sede.
96
96. Válvula Globo – Sede Simples
O corpo da válvula globo pode ser irreversível ou reversível. O
corpo reversível permite inverter a ação da válvula de controle.
Corpo Irreversível Corpo Reversível
97
99. Válvula Globo – Sede Dupla
É a válvula que permite ao fluido escoar por duas passagens.
Esta válvula é chamada válvula de equilíbrio de pressão pois, o
fluido desenvolve forças em sentidos opostos sobre o
obturador.
Este tipo de válvula é bastante usado devido à sua maior
sensibilidade ao sinal pneumático, sendo necessária uma
pequena diferença de pressão no diafragma do motor, para
movimentar o obturador.
Existe uma relação de 1/16” a 1/8” entre os diâmetros do
orifício das sedes, a fim de permitir a montagem do obturador.
100
101. Válvula Globo – Sede Dupla
Como desvantagem, as válvulas sede dupla, apresentam um
vazamento, quando totalmente fechadas de no máximo 0,5%
da sua máxima capacidade de vazão.
102
114. Válvula Borboleta
Posição da Borboleta na Válvula:
Válvula Válvula Válvula
Aberta Aberta Fechada
100% 50% 100%
Paralela a Inclinada em Rel. Perpendicular
Tubulação a Tubulação a Tubulação
115
115. Válvula Borboleta
Posição da Borboleta na Válvula:
Válvula Válvula Válvula
Aberta Aberta Fechada
100% 50% 100%
Borboleta Borboleta Borboleta
Paralela a Inclinada em Rel. Perpendicular
Tubulação a Tubulação a Tubulação
116
116. Válvula Borboleta
Posição da Borboleta na Válvula:
Borboleta Borboleta Borboleta
Paralela a Inclinada em Rel. Perpendicular
Tubulação à Tubulação à Tubulação
117
117. Válvula Borboleta
As válvulas de borboleta foram originalmente concebidas como
válvulas de regulagem, mas devido ao aprimoramento da sede
pode também trabalhar como válvulas de bloqueio.
É utilizada principalmente em sistemas de adução e de
distribuição de água bruta ou tratada, e em estações de
tratamento de água e de esgotos e ainda é utilizada na
indústria química, petroquímica, farmacêutica e alimentícia.
Podem ser usadas em serviços de alta corrosão pois existem
válvulas com revestimento anticorrosivo tanto no corpo como
na haste e no disco de fechamento.
118
118. Válvula Borboleta
São utilizadas em tubulações contendo líquidos, gases,
inclusive líquidos sujos ou contendo sólidos em suspensão,
bem como para serviços corrosivos.
As vantagens de uma válvula borboleta são muitas, como a
facilidade de montagem, construção compacta, robusta e leve
ocupando pequeno espaço, excelentes características de
escoamento com alta capacidade de vazão, baixo custo e boa
performance como válvula de regulagem e de controle.
119
123. Válvula Esfera
É o tipo de válvula cujo obturador é uma esfera que gira em
torno de seu eixo de modo a alinhar a sua abertura com as
aberturas do corpo.
Com apenas um quarto de volta se faz a abertura ou o
fechamento total da válvula e o fluxo é sempre suave e
ininterrupto.
É a válvula que até pouco tempo representava a minoria das
válvulas instaladas mas que à partir do final da década de 80
passou a ganhar o espaço perdido pelas válvulas de gaveta,
por serem mais eficientes e de menor custo.
124
128. Válvula Esfera
Sua principal característica é a mínima perda de carga para os
modelos de passagem plena e a baixa perda de carga para os
outros modelos (segmental, passagem reduzida, etc) devido à
pequena obstrução do fluxo quando totalmente abertas.
Essas válvulas são também adequadas para fluidos que
tendem a deixar depósitos sólidos por arraste, polimerização,
coagulação etc. A superfície interna lisa da válvula dificulta a
formação desses depósitos.
129
129. Válvula Esfera
Características:
• Apta para trabalhar com fluidos viscosos e fluidos com
sólidos e fibras em suspensão.
• Requer atuadores de grande tamanho.
• Precisão de posicionamento.
• Devem ser extraídas da linha para manutenção.
• Rangeabilidade de 50:1
130
132. Características de Vazão
Cv (Coeficiente de Vazão)
É um índice da capacidade da válvula.
É definido como o número de galões (US) de água a 60 °F, que flui
através da válvula em um minuto com uma queda de pressão de 1
PSI.
Coeficiente adotado em 1962 pelo Fluid Controls Institute (FCI 62-1)
com o objetivo da padronização da expressão da capacidade de
vazão de válvulas de controle. Em 1975 foi normalizado pelo ISA
(ISA-S39.1), e em 1977 homologada pela ISA-S75.01.
A característica de vazão determina como o coeficiente de vazão
(CV) varia em resposta a uma mudança na posição da válvula.
133
133. Características de Vazão
É a relação existente entre a fração do curso do obturador da
válvula e a correspondente vazão que escoa através da
mesma.
Por outro lado, como a vazão que escoa através de uma
válvula varia com a pressão diferencial através dela, portanto
tal variação da pressão diferencial afeta a característica de
vazão.
Assim sendo, definem-se dois tipos de característica de vazão:
• Característica Inerente e
• Característica Instalada.
134
134. Características de Vazão
Característica de Vazão Inerente:
É definida como sendo a relação existente entre a vazão que
escoa através da válvula e a variação percentual do curso,
quando se mantém constante a pressão diferencial através
da válvula.
Em outras palavras, poderíamos dizer que se trata da
relação entre a vazão através da válvula e o correspondente
sinal do controlador, sob pressão diferencial constante, através
da válvula.
135
135. Características de Vazão
Característica de Vazão Instalada:
É definida como sendo a real característica de vazão, sob
condições reais de operação, onde a pressão diferencial não
é mantida constante.
As características de vazão fornecidas pelos fabricantes das
válvulas de controle são inerentes, já que não possuem
condições de simular toda e qualquer aplicação da válvula de
controle.
A característica de vazão inerente é a teórica, enquanto que,
a instalada é a prática.
136
136. Características de Vazão
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 borboleta e esfera).
Existem basicamente quatro tipos de características de vazão
inerente:
a) Linear;
b) Igual porcentagem (50:1);
c) Parabólica modificada e
d) Abertura rápida.
137
137. Características de Vazão
Rangeabilidade
Por definição, a rangeabilidade da válvula de controle é a
relação matemática entre a máxima vazão sobre a mínima
vazão controláveis com a mesma eficiência.
É desejável se ter alta rangeabilidade, de modo que a válvula
possa controlar vazões muito pequenas e muito grandes, com
o mesmo desempenho.
Na prática, é difícil definir com exatidão o que seja controlável
com mesma eficiência e por isso os números especificados
variam muito (de 10 a 1000%).
138
138. Características de Vazão
Em inglês, rangeabilidade (rangeability) é também chamada de
turn-down. A rangeabilidade realmente dá a faixa utilizável da
válvula.
139
139. Características de Vazão
1. Característica de vazão inerente tipo linear:
É a característica pela qual iguais incrementos de curso
determinam iguais variações da vazão.
A característica linear produz uma vazão diretamente
proporcional ao valor do deslocamento da válvula ou da
posição da haste. Quando a posição for de 50%, a vazão
através da válvula é de 50% de sua vazão máxima.
A válvula com característica linear possui ganho constante em
todas as vazões. O desempenho do controle é uniforme e
independente do ponto de operação.
Sua rangeabilidade é media, cerca de 10:1.
140
141. Características de Vazão
2. Característica de vazão inerente tipo igual porcentagem:
Este tipo de válvula se caracteriza pelo fato de que
acréscimos iguais no curso da haste produzem porcentagens
iguais de acréscimo em relação à vazão do momento.
Em números:
Uma variação de 10% de abertura, entre 50 a 60% do
máximo, varia a vazão de 14 a 21% da vazão máxima.
Os mesmos 10% de abertura, na mesma válvula, entre 80 a
90%, varia a vazão de 46 a 69%.
142
144. Características de Vazão
3. Característica de vazão inerente tipo parabólica modificada:
Trata-se de uma característica de vazão intermediária entre a
linear e a igual porcentagem.
Não possui uma definição exata, como as características
anteriores, pelo fato de ser uma característica modificada.
145
146. Características de Vazão
4. Característica de vazão inerente tipo abertura rápida:
Trata-se de uma característica que produz uma máxima
variação da vazão através da válvula com o mínimo curso.
Este tipo de válvula possibilita a passagem de quase que a
totalidade da vazão nominal com apenas uma abertura de
25% do curso total.
A válvula de abertura rápida possui característica oposta à da
válvula de igual percentagem.
A curva é basicamente linear para a primeira parte do
deslocamento com uma inclinação acentuada (grande ganho).
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147. Características de Vazão
4. Característica de vazão inerente tipo abertura rápida:
Ela não é adequada para controle continuo, pois a vazão não é
afetada para a maioria de seu percurso.
Tipicamente usada para controle liga-desliga, batelada e
controle seqüencial e programado.
Sua rangeabilidade é pequena, cerca de 3:1.
Válvula típica de abertura rápida é a Saunders.
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159. Válvula Auto-Operada
Tipo de válvula que apresenta elemento sensor integrado.
A auto-operação pode ser feita através de sensores integrados
à válvula, transmitindo energia ao elemento controlador, ou
através do próprio elemento controlador que se desloca sobre
efeito direto das condições controladas. (NBR. 10285:2003)
Obs: Essa válvula é utilizada para manter as condições
operacionais de acordo com o ponto de ajuste
estabelecido.
Não tem como função promover segurança.
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169. Posicionador
O posicionador é um dispositivo que retransmite a pressão de
carga ao atuador, permitindo posicionar a haste da válvula no
valor exato determinado pelo sinal de controle.
Ele 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.
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176. Declaração de copyright
Todas as ilustrações, marcas e produtos
mencionados nesta apresentação pertencem
aos seus respectivos proprietários, assim
como qualquer outra forma de propriedade
intelectual, sendo usadas estritamente em
caráter educacional.
Carlos Alvarez
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