valvulas manuais industriais

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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O que o castelo?

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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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(Flangeados)

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(Flangeados)

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(Flangeados)

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(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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(Pressure seal)

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(Pressure seal)

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(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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(Lip seal)

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(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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(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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Manual

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Atuador Pneumtico

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Atuador Eltrico

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Com Auxilio

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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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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

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sc.senai.br | 48 3231.4100 | 48 3231.4211

Rodovia Admar Gonzaga, 2765 Itacorubi 88034-001 Florianpolis, SC 61

Qualquer dvida entre em contato:[email protected]

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