As Valculas de Controle

INSTITUTO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA

DO SUL DE MINAS GERAIS CAMPUS POUSO ALEGRE

CURSO DE GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA QUÍMICA

BEATRIZ CARVALHO

BEATRIZ REHBAIM

MIRTES EDUARDA APARECIDA COSTA

NUBYA APARECIDA SILVA

VÁLVULAS DE CONTROLE

POUSO ALEGRE

2021

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BEATRIZ CARVALHO

BEATRIZ REHBAIM

MIRTES EDUARDA APARECIDA COSTA

NUBYA APARECIDA SILVA

VÁLVULAS DE CONTROLE

POUSO ALEGRE

2021

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1. Introdução

As válvulas de controle representam cerca de 5% dos custos totais de uma indústria de processo químico, e elas são responsáveis por controlar o fluido do processo suportando todas as condições de operação, já que na maioria das vezes é exposta a condições severas.

Também podem ser definidas como sendo um orifício com dimensões variáveis e precisam apresentar corpo, atuador e castelo, e as vezes apresentam acessórios adicionais que otimizam e facilitam seu desempenho.

1. Atuador

O atuador fornece a força que uma válvula vai utilizar para fazer seu trabalho. O mais comum é uma câmera bipartida que contém um diafragma flexível, em uma das partes ele recebe o sinal de controle e na outra é fixado a um prato, apoiando-se em uma haste e uma mola.

1. Atuadores Pneumáticos

Em um atuador pneumático tipo mola e diafragma, a mola serve para se opor à força desenvolvida pela pressão do ar sob o diafragma e posicionar a haste do atuador para os sinais recebidos do controlador. A variação de pressão no diafragma consiste na faixa de variação da mola, para que se tenha um bom equilíbrio e o controle.

Um dos valores que deve ser especificado nos formulários padronizados das válvulas é a pressão de ar de acionamento disponível na planta, para assim dimensionar o atuador em função das forças de operação necessárias e eventuais acessórios.

Têm-se também os atuadores tipo pistão com retorno por mola, que podem ser de ação direta ou ação inversa. A válvula de controle de ação direta se fecha com o aumento da pressão de ar, já a de ação inversa se abre. Esses atuadores normalmente acionam válvulas de curso linear, com haste ascendente ou descendente, como as válvulas globo e suas variações.

Quando as válvulas se acionam em função das necessidades do processo, temos as válvulas tipo esfera ou borboleta, que possuem eixo rotativo e precisam de deslocamentos angulares que são transmitidos ao eixo da válvula.

Atuadores do tipo pistão com retorno por mola são utilizados por questões de segurança de processos e de equipamentos. A mola é posicionada na câmera oposta de onde o ar é injetado, dessa forma, a falha na alimentação do ar faz com que a mola leve o atuador para a posição desejada, aberto ou fechado.

Para os casos restritivos do atuador tipo pistão, pode-se utilizar o tipo cilindro de dupla ação, onde o ar age de forma alternada nas duas câmeras opostas, comutando a posição da válvula.

Para a mudança na posição da válvula precisa-se do comando de uma solenoide, que é instalada na linha de ar para o atuador. As válvulas solenoides desviam o fluxo de ar do atuador da válvula principal, dessa forma a válvula assume a falha desejada. Seu comando é elétrico e geralmente vindo da planta.

1. Atuadores Manuais

Neste caso, as válvulas são acionadas por volantes e hastes roscadas, alavancas e volantes com caixa de redução. Esse tipo de atuador tem grande utilização em casos que se precisa efetuar uma regulagem manual de fluxo para alguma finalidade do processo.

1. Atuadores Elétricos

Esse atuador é composto por um motor elétrico acoplado a uma caixa de medição. As válvulas que utilizam esses atuadores geralmente possuem grande diâmetro, precisando de grande força para abertura e fechamento das mesmas.

1. Atuadores Hidráulicos

São formados por um pistão e uma bomba de óleo, que conforme solicitado bombeiam mais ou menos óleo para o interior do pistão.

1. Corpo

O corpo da válvula é por onde o fluido de processo passa, ele possui um obturador que tem a função de restringir a vazão. O seu formato depende da relação entre a abertura da válvula e a vazão.

1. Castelo

O castelo é a parte que conecta o atuador e o corpo da válvula. Ele pode ser dividido em quatro tipos:

• Castelo normal;
• Castelo aletado;
• Castelo alongado;
• Castelo com fole de vedação.

A válvula com castelo normal é utilizada em temperaturas menores que 180°C e que o fluido de processo não seja toxico ou inflamável.

Quando a temperatura ultrapassa 180°C é utilizado o castelo alongado com aletas de resfriamento. Tem também o castelo alongado que previne o congelamento em casos criogênicos, são usados para que a temperatura das gaxetas não seja inferior a -25°C.

Em caso de fluidos tóxicos e inflamáveis são utilizados os castelos com fole de vedação, em que o fole é fabricado com ligas metálicas resistentes à corrosão.

Para evitar vazamentos do fluido de processo temos o engaxetamento, que consiste em anéis e acessórios com a função de fixar o sistema ao castelo.

1. Tipos de válvulas de controle

1. Válvulas Globo

2. Válvulas Esfera

3. Válvulas Borboleta

São um dos tipos mais antigos de válvulas de controle, mas possuem amplas aplicações como altas perdas de carga, vedação estanque e fluidos corrosivos. Compostas por restritores constituídos de um disco basculante num eixo, que obstrui uma seção de tubulação.

Possuem baixo custo inicial e de manutenção, baixo peso e alto desempenho se comparadas com válvulas globo de mesmo diâmetro. O projeto normal desta válvula (eixo alinhado com o disco) possui uma alta capacidade e resistência à erosão.