Relatório Válvulas

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SENAI – BA
SERVIÇO NACIONAL DE APRENDIZAGEM INDUSTRIAL
CURSO TÉCNICO EM MECÂNICA INDUSTRIAL
RELATÓRIO TÉCNICO DE VÁLVULAS
TUBULAÇÕES, VÁLVULAS E ACESSÓRIOS
LAURO DE FREITAS, BAHIA
2018
 
BRUNO LESSA
RAFAEL PASCOAL
TADEU NUNES
IURI CAMPOS
						
TUBULAÇÕES, VÁLVULAS E ACESSÓRIOS
Relatório técnico sobre válvulas apresentado ao docente Almir José Polito de Tubulações, Válvulas e Acessórios da turma 55701 de Mecânica Industrial do Senai – Ba para obtenção de nota parcial na mesma.
LAURO DE FREITAS, BAHIA
2018
SUMÁRIO
INTRODUÇÃO	
Válvulas são acessórios de extrema importância e complexidade em alguns casos, graças às válvulas, há o fornecimento de água pura e fresca nas residências, assim como o refino e distribuição de fluidos de todos os tipos seria ineficaz, perigosa e ineficiente no sistema industrial. 
Por definição, a válvula é um acessório destinado a bloquear, restabelecer, controlar ou interromper o fluxo de um fluido dentro de uma tubulação. Por meio da automação, as válvulas podem ligar ou desligar, regular, modular ou isolar. Atualmente podem, além de controlar o fluxo, controlar o nível, o volume, a pressão, a temperatura e a direção do fluido, sejam eles líquidos superaquecidos, gases corrosivos, materiais radioativos e gases tóxicos.
Os materiais de fabricação variam desde bronze fundido, simples produção e disponível em qualquer loja de ferramentas, ou fabricado em uma liga exótica de metal de extrema precisão para uso em um sistema altamente sofisticado como numa usina nuclear. Relativo ao seu diâmetro, pode variar desde menos de uma polegada até superar 72”, variando conforme as exigências técnicas do fluido, planta e normas técnicas, podendo suportar baixas ou altas temperaturas, como altas ou baixas pressões.
Vale-se ressaltar que em qualquer instalação deve ser feita em locais de fácil acesso, para que manobras e a manutenção possam ocorrer sem dificuldades, além do que deve haver o menor número possível de válvulas, sendo compatível com o funcionamento da mesma, pois as válvulas tendem a ter alto custo de aquisição, aproximadamente 8% do custo total de uma instalação de processamento, e manutenção, sendo necessário muitas vezes a vistoria para se evitar a possibilidade de vazamentos, ocorridos principalmente em suas juntas e gaxetas. Caso haja algum dano nas válvulas, pode acarretar desde o vazamento do fluido, como lentidão na passagem do fluido, acarretando prejuízo.
TIPOS DE VÁLVULAS
1. Válvulas de Bloqueio
Gaveta
Válvulas do tipo gaveta são bastante importantes e o seu uso é bastante generalizado, não são adequadas para velocidades muito altas. (Figura 01)
 Sendo que seus principais empregos são os seguintes: 
i) Em quaisquer diâmetros, para todos os serviços de bloqueio em linhas de água, óleos e líquidos em geral, desde que não sejam muito corrosivos, nem deixem muitos sedimentos ou tenham grande quantidade de sólidos em suspensão. 
ii) Em diâmetros acima de 8” para bloqueio em linhas de vapor. 
iii) Em diâmetros acima de 2” para bloqueio em linhas de ar.
As válvulas do tipo gaveta são utilizadas para quaisquer pressões e temperaturas e não sendo adequadas para uso quando as velocidades de escoamento sejam muito altas, pois conforme o uso provoca erosão no assento e no disco. O funcionamento se deve com o movimento de uma peça chamada de gaveta, esta peça se desloca paralelamente ao orifício da válvula, e perpendicularmente ao sentido geral de escoamento do fluido fazendo com que ocorra o fechamento da válvula. Na abertura dessas válvulas deve estar sempre totalmente aberta para que se evite a perda de carga causada, devem trabalhar exclusivamente completamente abertas ou completamente fechadas e quando ocorre de estarem parcialmente abertas, causam perdas de carga elevadas e a laminagem da veia fluida, acompanhada muitas vezes de cavitação e violenta erosão e corrosão. Deve se ficar atentos pois são sempre de fechamento lento, sendo impossível fechá-las instantaneamente, sendo o tempo necessário para o fechamento será proporcional ao tamanho da válvula. Essa é uma das principais vantagens das válvulas de gaveta, porque assim controla-se o efeito dos golpes de aríete.
Em questão a vedação é absolutamente estanque, entretanto, na maioria das aplicações práticas, esse tipo de vedação acaba não sendo necessária. As válvulas de gaveta, como têm o fechamento de metal contra metal, são consideradas de segurança em caso de incêndio, desde que os metais empregados sejam de alto ponto de fusão, tornando o sistema mais seguro.
b) Válvulas de esfera
É a válvula de bloqueio que até pouco tempo representava a minoria das válvulas instaladas, mas que a partir do final da década de 80 passou a ganhar o espaço perdido pelas válvulas de gaveta, por serem mais eficientes e de menor custo (Figura 2). Sua principal característica é a mínima perda de carga para os modelos de passagem plena e a baixa perda de carga para os outros modelos devido à pequena obstrução do fluxo quando totalmente abertas. Podemos dizer que a válvula de esfera representa uma evolução da válvula de macho. As vantagens das válvulas de esfera sobre as de gaveta são o menor tamanho, peso e custo, melhor vedação, maior facilidade de operação e menor perda de carga. Essas válvulas são também melhores para fluidos que tendem a deixar depósitos sólidos, por arraste, polimerização, coagulação etc.: A superfície interna lisa da válvula dificulta a formação desses depósitos, enquanto que, para a válvula de gaveta, o depósito pode impedir o fechamento completo ou a própria movimentação da gaveta. Algumas válvulas de esfera são “à prova de fogo”, com dispositivos especiais de dupla sede garantindo perfeita vedação, mesmo no caso de destruição dos anéis retentores, estando a válvula envolvida por um incêndio.
2. Válvulas de Regulagem
a) Válvulas globo
Válvulas globo têm esse nome universalizado devido à forma globular concebida inicialmente no projeto de seu corpo. Também conhecida como registro de pressão, assim como a de agulha, presta-se a regular vazão e bloquear o fluxo de fluidos em uma tubulação (Figura 3). Existem desde as válvulas domésticas (a maioria das válvulas de lavatórios, chuveiros e pias são válvulas de globo, com a vedação sendo chamada de “carrapeta”), até válvulas com cerca de DN 300 (12”) ou até mesmo DN 400 (16”). Seu funcionamento para abrir ou fechar é feito manualmente por um volante fixo à extremidade da haste e quando girada, promoverá um movimento de translação em sentido ascendente ou descendente do obturador acoplado à outra extremidade da haste que atuará na sede localizada no corpo da válvula, abrindo, fechando ou regulando a passagem do fluxo. Existem quatro versões deste tipo de válvula, todas elas com características comuns quanto ao funcionamento, mas com projetos de disposição do corpo de forma tal que as diferenciam, proporcionando assim melhores opções aos projetistas e instaladores em montagens de tubulações. Como regra geral, as Válvulas globo devem ser instaladas de forma que o fluido entre pela face inferior do tampão. As Válvulas globo são usadas principalmente para serviços de regulagem e de fechamento estanque em linhas de água, óleos, líquidos em geral (não muito corrosivos), e para o bloqueio e regulagem em linhas de vapor e de gases. Para todos esses serviços as Válvulas globo são empregadas para quaisquer pressões e temperaturas, em diâmetros até 8”. Não é usual o emprego de Válvulas globo em diâmetros maiores porque seriam muito caras e dificilmente dariam uma boa vedação. 
b) Válvulas de agulha
Também conhecida simplesmente por “válvula de agulha”, ou ainda como “globo ponta de agulha” são as válvulas destinadas à regulagem precisa de vazão. A válvula de agulha é uma variação das válvulas globo e, portanto, de funcionamento idêntico. Ela difere basicamente no seu elemento de vedação(obturador) que se caracteriza pelo seu formato cônico extremamente agudo, normalmente constituído na própria extremidade da haste que promove os movimentos de abertura, fechamento e principalmente regulagens. Este tipo de válvula tem o orifício de passagem bastante reduzido em relação à bitola da válvula para que se possa obter uma maior precisão nas regulagens de vazão (Figura 4). As válvulas de agulha são indicadas para serem utilizadas em aparelhos de instrumentação de ar comprimido, gases e líquidos homogêneos em geral com baixa viscosidade.
c) Válvulas borboleta 
 A válvula borboleta, uma das mais antigas, recebe esse nome em função da aparência se seu obturador, tem por função a regulagem e o bloqueio do fluxo em uma tubulação e pode trabalhar em várias posições de fechamento parcial. O fechamento da válvula é feito pela rotação de uma peça circular, chamada disco, em torno de um eixo perpendicular à direção de escoamento do fluido. Quase todas as válvulas de borboleta têm anéis de sede em elastômeros, com quais se consegue uma excelente vedação (figura 05). As válvulas de borboleta foram originalmente concebidas como válvulas de regulagem, mas devido ao aprimoramento da sede pode também trabalhar como válvulas de bloqueio. É utilizada principalmente em sistemas de adução e de distribuição de água bruta ou tratada, e em estações de tratamento de água e de esgotos e ainda é utilizada na indústria química, petroquímica, farmacêutica e alimentícia. Podem ser usadas em serviços de alta corrosão pois existem válvulas com revestimento anticorrosivo tanto no corpo como na haste e no disco de fechamento. São utilizadas em tubulações contendo líquidos, gases, inclusive líquidos sujos ou contendo sólidos em suspensão, bem como para serviços corrosivos. As vantagens de uma válvula borboleta são muitas, como a facilidade de montagem, construção compacta, robusta e leve ocupando pequeno espaço, excelentes características de escoamento com alta capacidade de vazão, baixo custo e boa performance como válvula de regulagem e de controle.
d) Válvulas de diafragma
 Este tipo de válvula tem origem de seu nome ligada a um componente que realiza a sua vedação: o diafragma. Trata-se de uma peça moldada e prensada feita de borracha ou plástico. De construção bastante simples estas válvulas se compõem de três unidades: corpo, diafragma e tampa (figura 06). Dispensam qualquer tipo de engavetamento da haste. São de fácil manutenção e normalmente dimensionadas para trabalho contínuo por longos períodos, com uma condição mínima de manutenção. A geometria de seu corpo representa um perfil angular permitindo receber vários tipos de revestimentos, tais como: borracha, ebonite, vidro, teflon, etc. Além disso, o mecanismo de acionamento é completamente isolado do fluido que passa em seu corpo, evitando assim elementos como juntas e gaxetas. As válvulas de diafragma são quase sempre válvulas pequenas (até 6”), geralmente de materiais não metálicos ou de metais com revestimentos internos especiais contra a corrosão (ebonite, borracha, plásticos, vidro, porcelana etc.). A temperatura limite de trabalho da válvula está em geral na dependência do material empregado no diafragma, que varia conforme o fluido conduzido (borracha natural, borrachas sintéticas, neoprene, teflon etc.).
3. Válvulas que Permitem o Fluxo em Um só Sentido 
a) Válvulas de retenção 
As válvulas de retenção caracterizam-se pelo auto operação proporcionada pelas diferenças de pressão entre montante e jusante exercidas pelo fluido em consequência do próprio fluxo, não havendo necessidade da atuação do operador. As válvulas de retenção são denominadas de “válvulas unidirecionais” e são instaladas com a finalidade de evitar a inversão no sentido do fluxo, o refluxo. Quando ocorre a interrupção no fornecimento de energia das bombas e, consequentemente ocorre a parada do escoamento, as válvulas de retenção se fecham impedindo o refluxo e retendo a coluna do fluido na tubulação. Como função secundária, são importantes para a manutenção da coluna de líquido durante a paralisação e fundamentais também para se evitar que a sobre pressão causada por golpes de aríete resultantes da parada brusca do escoamento chegue às bombas (figura 07). 
 b) Válvulas de pé
São válvulas de retenção especiais para manter a escorva (linha com líquido) nas linhas de sucção de bombas; devem ser instaladas na extremidade livre da linha, ficando mergulhadas dentro do líquido no reservatório de sucção. Essas válvulas são semelhantes a válvulas de retenção de levantamento, tendo geralmente no tampão um disco de material resiliente (plásticos, borracha etc.), para melhorar a vedação. Possuem também uma grade externa de proteção (Figura 08).
4. Segurança e Alívio
As válvulas de segurança e/ou alívio são dispositivos automáticos de alívio de pressão sendo obrigatórios em vasos de pressão ou caldeiras, cuja pressão interna seja superior à pressão atmosférica, evitando as consequências da exposição às condições perigosas de sobre pressão (figura 09). Desta forma, em todo vaso de pressão sujeito a pressão positiva superior a 15 psig é obrigatória a instalação de pelo menos uma válvula de segurança e/ou alívio ajustada na PMTA do vaso ou abaixo desta e cuja capacidade de vazão seja igual ou superior ao volume do fluido fornecido a este. A função de toda válvula de segurança instalada em caldeiras, vasos de pressão ou tubulações, em processos industriais, é aliviar o excesso de pressão, devido ao aumento da pressão de operação acima de um limite pré-estabelecido no projeto do equipamento por ela protegido. As consequências de sua falha podem ser: a perda de vidas e/ou do capital investido. As válvulas de segurança são utilizadas quando o fluido é compressível, como gases e vapores e que proporcionam uma abertura rápida e instantânea na pressão de ajuste. As válvulas de alívio são aplicadas em vasos de pressão ou tubulações que armazenam ou transportam líquidos, respectivamente. Nesse tipo de válvula o curso de elevação do disco e a capacidade de vazão são proporcionais ao aumento de pressão do processo até serem limitados pela área formada pelo curso de elevação do discoem relação ao bocal ou pela área de passagem efetiva do bocal (o que for menor). As válvulas de segurança e alívio são projetadas para aplicações com ambos os tipos de fluidos, tanto gasoso ou líquido. Portanto, as válvulas de segurança de um modo geral oferecem uma medida de proteção devido aos potenciais níveis perigosos de temperaturas elevadas e as forças causadas pelas excessivas pressões de vapor ou qualquer outro fluido compressível dentro de um sistema. Por exemplo, 1 litro de água se for colocado sobre o fogo e vaporizado na pressão atmosférica, tem seu volume específico elevado em 1725 vezes. Isto significa que esse vapor produzido “deseja” ocupar um espaço 1725 vezes maior do que aquele ocupado pela água. Se a pressão for elevada, mantendo-se o mesmo volume de água, o volume de vapor produzido vai sendo reduzido, porém, a energia armazenada, além da temperatura, vai aumentando com o aumento da pressão. A função da válvula de segurança é eliminar o aumento dessa energia que está armazenada no vapor e reduzir a pressão para um nível seguro para o processo. Uma válvula deve ser utilizada para alívio de pressão quando mesmo um equipamento seja um projeto seguro, pois ele não pode evitar as causas responsáveis pela sobre pressão. A válvula de segurança e/ou alívio também não evita essas causas, porém, ela evita as consequências que podem chegar a ser catastróficas, dependendo do tipo de fluido, volume, pressão e temperatura. Desta forma os riscos que podem ser causados pelo excesso de pressão dentro de um vaso ou caldeira, são eliminados automaticamente com a utilização das válvulas de segurança, desde que estejam corretamente especificadas, dimensionadas, instaladas e mantidas. 
NORMATIVAS
Principais Normas de Construção e Inspeção de Válvulas:
ASME B16.5 – Flanges para Tubulações e Conexões Flangeadas em Bitolas de ½” a 24” 
ASME B16.11 – Conexões de Aço Forjadas, Roscadas e Encaixe para Solda 
ASME B 16.25 – Dimensões das Conexões para Solda de Topo 
ASME B16.34 – Válvulas de Aço Flangeadas e com Conexões para Solda de Topo 
MSS- SP 6 – Acabamentos para Superfície de Contato dos Flanges 
API RP 520 – Dimensionamento, Seleção e Instalação de Dispositivos de Alívio de Pressão em Refinarias. 
Parte 1 – Dimensionamento e Seleção.			Parte 2 – Instalação. 
API Std. 526 – Fornece as dimensões das áreas dos orifícios, dimensões de centro a face, limites de pressão de ajuste e contrapressão, tanto para as válvulas convencionais quanto balanceadas. 
API Std. 527 – Procedimentos para testes de vedação de válvulas de segurança e/ou alívio. 
API Std. 2000 – Padrão para Instalação de Válvulas para Alívio de Vácuo em Vasos e Tanques 
ASME Seção I – Vasos de Pressão submetidos a fogo (Caldeiras). Parágrafos PG. 67 a PG. 73.5 (Válvulas de Segurança).
ASME Seção VIII Divisão 1 – Vasos de Pressão não submetidos a fogo. Parágrafos UG. 125 a UG. 137 (Válvulas de Segurança e/ou Alívio, incluindo outros dispositivos de alívio de pressão). 
NR 13 – Norma Regulamentadora número 13 do Ministério do Trabalho (Caldeiras e Vasos de Pressão) 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
https://fabioferrazdr.files.wordpress.com/2008/08/valvulas2.pdf
www.cpdee.ufmg.br/~palhares/valvula.pdf
http://www.valaco.com.br/inf_tecnicas
www.romaotecnologias.com.br/vapv‎
www.normaslegais.com.br/legislacao/trabalhista/nr/nr13.htm
https://www.passeidireto.com/arquivo/21150181/apostila-valvulas-de-seguranca-e-alivio/21
https://portesborges.wordpress.com/tag/valvulas/page/2/
https://pt.slideshare.net/michellle_paulina/tubulaes-industriais-senai-rj
https://patricialins.files.wordpress.com/2012/03/automac3a7c3a3o-de-sistemas-produtivos-aula-4.pdf
ANEXOS
Figura 1
Figura 2
Figura 3
Figura 4
Figura 5
Figura 6
Figura 7
 
Figura 8