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Carlos Alvarez
VÁLVULAS DE CONTROLE
INSTRUMENTAÇÃO & 
AUTOMAÇÃO
2
(Leite)
(Leite)
Malha de Controle
Elemento Final 
de Controle
Conceitos Fundamentais
3
Conceitos Fundamentais
Elemento Final 
de Controle
FY
Malha de Controle
4
Elemento Final 
de Controle
Conceitos Fundamentais
Transmissor
Controlador
Conversor I/P
5
Conceitos Fundamentais
Transmissor
Controlador
Conversor
Elemento Final 
de Controle
6
Conceitos Fundamentais
Transmissor
Controlador
Elemento Final 
de Controle
Inversor de 
Frequência
7
Válvula
Motor
Damper
Resistência
Elemento Final de Controle
8
Válvula de Controle
9
Calor
√
√
Malha de Controle
Válvula de Controle
10
De forma genérica pode-se dizer que se trata de um dispositivo 
cuja finalidade é a de provocar uma obstrução na tubulação 
com o objetivo de permitir maior ou menor passagem de fluido 
por esta.
Esta obstrução pode ser parcial ou total, manual ou 
automática.
Seu objetivo principal é a variação da razão do fluxo.
Essencialmente, a válvula de controle é um componente que 
dissipa energia hidráulica de maneira controlada.
Válvula de Controle
11
Apesar de nem sempre receber a devida atenção, a escolha do 
elemento final de controle mais adequado é de grande
importância para o bom desempenho de uma malha de 
controle, pois ela é a responsável pela modificação de valores
da variável manipulada, para que a variável sob controle seja 
mantida no valor desejado.
Válvula de Controle
12
As válvulas são utilizadas largamente na indústria como 
mecanismos instalados em tubulações e se destinam a 
diferentes propósitos, tais como:
• Garantir a segurança da instalação e dos operadores,
• isolar sistemas a fim de permitir a realização de 
manutenções e, principalmente,
• estabelecer e controlar a pressão e vazão de escoamento 
de fluidos em tubulações.
Válvula de Controle
13
Compete á válvula de controle responder ao sinal de atuação 
do controlador.
O sinal padrão oriundo do controlador é aplicado ao atuador 
da válvula, que o converte em uma força, que movimenta a 
haste, em cuja extremidade está o obturador, o qual varia a 
área de passagem do fluido pelo corpo da válvula.
A válvula de controle manipula a vazão do agente de controle, 
pela alteração de sua abertura, a fim de atender às 
necessidades do processo.
Válvula de Controle
Malha de Controle
14
Válvula de Controle
15
Classificação das Válvulas de Controle:
Válvula de Controle
16
Válvula de Controle
Obturador Excêntrico Globo
Tipos de Válvulas de Controle.
17
Válvula de Controle
3 a 15 PSI
Fluxo
Válvula de 
Controle Tipo 
Globo
Sinal de Correção 
originado do 
Controlador
18
Válvula de Controle
3 PSI
Controlador
Funcionamento
Set Point
PV
Grande Vazão
Sinal de 
Correção
0 %
I
P
19
Válvula de Controle
9 PSI
Controlador
Funcionamento
Set Point
PV
Alguma Vazão
Sinal de 
Correção
50 %
I
P
20
Válvula de Controle
15 PSI
Controlador
Funcionamento
Set Point
PV
Nenhuma Vazão
Sinal de 
Correção
100 %
I
P
21
Válvula de Controle
3 a 15 PSI
Fluxo
22
Válvula de Controle
p1 p1
p2
Fluxo
23
As válvulas de controle lineares tipo globo são constituídas de 
3 (três) partes principais:
• Atuador
Fornece a força necessária para funcionamento da válvula.
• Castelo
Liga o atuador ao corpo e em alguns modelos, serve como 
guia para a haste.
• Corpo
Parte que fica ligada a tubulação, em contato com o 
processo, e onde ocorre a regulagem do fluxo.
Válvula de Controle
24
Válvula de Controle
Atuador
Castelo
Corpo
25
Válvula de Controle
26
É a parte da válvula que fornece a força necessária para o seu 
funcionamento.
Atuador
27
Classificação:
1. Quanto ao tipo de atuação.
a) Manual
b) Automático
2. Quanto ao movimento provocado no obturador.
a. Linear
b. Rotativo
3. Quanto a fonte de energia.
a. Pneumático
b. Elétrico
c. Hidráulico
Atuador
28
Atuador
Manuais
Cujo funcionamento ocorre pela ação do operador.
29
Atuador
Automáticos
Cujo funcionamento ocorre pela ação do próprio fluido de 
processo (auto-operados) ou pelo sinal originado do 
controlador. 
30
Atuador
Lineares
Cujo movimento resultante de sua ação é linear ou retilíneo.
Rotativos
Cujo movimento resultante de sua ação é angular.
31
Atuador Rotativo
32
Pneumáticos
Utiliza o ar comprimido como fonte de energia para o seu 
funcionamento.
Atuador
Elétricos
Utiliza energia elétrica para funcionar.
Hidráulicos
Utiliza energia de um fluido hidráulico para operar.
33
Atuador
Atuador Pneumático tipo Mola e Diafragma.
Este atuador possui um diafragma preso entre duas tampas, 
que formam as câmaras: superior e inferior.
A força produzida pelo ar, na área do diafragma, é balanceada 
pela força de uma mola, localizada dentro do atuador.
Este tipo de atuador transforma a pressão do ar em 
movimento.
Ele recebe a pressão vinda diretamente de um controlador ou 
através de um posicionador instalado na válvula em questão.
34
Atuador Mola e Diafragma
35
Atuador Mola e Diafragma
Ação do Atuador
Basicamente, há duas lógicas de operação do atuador 
pneumático com o conjunto diafragma e mola:
1. Ar para Abrir - mola para fechar. (sinal pneumático)
2. Ar para Fechar - mola para abrir. (sinal pneumático)
Outras nomenclaturas para a ação das válvulas são:
Falha Aberta (Fail Open - FO), que equivale a ar para fechar 
em válvulas pneumáticas e Falha Fechada (Fail Close - FC), 
que equivale a ar para abrir em válvulas pneumáticas.
36
Atuador Mola e Diafragma
Condição de Falha ou Segurança de uma Válvula.
Atuador 
Pneumático Atuador Pneumático, Hidráulico e Elétrico
Ar Abre Falha Fecha -FF Fail Close - FC
Normal 
Fechada - NF
Ar Fecha Falha Abre - FA Fail Open - FO Normal Aberta -NA
Estas condições de falha ou segurança está relacionada ao 
sinal (pneumático, elétrico ou hidráulico) que aciona a válvula.
37
Atuador Mola e Diafragma
Existem outros tipos de posição de falha ou posição de 
segurança de uma válvula de controle, tais como:
• Posição indefinida.
• Posição de falha pré-definida. (necessita de acessórios 
específicos/especiais).
Todas as condições de falha ou segurança de uma válvula 
discutidas até aqui, podem ser aplicadas a outros tipos de 
atuadores. Para isto, deve-se avaliar caso a caso.
Condição de Falha ou Segurança de uma Válvula.
38
Atuador Mola e Diafragma
Ação do Atuador
39
Atuador Mola e Diafragma
Ação do Atuador
40
Atuador Mola e Diafragma
Ação do Atuador
41
Atuador Mola e Diafragma
A escolha do atuador deve se basear em alguns critérios, tais 
como:
• Atender à condição de segurança: válvula de controle 
Falha Aberta – FA ou Falha Fechada – FF.
• O atuador deve ter força suficiente para vencer a força 
da mola e a força devida à pressão diferencial do fluido 
sobre o obturador.
• Deve ter deslocamento suficiente para atender ao curso 
total do obturador da válvula etc.
42
Atuador Mola e Diafragma
É possível instalar um dispositivo auxiliar de operação manual 
para permitir operar a válvula, em emergências, ou limitar o 
deslocamento da haste, geralmente, isto é feito através de um
volante montado no topo ou na lateral da válvula.
43
Atuador Mola e Diafragma
Componentes do Atuador
Motor: O diafragma do atuador é construído em tela de 
algodão ou “nylon” com uma capa de neoprene (ou outra 
borracha) em ambos os lados, possuindo uma resistênciaa 
ruptura até 135 PSI.
O sinal de pressão que atua na superfície do diafragma 
desenvolve uma força suficiente para promover o 
deslocamento da haste e obturador.
Haste do Atuador: Transmite mecanicamente o deslocamento 
do atuador ao obturador.
44
Atuador Mola e Diafragma
Componentes do Atuador
Torre: Faz parte do atuador, o garfo-suporte, cuja função é 
assegurar o alinhamento perfeito entre o atuador, o castelo e o 
corpo da válvula. Este alinhamento deve ser observado com 
maior atenção no caso de válvulas com haste deslizante no 
qual o atuador é ligado a haste do obturador.
O desalinhamento acarretará emperramento, desgaste 
excessivo nas gaxetas e nas guias.
O material do garfo-suporte é confeccionado em ferro fundido, 
ou aço dando-se preferência ao aço por possuir maior 
resistência ao choque.
45
Atuador Mola e Diafragma
Componentes do Atuador
Mola: A mola tem a função de opor-se à força provocada pela 
pressão de ar que atua sobre a área efetiva do diafragma.
Diafragma
Haste do Atuador
MolaTorre
46
Atuador Mola e Diafragma
Indicador de Curso
A plaqueta de indicação 
de curso, indica o 
deslocamento da haste 
do atuador e, 
conseqüentemente, o 
deslocamento do 
obturador dentro do corpo 
da válvula.
Também indica quando a 
válvula está totalmente 
aberta ou fechada.
Indicador 
de Curso
47
TIPO
DE
ATUADOR
VANTAGENS DESVANTAGENS
Mola e Diafragma
• Baixo custo.
• Simplicidade.
• Posição de segurança por 
falha é inerente.
• Necessidade de baixa 
pressão de ar de 
suprimento.
• Ajustabilidade.
• Facilidade de manutenção.
• Capacidade de operação 
sem a necessidade do uso 
de posicionador.
• Resposta rápida.
• Seguro em aplicações 
eletricamente perigosas.
• Torques limitados.
• Limitação quanto à 
temperatura.
• Inflexibilidade para 
alterações das 
condições de serviço.
Atuador Mola e Diafragma
48
Atuador Cilindro e Pistão
O atuador é simplesmente um pistão que desliza em um 
cilindro, sendo o espaço existente entre o pistão e o cilindro 
selado por intermédio de anéis.
Este selo, que pode ser um simples o-ring, aumenta a 
resistência que deve ser vencida durante o posicionamento da 
válvula. O atrito resultante insere uma histerese no sistema de 
controle.
Presa a este êmbolo, encontra-se uma haste ligada ao 
obturador. A força atuante pode ser produzida a partir do ar 
comprimido ou de óleo, neste caso, o atuador é considerado 
hidráulico.
49
Atuador Cilindro e Pistão
Podem-se encontrar atuadores com molas destinadas a 
retornar o pistão à sua posição original, no entanto, o 
procedimento mais comum é o uso de duas pressões atuando 
sobre ambos os lados do pistão, sendo uma delas empregada 
como uma “mola de ar”.
50
Atuador Cilindro e Pistão
51
Atuador Cilindro e Pistão
52
Atuador Cilindro e Pistão
53
Atuador Cilindro e Pistão
Os atuadores de pistão são atuadores pneumáticos que 
procuram cobrir as limitações do atuador diafragma. São 
projetados para oferecer longos cursos e operar a altas 
pressões, necessárias para desenvolver grandes forças.
54
TIPO
DE
ATUADOR
VANTAGENS DESVANTAGENS
Cilindro e Pistão
• Capacidade de torque 
elevado.
• Compacticidade.
• Menor peso.
• Adaptabilidade às altas 
temperaturas do meio 
ambiente.
• Adaptabilidade às variações 
dos requisitos de torque da 
válvula.
• Resposta rápida.
• Seguro em aplicações 
eletricamente perigosas.
• Posição de segurança 
por falha, requer 
acessórios opcionais 
(dupla ação).
• Necessidade do uso do 
posicionador para 
aplicações em controle 
modulado.
• Maior custo que o 
atuador tipo mola e 
diafragma.
• Necessidade de alta 
pressão de ar de 
suprimento.
Atuador Cilindro e Pistão
55
Atuador Elétrico
O atuador elétrico pode ser um solenóide, que permite 
posicionar o obturador em duas posições, em um controle on-
off (válvulas direcionais) ou um motor elétrico reversível, que 
coloca o obturador na posição de abertura proporcional ao 
sinal enviado pelo controlador (controle modulante).
Os atuadores elétricos tipo solenóides são mais utilizadas para 
automação pneumática ou hidráulica de máquinas específicas. 
Para o controle de processos industriais, o atuador elétrico 
normalmente utilizado é o motor elétrico. 
Neste caso, as válvulas solenóides são utilizadas como 
acessório das válvulas de controle.
56
Atuador Elétrico
O atuador elétrico é constituído por um motor elétrico 
reversível, que coloca o obturador na posição de abertura, 
proporcional ao sinal enviado pelo controlador (controle 
modulante).
57
Atuador Elétrico
Os atuadores elétricos ou eletromecânicos mais utilizados nas 
válvulas para controle de processos industriais, consistem de 
um sistema de moto-redução, acoplado à haste da válvula.
Este tipo de atuador normalmente dispõe dos acessórios 
necessários para que sejam cumpridas as determinações do 
sistema de controle e segurança.
Tais acessórios (como chaves limites de curso, chaves limite 
de torque, dispositivos de destravamento do acionamento 
manual, reversão, dispositivos de proteção por carga térmica, 
etc) fazem com que o conjunto assim formado torne -se muito 
caro e pesado.
58
Atuador Elétrico
O fato deste tipo de atuador ser bastante lento é uma de suas 
características.
No entanto, em função da sua robustez, alto torque 
desenvolvido, e devido ao fato deste ser de acionamento 
elétrico, não impondo limites práticos de distância para o 
elemento gerador de sinal, faz com que este atuador tenha um 
segmento de mercado bastante definido e fiel. Na verdade, 
existem aplicações em que não há outra possibilidade de 
atuação.
As aplicações mais comuns desse tipo de atuador em 
indústrias de extração e transporte de petróleo e minérios 
devido as grandes distâncias existentes entre os locais de 
extração e de processamento dessas matérias-primas.
59
Atuador Elétrico
Motor
60
Atuador Elétrico
Motor
61
Atuador Elétrico
62
Atuador Elétrico
63
Atuador Elétrico
TIPO
DE
ATUADOR
VANTAGENS DESVANTAGENS
Elétrico
• Compacto (p/ pequenas 
potências).
• Aptidão para aplicações 
remotas.
• Alta precisão de 
posicionamento.
• Alto custo.
• Falta de posição de 
segurança por falha.
• Habilidade limitada 
para sistemas de 
controle modulado.
• Resposta lenta.
64
Atuador Hidráulico
Estes atuadores são muito pouco usados em função dos inúmeros 
dispositivos e acessórios de que necessita. Consistem em um 
conjunto formado por reservatório de óleo hidráulico, bomba de 
sucção e um conjunto de válvulas interligadas de maneira a desviar 
e selecionar o fluxo de óleo para uma ou outra câmara de um 
cilindro. Dessa forma, o cilindro que agirá sobre a válvula desenvolve 
o curso necessário.
Assim como no caso anterior, os atuadores hidráulicos são robustos, 
pesados e desenvolvem alto torque. Porém, são limitados à distância 
de atuação e por manipularem pressões mais elevadas de óleo, 
sendo mais susceptíveis a vazamentos. Seu campo de atuação está 
restrito a locais onde, por qualquer motivo, não é disponível outra 
fonte de energia.
65
Atuador Hidráulico
66
Atuador Hidráulico
TIPO
DE
ATUADOR
VANTAGENS DESVANTAGENS
Hidráulico
• Capacidade de altíssimo 
torque.
• Ótima rigidez construtiva.
• Excelente estabilidade 
dinâmica contra as forças 
do fluído.
• Resposta rápida.
• Alto custo.
• Complexidade.
• Grande peso e 
tamanho.
• Posição de segurança 
por falha requer 
acessórios opcionais.
67
Atuador
Castelo
Corpo
Castelo
68
Castelo
O castelo é a parte da válvula de controle que serve de 
conexão entre o atuador e o corpo.O castelo é portanto um subconjunto do corpo na maioria das 
válvulas de controle, embora existem tipos de válvulas como 
as rotativas (borboleta, esfera e excêntrica) e a bipartida, nas 
quais o castelo é parte integral ao corpo, não constituindo-se 
portanto, de parte independente. 
O castelo tem por finalidade proporcionar a estanqueidade 
necessária ao redor da haste e permitir o seu deslocamento 
com um mínimo de atrito para evitar a histerese.
Nele se encontra a caixa de gaxetas e o lubrificador externo.
69
Castelo - Partes
Gaxetas
Lubrificador
Haste
Prensa 
Gaxeta
Mola
71
Castelo - Tipos
Quanto à aplicação, o castelo se classifica nos 
seguintes tipos:
• Castelo Normal
• Castelo Alongado
• Castelo Aletado
• Castelo com Fole
72
Castelo - Tipos
Castelo Normal:
É o castelo padrão utilizado para as aplicações comuns nas 
quais a temperatura inferiores a 200ºC. Esta limitação é 
devido ao material da gaxeta, já que sua localização está bem 
próxima do flange superior do corpo e portanto bem próxima 
ao fluido.
Castelo Alongado:
É usado para temperaturas inferiores a -5oC e deve ser 
suficiente longo para que a temperatura das gaxetas não atinja 
valores abaixo de -25oC, a fim de evitar o congelamento das 
mesmas.
73
Castelo - Tipos
Castelo Aletado:
É usado quando a temperatura do fluido for superior a 200oC. 
A função das aletas é permitir a dissipação do calor (radiador), 
mantendo a temperatura baixa, a fim de proteger as gaxetas. 
Se a válvula estiver operando com vapores condensáveis, as 
aletas não devem reduzir a temperatura abaixo do ponto de 
saturação do líquido, pois, se isto ocorrer, haverá condensação 
do vapor e o líquido fluirá para a tubulação, sendo substituído 
por uma outra porção de vapor de temperatura mais elevada.
74
Castelo - Tipos
Castelo com Fole:
É usado como selo (para garantir vedação total) em fluidos 
corrosivos, tóxicos, radioativos, ou caros.
O fole é confeccionado com uma liga resistente à corrosão e 
soldado à haste da válvula, fazendo uma selagem metálica 
para o líquido de processo.
Com esta configuração, exige-se mais força do atuador.
75
Castelo - Tipos
Castelo Normal
Castelo Alongado
76
Castelo - Tipos
Castelo Aletado
Castelo c/ Fole
77
A caixa de gaxetas faz parte do castelo, e sua finalidade é 
proporcionar a estanqueidade do fluido, além de servir como 
guia da haste.
Deve comportar uma altura de gaxeta equivalente a 6 (seis) 
vezes o diâmetro da haste.
Castelo – Caixa de Gaxetas
78
Castelo – Caixa de Gaxetas
Caixa de 
Gaxetas
Mola
Gaxeta
Prensa Gaxeta
Sobreposta
Parafuso 
Estojo
79
Castelo - Gaxetas
A gaxeta é o elemento de vedação da haste da válvula, a fim 
de evitar que o produto que circula dentro da válvula, venha a 
ter contato com o meio externo, devido ao movimento da 
haste.
O emprego de uma gaxeta adequada é muito importante em 
uma válvula de controle, especialmente quando se trata de 
fluidos corrosivos.
O uso de gaxetas inadequadas poderá provocar vazamentos, 
ou danificar a haste da válvula, cujo diâmetro é rigorosamente 
dimensionado e sua superfície é retificada e polida.
80
Castelo - Gaxetas
Gaxetas:
Gaxetas
Lubrificador
Haste
Prensa 
Gaxeta
Mola
81
Castelo - Gaxetas
Os materiais geralmente empregados para confecção de 
gaxetas são:
Teflon
É o mais usado, pois é inerte em relação a todas as 
substâncias químicas, com exceção do sódio líquido. É usado 
para temperaturas entre -100oC para castelo comum, e até
430°C com castelo aletado.
Pode ser aplicado na forma de teflon puro, moído ou prensado 
em anéis, e em cordões, composto com amianto. O formato 
mais adequado é o anel de teflon em “ V “.
82
Castelo - Gaxetas
Amianto
Para serviços em hidrocarbonetos com propriedades 
lubrificantes, água e vapor, operando em temperaturas até 
400°C.
Amianto Grafitado
Para serviços em hidrocarbonetos não lubrificantes, operando 
em temperaturas até 400°oC com castelo comum e até 540°C 
com castelo aletado.
83
Castelo - Gaxetas
Grafoil
São gaxetas ou juntas de grafite puro, sem resinas ou 
componentes orgânicos. Este material substitui o amianto e 
amianto grafitado, que estão descontinuados.
Características:
- Boa resistência à corrosão;
- Resistem a altas e baixas temperaturas;
- Não é abrasivo;
- São auto-lubrificantes.
84
Castelo - Engaxetamento
Engaxetamento: Anéis em V 
85
Castelo - Engaxetamento
Engaxetamento: Anéis de Grafite
86
Castelo - Engaxetamento
Engaxetamento Duplo
• Possibilidade de pressurizar
• Aplicações em vácuo
• Alto atrito
87
Castelo - Lubrificador
Quando se usam gaxetas de amianto ou amianto grafitado, a 
caixa de gaxetas possui um anel de lubrificação que tem a 
função de distribuir o lubrificante ao redor da haste. Para 
lubrificar as gaxetas, há dois tipos de lubrificadores:
O lubrificador comum é usado em válvulas que operam em 
baixa pressão, dispensando por isto a válvula de isolação. 
O lubrificador com válvula de isolação é usado em válvulas 
que operam em alta pressão.
O lubrificador também é conhecido como graxeiro.
88
Castelo - Lubrificadores
Lubrificador Comum Lubrificador com Válvula Isoladora
89
Atuador
Castelo
Corpo
Corpo
90
Corpo
O corpo é a parte da válvula de controle que entra em contato 
com o fluido a ser controlado.
Nele encontram-se os elementos responsáveis pela regulagem 
do fluxo (obturador e sede).
É o tipo de corpo que determina a classificação das válvulas 
de controle, portanto são disponíveis vários tipos adequados 
a aplicações específicas, tais como:
- Válvula globo
- Válvula esfera
- Válvulas “saunders”
- Válvula borboleta
- Válvula guilhotina etc
91
Corpo – Acoplamento das Hastes
Haste do 
Atuador
Haste do 
Atuador
Haste do 
Obturador
Haste do 
Obturador
92
Válvula Globo
Válvula de deslocamento linear, corpo de duas vias, com 
formato globular, de passagem reta, internos de sede simples 
ou de sede dupla.
É a que tem maior uso na indústria e o termo globo é oriundo 
de sua forma, aproximadamente esférica.
Sua conexão com a linha pode ser através de flanges rosca ou 
solda.
Ela será de sede simples ou dupla, de acordo com o número 
de orifícios que possua para a passagem do
fluído.
93
Válvula Globo - Modelos
94
Válvula Globo – Sede Simples
É a válvula que permite ao fluido escoar por uma única 
passagem.
É usada sempre que necessita de uma estanqueidade perfeita 
(0,01% da máxima capacidade da válvula).
95
Válvula Globo – Sede Simples
96
Válvula Globo – Sede Simples
Quando for possível, a válvula de sede simples deve ser 
instalada de tal forma que a vazão tenda a abrir a válvula, a 
fim de se obter uma operação suave e silenciosa.
Se a válvula for instalada com a vazão tendendo a fechar, 
haverá instabilidade e trepidação entre a sede e o obturador, 
ocorrendo um martelamento contra a sede.
97
Válvula Globo – Sede Simples
O corpo da válvula globo pode ser irreversível ou reversível. O 
corpo reversível permite inverter a ação da válvula de controle.
Corpo ReversívelCorpo Irreversível
98
Válvula Globo – Sede Simples
99
Válvula Globo – Sede Simples
100
Válvula Globo – Sede Dupla
É a válvula que permite ao fluido escoar por duas passagens. 
Esta válvula é chamada válvula de equilíbrio de pressão pois, o 
fluido desenvolve forças em sentidos opostos sobre o 
obturador.
Este tipo de válvula é bastante usado devido à sua maior 
sensibilidade ao sinal pneumático, sendo necessária uma 
pequena diferença de pressão no diafragma do motor, para 
movimentar o obturador.Existe uma relação de 1/16” a 1/8” entre os diâmetros do 
orifício das sedes, a fim de permitir a montagem do obturador.
101
Válvula Globo – Sede Dupla
102
Válvula Globo – Sede Dupla
Como desvantagem, as válvulas sede dupla, apresentam um 
vazamento, quando totalmente fechadas de no máximo 0,5% 
da sua máxima capacidade de vazão.
103
Válvula Globo – Sede Dupla
Fluxo
104
Válvula Globo – Sede Dupla
105
Válvula Globo – Sede Dupla
106
Válvula Globo
Aplicação:
107
Conjunto Obturador / Sede:
Válvula Globo – Internos
108
Conjunto Obturador / Sede:
Válvula Globo – Internos
109
Tipos de Obturadores:
Válvula Globo – Internos
110
Válvula Globo – Internos
Obturador e 
Sede para 
trabalhar com 
Gaiola:
111
Tipos de Gaiolas:
Válvula Globo – Internos
112
Válvula Globo – Internos
Válvula com Gaiola:
113
Válvula Globo – Internos
Válvula com 
Gaiola:
114
Componentes da Válvula:
Válvula Borboleta
Corpo
115
Posição da Borboleta na Válvula:
Válvula Borboleta
Válvula 
Aberta 
100%
Válvula 
Aberta 
50%
Válvula 
Fechada 
100%
Paralela a 
Tubulação
Inclinada em Rel. 
a Tubulação
Perpendicular 
a Tubulação
116
Posição da Borboleta na Válvula:
Válvula Borboleta
Válvula 
Aberta 
100%
Válvula 
Aberta 
50%
Válvula 
Fechada 
100%
Borboleta 
Paralela a 
Tubulação
Borboleta 
Inclinada em Rel. 
a Tubulação
Borboleta 
Perpendicular 
a Tubulação
117
Posição da Borboleta na Válvula:
Válvula Borboleta
Borboleta 
Paralela a 
Tubulação
Borboleta 
Inclinada em Rel. 
à Tubulação
Borboleta 
Perpendicular 
à Tubulação
118
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. 
Válvula Borboleta
119
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. 
Válvula Borboleta
120
Válvula Borboleta
121
Válvula Borboleta
122
Válvula Borboleta
123
Válvula Borboleta
124
É o tipo de válvula cujo obturador é uma esfera que gira em 
torno de seu eixo de modo a alinhar a sua abertura com as 
aberturas do corpo. 
Com apenas um quarto de volta se faz a abertura ou o 
fechamento total da válvula e o fluxo é sempre suave e 
ininterrupto.
É a válvula que até pouco tempo representava a minoria das 
válvulas instaladas mas que à 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. 
Válvula Esfera
125
Válvula Esfera
126
Válvula Esfera
127
Válvula Esfera
128
Posição da Esfera na Válvula:
Válvula Esfera
Válvula 
Aberta
Válvula 
Fechada
129
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 (segmental, passagem reduzida, etc) devido à 
pequena obstrução do fluxo quando totalmente abertas.
Essas válvulas são também adequadas para fluidos que 
tendem a deixar depósitos sólidos por arraste, polimerização, 
coagulação etc. A superfície interna lisa da válvula dificulta a 
formação desses depósitos.
Válvula Esfera
130
Características:
• Apta para trabalhar com fluidos viscosos e fluidos com 
sólidos e fibras em suspensão.
• Requer atuadores de grande tamanho.
• Precisão de posicionamento.
• Devem ser extraídas da linha para manutenção.
• Rangeabilidade de 50:1
Válvula Esfera
131
Engaxetamento: Anéis de Grafite
Válvula Esfera
132
Válvulas - Instalação
133
Cv (Coeficiente de Vazão)
É um índice da capacidade da válvula.
É definido como o número de galões (US) de água a 60 °F, que flui 
através da válvula em um minuto com uma queda de pressão de 1 
PSI.
Características de Vazão
Coeficiente adotado em 1962 pelo Fluid Controls Institute (FCI 62-1) 
com o objetivo da padronização da expressão da capacidade de 
vazão de válvulas de controle. Em 1975 foi normalizado pelo ISA 
(ISA-S39.1), e em 1977 homologada pela ISA-S75.01.
A característica de vazão determina como o coeficiente de vazão 
(CV) varia em resposta a uma mudança na posição da válvula.
134
É a relação existente entre a fração do curso do obturador da 
válvula e a correspondente vazão que escoa através da 
mesma. 
Por outro lado, como a vazão que escoa através de uma 
válvula varia com a pressão diferencial através dela, portanto 
tal variação da pressão diferencial afeta a característica de 
vazão.
Assim sendo, definem-se dois tipos de característica de vazão:
• Característica Inerente e
• Característica Instalada.
Características de Vazão
135
Característica de Vazão Inerente:
É definida como sendo a relação existente entre a vazão que
escoa através da válvula e a variação percentual do curso, 
quando se mantém constante a pressão diferencial através 
da válvula.
Em outras palavras, poderíamos dizer que se trata da
relação entre a vazão através da válvula e o correspondente 
sinal do controlador, sob pressão diferencial constante, através 
da válvula.
Características de Vazão
136
Característica de Vazão Instalada:
É definida como sendo a real característica de vazão, sob 
condições reais de operação, onde a pressão diferencial não 
é mantida constante.
As características de vazão fornecidas pelos fabricantes das 
válvulas de controle são inerentes, já que não possuem 
condições de simular toda e qualquer aplicação da válvula de 
controle.
A característica de vazão inerente é a teórica, enquanto que, 
a instalada é a prática.
Características de Vazão
137
A característica de vazão é proporcionada pelo formato do 
obturador (caso das válvulas globo convencionais), ou pelo 
formato da janela da gaiola (caso das válvulas tipo gaiola) ou 
ainda pela posição do elemento vedante em relação à sede 
(caso das válvulas borboleta e esfera).
Existem basicamente quatro tipos de características de vazão 
inerente:
a) Linear;
b) Igual porcentagem (50:1);
c) Parabólica modificada e
d) Abertura rápida.
Características de Vazão
138
Rangeabilidade
Por definição, a rangeabilidade da válvula de controle é a
relação matemática entre a máxima vazão sobre a mínima 
vazão controláveis com a mesma eficiência.
É desejável se ter alta rangeabilidade, de modo que a válvula 
possa controlar vazões muito pequenas e muito grandes, com 
o mesmo desempenho.
Na prática, é difícil definir com exatidão o que seja controlável 
com mesma eficiência e por isso os números especificados 
variam muito (de 10 a 1000%).
Características de Vazão
139
Em inglês, rangeabilidade (rangeability) é também chamada de 
turn-down. A rangeabilidade realmente dá a faixa utilizável da 
válvula.
Características de Vazão
140
1. Característica de vazão inerente tipo linear:
É a característica pela qual iguais incrementosde curso 
determinam iguais variações da vazão.
A característica linear produz uma vazão diretamente 
proporcional ao valor do deslocamento da válvula ou da 
posição da haste. Quando a posição for de 50%, a vazão 
através da válvula é de 50% de sua vazão máxima.
A válvula com característica linear possui ganho constante em 
todas as vazões. O desempenho do controle é uniforme e 
independente do ponto de operação.
Sua rangeabilidade é media, cerca de 10:1.
Características de Vazão
141
Características de Vazão
Linear
142
2. Característica de vazão inerente tipo igual porcentagem:
Este tipo de válvula se caracteriza pelo fato de que 
acréscimos iguais no curso da haste produzem porcentagens 
iguais de acréscimo em relação à vazão do momento. 
Em números:
Uma variação de 10% de abertura, entre 50 a 60% do 
máximo, varia a vazão de 14 a 21% da vazão máxima.
Os mesmos 10% de abertura, na mesma válvula, entre 80 a 
90%, varia a vazão de 46 a 69%. 
Características de Vazão
143
Características de Vazão
Igual Porcentagem
144
Características de Vazão
Característica Inerente x Instalada:
145
3. Característica de vazão inerente tipo parabólica modificada: 
Trata-se de uma característica de vazão intermediária entre a 
linear e a igual porcentagem.
Não possui uma definição exata, como as características 
anteriores, pelo fato de ser uma característica modificada. 
Características de Vazão
146
Características de Vazão
Parabólica Modificada
147
4. Característica de vazão inerente tipo abertura rápida:
Trata-se de uma característica que produz uma máxima 
variação da vazão através da válvula com o mínimo curso. 
Este tipo de válvula possibilita a passagem de quase que a 
totalidade da vazão nominal com apenas uma abertura de 
25% do curso total.
A válvula de abertura rápida possui característica oposta à da 
válvula de igual percentagem.
A curva é basicamente linear para a primeira parte do 
deslocamento com uma inclinação acentuada (grande ganho).
Características de Vazão
148
4. Característica de vazão inerente tipo abertura rápida:
Ela não é adequada para controle continuo, pois a vazão não é 
afetada para a maioria de seu percurso.
Tipicamente usada para controle liga-desliga, batelada e 
controle seqüencial e programado.
Sua rangeabilidade é pequena, cerca de 3:1.
Válvula típica de abertura rápida é a Saunders.
Características de Vazão
149
Características de Vazão
Abertura Rápida
150
Características de Vazão
%
Q
151
Características de Vazão
152
Características de Vazão
Curva de Vazão de Válvula Borboleta 
153
Características de Vazão
154
Características de Vazão
Obturador x Característica de Vazão
155
Tipos de Gaiolas:
Abertura
Rápida
Linear Igual Percentagem
Características de Vazão
156
Características de Vazão
Obturador x Característica de Vazão
157
Características de Vazão
158
Características de Vazão
159
Características de Vazão
160
Válvula Auto-Operada
Tipo de válvula que apresenta elemento sensor integrado.
A auto-operação pode ser feita através de sensores integrados 
à válvula, transmitindo energia ao elemento controlador, ou 
através do próprio elemento controlador que se desloca sobre 
efeito direto das condições controladas. (NBR. 10285:2003) 
Obs: Essa válvula é utilizada para manter as condições 
operacionais de acordo com o ponto de ajuste 
estabelecido. 
Não tem como função promover segurança.
161
Válvula Auto-Operada
Fluxo
Sensor
Atuador
Corpo
Capilar
162
Válvula Auto-Operada
163
Válvula Auto-Operada
164
Válvula Solenóide
Sinal Elétrico
12 Vcc
24Vcc / Vac
120 Vcc / Vca
240 Vcc / Vca
Bobina (Solenóide)
Mola de 
Retorno
Obturador Corpo da 
Válvula
165
Válvula Solenóide
Sinal Elétrico
24 Vcc 
Válvula Solenóide
166
Ar Comprimido
Vent
24 V
2 1
3
3
2
1
(atm)
Condição Inicial:
Desenergizada
Válvula Solenóide
Tensão de Comando:
Ar Comprimido
Aplicação de 
Válvulas Solenóides
Válvula de 
Controle 
On-Off
167
24 Vcc 
Pressostato
168
Válvula Solenóide
Sinal Elétrico
24 Vcc Aplicação com válvula de 
controle
Válvula Solenóide
169
170
Posicionador
O posicionador é um dispositivo que retransmite a pressão de 
carga ao atuador, permitindo posicionar a haste da válvula no 
valor exato determinado pelo sinal de controle.
Ele compara o sinal que recebe do controlador com a posição 
da haste da válvula através do seu braço de realimentação.
Se a haste não está corretamente posicionada, então ele 
manda para o atuador mais ar (ou retira mais ar) até que 
acuse a correta posição da haste.
171
Posicionador - Pneumático
Palheta e Alavanca de Realimentação
172
Posicionador - Eletropeumático
173
Posicionador - Instalação
174
Posicionador - Aplicação
175
Posicionador - Ligação
Válvula operando sem posicionador.
176
Posicionador - Ligação
Válvula operando com posicionador.
177
Todas as ilustrações, marcas e produtos 
mencionados nesta apresentação pertencem 
aos seus respectivos proprietários, assim 
como qualquer outra forma de propriedade 
intelectual, sendo usadas estritamente em 
caráter educacional.
Carlos Alvarez
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	Conceitos Fundamentais
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	Atuador Cilindro e Pistão
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	Corpo
	Corpo – Acoplamento das Hastes
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	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
	Características de Vazão
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	Válvula Auto-Operada
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