Apostila CVC valvuas de controle

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Departamento de Engenharia do Produto 
 
CENTRO DE TREINAMENTO TÉCNICO 
 
 
Curso de Válvulas de Controle - CVA 
 
 
 
VÁLVULAS DE CONTROLE 
 2
Sumário: 
 
 
1-Introdução 
 
2-Componentes principais 
 
3-Classificação das Válvulas de Controle 
 
4-Principais Tipos de Válvulas de Controle: 
1. Válvula globo de sede simples 
2. Válvula globo de sede dupla 
3. Válvula globo gaiola 
4. Válvula globo micro-fluxo 
5. Válvula globo angular 
6. Válvula globo três vias 
7. Válvula de diafragma 
8. Válvula sanitária 
9. Válvula borboleta 
10.Válvula de obturador rotativo excêntrico 
11.Válvula esfera 
 
5-Materiais de Construção 
 
6-Curvas Características de Vazão 
 
7-Atuadores Pneumáticos 
 
8-Acessórios para válvulas 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 3
Curso Válvulas de Controle 
Spirax Sarco 
 
1-Introdução 
 
A válvula de controle tem a função de 
manipular a vazão de um fluido (líquido, 
gás ou vapor) que escoa através de um 
conduto fechado. 
Pertencente ao grupo dos Elementos 
Finais de Controle, aválvula é um 
dispositivo que opera normalmente em 
conjunto com outros instrumentos de 
medição e controle, de modo a executar 
a regulagem automática do fluxo. 
A regulagem do fluxo é feita através da 
variação da área de passagem da 
válvula, em resposta ao posicionameno 
relativo de seus internos (obturador e 
sede). 
Para que uma válvula de controle possa operar corretamente é fundamental 
fazer um criterioso levantamento técnico das condições operacionais do 
processo a ser controlado, e a seguir o dimensionamento e a especificação da 
mesma. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1 – Diagrama esquemático de um sistema de controle por realimentação. 
 
 Válvula de 
Controle 
Atuador 
Controlador 
 
Processo 
Sensor 
 4
 
 
Fig. 1.2 – Malha de controle de temperatura por realimentação. 
 
 
Existem dois tipos de controle em que a válvula pode operar: 
 
(a)Controle de duas posições 
 
Neste tipo de controle a válvula pode assumir somente duas posições ou 
aberturas. Por exemplo, totalmente aberta ou totalmente fechada (conhecido 
como controle “on-off”) ou ainda 25% e 75% do curso. 
Este tipo de controle causa oscilações na variável controlada, sendo 
utilizado em processos que utilizam controle de nível, aquecimento de 
fluidos, autoclaves de indústrias alimentícias, etc). 
 
 
 
 
(b) Controle modulante 
 
Neste caso a válvula pode assumir infinitas posições ou aberturas 
intermediárias, incluindo as posições totalmente aberta e totalmente 
fechada. O controle modulante é o que mais exige de uma válvula, tendo em 
vista que a mesma opera a maior parte do tempo em aberturas parciais, 
estando sujeita a aumentos de velocidades, aumentos de diferenciais de 
pressão, que não raro causam erosão, vibração, ruído e cavitação. 
 
 
 
 
 
 5
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3 – Curva de resposta da variável controlada, em função do tempo. 
 
2-Componentes principais da válvula de controle 
 
Corpo 
É o componente da válvula que contém a pressão do fluido e também onde 
estão localizados os elementos de vedação, isto é, o obturador e a sede. 
As suas extremidades para conexão ao processo são normalmente flangeadas, 
roscadas ou soldadas. 
 
Classificação dos corpos: 
 
Corpo de sede simples 
Tipo de construção em que o como possui apenas um orifício de passagem e 
um elemento de vedação. 
 
Corpo de sede dupla 
Tipo de construção em que o como possui dois orifícios de passagem e um 
duplo elemento de vedação. 
 
Corpo de duas vias 
Este tipo de como é fabricado com duas conexões, sendo uma para entrada e 
outra para saída do fluxo. As conexões podem ser construídas em linha, 
permitindo fluxo de passagem reta ou construída em planos ortogonais, 
permitindo fluxo de passagem angular. 
 
Corpo de três vias 
Neste modelo o corpo é dotado de três conexões, sendo duas em linha e uma 
em plano ortogonal. Podemos ter: fluxo convergente (válvula misturadora)- duas 
entradas e uma saída; e fluxo divergente (válvula distribuidora) - uma entrada e 
duas saídas. 
Temperatura 
B - Modulante 
A - ”On-Off” 
C - Modulante, 
 grande “off-set” 
 6
Castelo 
O castelo é a parte da válvula onde estão montados a haste ou o eixo do 
obturador, bem como o sistema de engaxetamento. Serve também como 
suporte para fixação do atuador através de conexões flangeadas ou em alguns 
casos soldadas, O castelo esta sujeito às mesmas condições de pressão e 
temperatura atuantes no corpo, e deve ser especificado com o mesmo critério. 
 
Classificação dos castelos 
 
Castelo normal 
É o castelo padrão utilizado em aplicações gerais com temperaturas máximas de 
operação de até 250ºC, considerando-se as gaxetas tipo anéis de teflon PTFE 
(seção em “V”, com mola de compensação de desgaste). Para temperaturas de 
250ºC e até 426ºC, utiliza-se engaxetamento de grafite com espaçador sólido. 
 
Fig. 1.4 – Curva de resposta da variável controlada, em função do tempo. 
 
Castelo extendido 
Possui uma altura maior que o normal, de tal forma que a caixa de gaxetas fica 
bastante afastada em relação a área de escoamento do fluido. 
Ao longo do castelo extendido ocorre uma transferência de energia térmica, 
permitindo a utilização de um mesmo material de gaxetas para operar com 
fluidos de temperaturas extremas (de -196 a 5380C). 
 7
Castelo com fole de selagem 
Possui um fole de metálico soldado que veda totalmente a passagem do fluido 
em direção a caixa de gaxetas, evitando assim quaisquer vazamentos para o 
meio ambiente. É especificado em aplicações específicas, envolvendo fluidos 
tóxicos, radioativos ou explosivos (de -196 a 3000C). 
Quando se utiliza o fole de selagem, tanto o castelo como a caixa de gaxetas 
ficam isolados da ação corrosiva do fluido, podendo assim serem construídos 
com materiais de menor custo. 
 
Atuador 
O atuador é o dispositivo responsável pelo fornecimento da força motriz 
necessária para acionar a válvula ao longo do seu curso útil. Deve proporcionar 
uma operação estável e manter a posição do obturador apesar das forças 
estáticas e dinâmicas do fluido que tendem a deslocá-lo. Na condição de 
fechamento (‘shutt-off”) deve ser capaz de suportar o máximo diferencial de 
pressão e garantir a vedação requerida na válvula. Os atuadores podem ser 
pneumáticos, elétricos ou hidráulicos. 
 
3-Classificação das Válvulas de Controle 
 
3.1-Válvulas lineares 
• Válvula globo sede simples 
• Válvula globo sede dupla 
• Válvula globo micro-fluxo 
• Válvula globo gaiola 
• Válvula globo angular 
• Válvula globo de três vias 
• Válvula de diafragma 
Série KE71B; 
73B e 43B. Máx. 300 ºC 
@ 20 Kgf/cm² 
 
 8
3.2-Válvulas rotativas 
 
• Válvula borboleta 
• Válvula de obturador rotativo excêntrico 
• Válvula esfera 
• Válvula esfera caracterizada 
 
Nas válvulas lineares o elemento de vedação é acionado por uma haste 
deslizante e movimenta-se linearmente em direção à sede. 
Nas válvulas rotativas o elemento de vedação é acionado por um eixo rotativo e 
descreve um movimento giratório em direção à sede. 
 
4-Principais tipos de válvulas 
 
4.1-Globo Sede Simples – Guia Superior 
 
Neste tipo de válvula de globo o fluido escoa através de um único orifício de 
passagem. 
Acima do obturador existe um sistema de guia cuja função é garantir o correto 
alinhamento do conjunto haste-obturador ao longo do curso da válvula. 
 
 
Fig. 4.1.1 - Vista em corte de uma válvula globo LE (sede simples) 
 
 9
As principais características da válvula globo sede simples são: 
 
(a) Boa vedação devido a facilidade de ajuste e acabamento das superfícies de 
vedação. Classes de vedação (conforme a norma ANSI B 16.104): classe IV 
(0,01% Cv) e classe VI (“tight shut-off’). 
 
(b) Obturador desbalanceado. O fluxo deve ser orientado no sentido de abrir a 
válvula, ou seja entrando por baixo do obturador. O fluxo por cima deve ser 
evitado pois ele pode ocasionar instabilidades e batimentos do obturador 
contra a sede (“chattering”), principalmente em pequenas aberturas. 
 
Fig. 4.1.2PSIA 
Pressão a Juntante, P2 .........................................................................................100 PSIA 
Temperatura, T1 ...................................................................................................370 ºF 
Peso Molecular, M ................................................................................................18,02 
Pressão Critica .................................................................................................3.208,2 PSIA 
Temperatura Critica, PC... .....................................................................................705,5 ºF 
Razão dos Calores Específicos, K...........................................................................1,33 
Diâmetro da Tubulação ..........................................................................................6 Pol. 
Tipo de Válvula ...............................................................................................Globo Gaiola 
Sentido de Fluxo .......................................................................................Fluxo–Para-Abrir 
 
 
Resolução 
 
 
 
1º Passo – Selecionar a Formula 
 
)1/().(18 ZTMXYPCFNW VP ⋅⋅⋅⋅⋅= 
 
Onde: 
 
3,198 =N 
 
 
 
2º Passo – Verificar o Tipo de Fluxo 
 
( ) ( ){ }
70,0
74,0)4,1/33,1(/
41,0170/)100170(/)( 121
=⋅
==⋅
=−=−=
TK
TArVaporTK
XF
XKKXF
PPPX
 
 
Como X⎝
⎛ −
=
a
dPR
Pv1P
PSE 
 
(*) Cv, N1, dV são valores obtidos no cálculo da vazão da válvula (ver ISA 75.01). 
 
Considerando cones de redução/expansão - Fator Pipe 
Caso existe cones de redução e expansão na válvula, a equação abaixo deve ser utilizada: 
( )
⎟
⎟
⎠
⎞
⎜
⎜
⎝
⎛
⋅
⋅+
+σ⋅=σ
4
2
v
2
P
dV2N
Cv1Kb1K
Fp 
Onde Pσ é o sigma genérico final resultante. 
 
(*) Fp, K1, Kb1, Cv, N2 e dV são valores obtidos no cálculo da vazão da válvula (ver ISA 
75.01). 
 
 
4. Sigma considerando P2 no cálculo 
 
Outra forma conhecida de sigma é através de P2 ao invés de P1. Assim: 
 
2P1P
Pv2P
2 −
−
=σ (Equação 2) 
 
 73
Para relacionar 2σ com sigma σ basta subtrair, assim: 
1
2P1P
2P1P
2P1P
Pv2PPv1P
2P1P
Pv2P
2P1P
Pv1P
2 =
−
−
=
−
+−−
=
−
−
−
−
−
=σ−σ 
 
Conclui-se então que: 12 +σ=σ 
 
Muitas literaturas ainda trazem 2σ como valor de referência de sigmas máximos recomendados 
pelo fabricante. 
 
 
 
 
 
 
 74
 
 
 
 75
 
 
 
 
 
 76- forças atuantes na válvula globo sede simples 
 
Quando a válvula esta totalmente fechada, temos P2=O, e a queda de pressão 
AP = P1 - P2 = P1 - 0 = P1. 
A força resultante F, atua no sentido de levantar o obturador e é transmitida 
através da haste. 
Por exemplo: Considerar P1 = 70 Kg/cm2 e d=4 polegadas 
 
F= P 1 . π.(d)² 
4 
 
F= 70 [4.(2,54)]² F = 5.675Kgf 
4 
 
 10
Quanto maior for a pressão de entrada e também o diâmetro da sede da válvula 
maior será a força de atuação requerida ao atuador. Em muitos casos isto 
significa especificar um atuador de maior tamanho que o padrão, resultando em 
maior custo inicial. 
 
Fig. 4.1.3 - Aplicação de válvula globo em controle de vazão. 
 
 
A válvula globo sede simples se aplica ao contrôle modulante de líquidos, gases 
e vapores nas mais severas condições de temperatura e pressao. 
Devido ao perfil de escoamentodo fluido no seu interior (em forma de “S”), a 
válvula globo pode absorver grandes perdas de carga, sendo ideal por exemplo 
para estações redutoras de pressão em sistemas de vapor. 
 
 
As válvulas globo estão disponíveis nos seguintes diâmetros: 1/2’, 3/4”, 1”, 
1.1/4”, 1.1/2”, 2”, 3”, 4”, 6”, 8”, 10”, e 12”. Classes de pressão: 150#, 300#, 600#, 
900#, e 1500#. 
Estes modelos por serem mais compactos, oferecem solução bastante 
econômica para controle modulado ou “on-off” de fluidos como água, ar, vapor e 
outros. 
 
 
 
 
 11
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4.1.4 - Válvula globo modelo 
KE, com sede simples, guias 
superior e na sede. 
Equipada com atuador reversível, 
com diafragma rolante (área 
constante) e sistema multi-molas 
(compacto). 
Posicionador modelo EP5 
eletropneumático . 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 12
4.2-Válvula Globo Sede Dupla 
 
A válvula globo sede dupla, possui dois orifícios de passagem para o 
escoamento do fluido. 
A principal vantagem da sede dupla é o seu balanceamento, ou seja, o equilíbrio 
das forças estáticas que atuam sobre o obturador. O obturador com sede dupla 
opera com menores forças de acionamento, permitindo um controle mais suave 
e mais estável sob altos diferenciais de pressão. 
 
Fig. 4.2.1 - Vista dos internos da válvula sede dupla 
 
A principal limitação da válvula globo sede dupla é que quando na posição 
fechada apresentam um alto índice de vazamento, correspondente a classe II 
(0,5% Cv) da norma ANSI B16.104. 
Existe uma impossibilidade técnica para se assentar corretamente os dois 
obturadores nas respectivas sedes. Isto porque o obturador superior possui um 
diâmetro ligeiramente maior que o inferior, sofrendo dilatações térmicas 
diferentes quando em operação. 
No passado, a válvula globo sede dupla teve larga aplicação em indústrias de 
petróleo, químicas e petroquímicas, porém tornou-se inviável devido ao seu alto 
custo de aquisição e manutenção. 
Hoje em dia existem outros tipos de válvulas mais competitivas e com melhor 
desempenho quanto a vedação. 
 
 
 13
Classe de 
Vedação 
 
Máximo vazamento aceitável através da 
sede 
Especificação KE/LE 
Classe I Versão modificada das Classes II, III ou IV, na 
qual existe um acordo entre o fornecedor e o 
cliente, não requer teste. 
 
 
Classe II 0.5% da capacidade especificada 
 
(típica de válvulas globo 
sede dupla e válvula globo 
gaiola balanceada) 
Classe III 0.1% da capacidade especificada 
 
 
Classe IV 0.01% da capacidade especificada 
 
Sim - Padrão metal – metal 
Teste com ar, 50 psi. 
Classe V 5x10-4 ml por minuto de água, por polegada do 
diâmetro do orifício, por psi diferencial. 
 
Sim – Assento macio. 
Teste específico com água 
na pressão máx. trabalho 
ou 100 psi (por acordo). 
Classe VI Diâmetro orifício passagem Nº Bolhas/min. 
 (pol.) 
 1 1 
 1.1/2 2 
 2 3 
 2.1/2 4 
 3 6 
 4 11 
 6 27 
 8 45 
Sim – Assento macio. 
 
 
Nota: 
O assento macio propor- 
ciona um vedação 
praticamente estanque, 
“bubble-tight shut off”. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
CCllaasssseess ddee VVeeddaaççããoo ppaarraa vváállvvuullaass ddee ccoonnttrroollee,, 
ccoonnffoorrmmee aa nnoorrmmaa AANNSSII //FFCCII 7700--22 11997766:: 
 14
4.3-Válvula Globo Gaiola 
 
Este tipo de válvula vem sendo aperfeiçoado nos últimos anos face a sua 
crescente utilização na maioria dos processos industriais. 
A principal diferença da globo gaiola em relação a globo convencional, esta no 
projeto inédito dos internos, o qual proporciona as seguintes vantagens: 
 
(a) Facilidade de remoção das partes internas, pois estas são simplesmente 
encaixadas no como da válvula (não há roscas); 
(b) grande estabilidade operacional proporcionada pelo sistema de guia do 
obturador. A área de guia de uma globo gaiola é cerca de 30% superior a 
área de guia da globo sede dupla. 
(c) maior capacidade de vazão do que as globo convencionais. 
(d) obturador de menor peso, o que reduz a tendência a vibração horizontal e 
desgaste mecânico. 
(e) maior versatilidade: ampla variedade de internos anticavitantes e baixo 
ruído. 
 
Tipos Construtivos dos Internos 
 
• Válvula Globo Gaiola Desbalanceada 
• Válvula Globo Gaiola Balanceada 
 
4.3.1-Válvula Globo Gaiola Balanceada 
 
Fig. 4.3.1 - Válvula globo gaiola balanceada 
 
 15
A gaiola é uma peça cilíndrica montada sobre a sede, no Interior da qual desliza 
o obturador balanceado. A gaiola possui janelas ou aberturas laterais as quais 
são cuidadosamente projetadas de modo a produzir a curva de vazão desejada 
e garantir uma larga faixa de trabalho (“rangeability”). 
 
O obturador balanceado possui orifícios internos que equalizam a pressão em 
ambos os lados do obturador, promovendo assim o equilíbrio das forças 
atuantes sobre o mesmo. Dessa forma toma-se possível manipular maiores 
quedas de pressão, sem a necessidade de aumentar-se o tamanho do atuador. 
 
 
Fig. 4.3.2-Válvula globo gaiola balanceada 
SERIE C . 
 
A direita vemos o detalhe do obturador 
balanceado, com 4 furos de equalização de 
pressão. 
Este obturador é indicado para operar com 
altos diferenciais de pressão, com excelente 
estabilidade de controle. 
A série C esta disponível em diâmetros de até 12”, nas classes de pressão 
150, 300, 600, 1500 e 2500 libras. 
 
 
 16
4.3.2-Válvula Globo Gaiola Desbalanceada 
 
Este tipo é bastante semelhante a globo sede simples, exceto que a sede é 
fixada ao corpo através da própria gaiola e não através de roscas. 
Podemos notar que o obturador ao movimentar-se, é guiado pela parte interna 
da gaiola, semelhante ao movimento de um pistão de motor Isto melhora 
consideravelmente sua resistência a fluidos sujos e corrosivos. 
A válvula globo gaiola desbalanceada se presta ao controle de fluidos com 
pressões moderadas de operação, proporcionando boa vedação e uma ampla 
variedade de internos tais como: 
internos padrão (Cv= 1.0 — 400), internos reduzidos (Cv= 0,25 a 5), internos 
micro-fluxo, (Cv= 0,0025 — 0,20). 
 
Fig. 4.3.3 - Válvula globo gaiola desbalanceada 
 
4.4-Válvula globo micro-fluxo 
 
Trata-se de uma variação construtiva da válvula globo sede simples, em que a 
área de passagem (entre sede e obturador) é bastante reduzida quando 
comparada aos internos “padrão” para um mesmo tamanho do corpo. 
É fabricada nos diâmetros nominais de 1/2’, ¾”, 1”, 1.1/4”, 1.1/2”, 2” com Cv’s 
disponíveis nos seguintes padrões: 
• 0,15 / 0,25 / 0,40 / 0,50 / 0,85 / 1,0 / 1,2 / 1,9 / 2,0 / 2,5 / 3,4 / 4,5 / 5,5 / 7,0 / 8,0 
/ 10,6 / 11,0 / 13,0 e 14,017
É largamente utilizada em indústrias de química fina, petroquímicas, 
alimentícias, farmacêuticas, e onde se necessita manipular pequenas vazões ou 
dosagens de aditivos, catalizadores, reagentes e outros fluidos de processo. 
Quanto a vedação podem construídas com sede metálica (classe IV) ou sede 
resiliente (classe VI). 
 
4.5-Válvula globo angular 
 
Nste tipo construtivo o corpo é fabricado com duas conexões, dispostas em 
planos ortogonais, estabelecendo assim uma passagem angular de 90º. Por 
apresentar autodrenagem constante e uma passagem mais livre que as globo 
convencionais, é indicada para operar com fluidos lamacentos (“slurries”), fluidos 
erosivos e fluidos em vaporização (“flashing”). 
 
4.6-Válvula globo três vias 
Fig. 4.6.1-Válvula tipo três vias 
 
Trata-se de uma válvula globo em que o corpo possui três vias para 
escoamento, podendo ser utilizada para misturar ou separar fluidos de processo. 
Quando esta válvula é usada para misturar fluidos, temos um fluxo convergente, 
e quando é usada para separar fluidos, temos um fluxo divergente. 
Notar que esta válvula não serve para bloqueio, já que com o obturador 
totalmente levantado o fluxo passa de “A” para “C”, e com o obturador 
totalmente baixado o fluxo passa de “B’ para “C”. 
 18
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4.6.2 – Válvula misturadora, fluxo convergente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4.6.2 – Válvula separadora, fluxo divergente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
C A 
B
C A 
B
 19
4.7-Válvula de Diafragma 
 
Este modelo de válvula utiliza como elemento de vedação um diafragma 
prensado, normalmente fabricado em borracha (EPDM, até 650C) ou plástico 
(teflon, até 1750C). 
O diafragma além de produzir uma vedação totalmente estanque, também 
protege o mecanismo de acionamento em relação ao fluido de processo, 
dispensando assim a utilização de juntas e gaxetas no castelo. 
 
 
Fig. 4.7.1 - Vista em corte de uma válvula diafragma, corpo em ferro fundido, 
com acionamento manual, extremidades flangeadas e indicador de curso. 
 
Outra característica muito importante desta válvula é que o corpo é possui as 
paredes internas revestidas com materiais resistentes a corrosão, tais como, 
borracha (dura ou macia), neoprene, vidro, teflon, entre outros. 
Esta última característica aliada ao seu perfil de escoamento desobstruído, 
permite a manipulação fluidos com sólidos em suspensão, massa de papel (até 
5% de consistência), fluidos viscosos e fluidos lamacentos. 
 20
4.7.1-Componentes principais 
 
• Corpo - É fabricado normalmente em ferro fundido e depois revestido com 
material apropriado ao fluido do processo. Exemplo de materiais de 
revestimento: borracha natural, vidro, ebonite. teflon, chumbo, etc. 
 
• Castelo - É o conjunto formado pela tampa, haste e compressor. Ao girar-se o 
volante no sentido horário, a haste e o compressor movimentam-se para baixo 
O compressor comprime o diafragma contra a sede da válvula, efetuando a 
vedação. 
 
• Diafragma - É o elemento que desempenha o papel de obturador da válvula. O 
diafragma é constituído por uma peça de borracha prensada, sendo montado 
sob o compressor. Pode ser confeccionado em diversos materiais: neoprene, 
borracha nítrica (buna-N), viton, teflon, borracha natural, etc. 
 
• Extremidades - Tipo flangeada, roscada e solda de encaixe. 
 
A curva característica de vazão da válvula diafragma é extremamente limitada 
para serviços com contrôle modulante, sendo mais utilizada em contrôle “on-off”. 
requeridas na partida do mesmo. 
 
4.8-Válvula sanitária 
 
A válvula sanitária possui um corpo 
angular, com auto-drenagem, projetado 
especialmente para atender as normas 
que regulamentam as aplicações em 
processos sanitários. As partes internas 
da válvula, em contato com o fluido, são 
fabricadas em aço inoxidável 316L, com 
fino acabamento superficial (polimento 
0,4 microns), de modo a não acumular 
quaisquer partículas ou fibras que 
certamente iriam contaminar o processo 
na próxima batelada. 
 
O corpo é dotado de conexões integrais 
do tipo conexão rápida, totalmente livre 
de fendas ou aberturas. Isto permite 
uma fácil remoção da válvula e a necessária limpeza interna após o término da 
produçao. 
A válvula sanitária é bastante utilizada em indústrias de laticínios, de extração de 
sucos, farmacêuticas, etc. 
 21
4.9 -Válvula Borboleta 
 
Trata-se de um dos tipos mais comuns de válvulas de deslocamento rotativo. 
Possui um desenho construtivo simples, que consiste de um como tipo anel 
circular, no interior do qual tem-se um disco apoiado por dois mancais. Este 
disco possui movimento rotativo e pode deslocar-se em um ângulo de até 90 
graus, desempenhando assim a função do obturador da válvula. 
A sede é constituída pela própria parede interna do corpo, que na maior parte 
das aplicações é revestida (ou encamisada) com material resiliente (macio) de 
modo a garantir uma vedação totalmente estanque (classe VI -“bubble tight”). 
 
fig. 4.9.1 - Válvula borboleta, classe 125#, revestida com EPDM, extremidades 
tipo “wafer”, semi-lug, acionamento tipo volante com caixa de redução e cilindro 
pneumático. 
 
O corpo da válvula borboleta geralmente é do tipo sem flanges, também 
conhecido como tipo “wafer”, admitindo o fluxo nos dois sentidos. 
São geralmente fabicadas diâmetros de 2”a 24” (corpo tipo “wafer”) e de 30” a 
60” (corpo flangeado). 
 
Existe uma grande quantidade de fabricantes e também uma enorme variedade 
de modelos construtivos, porém são de especial interesse para aplicações em 
indústrias, aqueles com extremidades tipo “lug” e “semi-Iug”. 
 
 22
 A extremidade tipo “semi-lug” possui dois furos que auxiliam a montagem da 
válvula. Se adaptam facilmente aos flanges padrão ANSI ou flanges padrão 
DIN. 
 
 A extremidade tipo “lug” possui furação idêntica a dos flanges entre os quais 
será instalada. Pode ser especificada com ou sem rosca. Este tipo garante a 
correta centralização do corpo da válvula em relação a tubulação. 
 
4.9.1 - Análise das forças estáticas e dinâmicas na válvula borboleta 
 
 
Fig. 4.9.2 - Torque dinâmico em válvulas borboleta. 
 
Quando a válvula esta fechada ou completamente aberta podemos observar no 
gráfico que não há resultante de força torsora atuando sobre o disco. Isto ocorre 
devido a simetria do mesmo e ao balanceamento das forças exercidas pela 
pressão do fluido. 
Porém, quando o disco se desloca, assumindo diferentes aberturas parciais, tal 
balanceamento (equilíbrio) não existe mais. Surgem então forças resultantes 
que tendem sempre a fechar a válvula, qualquer que seja a direção do fluido. 
 
 Este efeito é semelhante ao que ocorre na asa de um avião, ou seja, a 
velocidade do fluxo na primeira borda é menor que a velocidade encontrada 
na segunda borda, o que gera uma distribuição desigual da pressão estática 
ao longo da superfície do disco. 
 
A força resultante da pressão estática é que produz um torque (força x distância) 
no sentido de fechar a válvula. 
A partir de 40 graus, podemos observar que o torque dinâmico cresce 
rapidamente atingindo o seu valor máximo a 70 graus. 
Por isso que válvulas tipo borboleta operando em torno de 70 graus podem 
 23
ocasionar instabilidades no controle, seja este manual ou automático. 
Recomenda-se em aplicações com controle modulante, que o curso máximo 
seja de 60 graus. 
 
4.9.2 - Válvula borboleta revestida internamente 
 
Fig. 4.9.3 - Válvula borboleta revestida internamente, corpo em aço carbono, 
revestimento de buna N, extremidades semi-lug, com volante e caixa de 
engrenagens. 
 
Pode-se afirmar que este modelo é 
o preferido pela maioria dos 
usuários pela excelente vedação 
que proporciona e também por ter 
uma grande resistência a fluidos 
corrosivos. 
A borracha é vulcanizada no anel 
metálico (este conjunto é conhecido 
como carretel), o qual pode ser 
substituído sempre que houver 
desgaste ou vazamentos. O disco 
metálico ao fechar, se encaixa 
totalmente no interior do carretel 
para promover avedação. 
 
 24
É bastante utilizada em serviços com líquidos (inclusive corrosivos ou com 
partículas em suspensão), gases e vapores, em indústrias químicas, 
petroquímicas, alimentícias, usinas de álcool e açúcar, entre outras. 
Para aplicação na indústria alimentícia, por exemplo na fabricação de suco de 
laranja concentrado, para atender aos requisitos de não-contaminação, o disco é 
fabricado em aço inoxidável (ASTM-A351-Grau CF8M) e depois totalmente 
polido. Isto garante que o mesmo não irá reter quaisquer partículas do produto, 
após a limpeza da linha. 
As limitações quanto a temperatura devem ser verificadas em função do tipo de 
elastômero ou qualquer outro revestimento utilizado pelo fabricante (ex: Buna N, 
Viton, Teflon, etc.). 
 
 
4.10 - Válvula Esfera 
 
A válvula esfera é constituída basicamente por um obturador rotativo, com o 
formato de uma esfera oca, montado no interior de um corpo, onde também 
estão instaladas as duas sedes da válvula. Devido ao seu sistema de 
assentamento, proporciona uma vedação excelente, mesmo com sedes 
metálicas. Apresenta elevada capacidade de vazão quando comparada com os 
demais tipos de válvulas, além de ser aplicável tanto em bloqueio como em 
controle modulante (sua curva característica de vazão é do tipo igual 
percentagem. 
Fig.10.1 - Válvula esfera com atuador 
pneumático , retorno por mola. 
A válvula esfera possui na verdade dois 
pontos de controle de fluxo. A medida que a 
esfera é fechada, a pressão de entrada vai 
sendo reduzida em dois estágios: na entrada 
e na saída. 
 
 
 25
 
 
Fig. 4.10.2 - Vista em corte de uma válvula esfera típica, com passagem integral. 
Corpo tipo bipartido, fabricado em aço inoxidável 316, com sedes de Teflon. 
 
 
 
4.10.1 - Componentes principais 
 
A válvula esfera é constituída de uma série de componentes, que poderão variar 
um pouco, conforme o fabricante: 
1-esfera 
2-haste de acionamento 
3-corpo 
4-sedes (metálicas ou resilientes) 
5-preme gaxetas 
6-cruzeta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 26
4.10.2 - Tipos de esfera 
 
• Esfera de passagem integral -“full ball” 
A área de passagem é totalmente livre e praticamente igual a área de passagem 
do corpo da válvula. Isto propicia máxima capacidade de vazão, mínima 
tendência a obstrução, sendo também adequada para passagem de “pigs” 
(sistema de limpeza de dutos de transferência e estucagem). 
 
Fig. 4.10.3 – Componentes de uma válvula esfera, corpo tipo monobloco, com 
acionamento manual. 
 
• Esfera de passagem reduzida -“reduced ball” 
Neste caso a esfera oferece uma área de passagem menor do que a “full ball”, 
em torno de 40% da capacidade de vazão. Possui um custo menor que o 
modelo integral. 
 
4.10.3 - Sistemas de guia da esfera 
 
• Esfera pendular 
 
Neste sistema as sedes suportam a esfera formando um conjunto auto-centrante 
com boa eficiência de vedação. 
Quando a válvula é fechada, a pressão estática do fluido à montante empurra a 
esfera contra a sede, num movimento pendular. Assim, a vedação é feita 
sempre na sede à jusante da válvula, independente do sentido de fluxo. 
 27
Este sistema é indicado para serviços de bloqueio e controle de processos, 
desde aplicações gerais com pressões moderadas, até fluidos viscosos, 
incrustantes ou com sólidos em suspensão. 
 
Importante: Ressaltamos que se uma esfera pendular for submetida a grandes 
diferenciais de pressão, o torque requerido para acionamento será muito maior, 
face ao aumento da força de atrito entre a esfera e a sede (válvula fechada). 
Dessa forma deve-se evitar a sua utilização em linhas de alta pressão. 
Classes de pressão típicas (ANSI B16.34): 150# e 300#. 
 
 
•Esfera flutuante 
 
O princípio de funcionamento é semelhante ao da esfera pendular, ou seja, a 
pressão do fluido empurra a esfera contra a sede quando a válvula é fechada. 
Porém, o movimento não é pendular porque a haste é apenas encaixada na 
esfera através de uma fenda apropriada. Dessa forma fica eliminado qualquer 
esforço cortante sobre a haste de acionamento, e a esfera pode mover-se 
livremente para se ajustar na sede. Isto propicia uma vedação eficiente a partir 
de diferenciais de pressão bem reduzidos, não induzindo histerese de 
acionamento. 
A esfera flutuante é suportada apenas pelas sedes da válvula, formando um 
conjunto auto-centrante. 
O corpo geralmente é forjado ou laminado, possibilitando a especificação de 
uma enorme variedade de materiais para atender a virtualmente qualquer 
processo industrial que envolva fluidos agressivos. 
Classes de pressão típicas para a válvula esfera flutuante (ANSI B16.34): 150#, 
300# e 600# (alguns fabricantes 900# e 1500#). 
 
 
Esfera “trunnion” 
 
A esfera é suportada por dois mancais de boa eficiência, o que redunda em 
baixos torques de acionamento da válvula, mesmo sob elevados diferenciais de 
pressão. Ao contrário do sistema pendular, a vedação é obtida através de sedes 
móveis que são pressionadas contra a esfera por molas instaladas entre como e 
sedes. Deste modo a esfera gira sempre em relação a mesma linha de centro, 
sem qualquer deslocamento lateral. Este sistema assegura um duplo bloqueio 
do fluido. Por se tratar de uma válvula robusta é amplamente utilizada na 
indústria de petróleo (produção e refino), gás natural (produção, compressão e 
distribuição), bem como indústrias químicas e petroquímicas. Também é 
indicada para manipular a vazão de gases com baixa pressão, já que para vedar 
não dependem da pressão do fluido. Classes de pressão típicas (ANSI Bl6.34): 
150#, 300# e 600#. 
 28
4.4.4 - Tipos de corpos 
 
O corpo da válvula é onde estão alojadas a esfera, mancais, haste e sedes de 
vedação. Podem ser construídos em 3 (três) tipos básicos: 
 
•Monobloco: Construção compacta. Utiliza a válvula com extremidades roscadas 
ou flangeadas. 
 
•Bipartido: Basicamente a válvula é dividida em 2 (duas) partes, que podem ser 
simétricas (duas partes iguais) ou assimétricas. Este tipo é geralmente fabricado 
com extremidades roscadas ou flangeadas. 
 
Tripartido: Construção de fácil manutenção, pois é possível retirar apenas o 
corpo da válvula, enquanto as extremidades permanecem roscadas ou soldadas 
à tubulação 
 
 
4.10.5 - Tipos de sede 
 
A construção da sede quanto ao projeto em si, pode ser do tipo sede fixa ou 
sede móvel (auto-ajustável) dependendo do modelo da válvula. Quanto ao tipo 
de material podemos ter: 
 
•Sede resiliente ou “soft seat” 
 
É fabricada teflon-PTFE, que é um tipo de fluorcarbono bastante utilizado, 
podendo inclusive ser reforçado com carga de grafite ou com pó de bissulfêto de 
molibdênio (MoS2). 
A carga de grafite (MoS2) apresenta boas propriedades de deslizamento, baixo 
coeficiente de atrito, resistência à abrasão e suporta altas pressões de trabalho. 
A sede resiliente apresenta vedação totalmente estanque, sendo bastante 
indicada para aplicações de bloqueio. Possuem também excelente resistência a 
fluidos corrosivos e um limite de aplicação da ordem de 2300C. 
 
Importante: No caso de operação com aberturas parciais, pode ocorrer uma 
deformação da sede de teflon, tendo em vista o aumento localizado da 
velocidade de escoamento. 
 
•Sede metálica 
 
E confeccionada com aço inoxidável, com revestimento de “stellite”, ou com ligas 
especiais. Suporta temperaturas acima de 2300C e também altos diferenciais de 
pressão. São aplicáveis não apenas em serviços de bloqueio, como também em 
controle modulante. 
 29
5-Materiais de Construção 
 
É muito importante que os profissionais envolvidos com a especificação de 
válvulas de controle, estejam familiarizados com os diversos materiais de 
construção, inclusive com as especificações ASTM e os padrões ANSI de 
classes de pressão. 
Isto pode ser útil não apenas na especificação de válvulas como também numa 
situação de emergência em que se necessite remanejar ou substituir uma 
válvula do processo. Nestes casos é importante lembrar que uma válvula de 
material mais nobre pode substituir uma de material menos nobre. 
 
Classificação 
GeralMATERIAIS 
FORJADOS 
MATERIAIS 
FUNDIDOS 
Limites de 
Temperatura 
•Ferro fundido ASTM-A.126 Cl.B -10ºC a 232ºC 
•Ferro dúctil ASTM-A-395 -10ºC a 232ºC 
•Aço carbono ASTM-A-105 ASTM-A-216 Gr.WCB -10ºC a 426ºC 
•Aço liga Cromo- 
Molibdênio 
5%Cr-1/2%Mo 
ASTM-A-182 
Gr. F5a 
ASTM-A-217 Gr.C5 -10ºC a 538ºC 
•Aço inox. 304 ASTM-A-182 
Gr. F304 
ASTM-A-351 Gr.CF8 -254ºC a 815ºC 
•Aço inox. 304L ASTM-A-182 
Gr. F304L 
ASTM-A-351Gr. CF3 -254ºC a 815ºC 
•Aço inox. 316 ASTM-A-182 
Gr. F316 
ASTM-A-351 
Gr. CF8M 
-254ºC a 815ºC 
•Aço inox. 316L ASTM-A-182 
Gr. F316L 
ASTM-A-351 
Gr. CF3M 
-254ºC a 815ºC 
•Bronze ASTM-B62 -198ºC a 288ºC 
•Monel ASTM-A-296 M35 -198ºC a 482ºC 
 
Tabela 5.1 - Materiais para fabricação de corpos de válvulas conforme a norma 
ASTM. 
 
Por exemplo: uma válvula de aço liga C5 (5% Cr e 1/2% Mo) pode substituir uma 
de WCB (aço carbono). Uma válvula de CF8M (Inox 316) pode substituir uma de 
WC (aço carbono). 
Mas em todos os casos, estas substituições caracterizam não conformidades e 
como tal precisam ter aprovação prévia dos órgãos de manutenção/inspeção e 
precisam estar identificadas e serem desfeitas na primeira oportunidade. 
 
Os principais materiais utilizados na construção de corpos de válvulas, sejam 
eles forjados, laminados ou fundidos, são normalizados pela ASTM-American 
Society for Testing and Materials”. 
 
 
 
 
 30
5.1 - Classe de Pressão 
 
O primeiro passo para selecionar-se o material de fabricação do corpo da 
válvula é levantar cuidadosamente as condições de operação determinadas pelo 
processo. Por condições de operação, entendemos os seguintes ítens: 
(a) Tipo do fluido (gás/vapor/líquido) a ser manipulado; 
(b) Pressão máxima e pressão mínima de operação; 
(c) Temperatura máxima e mínima de operação; 
(d) O fluido é corrosivo ou abrasivo? 
 
Com estas informações o pessoal de engenharia pode selecionar o material de 
fabricação da válvula, determinando também qual a classe de pressão requerida 
pelo processo. 
Para determinar-se qual a classe de pressão da válvula, utiliza-se a combinação 
pressão-temperatura, juntamente com o tipo de material (ver pág. 83 - Anexo I). 
Observando as tabelas do Anexo I, podemos verificar que a maioria dos 
materiais apresentam uma sensível redução na sua resistência mecânica, a 
medida que se eleva a temperatura de operação. 
As classes de pressão mais utilizadas para válvulas em indústrias em geral, são: 
Classes 150# , 300#, 600#, 900# e 1500#. 
Existem também outras classes intermediárias que podem ser especificadas: 
Classes 125#, 200#, 400#, e outras, dependendo do modelo de válvula. 
 
5.2 - Material dos Internos 
 
As partes internas, isto é, constituídas de sedes, obturador, buchas e hastes, 
estão sujeitas a maiores esforços mecânicos (principalmente em aberturas 
parciais) bem como maior desgaste por erosão, abrasão e cavitação. 
Por esta razão deve-se redobrar os cuidados na seleção dos materiais 
construtivos dos mesmos. 
Na tabela (6.2) , na página seguinte, vemos as principais características dos 
materiais utilizados para a fabricação de internos de válvulas: 
 31
 
Material 
dos 
Internos 
Limite 
de 
tempera-
tura (ºC) 
Dureza 
Rockwell 
C 
Resistência 
a Corrosão 
Resistência 
a Erosão 
Aplicações 
Típicas 
 
•Bronze 
 
-273 a 
232 
 
(60 BNH) 
 
Moderada 
 
Fraca 
Água, ar, gases 
e vapor. Quedas 
de pressão de 
até 50 psi. 
 
•Aço Inox. 
316 
 
-254 a 
315 
 
8 
 
Excelente 
 
Moderada 
Vapor, água, 
óleo e gases até 
200 psi de 
queda de 
pressão. 
 
•Aço Inox. 
420 
 
-100 a 
427 
 
40 
 
Moderada 
 
Boa 
Serviços 
erosivos. Altas 
quedas de 
pressão. 
 
•Aço Inox. 
431 
 
-100 a 
427 
 
44 
 
Moderada 
 
Boa/ 
Excelente 
Serviços 
erosivos. Altas 
quedas de 
pressão. 
 
•Aço Inox. 
440C 
 
-46 a 
427 
 
55-60 
 
Moderada 
 
Excelente 
Serviços 
altamente 
erosivos, ou 
cavitantes. 
 
•Stellite nº6 
 
-254 a 
815 
 
44 
 
Excelente 
 
Boa 
Serviços 
erosivos. Altas 
quedas de 
pressão. 
 
•Monel K 
 
-240 a 
315 
 
32 
 
Boa a 
excelente 
 
Moderada a 
Boa 
Serviços 
altamente 
corrosivos: 
álcalis, sais, 
produtos 
alimentícios 
Tabela 5.2 - Materiais utilizados para a fabricação dos internos de 
válvulas e suas características. 
 32
6-Curvas Características de Vazão 
 
O que vem a ser uma curva caraterística de vazão? Quando em uma válvula 
qualquer (posição fechada), desloca-se gradualmente o obturador no sentido de 
abertura, tem-se um aumento progressivo da área de passagem. E quanto 
maior for a área de passagem, maior será a vazão do fluido de processo através 
da válvula. 
A curva característica de vazão é a relação entre a percentagem de abertura e 
a respectiva vazão produzida. 
 
6.1-Curva Característica de Vazão Inerente 
 
 
Fig. 6.1.1 - Curvas características de vazão inerente 
 
 
 
 
 33
6.1- Curva característica inerente 
 
É a curva característica de vazão obtida, com uma queda de pressão constante 
durante a abertura da válvula. Os fabricantes de válvulas apresentam sempre 
curvas características do tipo inerente, as quais são levantadas em laboratório 
específico para testes hidrodinâmicos. 
O que define a curva característica de vazão é não só o tipo de válvula (globo, 
borboleta, diafragma, etc) mas também o perfil do seu obturador. 
 
6.2-Curva Característica de Vazão Instalada 
 
É a curva característica de vazão obtida sob condições de operação no campo, 
onde a queda de pressão varia, conforme a vazão e as demais condições do 
processo. Pode-se dizer em última análise, que é a curva real de vazão através 
da válvula, no processo onde esta instalada. Esta curva não é fornecida pelo 
fabricante da válvula e deve sempre que for necessário ser levantada no campo. 
 
6.3-Tipos de Curva Característica de Vazão Inerente: 
 
•Tipo Abertura Rápida 
 
Produz grandes variações de vazão no inicio da abertura, estabilizando a partir 
de 60% do curso. 
O fato desta curva apresentar um ganho inicial muito elevado, ocasiona 
instabilidades e oscilações quando utilizada para controle modulante. Indicada 
apenas para serviços de bloqueio (totalmente aberta ou totalmente fechada). 
Válvulas com característica semelhante a abertura rápida: válvula gaveta, 
válvula macho e válvula de diafragma. 
 
•Tipo Linear 
 
Produz uma variação de vazão constante ao longo da abertura da válvula. 
É utilizada para controle de processos em geral (líquidos, gases e vapor) onde a 
pressão da linha apresenta pouca variação. Válvulas com característica 
semelhante a linear: mais comuns são as válvulas globo com internos tipo 
linear e válvula de obturador rotativo excêntrico. 
 
•Tipo Igual Porcentagem 
 
No início tem-se uma pequena variação de vazão para um grande percentual de 
abertura. Entretanto, a medida que aumenta-se a abertura da válvula, há m 
aumento progressivo da vazão. 
Indicada para controle de processos onde ocorrem grandes variações de 
pressão, ou seja, a queda de pressão sobre a válvula não é mantida constante. 
Válvulas com característica semelhante a igual porcentagem: válvulas borboleta, 
válvulas esfera e válvulas globo com internos do tipo igual porcentagem. 
 
 34
 
 
Fig. 6.1.2 - Tipos de válvulas x Curvas características de vazão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.1.3 - Tipos de obturadores x Curvas características de vazão. 
 
 35
7- Atuadores Pneumáticos 
 
O atuador é o equipamento responsável por fornecer a força motriz necessária 
ao funcionamento da válvula de controle. É selecionado de modo a proporcionar 
um controle estável e suave, superando a ação das forças estáticas e dinâmicas 
do fluido que atuam na válvula de controle. 
A função do atuador é movimentar o elemento de vedação da válvula, em 
resposta ao sinal de comando do controlador. 
Principais tipos: 
• Pneumático a mola e diafragma; 
• Pneumático a pistão; 
• Elétrico. 
 
7.1- Atuador pneumático tipo mola e diafragmaEste tipo de atuador utiliza um diafragma flexível de neoprene, sobre o qual age 
uma pressão de carga variável em oposição à força produzida por uma mola. O 
diafragma é alojado entre dois tampos, formando duas câmaras, sendo uma 
delas totalmente estanque por onde entra o sinal de pressão do ar de 
acionamento. A força motriz é obtida pelo produto da pressão de carga vezes a 
área efetiva do diafragma. 
A faixas de pressão mais comuns são: 
de 0,2 a 1,0 bar 
de 0,4 a 2,0 bar 
de 0,8 a 1,5 bar 
 
Assim, por exemplo, uma válvula montada com atuador de ação direta 
recebendo 0,2 bar sobre o diafragma, estará 100% aberta. E quando for 
pressurizada com 1,0 bar estará 100% fechada. 
 
 
 
Ação direta 
Ar para Fechar 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 36
 
 
Ação Reversa 
Ar para Abrir 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
7.2 - Atuador pneumático tipo pistão 
 
Este tipo de atuador utiliza um pistão metálico montado no interior de um cilindro 
para converter a pressão do ar em força motriz. 
A medida que a pressão do ar aumenta no interior do cilindro, o pistão 
movimenta-se e empurra (ou gira, no caso de válvulas rotativas) o obturador da 
válvula de controle. 
A principal vantagem deste tipo de atuador é que ele suporta maiores níveis de 
pressão de ar e portanto é capaz de gerar maiores forças ou torques de 
acionamento. 
É largamente utilizado em válvulas rotativas como por exemplo a borboleta e a 
esfera. 
Como desvantagem podemos citar o fato de ter 
uma velocidade de acionamento muito rápida, fato 
que pode gerar oscilações e até golpes de aríete 
na tubulação em que opera. Neste caso devemos 
utilizar válvulas de fluxo (“speed control”) para 
reduzir a velocidade de acionamento da válvula. 
Podem ser fabricados com retorno por mola ou na 
versão dupla ação ( ar para abrir e ar para fechar). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 37
8- Acessórios para válvulas 
 
Acessórios são dispositivos utilizados na válvula com o objetivo de melhorar o 
seu desempenho, coletar informações e também auxiliar as ações de controle. A 
seguir relacionamos os principais tipos de acessórios: 
• Filtro de ar 
• Filtro-regulador 
• Válvulas solenóides 
• Chaves fim-de-curso 
• Conversores eletropneumático 
• Posicionadores 
• Transmissores de posição 
• “Boosters’ de volume 
• Volantes manuais 
 
 
8.1 - Filtro de ar 
 
É utilizado para eliminar umidade e impurezas da linha de ar comprimido que 
alimenta um instrumento ou um acessório pneumático. 
É muito comum especificar um filtro de ar na linha de suprimento de um 
posicionador eletropneumático, evitando assim o acúmulo de gotículas de água, 
óleo ou partículas no seu interior. 
 
 
8.2 - Filtro-regulador de ar 
 
Utilizado para filtrar e regular a pressão 
do ar de suprimento. 
Neste caso o filtro de ar possui um 
regulador de pressão incorporado e um 
manômetro para monitorar a pressão de 
saída (ex.: O-3Opsi., 0-2bar). 
A máxima pressão de entrada no filtro 
regulador é da ordem de 10 bar ou 150 
psi. 
Opcionalmente por razões econômicas, 
pode ser fornecido sem o manômetro. 
 
 
 
 
 
 
 38
8.3 - Válvulas solenóides 
 
Uma válvula solenóide é uma combinação de dois dispositivos: um solenóide 
(eletromagnético) com seu núcleo; e uma válvula contendo um orifício no qual 
um disco de vedação é posicionado para interromper ou liberar a passagem de 
fluido. A válvula é aberta ou fechada através do movimento do núcleo 
magnético, o qual é atraído pelo solenóide sempre que a bobina for energizada. 
Apresenta uma grande variedade de tensões AC/DC (por ex.: 24 VCC, 110 VCA 
e 220 VCA) podendo ser fornecidas com invólucros à prova de explosão ou à 
prova de água e pó. 
 
 
As bobinas, encapsuladas em epóxi sob pressão, são projetadas para operar em 
várias faixas de temperatura: 
• Classe F: trabalho contínuo até 155 0C; 
• Classe H: trabalho contínuo até 180 0C. 
 
Dependendo da aplicação podemos ter: 
 
• Válvulas solenóides de 2 vias: 
São válvulas de fechamento rápido, com uma conexão de entrada e outra de 
saída. Podem ser do tipo normalmente abertas ou normalmente fechadas. 
 
• Válvulas solenóides de 3 vias: 
Possuem três conexões e dois orifícios (quando um orifício abre o outro fecha). 
Émuito utilizada em contrôles “on-off”, para pressurizar atuadores tipo diafragma 
de simples ação. 
 
• Válvulas solenóides de 4 vias: 
Possuem quatro ou cinco conexões: uma entrada, duas saídas e um ou dois 
escapes. E normalmente utilizada para operar atuadores tipo cilindro de tipo 
dupla ação. Na posição desemegizada a pressão de entrada é api.icada a um 
dos lado do cilindro, enquanto o outro é exaurido para a atmosfera, e vice-versa. 
 
8.4 - Chaves fim-de-curso 
 
As chaves fim-de-curso fornecem um sinal elétrico para indicação remota da 
posição da válvula (aberta ou fechada). Geralmente são constituídas de chaves 
rotativas com dois polos simples de 16 A, SPDT, totalmente ajustáveis ao curso 
da válvula. Disponíveis também em DPDT e com sensores de proximidade 
(magnético). 
São montadas em caixas à prova d’água ou à prova de explosão, sendo 
fornecidas com suportes para montagem no atuador da válvula. 
 
 39
8.5 - Conversor eletro-pneumático 
 
A sua função básica é converter sinais de 
corrente ou tensão em sinal pneumático. Os 
conversores de uso mais comum convertem 
um sinal elétrico de 4-20 mA em um sinal 
pneumático de 3 a 15 psi. 
Podem ser montados junto à válvula ou à 
distância, evitando por exemplo a presença de 
sinais de corrente elétrica em uma área 
classificada e também vibrações sobre o 
instrumento. 
Os invólucros dos conversores também estão 
disponíveis em vários tipos de proteçao. 
 
 
 
8.6 - Posicionadores 
 
Em resposta ao sinal de comando do controlador, garante o posicionamento 
exato da válvula, compensando as forças dinâmicas do fluido e o atrito das 
partes deslizantes da válvula. Também aumenta a força de assentamento na 
válvula, tendo em vista que possui alimentação própria. 
Permite inversão de ação de controle e melhora o tempo de resposta da válvula. 
É o principal acessório utilizado nos sistemas de acionamento. 
Fig. 8.6.1 – Posicionador Pneumático EP5.Posicionador EP5 
 40
 
Fig. 8.6.2 – Esquema de funcionamento de um posicionador 
 
O modelo EP5 possui duas versões: Pneumático e eletro-pneumático, podendo 
ainda ser instalado em atuadores do tipo simples ação (retorno por mola) ou em 
atuadores tipo dupla ação (ar para abrir e ar para fechar). 
Possui uma alavanca deslizante com parafuso trava, que permite o ajuste do 
curso tanto para ação direta como para ação reversa. É possível também ajustar 
a velocidade de acionamento do atuador (ajuste de amortecimento). 
Recomenda-se que o mesmo seja especificado sempre com bloco de 
manômetros, pois isto facilita os procedimentos de calibração e inspeção do 
conjunto atuador - posicionador. 
Fig. 8.6.3 – Vista interna do posicionador eletro-pneumático EP5. 
 
 41
Posicionador Eletro-pneumático inteligente SP2 
 
O SP2 amplia as vantagens e benefícios inerentes a um posicionador comum, 
por oferecer uma qualidade inteligente para o controle pneumático. Com uma 
interface de fácil manuseio, o SP2 possui muitas funções configuráveis através 
do seu “software” integrado. Entre as principais funções estão o auto-ajuste na 
partida, medição da performance da válvula, indicação digital da abertura da 
válvula, status do sinal de entrada, e outros informados no manual de instruções. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.6.3 - Posicionador SP2: Indicação digital da abertura da válvula, teclado 
incorporado para ajuste de funções, “software” incluso com auto-diagnóstico, 
curso auto-ajustável na partida da válvula, tempo de abertura/fechamento 
ajustável, com três tipos de curvas características (linear, igual percentagem e 
abertura rápida). Pode ser fornecido com transmissor de posição 4- 20 mA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 42
ANEXO I - TABELAS TÉCNICAS PARA CLASSES DE 
PRESSÃO, CONFORME A NORMA ANSI B 16.34 
 
Tabela I.1: 
 MATERIAIS 
Tempe-
ratura 
ASTM-A-126 ASTM-A- 
105 
ASTM-A-216WCB 
(1) 
ºF 
Classe 125 
PSI 
Classe 
800 
PSI 
Classe 
150 
PSI 
Classe 
300 
PSI 
Classe 
600 
PSI 
 ø2”a 12” ø14”a 24” 
-20 a 100 - - 2.000 285 740 1.480 
-20 a 150 200 150 1.970 - - - 
200 190 135 1.940 260 675 1.350 
225 180 130 - - - - 
250 175 125 1.915 - - - 
275 170 120 - - - - 
300 165 110 1.895 230 655 1.315 
325 155 105 - - - - 
350 150 100 1.875 - - - 
375 145 - - - - - 
400 140 - 1.850 200 635 1.270 
425 130 - - - - - 
450 125 - 1.810 - - - 
500 - - 1.735 170 600 1.200 
550 - - 1.640 - - - 
600 - - 1.540 140 550 1.095 
650 - - 1.430 125 535 1.075 
700 - - 1.305 110 535 1.065 
750 - - 1.180 95 505 1.010 
800 - - 1.015 80 410 825 
850 - - 800 65 270 535 
900 - - 600 50 170 345 
950 - - 425 35 105 205 
1000 - - 235 20 50 105 
 (1) Ver nota 1, na página seguinte. 
 43
Tabela I.2: 
 MATERIAIS 
Tempe-
ratura 
ASTM-A-352-LC3 
(2) 
ASTM-A-352-LCB 
(3) 
ºF Classe 
150 
PSI 
Classe 
300 
PSI 
Classe 
600 
PSI 
Classe 
150 
PSI 
Classe 
300 
PSI 
Classe 
600 
PSI 
 
-20 a 100 290 750 1.500 265 695 1.390 
200 260 750 1.500 250 655 1.315 
300 230 730 1.455 230 640 1.275 
400 200 705 1.410 200 620 1.235 
500 170 665 1.330 170 585 1.165 
600 140 605 1.210 140 535 1.065 
650 125 590 1.175 125 525 1.045 
700 110 570 1.135 110 520 1.035 
750 95 505 1.010 95 475 945 
800 80 410 825 80 390 780 
850 65 270 535 65 270 535 
900 50 170 345 50 170 345 
950 35 105 205 35 105 205 
1000 20 50 105 20 50 105 
Notas: 
1)Uso prolongado acima de 800ºF (426ºC) , permitido mas não recomendado. 
 
2)Não deve ser utilizado acima de 650ºF (343ºC). Para trabalho a baixa 
temperatura o limite é de -150ºF (-101ºC). 
 
3)Não deve ser utilizado acima de 650ºF (343ºC). Para trabalho a baixa 
temperatura o limite é de -50ºF (-45ºC). 
 
 
 
 
 44
Tabela I.3: 
 MATERIAIS 
Tempe-
ratura 
ASTM-A-217-C5 ASTM-A-217-WC1 
(1) 
ºF Classe 
150 
PSI 
Classe 
300 
PSI 
Classe 
600 
PSI 
Classe 
150 
PSI 
Classe 
300 
PSI 
Classe 
600 
PSI 
 
-20 a 100 290 750 1.500 265 695 1.390 
200 260 750 1.500 260 680 1.360 
300 230 730 1.455 230 655 1.305 
400 200 705 1.410 200 640 1.280 
500 170 665 1.330 170 620 1.245 
600 140 605 1.210 140 605 1.210 
650 125 590 1.175 125 590 1.175 
700 110 570 1.135 110 570 1.135 
750 95 530 1.065 95 530 1.065 
800 80 500 995 80 510 1.015 
850 65 440 880 65 485 975 
900 50 355 705 50 450 900 
950 35 260 520 35 280 560 
1000 20 190 385 20 165 330 
1050 *20 140 280 - - - 
1100 *20 105 205 - - - 
1150 *20 70 140 - - - 
1200 *20 45 90 - - - 
Notas: 
1)Uso prolongado acima de 850ºF (454ºC), permitido mas não recomendado. 
*Somente para válvulas com extremidades para solda. 
 45
Tabela I.4: 
 MATERIAIS 
Tempe-
ratura 
ASTM-A-351-CF8 ASTM-A-351-CF8M 
ºF Classe 
150 
PSI 
Classe 
300 
PSI 
Classe 
600 
PSI 
Classe 
150 
PSI 
Classe 
300 
PSI 
Classe 
600 
PSI 
 
-20 a 100 275 720 1.440 275 720 1.440 
200 235 600 1.200 240 620 1.240 
300 205 530 1.055 215 560 1.120 
400 180 470 940 195 515 1.030 
500 170 435 875 170 480 955 
600 140 415 830 140 450 905 
650 125 410 815 125 445 890 
700 110 405 805 110 430 865 
750 95 400 795 95 425 845 
800 80 395 790 80 415 830 
850 65 390 780 65 405 810 
900 50 385 770 50 395 790 
950 35 375 750 35 385 775 
1000 20 325 645 20 365 725 
1050 *20 310 620 *20 360 720 
1100 *20 260 515 *20 325 645 
1150 *20 195 390 *20 275 550 
1200 *20 155 310 *20 205 410 
1250 *20 110 220 *20 180 365 
1300 *20 85 165 *20 140 275 
1350 *20 60 125 *20 105 205 
1400 *20 50 95 *20 75 150 
1450 *15 35 70 *20 60 115 
1500 *10 25 50 *15 40 85 
 
*Somente para válvulas com extremidades para solda. 
 
 
 
 
 
 
 46
 
 
 
 
Departamento de Engenharia do Produto 
 
CENTRO DE TREINAMENTO TÉCNICO 
 
 
 
 
Dimensionamento de Válvulas de Controle 
 
 
 
 
 47
 
Dimensionamento de Válvulas de Controle 
 
1)Cálculo do Coeficiente de Vazão - Cv 
 
1.1) lntrodução 
 
A correta especificação do diâmetro nominal de uma válvula de 
controle, requer inicialmente o cálculo do coeficiente de vazão, 
denominado Cv. Este coeficiente esta relacionado diretamente ao tipo de 
válvula e a sua área de passagem e basicamente exprime a sua 
capacidade de vazão. 
Quanto maior for o coeficiente de vazão de uma válvula, maior a 
sua capacidade de vazão quando instalada em um processo. 
Para calcular o coeficiente de vazão devemos fazer um criterioso le-
vantamento das variáveis de processo, o mais próximo possível das 
condições reais em que a válvula irá operar. 
Ressaltamos que, de nada adianta utilizar um método de cálculo de 
alta precisão, como o que será apresentado, sem que os dados necessá-
rios tenham sido corretamente obtidos. 
 
 
1.2)Dados necessários para o cálculo 
 
As informações necessárias para o dimensionamento de uma válvula de 
controle, podem ser divididas em três grupos 
 
a)Dados quanto ao fluxo: 
 
• Vazão (máxima, normal e mínima); 
• Pressão à montante (Pl) e à jusante (P2) para a vazão máxima, 
normal e mínima; e 
• Temperatura do fluxo. 
 
b)Dados quanto ao fluido: 
 
• Identificação do fluido; 
• Estado de fase do fluido (líquido ou gasoso); densidade. peso 
 48
específico ou peso molecular; 
• Viscosidade; 
• Pressão de vaporização 
 
c)Dados quanto à influência da tubulação: 
 
• Diâmetro da tubulação de entrada e saída. 
 
 
1.3)Análise dinâmica do fluxo através da válvula 
 
Analisando o escoamento de um fluido incompressível que escoa através 
de uma válvula de controle, podemos afirmar que: 
 
• O fluido ao entrar no interior da válvula de controle passa por um 
processo de transformação de energia, o qual segue os princípios 
físicos da conservação da massa e da energia. 
• Considerando que o nosso fluido de processo é um líquido (fluido 
incompressível), podemos verificar que quando o mesmo passa 
através de uma restrição, a sua velocidade de escoamento aumenta. 
• Esta energia adicional surgida durante a passagem do fluxo pela 
sede da válvula, deve-se à transformação da pressão estática do 
fluido, a qual diminui a medida em que a velocidade aumenta. 
• Após o escoamento do fluido pela sede, a velocidade retorna ao 
seu valor original, enquanto que a pressão estática recupera-se um 
pouco, porém mantendo-se a um valor inferior ao que apresentava 
antes na entrada da válvula. 
• A esta diferença entre a pressão a montante (P 1) e a pressão a 
jusante (P2), dá-se o nome de diferencial de pressão ou queda de 
pressão. 
 49
Figura 1.1: ESQUEMA DO COMPORTAMENTO DA PRESSAO E DA VELOCIDADE DE 
UM LÍQUIDO ESCOANDO ATRAVÉS DA VÁLVULA DE CONTROLE 
 
 
 
1-4) Coeficiente de vazão, Cv 
 
O Cv é definido como “o número de galões por minuto de água à 
temperatura de 60ºF que passa através da válvula, considerando-se uma 
queda de pressão de 1 PSI”. 
Este coeficiente é obtido experimentalmente pelos fabricantes e 
listado em tabelas com os respectivos diâmetros nominais das válvulas. 
Apresentamos abaixo a equação básica de dimensionamento para 
líquidos, padronizada pelo “Flow Controls Institute FCI”, em 1962. 
 
 Q = C v G
P∆
 
 
Atualmente, são utilizadas várias equações para cálculo do Cv, que 
levam em conta o estado fisico do fluido e uma série de fatores não 
 50
considerados na fórmula acima. 
Para selecionar-se uma válvula, deve-se inicialmente, calcular o Cv 
requerido, selecionando na tabela do fabricante um Cv nominal sempre 
maior que o calculado. 
 
 
 
 
 
1.5)Dimensionamento para líquidos (fluidos incompressíveis) 
“segundo a norma ANSI/ISA S75. 01” 
 
A vazão de um líquido newtoniano, pode ser calculada de acordo com a 
seguinte equação geral: 
 
 
Q = N1FP.FR.CV G
P∆ 
 
Onde: 
∆P = Queda de pressão ou diferencia! de pressão na válvula; 
G = Densidade relativa @ temperatura de operação; 
Q = Vazão volumétrica do líquido; 
Cv = Coeficiente de vazão; 
Fp = Fator de geometria da tubulação adjacente; e 
FR = Fator do número de Reynoldsna válvula. 
 
 
 
 
 
 
1.5.1) N1 - Constantes numéricas 
 
As constantes numéricas N, dependem das unidades utilizadas. 
Os valores de N, são dados na tabela 1.1, a seguir: 
 
 
 51
N Q W P T d,D 
N1 = 1 
N1 = 0,865 
GPM 
M3/H 
 psia 
bar abs. 
 
N2 = 890 
N2 = 0,002 
 Polegada 
milímetro 
N4 = 1730 
N4 = 7620 
GPM 
M3/H 
 Polegada 
milímetro 
N6 = 63,3 
N6 = 27,3 
 Lbs/H 
Kg/H 
psia 
bar abs. 
 
N7 = 1360 
N7 = 417 
SCFH 
NM3/H 
 psia 
bar abs. 
[R] 
[K] 
 
N8 = 19,3 
N8 = 94,8 
 Lbs/H 
Kg/H 
psia 
bar abs. 
[R] 
[K] 
 
N9 = 7320 
N9 = 2240 
SCFH 
NM3/H 
 psia 
bar abs. 
[R] 
[K] 
 
 
1 .5.2) Fp - Fator de geometria da tubulação adjacente 
A introdução do fator de correção Fp, deve-se ao efeito dos cones de 
redução e/ou expansão, utilizados para a instalação da válvula no 
processo. 
Figura 1.2: ESQUEMA DE MONTAGEM DE VÁLVULAS 
 
Na maioria das aplicações em processos, o diâmetro nominal da 
válvula é menor que o diâmetro da tubulação na qual será instalada. Por 
este motivo, torna-se necessário um arranjo especial, conforme o 
esquema da figura 1.2. 
A utilização de cones de redução na tubulação altera a capacidade de 
 52
vazão da válvula, por causa da perda adicional de pressão estática nestes 
dispositivos. 
Em outras palavras, à medida que a área de passagem diminui, há uma 
transformação da energia de pressão em energia cinética, aumentando assim 
a velocidade do fluido e reduzindo a sua pressão estática. 
 
Assim, a pressão real de entrada na válvula será fatalmente menor que a 
pressão fornecida para efeito de cálculo (existente na entrada do cone de 
redução). 
 
TIPOS DA 
VÁLVULA 
DIÂMETRO 
DO CORPO d/D 
 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 
VÁLVULAS ¾" – 1" 0,85 0,88 0,92 0,96 0,99 
GLOBO SEDE 
SIMPLES 
1.½ " - 4" 0,92 0,94 0,96 0,98 /0,99 
OU GAIOLA 6" - 16" 0,95 0,96 0,98 0,99 0,99 
 
MICRO-FLUXO ¼" - 1" 0,95 0,96 0,97 0,98 0,99 
 
VÁLVULA 2" - 3" 0,84 0,87 0,91 0,95 0,98 
BORBOLETA 4" - 10" 0,76 0,81 0,87 0,92 0,97 
 12" - 24" 0,66 0,71 0,79 0,87 0,96 
 
VÁLVULA 1" – 1. ½" 0,31 0,35 0,43 0,56 0,79 
ESFERA 2" - 16" 0,37 0,42 0,50 0,63 0,84 
Tabela 1.2: Valores de Fp para válvulas instaladas entre cones iguais (de redução e 
expansão). 
 
Os valores apresentados acima estão de acordo com a fórmula abaixo, 
extraída da norma ANSI/ISA S75.01. Esta equação permite calcular 
o fator Fp, para qualquer configuração dos redutores e expansores 
utilizados na instalação da válvula. 
Fórmula para cálculo de Fp: 
 
FP = 
⎟⎟
⎠
⎞
⎜⎜
⎝
⎛Σ
+ 2
2
2
1
1
d
C
N
K V
 
 
O termo K representa a soma algébrica dos coeficientes de resistência da 
pressão dinâmica, introduzidos pelas reduções e expansões, sendo obtido 
através das seguintes equações: 
 53
 
 
∑K = K
1
 + K
2
 + K
B1
 – K
B2 
 
Sendo: 
d- diâmetro nominal da válvula de controle; 
D- diâmetro nominal da tubulação de entrada/saída; 
k- coeficiente de resistência da pressão dinâmica. 
 
Caso os cones de redução e expansão sejam iguais, isto é, a tubula-ção 
de entrada tenha o mesmo diâmetro da tubulação de saída, a 
equação(1.3) fica reduzida a: 
 
∑k =K
1
 + K
2 
 
2
221 )1(5,1
2
D
dKK −=+
 
 
1.5.3) ∆P - Queda de pressão através da válvula. 
 
Também chamado de diferencial de pressão, é igual a diferença de 
pressão P1-P2. 
 
Para efeito de cálculo, deve-se considerar o menor valor entre: 
 
 
)( 1
2
21
VFLM PFPFP
PPP
⋅−⋅=∆⋅
−=∆⋅
 
 
Onde: 
 
MP∆ - Máxima queda de pressão capaz de produzir vazão, na condição 
de fluxo crítico. 
FL - Fator de recuperação de pressão do líquido (tabelado pelo 
fabricante). 
FF - Fator da razão de queda de pressão crítica do líquido. 
 
 54
Pv - Pressão de vapor do líquido à temperatura de operação. 
 
 
1.5.4) FL - Fator de recuperação de pressão 
 
O fator FL , é um coeficiente experimental e adimensional, definido 
matematicamente por: 
 
VC
L PP
PPF
−
−
=
1
21
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 1.3: Perfil da pressão estática em uma válvula de controle. 
 
 
O fator FL é influenciado principalmente pelo perfil de escoamento do 
fluido no interior do corpo da válvula. 
Este fator é determinado pelo fabricante em laboratórios específicos para 
ensaios hidrodinâmicos. 
 
 
Na prática uma válvula com um valor baixo para o fator FL , absorve 
pouca queda de pressão e apresenta uma alta recuperação de pressão. 
Isto significa que a válvula irá desenvolver altas velocidades de 
escoamento e conseqüentemente grande capacidade de vazão. Este seria 
o caso das válvulas tipo borboleta, esfera e de disco excêntrico. 
 
 
 P1 
 
 ∆ P 
 P2 
 Recuperação de pressão
 
 PVC 
 55
Ao contrário, se uma válvula apresenta um valor alto para o fator FL, 
significa que a mesma poderá absorver grandes quedas de pressão com 
uma baixa recuperação de pressão, proporcionando assim uma menor 
capacidade de vazão. Exemplos deste tipo de válvula: 
Globo convencional sede simples e sede dupla, globo gaiola, válvulas 
tipo baixo ruído, etc. 
 
Tipo de 
Válvula 
e de Internos 
Sentido 
de Fluxo 
Fator 
FL 
Fator 
XT 
Fator 
Kc 
Fator 
Fd 
Globo Sede 
Simples: 
 
-Contorno 
-Contorno 
-Em “V” 
-Gaiola 
-Gaiola 
Abre 
Fecha 
Qualquer 
Abre 
Fecha 
0.91 
0.89 
0.97 
0.90 
0.87 
0.70 
0.63 
0.79 
0.75 
0.70 
0.65 
0.68 
0.80 
0.65 
0.64 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
1.0 
Globo Sede 
Dupla: 
 
-Contorno 
-Em “V” 
Único 
Único 
0.89 
0.97 
0.70 
0.79 
0.70 
0.80 
0.71 
0.71 
Angular: 
-Gaiola 
-Gaiola 
Abre 
Fecha 
0.85 
0.80 
0.65 
0.59 
0.65 
0.54 
1.0 
1.0 
Obturador 
Rotativo 
Excêntrico 
Abre 
Fecha 
0.86 
0.76 
0.62 
0.49 
0.61 
0.37 
0.71 
0.71 
Esfera Fecha 0.55 0.15 0.28 1.0 
Borboleta –
90º 
Fecha 0.63 0.33 0.30 0.71 
Tabela 1.3: Valores Típicos de FL, XT, KC e Fd. 
(Extraídos do “Handbook of Control Valves – ISA). 
 
 
 
1.5.5) Fp - Fator da Razão de Pressão Crítica do Líquido 
 
Trata-se também de um fator adimensional e define-se como sendo a 
razão entre a pressão na “vena contracta” (Pvc) sob condições de fluxo 
crítico e a pressão do vapor do liquido (Fv) na temperatura de entrada. 
 
V
VC
F P
PF =
 
 56
Da equação (1.11) temos que: 
 
VFVC PFP ⋅= 
 
 
que é o valor estimado da pressão mínima no interior da válvula sob 
condições de fluxo crítico ou vazão bloqueada. 
Este fator é utilizado no cálculo da máxima queda de pressão MP∆ . 
O fator é obtido por meio da seguinte equação: 
 
C
V
F P
PF 28,096,0 −= 
 
 
*Sendo Pc a pressão critica do líquido, obtido em tabelas especificas. 
 
1.5.6)FR - Fator do número de Reynolds na válvula 
 
O Fluxo Não-Turbulento, em válvulas de controle, ocorre normalmente 
com fluidos de alta viscosidade e/ou baixa velocidade, podendo ser do 
tipo Laminar ou de Transição, de acordo com o valor calculado para o 
número de Reynolds da válvula (Rev). 
Nesta condição, a capacidade de vazão de uma válvula de controle, pode 
ser muito menor do que a esperada para um escoamento do tipo 
Turbulento. Daí a necessidade de introduzir se um fator de correção. 
 
O número de Reynolds é a relação adimensional entre as forças 
de inércia e as de origem viscosa. Quanto menor for o seu valor, maior 
será a influência das forças de origem viscosa e portanto, menos 
turbulento será o escoamento. 
 
Para otermos o fator de correção FR , devemos inicialmente calcular o 
número de Reynolds da válvula, a través da equação: 
 
 
 57
VL
d
EV
CF
G
QFNR
⋅
⋅⋅
=
υ
4
 
 
Onde: 
FR = Número de Reynolds na válvula; 
Fd = Fator modificador do número de Reynolds 
µ = Viscosidade absoluta, em Centipoise 
G = Densidade relativa do fluido à temperatura de operação. 
 
 
 
Gráfico 1 .2: FATOR DO NÚMERO DE REYNOLDS-FR 
 
 
 
 
Rev - Número de Reynolds da Válvula 
 
De acordo com a norma ANSI/ISA-S75.O1-1985 (FIow Equations For 
Sizing Control Valves) temos a seguinte classificação: 
 
Rev Tipo de Fluxo 
40.000 Turbulento 
 58
 
Notas: 
 
1)Se “Rev’” formenor que 56, o valor de FR poderá ser obtido tanto 
pelo gráfico, como também pela equação a seguir: 
 
[ ] 67,0019,0 evR RF ⋅=
 
 
2)Se “Rev” estiver entre 56 e 40.000, pode-se utilizar o gráfico 1.2 ou os 
valores apresentados na tabela abaixo: 
 
FR REV 
0.284 56 
0.32 66 
0.36 79 
0.40 94 
0.44 110 
0.48 130 
0.52 154 
0.56 188 
0.60 230 
0.64 278 
0.68 340 
0.72 471 
0.76 620 
0.80 980 
0.84 1560 
0.88 2470 
0.92 4600 
0.96 10200 
1.00 40000 
 
 
3)Finalmente, se Rev for maior que 40.000, teremos um fluxo turbulento 
e neste caso, FR=l. 
 
 
1.5.7)Fator modificador do número de Reynolds-Fd 
 
Este fator corrige o número de Reynolds em função da geometria interna 
da válvula. 
 59
Através de experiências chegou-se a conclusão de que o coeficiente Fd é 
proporcional a 1/n. Onde n é o número de passagens (ou fluxos) no 
interior da válvula. 
Na tabela 1.3 são fornecidos os valores do fator Fd. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 60
Exemplo de Dimensionamento com Líquidos 
 
Dados: 
Fluido .......................................................................................................Benzeno (C6H6) 
Vazão........................................................................................................160 GPM 
Pressão a Montante, P1 ............................................................................150 PSIA 
Pressão a Juntante, P2 ..............................................................................120 PSIA 
Temperatura, T1 .......................................................................................200ºF 
Densidade Relativa ...................................................................................0,879 a T1 
Pressão de Vapor, PV ...............................................................................25 PSIA 
Pressão Critica ..........................................................................................701 PSIA 
Diâmetro da Tubulação .............................................................................3 Pol. 
Tipo de Válvula ........................................................................................Globo Gaiola 
Sentido de Fluxo .......................................................................................Fluxo–Para 
 Abrir 
Tipo de Fluxo ............................................................................................Turbulento 
(FR=1) 
 
G
PCFFNQ VRP
∆
⋅⋅⋅= 1 
 
[ ]VFLM PFPFP
psiPPP
⋅−=∆•
=−=−=∆•
1
2
21 30120150
 
 
91,0
701
2528,096,0
28,096,0
=−=
−=
F
C
V
F
F
P
P
F
 
 
[ ] psiPM 07,10325.91,01509,0 2 =−=∆• 
Como ∆P