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Instrumentação e Automação

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SNCA MINI CURSO

Seleo e Aplicao de Vlvulas de Controle Salvador, 12/06/07

Apresentao Nome: David L. Rodrigues Empresa: Fluxo Petrleo Gerente de Vlvulasdavid.rodrigues@fluxosolutions.com.br

Horrios08:30-10:00h 10:00-10:20h: Coffee-Break 10:20-12:30h 12:30-14:00h: Intervalo para Almoo 14:00-15:30h 15:30-15:50h: Coffee-Break 15:50-18:00h

Mini Curso Vlvulas de ControlePrograma 1. O que esperamos 2. Vlvula de Controle: Corpo, Internos, Atuador e Acessrios 3. Servios Severos 4. Seleo 5. Dimensionamento

Por que falar de Vlvulas de Controle?

Onde Est o Atrativo ?

Importncia da Vlvula de Controle Parte do sistema de instrumentao Afeta dinamicamente o ganho da malha de controle a parte mais cara da malha de controle Manipula a energia do processo Toda a inteligncia do sistema de controle traduzida ao processo atravs da VC. Conseqentemente afeta a produtividade do processo Por tudo isto geralmente o elemento mais difcil de especificar Nota: As vlvulas de controle se parecem no papel, porem existem grandes diferenas entre elas

Vlvula de Controle: Disciplinas Controle Processo Mecnica dos Fluidos Tecnologia de Materiais Instrumentao & Eletrnica

Malha de Controle de NvelSP VP100

VazoSP (Setpoint) VP (Nvel)

Trans de Nvel

0

Setpoint P I D

Controlador

Vlvula de Controle Vazo

Tipos de Vlvulas de Controle Rotativas: So vlvulas onde o eixo da vlvula gira em torno de si mesmo, possibilitando o obturador mover-se em ngulo, na rea de vedao (sede), manipulando a vazo controlada. Exemplos: vlvulas tipo esfera, borboleta e de obturador excntrico.

Rotativa

Deslocamento Linear: So vlvulas onde a haste do obturador desliza em movimento linear na rea de vedao, controlando a vazo, pela abertura ou fechamento da passagem do fluido pela sede. Exemplos: vlvulas tipo globo, gaveta, faca, diafragma.

Deslocamento Linear

VLVULA DE DESLOCAMENTO LINEAR OU GLOBO

Vlvula Tipo Globo Vlvula globo o tipo mais verstil. utilizada em todos os tipos de industria, em diversas aplicaes. Uso geral: vapor, gua, hidrocarbonetos, processos quimicos, etc. Construo robusta Suportam alta presso e temperatura, Construes ANSI 150# - 2500# , casos especiais pode atender Classes at 50000#. Ampla lista de materiais de construo. Excelente classe de vedao (ANSI CL. IV ~VI). Construo para todos os tipos de conexes (rosca, flange, solda) e variadas Normas (ANSI, DIN, JIS).

Vlvulas Tipo Globo1. Tipos de Corpos 2. Castelos 3. Internos 4. Guias 5. Gaxetas 6. Caractersticas de Vazo

Vlvula Tipo Globo Principais Componentes

Atuador

Corpo

Globo Sede Simples

Globo Angular

Globo Sede Dupla

Vlvula Figura Y

Tipo Saunders

Tres Vas (Divergente)

Corpo Bipartido

VALVULAS DE CONTROLE: CASTELOS Objetivo:

Conecta o corpo ao atuador Guia para a haste ou eixo do obturador Sistema de selagem para o fluido manuseado Troca de calor com o meio ambiente

CASTELO - MTODOS DE CONEXO AO CORPO: FLANGEADO

Control Valve pag 329

TIPOS DE CASTELO

CASTELO ALONGADO COM ALETAS

Tcnica Obsoleta

GUIASOs guias de uma haste numa Vlvula de Controle so usadas para: Alinhar o obturador com a sede Controle de vibrao lateral Absoro de foras laterais geradas pela

queda de presso

Tipos de Guias: HasteBucha Guia

Tipos de Guias: Topo e Fundo

Tipos de Guias: Gaiola

Control Valve pag 299

Tipos de Guias: Sede

Control Valve pag 300

INTERNOS (TRIM) Internos o corao da Vlvula de Controle Funo: Controlar o Fluido Objetivo: funcionar dentro da especificao durante um perodo de tempo aceitvel

INTERNOS: PRINCIPAIS CONSIDERAES Vida til desejada

Tipo de fluido: erosivo, corrosivo Temperatura elevada dP elevado

Rudo? Flashing? Cavitao? Caracterstica de vazo Classe de vazamento

Vlvulas Globo: Componentes TpicosPrensa Gaxeta Haste Engaxetamento Anel do Pisto Obturador Corpo Gaiola ou Anel Retentor da Sede Sede e Junta da Sede Castelo Prisioneiros e Porcas Juntas

Internos Balanceados - Opes Linear ou = % rea reduzida Para Alta/Baixa Temperatura Baixo Rudo e AntiCavitante Simples estgio Multi-estgio Difusor interno

Vlvula Gaiola BalanceadaAnel Pisto Orificio Balancea mento Obturador Controle de lquidos e gases limpos, classe de vedao II,III,IV,V ou VI. Guia na gaiola garante uma excelente estabilidade lateral do obturador Atuador Menor ANSI Class 150/300/600 Desvantagens: No deve ser utilizada em fluidos com slidos em suspeno

Gaiola Balanceada: Vedao TFELado alta pressoPlug Cage

Figura em orientao FTO

Anel de vedao em PTFE energizado por presso Range Temp. : -46oC a +232oC Vazamento ANSI : Classe IV, V Projeto Full Groove Aplicado em FTO ou FTC

Gaiola Balanceada: Vedao GrafiteNi-Resist Anel Interno

Grafite Anel Externo

Anel de vedao de grafite Range de Temp. : -196oC a +454oC Vazamento ANSI : Classe III, IV Material resiliente Grafite Aplicao em FTO ou FTC

Vlvula No Balanceada

Controle de lquidos, gases e vapores e outros de difcil manuseio (alta viscosidade) Dimetros de 1/2 - 4 pol. ANSI Class 150/300/600 Vedao: Class IV, V e VI Desvantagem: Requer Atuadores maiores

VALVULAS DE CONTROLE: GAIOLAS

ABERTURA RPIDA (Quick opening)

LINEAR

IGUAL PORCENTAGEM

VALVULAS DE CONTROLE: GAXETAS

Sistemas de Engaxetamento O sistema de engaxetamento fornece um selo dinmico entre a presso na vlvula e a haste. importante na preveno de vazamentos do fluido de processo para o meio ambiente. Instalados na caixa de gaxetas, os anis de engaxetamento so mantidos sob presso pelo espaador, que transfere a carga dos prisioneiros e flange. Materiais do engaxetamento so selecionados pela temperatura e caractersticas qumicas do processo. Anis de grafite e de TFE so os mais comuns.

Grafite

Teflon

Engaxetamento: Teflon

Engaxetamento de Teflon tipo Enviro-Seal

Sistema de Engaxetamento tipo ENVIRO-SEAL O sistema de engaxetamento de alta performance ENVIRO-SEAL excelente para aplicaes que requerem vazamentos reduzidos em conformidade com normas de proteo ambientais (abaixo de 500 PPM). Seu projeto de carga-ativa usa molas para manter constante a carga de vedao nos anis das gaxetas. Mantem as gaxetas sob constante carga por um perodo muito maior do que o engaxetamento standard, reduzindo a frequncia dos ajustes e reparos.Parafusos & Porcas Flange

Molas

Anel Seguidor

Sistema de Engaxetamento HighSeal para Aplicaes Severas O Sistema de engaxetamento de carga ativa de grafite HIGH-SEAL oferece excepcional capacidade de vedao. Utilizando molas Belleville, o sistema de carga ativa fornece uma carga constante sobre o material do engaxetamento, reduzindo a necessidade de ajustes e manutenes na caixa de gaxetas. O Sistema HIGH-SEAL possui uma escala que fornece indicao visual da carga de engaxetamento. O Sistema HIGH-SEAL particularmente til em aplicaes que ultrapassam os limites de presso e temperatura do engaxetamento ENVIRO-SEAL. Indicador de Carga

Caractersticas Projeto do fole Externamente pressurizado Guia superior e inferior Suporte e alinhamento radial

Batente mecnico Previne extenso maior

Detetor de vazamento Vedao Redundante Caixa de gaxetas padro

VALVULAS ROTATIVAS

Por Que Usar Vlvulas Rotativas? Vantagens Soluo Mais Econmica Melhor Relao $/CV Aplicao em Fluido Sujos, Com Potencial para Obstruo e Com Slidos em Suspenso Mais Compactas e Menor Peso Melhor Sistema de Vedao do Eixo Limitaes Restrio para Altas Quedas de Presso Poucas Opes de Caractersticas de Vazo

TIPOS DE VLVULAS ROTATIVAS Esfera Segmentada

Obturador Excentrico

Borboletas

VLVULA ROTATIVA: ESFERA SEGMENTADA

ATENUADOR DE RUDO:

O atenuador rotativo pode ser utilizado em aplicaes de lquidos e gases, reduzindo o efeito da cavitao e o nvel de rudo. Reduo do nvel de rudo em at 10 dBA e, permitindo o clculo de cavitao com KC = 1.0. Fluxo somente direto, disponvel em dimetros de 4 at 20 polegadas. Uso em celulose com consistncia mxima de 2%.

Vlvula Rotativa Tipo Obturador Excentrico

Vlvula Rotativa Tipo Obturador Excentrico

Rudo: FonteInterno baixo nvel de rudo Placa DVD (Differential Velocity Device) 1.0 at 12.0 Proporciona atenuao de rudo at 15 a 25 dBA

VLVULA ROTATIVA - BORBOLETA

Fisher 9500 Butterfly Valve

VLVULA BORBOLETA: DETALHES

VALVULAS DE CONTROLE: CONEXES conexes de uma Vlvula de Controle devem acompanhar as conexes da tubulao Roscadas Flangeadas Soldadas As

Tipos de Conexes CONEXES ROSCADAS Mais utilizadas em vlvulas de pequenos dimetros (< 2.0). Mais econmicas. Vedao metal/metal na rosca. Difcil manuteno e vazamentos. CONEXES FLANGEADAS Facilmente removidas da tubulao. Alto range de temperatura e presso. Pode ser utilizada em vlvulas de qualquer dimetro. Tipos: FF / RF / RTJ. CONEXES SOLDADAS So econmicas e apresentam mnimos nveis de vazamentos, mesmo em altas presses. Porm so mais difceis de serem retiradas da tubulao. Tipos: Socket Weld and Butt Weld.

CONEXES TIPO ROSCA

Control Valve pag 319

Conexes Flangeadas: RF, FF e RTJ

Conexo Flangeada: Tipo Wafer

CONEXOES: ALINHAMENTO DE FLANGES

Control Valve pag 322

CONEXES TIPO ENCAIXE PARA SOLDA (BUTT WELD) Aplicao: Alta Temperatura e Alta Presso Desvantagem: Dificuldade de Remoo da Tubulao

Control Valve pag 324

Relao Temperatura x Presso (Norma ANSI)

CLASSES DE VAZAMENTO Standard FCI 70-2

Para lembrar um teste de aceitao usado por fabricantes (e equipes