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22. VÁLVULAS DE CONTROLO

22.1. Introdução

Uma válvula de controlo é um dispositivo mecânico destinado à regulação de caudais defluidos. Basicamente trata-se de um orifício de área variável, através do qual se escoa o fluido, ecuja secção é feita variar de acordo com o caudal pretendido. Na Fig. 22.1 dá-se o exemplo deuma válvula de controlo, desenhada em corte.

A válvula de controlo constitui normalmente o elemento final de uma cadeia automática decontrolo de um processo. Há também válvulas projectadas para trabalhar especificamente emregime de tudo ou nada (válvulas on/off

(1)) e outras destinadas a serviço manual. Neste capítuloserá utilizada a palavra válvula para designar qualquer destes tipos de válvulas.

Fig. 22.1 – Exemplo de uma válvula de controlo

Modifica-se a área do orifício da válvula com o auxílio de um actuador. Os actuadores sãoclassificados em função do tipo de energia que utilizam, havendo actuadores eléctricos,pneumáticos, hidráulicos e manuais. Por vezes encontram-se válvulas com actuadores mistos(electro-pneumáticos e electro-hidráulicos). Apesar de nos encontrarmos na era da electrónicadigital, grande parte das válvulas utilizadas no controlo automático de processos têm actuadores

pneumáticos, por terem muito bom desempenho e serem mais baratas que as de actuadoreléctrico. Os actuadores pneumáticos mais vulgares são os actuadores de diafragma.

Garante-se que a válvula atinge a abertura desejada com o auxílio de um posicionador. Oposicionador mede a posição efectiva da válvula, compara-a com a posição pretendida, processaa diferença e fornece um sinal de comando ao actuador da válvula. Esta pode assim ser colocadacom bastante rigor na posição desejada. No caso de válvulas de controlo o posicionador incluigeralmente um controlador PID.

1 Embora a palavra “on” não conste do dicionário da Língua Portuguesa da Academia das Ciências, ao constar nele apalavra “off ”, será aqui utilizada a expressão “on/off ” com o significado de aberta/fechada.

haste de comando

corpo

Entrada do fluido Saída do fluido

flange

sede

obturador empanque




640

22.2. Classificação e simbologiaA classificação das válvulas é feita correntemente de acordo com o tipo do seu corpo e com oactuador que utilizam, embora seja possível efectuar a classificação de outras formas. Noquadro seguinte classificam-se os tipos correntes de válvulas de duas vias, ou seja, válvulas quetêm apenas uma entrada e uma saída para o fluido, as mais importantes em controlo automático.Há válvulas de três vias, que permitem repartir caudais (uma entrada, duas saídas) ou misturarfluidos (2 entradas, uma saída). Abaixo V. = válvula, A. = actuador.

Fig. 22.2 – Classificação das válvulas de controlo

Numa válvula linear a secção do orifício é modificada por meio de um movimento rectilíneo da haste de comando, enquanto que numa válvula rotativa a haste de comando efectua ummovimento angular. Não confundir o deslocamento linear da haste com a característica linear,descrita adiante. Na Fig. 22.3 apresenta-se o aspecto de algumas das válvulas descritas.

V. de borboletaV. de macho esféricoV. de segmento cilíndricoV. de segmento esférico

V. de sede simplesV. de sede dupla

V. rotativas

V. pneumáticas

V. flangeadasV. de bolachaV. de parafusos

V. de abertura rápidaV. linearesV. de igual percentagem

V. de abertura lentaV. hiperbólicas

V. de globo

V. de guilhotina

V. de corrediçaV. de cunhaV. de agulha

V. lineares

V. eléctricas

A. de diafragmaA. de êmbolo

A. de motor rotativo

A. de solenóideV. hidráulicasV. manuais

tipo de corpo

tipo de actuador

ligação ao processo

características A l g u n s d o s c r i t é r i o s p a r a a c l a s s i f i c a ç ã o d a s v á l v u l a s




641

Fig. 22.3 – Aspecto de algumas válvulas de controlo

Válvula linear, de globo,

de sede simples

V. linear, de globo, de sede dupla

V. de borboleta com actuador pneumático V. de borboleta com actuador manual

V. de macho esféricoObturador de válvula

de macho esféricoCorte de válvula desegmento esférico




642

A representação simbólica de uma válvula encontra-se a seguir, na Fig. 22.4.

Fig. 22.4 – Representação simbólica de uma válvula

Consoante o tipo, assim a representação simbólica de um actuador (Fig. 22.5).

Fig. 22.5 – Representação simbólica de actuadores

Na Fig. 22.6 representa-se uma válvula de controlo com actuador de diafragma, e uma válvulade controlo com actuador de diafragma e posicionador. Repare-se que no caso em que existeposicionador, que é o caso mais vulgar, o sinal de comando proveniente do controlador ou daestação manual é injectado no posicionador, existindo um “feedback” da posição da haste decomando da válvula. Note-se a entrada para o sinal de comando no posicionador, na válvula deborboleta da Fig. 22.3.

Fig. 22.6 – Válvula de comando com actuador e com actuador e posicionador

representação geral

actuador

fluido•

V. de borboleta

fluido

actuador

A. manual A. de diafragma

letra

A. motorizado

Letra igual a:

A - motor pneumático H - motor hidráulico M - motor eléctricoS - solenóide

A – actuador

V – válvulaP – posicionador 1 – posição da haste2 – comando do

actuador

A

V

sinal decomando

a)

P

A

V

sinal decomando

1

2

b)




643

22.3. Curvas características22.3.1 Características inerentes

Do ponto de vista da hidrodinâmica a válvula é um orifício através do qual se estabelece oescoamento de um fluido. Desde que o fluido não seja um líquido em que exista vaporização,existe uma relação entre o caudal Q através da válvula e a diferença de pressão ∆ p a montante/

jusante, dada por:

Q k p= ∆ (22.1)

O valor de k é uma característica do escoamento, pelo que dependerá do orifício e do fluido, ouseja, depende do diâmetro da válvula, do seu tipo, da sua abertura e das características do fluido,

em particular da sua viscosidade. É pois necessário especificar as condições.Deste modo, para uma determinada válvula (diâmetro nominal e tipo), define-se coeficiente deescoamento k v como sendo o caudal de água(2) que por ela passa, expresso em m3 /h, quando adiferença de pressão montante / jusante é de 100 kPa.

O valor de k v assim definido é função da posição da haste de comando, H , também designadapor abertura da válvula. A fim de caracterizar melhor a válvula no que respeita à suacapacidade de escoar o fluido, define-se o parâmetro k vs, que é o valor de k v para a válvulacompletamente aberta, H = H 100%.

Na Fig. 22.7 representa-se esquematicamente uma possível instalação para a determinação dosparâmetros k v e k vs de uma válvula. O nível do tanque, se aberto, é controlado para se ter umapressão no fundo igual a 100 kPa. Realiza-se um ensaio para cada uma das aberturas da válvuladesejadas, entre elas H = H 100%, registando-se para cada abertura o valor de k v, medido pelavariação de volume no tanque inferior.

Fig. 22.7 – Obtenção do coeficiente de escoamento, k v

2 Água doce industrial, com temperatura entre 5 e 30 ºC

°° °

<> ∆ =100 kPa

k v




644

Obtêm-se assim as chamadas curvas características inerentes da válvula. Consoante o tipo decorpo da válvula e a forma do seu obturador, assim serão as curvas características. Na Fig. 22.8mostram-se duas curvas características inerentes típicas de válvulas: a característica da válvula

linear e a característica da válvula de igual percentagem.

Fig. 22.8 – Características típicas de válvulas

A válvula linear, quando submetida a uma variação da sua abertura, origina uma variação decaudal proporcional à variação de abertura. A válvula de igual percentagem dá origem a umavariação de caudal proporcional ao valor percentual de k v. Assim, por exemplo, na válvula deigual percentagem da figura, a variação de H/H 100 de 0,20 0,30 origina uma variação de k v /k vs de 0,14 0,19 (44,3%); a variação de H/H 100 de 0,70 0,80 origina uma variação de k v /k vs de0,52 0,65 (44,3%).

As curvas características de uma válvula dependem do conjunto sede+obturador. No entanto aobtenção de características com uma forma desejada é obtida também do modo seguinte:

1. Modificando a forma do obturador. Como exemplo citam-se as válvulas “V-port” que sãoválvulas de segmento esférico, em que este leva um corte com a forma de um V.

2. Utilizando um “feedback” não linear do posicionador. Esta solução é corrente nas válvulaspneumáticas, em que a realimentação da posição é feita por meio de uma came (mecânica).

3. Interpondo entre a saída do posicionador e o actuador um algoritmo gerador de uma curva.Este método é usado nos posicionadores electrónicos.

Os fabricantes americanos não utilizam a nomenclatura aqui apresentada, embora os conceitossejam equivalentes. Em vez do parâmetro k v utilizam um parâmetro equivalente C v, que édefinido de modo análogo mas em unidades americanas.

Para uma determinada válvula (diâmetro nominal DN e tipo), define-se o coeficiente deescoamento C v como sendo o caudal de água que por ela passa, expresso em galões por minuto,quando a diferença de pressão montante / jusante é de 1 PSI.

Um pequeno cálculo conduz à relação:1,167v vC k = (22.2)

0,00

0,10

0,200,30

0,40

0,50

0,60

0,70

0,80

0,90

1,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 H/H 100

k v /k vs

linear

igualpercentagem

0,65

0,52

0,190,14




645

Uma válvula com a característica de igual percentagem, para um determinado acréscimo daabertura, produz uma variação de caudal menor quando a abertura é pequena do que quando égrande. Por isso se designa também por válvula de abertura lenta. Poderá por vezes havernecessidade de ter uma abertura rápida quando a válvula se encontra fechada ou próximo dessasituação. Diz-se então que se tem uma válvula de abertura rápida.

A classificação das válvulas quanto ao tipo de abertura foi apresentada na Fig. 22.2. NaFig. 22.9 indica-se a forma das características dessas válvulas. As válvulas de igual percentagemsão por vezes designadas por válvulas exponenciais.

Fig. 22.9 – Mais características típicas de válvulas

22.3.2 Características instaladas

Até aqui apresentaram-se as características de uma válvula admitindo que a diferença de pressãomontante / jusante é constante. Na prática uma válvula encontra-se inserida num circuito

hidráulico em que as pressões variam consoante os caudais. Como a válvula de controlo aoactuar provoca uma variação no caudal, as pressões no circuito hidráulico irão variar e conse-quentemente a pressão montante/jusante irá variar com a abertura. A relação caudal/aberturanão seguirá a forma da característica da válvula. Considere-se o circuito hidráulico da Fig.22.10, onde existe uma bomba. Esta tem tipicamente uma característica pressão/caudaldecrescente. Na tubagem (consumidores e fornecedores incluídos) a queda de pressão aumentaaproximadamente com o quadrado do caudal. Nestas condições a pressão disponível na válvuladiminui com a sua abertura (Fig. 22.11), e portanto a característica da válvula em operação difere da característica teórica a ∆p constante.

Fig. 22.10 – Válvula inserida num circuito hidráulico

0,00

0,10

0,20

0,30

0,40

0,50

0,60

0,700,80

0,90

1,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 H/H 100

k v /k vs

1 2 3

4

1 - Abertura rápida2 - Linear 3 - Igual percentagem 4 - mista (linearizada na

origem e igual percentagem)

bomba válvula

tubagem

consu-midores

forne-cedores




646

Fig. 22.11 – Quedas de pressão no circuito hidráulico

Define-se autoridade da válvula pela relação entre a diferença de pressão montante/jusante coma válvula completamente aberta e a mesma diferença de pressão com a válvula completamentefechada, ou seja,

100

0

vv

v

p p

p

∆=

∆(22.3)

A característica operacional de uma válvula depende da curva característica inerente e daautoridade da válvula, como se indica na Fig. 22.12. Repare-se que a válvula linear apresentacaracterísticas operacionais semelhantes às características inerentes de uma válvula de aberturarápida. Nas características operacionais deixa de se representar em ordenadas k v / k vs, uma vezque nesta situação ∆ p não é constante e igual a 100 kPa, mas varia com a abertura.

Fig. 22.12 – Características de operação de uma válvula linear

0,00

0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60 0,70 0,80 0,90 1,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00Q/Qmax

∆ p(relativo)

característicada bomba

queda de pressãona tubagem

diferença de pressãomontante / jusante,na válvula (∆ pv) ∆ pv100

∆ pv0

0,00 0,10 0,20 0,30 0,40 0,50 0,60

0,70 0,80 0,90 1,00

0,00 0,20 0,40 0,60 0,80 1,00 h=H/H 100%

q=Q/Qmax

pv=0.2 pv=1.0

0.8

0.6

0.4




647

22.3.3 Ganho instaladoDefine-se ganho de uma válvula pela relação entre a variação do valor relativo do caudal q, e a

correspondente variação relativa da posição da haste de comando h:

dqG

dh= (22.4)

O ganho é definido em relação às características operacionais, como a da Fig. 22.12, que serefere a uma válvula linear. Por esta razão também se lhe dá o nome de ganho instalado.O ganho de uma válvula é função da sua abertura relativa h.

A expressão (22.4) pode escrever-sedq G dh= (22.5)

Como consequência de (22.5), conhecido o ganho instalado de uma válvula, pode obter-se oincremento relativo de caudal multiplicando o ganho pelo incremento relativo da abertura.

Em sistemas de controlo que utilizem controladores PID, e estes são a maioria dos sistemasusados na indústria, é importante que o ganho instalado da válvula se mantenha relativamenteuniforme na região de funcionamento. Variações de ganho elevadas tornam o desempenho docontrolo irregular. Um ganho pequeno exige um curso grande para a haste de comando daválvula e um ganho elevado torna o controlo ruidoso, com o caudal demasiado sensível apequenas variações da abertura da válvula.

Como regra básica o ganho de uma válvula de controlo deverá estar compreendido entre oslimites 0.5 e 2, para não se fazer sentir apreciavelmente a não linearidade:

0.5 2.0G< < (22.6)

Uma vez que o ganho instalado depende do caudal através da válvula, é de esperar que o dimensionamento da válvula afecte a curva de ganho instalado. Na Fig. 22.13 representa-se oganho instalado para duas válvulas do mesmo tipo, em que apenas o diâmetro nominal édiferente.

Fig. 22.13 – Ganho instalado, em duas válvulas do mesmo tipo

0,0

0,5

1,0

1,5

2,0

2,5

3,0

3,5

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 b) válvula sobredimensionada

h

G

0,0 0,2 0,4 0,6

0,8 1,0 1,2

0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0

a) válvula com a dimensão correcta

G

h




648

22.4. Desempenho de uma válvulaPara além das características atrás apresentadas, o desempenho de uma válvula de controlo podedepender de outros factores como a cavitação, o “ flashing”, as incrustações, a corrosão e oruído, conceitos que se detalham a seguir.

22.4.1 Cavitação

A cavitação é um fenómeno físico que se manifesta nos líquidos em movimento rápido, ondedevido ao aumento de velocidade associado a uma diminuição da secção da veia líquida, há umagrande baixa de pressão. Poderá então ocorrer a ebulição do líquido, que poderá originardesprendimento violento de bolhas de vapor. As bolhas assim formadas, ao seguirem as linhasde corrente, entram a seguir em regiões onde a pressão volta a aumentar, e colapsam originando

picos de pressão elevados, que poderão atingir pontualmente valores da ordem de 104 MPa,dando origem a ondas de choque esféricas. Se estas ondas se formarem junto às paredes dasválvulas estas vão sendo picadas, o que irá dar origem a erosão das superfícies e mesmo a furos.Se o líquido contiver partículas em suspensão, dá-se também a projecção destas sobre asparedes da válvula, agravando ainda mais o fenómeno.

Além de danificar a superfície interna das válvulas, a cavitação dá origem a ruídos intensos edesagradáveis.

A cavitação pode ser atenuada não permitindo que a pressão do fluido desça substancialmente,podendo até ser completamente eliminada se não se deixar que a pressão desça abaixo da tensãode vaporização do líquido.

A redução da cavitação pode ser feita de modos diversos, nomeadamente:• Pela modificação do circuito hidráulico de forma a que a válvula não seja instalada

numa zona em que a pressão possa ser muito baixa (se tal for possível).• Colocando a jusante da válvula uma placa perfurada que introduza uma perda de carga,

de modo a aumentar a contra pressão na válvula, reduzindo assim o seu ∆ p.• Utilizando válvulas com multi-queda de pressão ou com vários orifícios.• Utilizando materiais e revestimento das superfícies internas da válvula adequados.

22.4.2 “Flashing”

O “ flashing” é um fenómeno também devido à vaporização do líquido por efeito da baixa de

pressão, diferindo da cavitação pelo facto de não haver em seguida um aumento suficiente dapressão, passando assim o líquido ao estado gasoso e nele permanecendo. A pressão final dofluido é inferior à tensão de vaporização do líquido. O “flashing” pode provocar vibrações daválvula e ruído, embora as suas consequências não sejam tão graves como as da cavitação. Aredução do “flashing” faz-se usando técnicas análogas às utilizadas para a cavitação.

Na Fig. 22.14 representa-se a perda de carga no circuito hidráulico próximo da válvula para oscasos em que não há nem cavitação nem “flashing”, para o caso em que há cavitação e para ocaso em que há “flashing”.




649

Fig. 22.14 – Pressão estática em válvulas com cavitação e flashing

22.4.3 Ruído

O ruído produzido numa válvula de controlo é devido à sobreposição de vários factores, dosquais os mais importantes são os dois últimos mencionados, a cavitação e o “flashing”, comparticular importância para a cavitação. Válvulas destinadas ao controlo de caudal de gástambém poderão dar origem a ruído, designado por ruído aerodinâmico, chamando-se ruído

hidrodinâmico ao que é introduzido pela passagem de líquidos através das válvulas.

Além de legalmente não ser permitido um valor de ruído superior a 80 dBm(3), o ruído incomodae nos líquidos é um indicador da existência de cavitação. Na tabela seguinte apresentam-se osvalores máximos do ruído hidrodinâmico para que não haja cavitação.

Diâmetro nominal Limite de ruído

< DN 80 80 dBm

DN100 – DN 150 85 dBm

> DN 200 90 dBm

O método de cálculo do ruído hidrodinâmico produzido por uma válvula de controlo encontra-se especificado na norma alemã VDMA 24422. e faz intervir o C v da válvula, as pressões amontante e jusante, a tensão de vaporização e o diâmetro nominal.

A norma alemã indica também como se calcula o ruído aerodinâmico.

Os fabricantes de válvulas apresentam geralmente o ruído sob a forma de gráficos.

3 O ruído deve ser medido a 1 m da superfície da tubagem, a 1 m a jusante da flange de saída da válvula.

Pressãoestática

percurso

tensão devaporização, pv

pressão amontante

pressãoa jusante

sem cavitação e sem flashingcom cavitação

com flashing




650

22.4.4 CorrosãoDesigna-se por corrosão o ataque químico, por parte do fluido em escoamento, aos constituintesde um equipamento. Nas válvulas a corrosão ataca o corpo, o obturador e até a própria sede. Acorrosão origina um aumento da rugosidade no interior das paredes e um aumento da secçãointerna, degradando as características do escoamento. Em casos extremos poderá conduzir àrotura das paredes da válvula e consequentemente à sua inutilização.

A corrosão poderá ser atenuada de duas formas: Adicionando ao fluido um produtoneutralizante (se tal for possível) ou seleccionando adequadamente os materiais do revestimentointerno da válvula, do obturador e da sede.

Repare-se que a corrosão é um fenómeno químico, sendo devida ao ataque químico das paredes

da válvula pelo fluido, enquanto que a cavitação é um fenómeno físico: são as ondas de choquee as projecções de partículas, líquidas ou sólidas, que danificam as paredes da válvula.

22.4.5 Incrustações

Chamam-se incrustações a depósitos de minerais sobre a superfície interna da válvula, ou deoutro equipamento. Normalmente estes depósitos são de materiais calcários, sendo frequentesem válvulas de água. As incrustações provocam uma diminuição da secção interna, redução quepode ser elevada. Provocam ainda um aumento da rugosidade das superfícies internas. Oconjunto destes dois factores pode conduzir a perdas de carga elevadas, com a consequentedegradação das características.

As incrustações poderão ser atenuadas de diversas maneiras: Adicionando ao fluido um produto

anti-incrustação (se tal for possível), seleccionando o material de revestimento interno daválvula ou efectuando uma manutenção correctiva com a frequência adequada.

22.5. Selecção e dimensionamento

A escolha de uma determinada válvula faz-se em três fases. Numa primeira fase selecciona-se otipo de válvula e actuador, numa segunda efectua-se o seu dimensionamento e na terceira fasedimensiona-se o actuador. Poderá acontecer que durante a execução destas fases seja necessáriovoltar ao ponto de partida, devido a não se encontrar a válvula ideal pretendida.

22.5.1 Selecção do tipo de válvula

Esta selecção destina-se a escolher o tipo de corpo e de actuador. A escolha do tipo de corpo poderá ser uma tarefa delicada, com grande multiplicidade de opções. Faz-se atendendo aosseguintes parâmetros:

• Finalidade da válvula (manual de isolamento, controlo on/off, controlo proporcional,controlo conjunto proporcional e on/off).

• Tipo de fluido (água, petróleos, pasta de papel, lamas, lamas com areias ou pedras,vapor saturado ou sobreaquecido, fluidos multifase).

• Temperatura do fluido (temperaturas muito baixas ou muito altas).




651

• Pressão do fluido (nominal, de pico).• Agressividade química do fluido (ácidos, bases, outros agentes corrosivos).

• Agressividade mecânica do fluido (caulinos e outros agentes abrasivos e incrustantes).• Agressividade do meio ambiente (agentes químicos corrosivos no ambiente circundante

à válvula, temperatura).• Normas e regulamento locais, incluindo a prática corrente nas instalações fabris.• Existência de peças de reserva em armazém (para o caso de se pretender um número

limitado de válvulas em que não faz sentido a organização de novo “stock” de peças).• Experiência prévia com determinados tipos de válvulas.

Não existe um método sistemático que permita a escolha do tipo de corpo, tanto mais quemuitos dos fabricantes recomendam certos tipos de corpos para múltiplas aplicações. Dão-se no

entanto algumas indicações que poderão ser úteis.(Finalidade da válvula tipo de corpo a seleccionar – Razão da escolha)

Válvula de isolamento usar válvula de macho esférico – É o único desenho que garante oisolamento do fluido com segurança. Se a válvula de controlo for também utilizada paraisolamento de tubagens, com a possibilidade de ter que se retirar a tubagem a jusante da válvula,não pode de forma alguma usar-se uma válvula linear ou rotativa de segmento esférico, ou deborboleta, mesmo com prejuízo das características. Este tipo de válvula pode ser usado comgases ou líquidos, mesmo que estes tenham quantidades apreciáveis de matérias sólidas. Tem ogrande inconveniente de ser cara, em particular quando o obturador é feito de titânio ou outrometal de preço elevado.

Válvula para água acima de DN100 usar válvula de borboleta – É uma válvula barata e deconcepção simples. O seu baixo custo, comparado com o de válvulas de outro tipo, torna-senotório para diâmetros elevados. Normalmente estas válvulas não têm que trabalhar nem apressões nem a temperaturas elevadas, também não sendo crítica a precisão do controlo. Estetipo de válvula não deve ser usado com gases nem com líquidos que tenham matérias sólidasmisturadas.

Válvula para alta pressão usar válvula linear de globo, de sede dupla – É um desenho queestá muito testado em caldeiras de produção de vapor, quer para a válvula de admissão de águacomo para a regulação do vapor produzido.

Válvula de pasta de papel usar válvula rotativa de segmento esférico em V – É um desenhoindicado quando se pretende uma grande precisão no controlo, com ganho instalado quase

constante.Válvula para líquidos com lamas ou areia usar válvula linear, de guilhotina ou de corrediça.É um desenho que permite que as lamas e areias passem pela região inferior da válvula semafectar a haste de comando.

Válvula criogénica usar válvula com haste longa – Este desenho coloca a válvula afastadado actuador, não permitindo que as temperaturas baixas atinjam o actuador e afectem o seudesempenho.




652

Válvula para fluidos abrasivos usar válvula linear revestida interiormente a neoprene, aPTFE ou outros. Por vezes a válvula é constituída por uma tubagem maleável (neoprene,PTFE,...) que para fechar é apertada pelo obturador da válvula.

Válvula controlo de precisão usar válvula de segmento esférico – Este tipo de válvula temcaracterísticas instaladas superiores às das válvulas de outro tipos, apresentando uma melhorprecisão para o controlo. Actualmente os fabricantes estão a construir válvulas de segmentoesférico para quase todo o tipo de aplicações.

Além do corpo propriamente dito deverá ainda escolher-se o tipo de ligação ao processo:válvula flangeada, de bolacha, roscada, ou soldada. Em qualquer dos caso é importante saber-sequal a pressão nominal PN da tubagem, quando da selecção da válvula. Note-se que parapressões e temperaturas de fluidos elevadas, como acontece em caldeiras de produção de vapor,as válvulas deverão ser soldadas às tubagens.

Há duas séries de tubagens, e consequentemente de válvulas: a série Europeia, DIN(4), e a série Americana ANSI(5). Qualquer delas é identificada pelo diâmetro nominal DN, em milímetros nasérie DIN e em polegadas americanas na série ANSI. A norma japonesa, JIS, especificadimensões iguais às das normas europeias. Na tabela seguinte indicam-se as dimensões

nominais das tubagens e válvulas.

ANSI ½ ¾ 1 1½ 2 3 4 5 6 8 10 12

DIN 15 20 25 40 50 80 100 125 150 200 250 300

ANSI 14 16 18 20 24 28 32 36 40 48 54 60

DIN 350 400 450 500 600 700 800 900 1000 1200 1400 1500

Na tabela que se segue dá-se uma indicação dos materiais a utilizar nas válvulas em função dotipo de fluido:

Fluido Material

Águas limpas, Lixívias negra ou verde, Hidróxido de cálcio,Pastas de papel lavada ou crua, Vapor, Ar, derivados do petróleo

Aço ANSI 316

Pasta branqueada (ClO2), Hidróxido de sódio, vapor com SO2 Aço ANSI 317

Dióxido de cloro, Hipoclorito de sódio Titânio

Cloro gasoso, SO2 gasoso Hastelloy

4 Deutsche Industrie Norm5 American National Standards Institute




653

22.5.2 Fórmulas para cálculo de válvulasAs fórmulas utilizadas no cálculo das válvulas têm por base a relação (22.1) e são basicamenteas indicadas a seguir.

22.5.2.1. Líquidos sem cavitação nem flashing

1 2 p r v

l

p pq F F k

G

−= × × × (22.7)

em que q caudal do líquido, expresso em m3 /h.F p Factor de geometria da tubagem.F r Factor do número de Reynolds.

k v coeficiente de escoamento (europeu, não é o C v). p1 pressão a montante, expressa em bar. p2 pressão a jusante, expressa em bar.Gl densidade do fluido: Gl = ρ / ρ 0. Gl = 1 para a água.

O factor F p depende dos diâmetros nominais da válvula e da tubagem, sendo em primeiraaproximação F p = [(DNválvula /DNtubagem)2-1]×[(h/hmax)

2-0.2]+1, em que h é o curso da válvula.

O factor F r é função do número de Reynolds: Re=[1, 10, 102, 103, ≥104] F r =[0.055, 0.18, 0.50, 0.95, 1]

22.5.2.2. Líquidos com cavitação

Se houver cavitação a expressão anterior deverá ser corrigida, tomando a forma

1 F v p r v

l

p F pq F F k

G

− ×= × × × (22.8)

em que os símbolos têm o mesmo significado que anteriormente, sendo ainda:

pv tensão de vaporização do líquido à temperatura de entrada. po pressão crítica termodinâmica.

0.96 0.28 / F v oF p p= − ×

22.5.2.3. Gases e vapor

1 2 1

31,86 ( ) p v

w F k Y p p= × × × × − (22.9)

1 21

1 1

487 p vg

p pq F k p Y

p G T Z

−= × × × × ×

× × ×(22.10)

em que w caudal do líquido, expresso em kg/h.q caudal do líquido, expresso em m3 /h, medido a 1.013 bar e a 15 ºC.F p Factor de geometria da tubagem, obtido aproximadamente como indicado atrás.k v coeficiente de escoamento (Europeu).Y coeficiente de expansão.




654

p1 pressão a montante, expressa em bar. p2 pressão a jusante, expressa em bar.Gg densidade do gás ou vapor: Gg = M g / M ar , em que M é a massa molecular.

M ar = 28.96 e Gg = 1 para o ar. ρ 1 massa volúmica a montante (kg/m3).T 1 temperatura absoluta a montante (K).

Z coeficiente de compressibilidade.

22.5.3 Dimensionamento da válvula

Uma válvula não deverá ser dimensionada pelo diâmetro da tubagem onde vai ser inserida.Quase sempre a válvula correctamente dimensionada para um local é de diâmetro nominal

inferior ao diâmetro nominal da tubagem, pelo que há necessidade de construir e instalarsegmentos de cone de adaptação. A inclusão de uma válvula com o diâmetro nominal datubagem conduz a válvulas de preço elevado e com más características de controlo, uma vez quea válvula iria funcionar quase sempre com uma abertura muito pequena, com um ganhoinstalado elevado, e portanto uma grande incerteza nas variações de caudal (ver Fig. 22.13).

Por outro lado, se for excessivamente reduzido o diâmetro nominal de uma válvula podeaparecer uma perda de carga indesejável (ou até incomportável no circuito hidráulico),originando um aumento de velocidade do fluido, o que poderá dar origem a fenómenos decavitação e a ruído excessivo. A experiência mostra que uma válvula de controlo não deveráfuncionar com uma abertura superior a 70 %, em média.

O dimensionamento de uma válvula faz-se por qualquer dos métodos indicados a seguir:

22.5.3.1. Utilização de software específico

Neste método utiliza-se o software de dimensionamento de válvulas que cada fabricante temdisponível para o efeito. Uma vez familiarizado com o programa, o utilizador deverá introduziros dados do processo (tipo de fluido, pressão, temperatura, caudal máximo, ∆ p admissível,diâmetro nominal da tubagem) e indicar, de entre os tipos de válvulas possíveis, qual o tipo deválvula pretendido (macho esférico, borboleta, segmento esférico, etc.). O programa devolve odiâmetro nominal da válvula e todas as características da mesma (k v ou C v, caudal máximo,ganho instalado e ruído), alertando se houver cavitação, “flashing” ou ruído excessivo.

Esta forma de dimensionar válvulas é de longe a mais indicada para o caso de projectos em quehaja necessidade de dimensionar um número elevado de válvulas. Uma vez que as válvulas são

dispositivos caros, o utilizador deverá confirmar que está a usar o programa dedimensionamento de forma correcta, por exemplo procurando dimensionar algumas válvulasque estejam em funcionamento com bom desempenho. Deverá também consultar diversosfornecedores, pedir-lhes para efectuar o dimensionamento das mesmas válvulas e comparar osresultados. Há que ter em conta que alguns fornecedores de válvulas, com o intuito de tornaremas propostas competitivas, apresentam válvulas dimensionadas “à pele”(> 70% de abertura).

O utilizador precisa de ter o cuidado de saber se os dados do processo irão evoluir no tempo, emparticular no que se refere aos caudais máximos, que é normal aumentarem com sucessivasmodificações das instalações.




655

22.5.3.2. Utilização de gráficos e fórmulas

Como alternativa mais trabalhosa, na ausência de software específico, poderão usar-se asfórmulas, ábacos e gráficos fornecidos pelos fabricantes. Estes métodos de cálculo baseiam-senas fórmulas apresentadas, (22.7) a (22.10), e nas características das válvulas de cada fabricante.

Exemplo de dimensionamento de uma válvula usando ábacos e gráficos do fabricante (Neles):

Dados do processo: Líquido: Lixívia negra ( ρ =1400 kg/m3).Temperatura 160 ºC, pressão 500 kPa.Caudal máximo: 200 m3 /h.∆ p máximo = 60 kPa, com a válvula aberta a 90º.

Válvula a utilizar: v. de macho esférico, flangeada a inserir em tubagem DN150.

Fig. 22.15 – Dimensionamento de uma válvula

F pC v

•




656

O procedimento a utilizar no dimensionamento é o seguinte:1. A partir da recta graduada em p∆ traça-se o segmento de recta que une o p∆ =60 kPa (dado)

com o ponto q =200 m3 /h (dado) da recta dos caudais.2. Prolonga-se este segmento de recta até encontrar a recta F pC v, obtendo-se F pC v ≈300.3. Avançando na horizontal, para a esquerda e entrando sobre as características inerentes das

válvulas. Pára-se na válvula DN125, por se encontrar aproximadamente a 60 % de abertura.4. Para a válvula anterior será pela equação auxiliar de (22.7) F p=0.91. Da tabela do fabricante

obtém-se F p =0.96.5. Para o último valor F p obtido tem-se C v ≈312.6. Para este valor de C v a válvula DN125 trabalhará a ≈63 % de abertura, pelo que esta

dimensão de válvula é a recomendada. É suficiente uma PN10.

22.5.3.3. Utilização de fórmulas genéricas

No caso de não se dispor de nenhum destes elementos, e apenas como indicação aproximada,poderão usar-se as fórmulas atrás apresentadas, dimensionando o diâmetro nominal da válvulaaproximadamente, a partir do k vs (válvula 100% aberta) obtido, usando a seguinte tabela:

DN 25 40 50 65 80 100 125 150

Macho esférico 85 180 280 465 685 1050 1600 2670Segm. esférico 40 95 155 240 360 530 1080

Borboleta 230 370 680 1200

DN 200 250 300 350 400 450 500 600

Macho esférico 4540 7070 10540 13025 17200 21800 27400 38900Segm. esférico 1340 2750 3850 5520 7290

Borboleta 2480 4540 6770 8910 11310 18170 26300

Exemplo de dimensionamento expedito ( aproximado) da válvula anterior:

Vai usar-se a expressão (22.7) referente a líquidos sem cavitação. Vai começar por se ensaiaruma válvula DN125; se for pequena tenta-se a DN150, igual à tubagem.

Para a válvula DN125 é aproximadamente F p ≈ 0,91.

Admitindo F R=1, convertendo ∆ p a bar (0.6 bar) e calculando Gl = ρ / ρ 0 = 1400/1000=1.4, vemk v=368.

O valor de k v obtido será para uma determinada abertura, Seja por hipótese 60%. Para 100%seria (aproximação, apenas) k vs=368/(0.62)=1022. Pela tabela acima serviria uma válvulaDN100, para a qual conviria reconfirmar o valor de F p.

Pelo procedimento da secção anterior esta válvula funcionaria a 70% de abertura, o que poderánão ser bom para o controlo (depende do ganho instalado) e poder comprometer futurasampliações da instalação.




657

22.6. ActuadoresChama-se actuador, de uma forma genérica, ao órgão que instalado num processo trabalha demodo a modificar-lhe as variáveis características. O actuador está quase sempre integrado noelemento final de uma cadeia de controlo. Neste capítulo serão apenas abordados os actuadores

de posição, dispositivos mecânicos destinados a comandar a haste de uma válvula. Como sereferiu na secção 22.2, os actuadores podem classificar-se, de acordo com o tipo de energia queutilizam, em pneumáticos, eléctricos, hidráulicos e manuais. Apenas se descreverão oseléctricos e os pneumáticos. Consoante o tipo de corpo de válvula ao qual será aplicado, umactuador será linear ou rotativo.

22.6.1 Actuador pneumático

22.6.1.1. Actuador de diafragma

Este tipo de actuador é muito utilizado em válvulas lineares. O actuador posiciona a haste decomando da válvula de acordo com a pressão de ar. Na Fig. 22.16 encontram-se representados,em corte, dois actuadores pneumáticos de diafragma, um que necessita de ar para fechar e outroque necessita de ar para abrir.

Fig. 22.16 – Actuador pneumático de diafragma, linear (Masoneilan)

O actuador pneumático recebe um sinal pneumático, de pressão variável de acordo com aposição que se pretende para a haste. Este sinal de comando é normalmente obtido noposicionador. A força F que o ar de comando, em contacto com o diafragma, exerce sobre ahaste é dada por

F pS= (22.11)

sendo p a pressão do ar e S a área do diafragma. A título de exemplo, para um diafragma com odiâmetro de 25 cm, uma pressão de ar de 6,5 kgf/cm2 produz uma força superior a 3000 kgf .Esta força é equilibrada pela força da mola e pela reacção do obturador.

moladiafragma

haste de comando

indicador local

ar de comando

mola

indicador local

a) ar a fechar b) ar a abrir

ar de comando




658

22.6.1.2. Actuador de êmbolo

Os actuadores de êmbolo, também designados de cilindro ou de pistão, são constituídos por umcilindro, no interior do qual se move um êmbolo, mecanicamente ligado a um pistão. O cilindroé construído quase sempre em alumínio anodizado, para ser leve e resistente à corrosão. Aseguir, na Fig. 22.17, representa-se um actuador de êmbolo de dupla acção, isto é, em que o ar éaplicado às duas faces do êmbolo, numa para abrir e na outra para fechar. Repare-se nomecanismo de ligação que transforma o movimento linear da haste num movimento de rotaçãode ¼ de volta, e que se encontra esquematizado na Fig. 22.18, para a válvula nas posiçõesfechada e aberta. O binário máximo, para o ângulo α=0º, corresponde ao máximo de resistênciaque habitualmente uma válvula oferece quando está completamente fechada.

Fig. 22.17 – Actuador pneumático de êmbolo, rotativo (Neles)

Fig. 22.18 – Binário de um actuador de êmbolo rotativo

válvulaaberta

válvula fechada

0 20 40 60 80 α /º

1.5

1.4

1.3

1.2

1.1

1.0

0.9

Binário/mínimo

cilindro

êmbolo

haste ou pistão

posicionador Válvulade borboleta

ajuste do curso

ajuste do curso

entrada de ar de comando




659

22.6.2 Actuador eléctricoHá basicamente dois tipos de actuadores eléctricos: o actuador eléctrico rotativo, constituídopor um motor eléctrico acoplado a um desmultiplicador mecânico que é acoplado à válvula, e o

actuador de solenóide, em que a energia mecânica necessária para accionar a válvula é obtidapor meio do movimento do núcleo de uma bobina.

22.6.2.1. Actuador de motor rotativo

Há uma grande variedade de actuadores de motor rotativo, desde actuadores com motores de corrente contínua, motores monofásicos e actuadores de grande potência, com um ou maismotores trifásicos, destinados a válvulas de grande porte. Em qualquer dos casos, uma vez que aválvula que irá ser associada ao actuador tem que poder abrir e fechar, a inversão do sentido de

operação é feita invertendo o sentido de rotação do motor.O desmultiplicador de um actuador é constituído quase sempre por um veio sem fim acoplado auma roda planetária. O sem fim recebe a energia mecânica do veio do motor e o veio da rodaplanetária transmite o movimento à válvula. Há actuadores com saída linear e em ângulo (desdealguns graus até várias voltas). Na figura Fig. 22.19 encontra-se representado, em corte parcial,um actuador eléctrico de motor rotativo.

Fig. 22.19 – Actuador eléctrico, de motor rotativo (Auma)

Repare-se na existência de um volante para abertura ou fecho manual da válvula. Para efectuaresta operação que habitualmente é uma emergência, levanta-se primeiro a patilha existente nocentro do volante. Provoca-se assim o desacoplamento mecânico entre o motor e o sem fim queliga ao planetário, ficando este sob comando manual. Normalmente só se consegue voltar àsituação inicial automática (accionamento por motor e volante desactivado) depois de sedesligar a energia de alimentação do motor.

1. motor eléctrico

6. comando manualde emergência

3. ligação à válvula

4. caixa de ligações

5. veio sem fim

2. unidade de controlo3

⇓




660

Um dispositivo importante existente nestes actuadores é o travão, que pode ser mecânico ouelectromagnético. O travão destina-se a evitar que o actuador, devido à inércia, ultrapasse aposição pretendida quando é retirada a energia ao motor.

Existem também interruptores de fim de curso que indicam válvula aberta ou fechada. Quasesempre estes fins de curso se encontram duplicados, sendo um par (aberta-fechada) paraprotecção da válvula e outro par para indicação remota. Existe também um indicador local deposição (mecânico, à base de rodas dentadas), com indicação adicional de válvula aberta eválvula fechada, e um indicador remoto de posição, através de um potenciómetro.

Num actuador existem ainda interruptores de binário máximo, a abrir e a fechar, para protecçãoda válvula e do próprio actuador, em caso de bloqueio mecânico na válvula. Para se detectar o

binário máximo o sem fim é apoiado nas extremidades em molas. No caso de haver algumbloqueio na válvula, a roda planetária obriga o sem fim a efectuar um deslocamento axial queacciona um contacto que provoca o desligar do motor de accionamento. É possível efectuar oajuste do ponto de contacto. Há modelos de actuadores com medição de binário em contínuo.

Estes actuadores dispõem de protecção térmica do motor, que é medido por meio de umtermistor ou então de um bimetálico. Nas unidades de grandes potências existe uma resistênciaeléctrica de aquecimento, destinada a evitar a condensação de humidade.

Os actuadores podem receber diversos tipos de sinais de comando, desde o clássico 4-20 mA,passando por impulsos de tensão (para abrir e para fechar), RS-232, RS485, HART e sinaisdigitais Fieldbus.

Todos os sinais são geridos através de uma unidade de controlo.

Os actuadores têm habitualmente uma caixa de protecção à prova de explosão e à prova de água.

Apenas a título de referência, as velocidades de rotação (para a. rotativos) correntes vão desde4 a 180 rot/min. A gama de potências dos motores encontra-se entre 0.025 kW até 45 kW e agama de binários de 10 Nm a 32000 Nm.

22.6.2.2. Actuador de solenóide

O actuador de solenóide é constituído por uma bobina com o núcleo móvel. O movimento donúcleo é comandado pela corrente na bobina, permitindo assim abrir e fechar a válvula. Estemétodo, dito de acção directa, é apenas empregado em pequenas válvulas para pressões baixas.Os casos mais vulgares, com válvulas de 1’’ com água da rede, utilizam um orifício piloto quepermite usar a pressão da rede para accionar o obturador da válvula, como indicado na Fig.22.20. Quando a bobina não tem corrente o orifício piloto encontra-se fechado e a pressão dofluido é aplicada à parte superior do diafragma de obturação, ficando assim a válvula fechada.Quando é aplicada corrente à bobina o núcleo faz abrir o orifício piloto, aliviando a pressão notopo do diafragma. Então é a própria pressão da linha que faz subir o diafragma, abrindo oorifício principal de passagem do fluido. Note-se que o núcleo da bobina se encontra emcontacto directo com o fluido, completamente separado da parte eléctrica. O actuador desolenóide com orifício piloto poderá ser classificado de electro-hidráulico.




661

Fig. 22.20 – Actuador eléctrico, de solenóide (Asco)

22.6.3 Comparação A. pneumático / A. eléctrico

O facto de continuar existir uma grande quantidade de actuadores pneumáticos, significa quehaverá algumas razões de força para tal. Faz-se a seguir uma comparação entre estes actuadoresapresentando os pontos positivos (+) e negativos (-) de cada tipo.

Actuadores pneumáticos:

• Custo do actuador, bastante inferior ao do seu equivalente eléctrico (+).• Simplicidade no de funcionamento, o que facilita a manutenção (+).• Adequado para atmosferas explosivas, sem ter que usar caixas de protecção especiais (+).• Rapidez na operação. São mais rápidos a responder do que os eléctricos (+).• Tempo de vida maior que o dos eléctricos (+).• É necessário dispor de instalação de ar comprimido (-)• Fazem barulho com o escape de ar, em particular ao efectuar um curso completo (-).

Actuadores eléctricos:

• Não é necessário ter instalação de ar comprimido (+).• Apenas há sinais eléctricos em jogo, sem conversões, o que o torna mais precisos (+).• Dimensões inferiores às dos pneumáticos, para os mesmos binários /forças (+).• Binário bem definido, não dependente da pressão do ar de alimentação (+).• Não há desgaste de posicionadores, com a consequente alteração das características (+).• Custo do actuador, bastante superior ao do seu equivalente pneumático (-).• Complexidade técnica, o que exige pessoal especializado para a manutenção (-).• Só é adequado para atmosferas explosivas se estiver numa protecção conveniente (-).• Mais lentos na operação que os pneumáticos (-).

a) v. fechada

ligaçõeseléctricas

bobina semcorrente

núcleo

orifícioaberto

b) v. aberta

bobinaenergizada

orifício fechado




662

22.7. PosicionadorComo se disse na introdução, e se mostra na Fig. 22.6b), a função do posicionador consiste emcolocar a haste de comando da válvula na posição pretendida, por meio de uma realimentaçãoda posição. O sinal com a informação sobre a abertura da válvula é injectado no posicionador.Como é muito vulgar a utilização de sinais em corrente de 4-20 mA, indica-se a seguir oesquema de um posicionador electro-pneumático. Este recebe um sinal de comando em correntee fornece um sinal pneumático ao actuador. Uma configuração típica é a indicada na Fig. 22.21.

O sinal de entrada, corrente I , é ligado à bobina (15) que se encontra entre os pólos de um ímanpermanente (16). Esta corrente origina uma força sobre a bobina, que por sua vez dá origem aum binário na alavanca (17) da balança de forças, proporcional à corrente I . O “feedback” daposição do veio do actuador (8) é comunicado à balança de forças através de uma came (5), de

uma alavanca (4) e de uma mola, produzindo sobre a balança um binário de sentido oposto aoda bobina. A tubeira (18) detecta esta diferença de binários. Assim, se por exemplo a corrente I aumentar a bobina desce, a tubeira fica mais obstruída e a pressão de ar na câmara (acima de 2)aumenta, obrigando a um movimento descendente do pistão (2). Este movimento obriga aomovimento também descendente da haste (10), o que provoca uma redistribuição do ar dealimentação (S) pelas faces do êmbolo do actuador, através das tubagens (C1) e (C2). Devido aesta redistribuição o actuador move-se, vencendo todas as forças resistentes, incluído o atrito,parando numa posição correspondente á desejada. A mola (13) dá uma indicação preliminar domovimento do pistão (2). Sobre este encontra-se um parafuso (12) que permite efectuar o ajustede zero. A gama é ajustada através do potenciómetro (20).

Fig. 22.21 – Posicionador electro-pneumático (Neles )




663

22.8. Especificação, instalação e manutenção

22.8.1 Especificação

Ao especificar uma válvula de controlo, para efectuar uma encomenda, deverá indicar-se oseguinte:

• Tipo de corpo da válvula – ex. linear de guilhotina, de macho esférico, ...• Tipo de ligação ao processo – Flangeada, de bolacha, soldada, roscada.• Aplicações especiais – criogénica, alta pressão, baixo ruído, ...• Pressão de operação – ex. PN25, para uma pressão no corpo de 25 bar.• Diâmetro nominal – de acordo com a norma DIN, eventualmente ANSI. Ex. DN 100.

• Material do corpo – ex. aço ANSI 316, Hastelloy, ...• Materiais das peças internas – revestimento interno do corpo, material do obturador.• Tipo de sede e seu material – ex. Hastelloy, teflon, ...• Tipo de actuador e características – pneumático, eléctrico. Indicar a força e o curso (a. linear)

ou o binário e o n.º de voltas (a. rotativo), ar a abrir a fechar ou duplo (a. pneumático), ...• Tipo de posicionador – pneumático ou electro-pneumático (para actuador pneumático), se é

para controlo contínuo ou válvula on/off, ...• Acessórios – lista de peças de reserva que garantam a reparação imediata da válvula, em

caso de avaria.

O número de fabricantes de válvulas de controlo é muito elevado, superior ao milhar, pelo quemuitas vezes se torna difícil escolher uma determinada válvula. Recomenda-se contudo limitar a

escolha às marcas que habitualmente a fábrica utiliza e com as quais se encontra satisfeita.Para uma consulta sobre fabricantes de válvulas de controlo recomenda-se que se faça umapesquisa na Internet procurando a frase “ control valves”. Repare-se na quantidade imensa deresultados obtidos. Alguns “sites”, como por exemplo http://www.valves-ez.com/valves/ ,contêm uma base de dados sobre fabricantes de válvulas de controlo.

22.8.2 Instalação

Andes de proceder à instalação de uma válvula de controlo, deverá ler-se o “Manual deInstalação” que acompanha a válvula. Em linhas gerais convirá observar os pontos seguintes,quando aplicáveis, que dizem respeito a uma válvula flangeada:

• Verificar que as flanges se encontram instaladas na tubagem, e que o seu alinhamento eafastamento correspondem à válvula a instalar.

• Efectuar uma sopragem da tubagem de modo a garantir que todas as partículas metálicas sãoremovidas antes da instalação.

• Transportar a válvula para o local em que será instalada, suspensa pelo corpo. Não passar olaço de suspensão nem pelo seu interior nem pelo actuador. Não colocar as mãos ou os dedosno interior do obturador, na zona de passagem do fluido. O transporte deverá apenas ser feitona altura da instalação.

• Retirar as protecções que normalmente estão colocadas sobre as flanges da válvula.




664

• Posicionar a válvula entre as flanges, tendo em atenção o sentido de passagem do fluido, quedeverá coincidir com o que se encontra indicado na válvula.

• O actuador não deve ficar colocado do lado de baixo da válvula, para evitar sujidade ecorrosão pelas fugas de fluido que eventualmente possam ocorrer nas juntas de ligação, etambém para minimizar o desgaste do seu veio por partículas que eventualmente sejamtransportadas pelo fluido, que têm tendência a concentrar-se na parte inferior da tubagem.

• Entre as flanges da tubagem e as da válvula deverão ser colocadas juntas de vedaçãoadequadas. Ao apertar os parafusos de união das flanges que não se deve forçar a tubagem.Não exceder o binário de aperto máximo permitido: convém lembrar que mais tarde aválvula terá que ser retirada, para manutenção.

• Verificar que existe ar de instrumentação, seco, sem óleo e com a pressão adequada.• Verificar que a válvula, depois de instalada, responde aos comandos de abrir e de fechar.

22.8.3 Manutenção

Convém distinguir entre a manutenção preventiva e a manutenção correctiva. Em relação àmanutenção preventiva deverá existir um plano de manutenção das válvulas (integrado no planode manutenção fabril geral). Deverá também existir um conjunto de peças de reserva, que deveser criteriosamente fixado tendo em conta o número de válvulas em serviço, a sua fiabilidade e arapidez com que se podem obter peças. Os procedimentos a ter em consideração deverão ser osconstantes do plano de manutenção da instrumentação fabril, que deverá respeitar o “Manual deManutenção” referente à válvula. Convém observar que muitas vezes a instalação fabril poderáapenas parar um ou dois dias por ano, e que é apenas nessa altura que se podem substituir asválvulas. Convém também salientar que uma paragem não planeada é extraordinariamente cara,

pelo que deverá haver uma grande fiabilidade do equipamento. De um modo geral antes deretirar uma válvula para manutenção convirá observar os pontos seguintes:

• Verificar se há necessidade efectiva de retirar a válvula da tubagem ou se a manutenção podeser feita no campo.

• Não retirar a válvula do processo sem a devida autorização, e sem ter a garantia que linha seencontra despressurizada.

• Ter em atenção o peso da válvula, que deverá estar convenientemente apoiada antes deremover os parafusos de aperto. Ao suspender a válvula que vai ser retirada não passar o laçode suspensão nem pelo seu interior nem pelo actuador. Relembra-se aqui que, com maisimportância do que para a instalação, não se devem colocar as mãos ou os dedos nointerior do obturador, na zona de passagem do fluido. O desligar de um tubo pneumático ou

de um condutor de 4-20 mA pode fazer a válvula fechar em fracções de segundo.• Depois de retirada da tubagem a válvula deverá ser levada para a oficina, onde será reparada

ou efectuada a manutenção preventiva, que deverá incluir uma verificação da calibração.

O procedimento para separar a válvula do actuador e efectuar a manutenção de cada um deles éespecífico da cada tipo, encontra-se nos respectivos manuais e deverá ser seguidocuidadosamente.

4-valvulas de controlo

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