Livro - Válvulas de controle de Pressão

Prévia do material em texto

Válvulas de Controle 
e Segurança 
 
 
5a. edição 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Válvulas de Controle e 
Segurança 
 
 
 
5a. edição 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro 
 
 
 
 
Dedicado a Elvira Barbosa, a doutora 
 
 
 
 
 
Quem pensa claramente e domina a fundo aquilo de que fala, exprime-se 
claramente e de modo compreensível. Quem se exprime de modo obscuro e 
pretensioso mostra logo que não entende muito bem o assunto em questão, ou 
então, que tem razão para evitar falar claramente. (Rosa Luxemburg) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 Tek, 1991, 1993, 1995, 1999 
Salvador, BA, Primavera 1999 
 
 
Prefácio 
 
 
Os fabricantes de válvulas geralmente fornecem literatura técnica suficiente 
acerca das válvulas de controle, porém, sem um conhecimento dos conceitos 
básicos de vazão, controle, rangeabilidade, característica, é difícil interpretar ou 
utilizar corretamente tais informações. 
Este trabalho é apresentado de um modo muito conciso para rápida referência. 
Os detalhes dos equipamentos, os circuitos, as equações matemáticas, os cálculos 
teóricos não são mostrados e são disponíveis na literatura dos fabricantes. 
Procurou-se enfatizar os aspectos de controle da válvula e seu comportamento na 
malha de controle. O autor vê uma grande semelhança entre um sistema de áudio e 
um de controle. No Brasil, hoje há um grande desenvolvimento de instrumentação 
eletrônica digital para uso na sala de controle, com o uso intensivo e extensivo de 
microprocessadores, dando-se pouca importância ao elemento final de controle. É 
algo parecido com os sistemas de áudio, onde são disponíveis amplificadores de 
potência cada vez mais potentes, tocadores de disco a laser, sintonizadores digitais, 
mas pouca coisa é feita em relação às caixas acústicas. As válvulas de controle, 
como as caixas acústicas, parecem que não fazem parte do sistema; nem são 
consideradas instrumentos. 
O ponto colocado é: não adianta estratégia de controle avançada, algoritmos 
digitais, otimização do controle se a prosaica válvula de controle não foi escolhida, 
dimensionada, instalada e mantida adequadamente. 
O objetivo deste trabalho é o de fornecer os conceitos básicos e mais importantes 
para o engenheiro ou técnico envolvido na aplicação, seleção, especificação, 
dimensionamento, instalação e manutenção de qualquer tipo de válvula de controle. 
As sugestões, as criticas destrutivas e as correções são bem-vindas, desde que 
tenham o objetivo de tornar mais claro e entendido o assunto. Escrever para o autor 
no endereço: Rua Carmen Miranda 52, A 903, CEP 41820-230, Salvador, BA, pelo 
telefone (0xx71) 452-3195, pelo Fax (0xx71) 452.3058 ou pelo e-mail 
marcotek@uol.com.br 
 
 
 
 
Autor 
 
 
 
 
 
 
Marco Antônio Ribeiro se formou no ITA, em 1969, em Engenharia de 
Eletrônica blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, 
blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, 
blablablá, blablablá. 
Durante quase 14 anos foi Gerente Regional da Foxboro, em Salvador, BA, 
período da implantação do pólo petroquímico de Camaçari blablablá, blablablá, 
blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, 
blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá. 
Fez vários cursos nos Estados Unidos e na Argentina e possui dezenas de 
artigos publicados nas áreas de Instrumentação, Controle de Processo, 
Automação, Segurança, Vazão e Metrologia e Incerteza na Medição blablablá, 
blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, 
blablablá, blablablá. 
Desde 1987, é diretor da Tek Treinamento & Consultoria Ltda. blablablá, 
blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, 
blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, blablablá, firma que presta 
serviços nas áreas de Instrumentação e Controle de Processo. 
 
 
 
 1.i
Conteúdo 
PREFÁCIO 3 
AUTOR 4 
1 1 
CONSTRUÇÃO 1 
Objetivos de Ensino 1 
1. Introdução 1 
1.1. Válvula no Processo Industrial 1 
1.2. Definição de Válvula de Controle 1 
1.3. Elemento Final de Controle 2 
1.4. Funções da Válvula de Controle 3 
2. Corpo 4 
2.1. Conceito 4 
2.2. Elemento de controle 4 
2.3. Sede 5 
2.4. Plug 5 
2.5. Materiais 5 
2.6. Conexões Terminais 7 
2.7. Entradas e Saída 9 
3. Castelo 10 
3.1. Conceito 10 
3.2. Tipos de castelos 10 
3.3. Aplicações especiais 11 
4. Métodos de Selagem 11 
4.1. Vazamentos 12 
4.2. Vazamento entre entrada e saída 12 
5. Atuador 13 
5.1. Operação Manual ou Automática 13 
5.2. Atuador Pneumático 13 
5.3. Ação do Atuador 14 
5.4. Escolha da Ação 15 
5.5. Forças atuantes 15 
5.6. Mudança da Ação 16 
5.7. Dimensionamento do Atuador 16 
5.8. Atuador e Outro Elemento Final 17 
 
 1.ii
2 1 
DESEMPENHO 1 
Objetivos de Ensino 1 
1. Aplicação da Válvula 1 
1.1. Introdução 1 
1.2. Dados do Processo 1 
1.3. Desempenho da Válvula 2 
2. Característica da Válvula 2 
2.1. Conceito 2 
2.2. Características da Válvula e do Processo 2 
2.3. Relações Matemáticas 3 
2.4. Característica de Igual Percentagem 3 
2.5. Característica Linear 4 
2.6. Característica de Abertura Rápida 5 
2.7. Característica Instalada 5 
2.8. Escolha da Característica 6 
2.9. Linearização da Característica 7 
2.10. Vazão do Corpo 8 
2.11. Coeficiente de Resistência K 8 
2.12. Coeficiente de Descarga 9 
2.13. Resistência Hidráulica 10 
3. Rangeabilidade 10 
4. Controle da Válvula 11 
4.1. Ganho 11 
4.2. Dinâmica 12 
4.3. Controlabilidade da Válvula 13 
5. Vedação e Estanqueidade 14 
5.1. Classificação 14 
Vazamento 14 
5.2. Vazamento 15 
5.3. Válvulas de Bloqueio 15 
 
 
 1.iii
3. 1 
APLICAÇÕES 1 
Objetivos 1 
1. Dados do Processo 1 
1.1. Coleta de dados 1 
1.2. Condições de Operação 2 
1.3. Distúrbios 3 
1.4. Tempo de resposta 4 
1.5. Tubulação 5 
1.6. Fatores ambientais 5 
1.7. Documentação 5 
1.8. Normas e Especificações 6 
2. Válvula para Líquidos 6 
2.1. Vazão ideal através de uma restrição ideal 6 
2.2. Vazão através da válvula 7 
2.3. Tubulação não padrão 8 
3. Válvula para Gases 10 
3.1. Fluidos Compressíveis 11 
3.2. Fator de expansão 12 
3.3. Relação dos calores específicos 12 
3.4. Fator de compressibilidade 12 
 
 1.iv
4 1 
DIMENSIONAMENTO 1 
Objetivos de Ensino 1 
1. Introdução 1 
2. Coeficiente de vazão 2 
2.1. Introdução 2 
2.2. Dados para o cálculo 2 
2.3. Uso das equações ISA 2 
3. Queda de Pressão na Válvula 3 
3.1. Introdução 3 
3.2. Recomendações 3 
3.3. Queda de pressão e vazão 4 
3.4. Queda de pressão 5 
4. Roteiro de dimensionamento 7 
4.1. Vazão através da válvula 7 
5. Válvula para líquidos 7 
5.1. Líquido 7 
5.2. Fatores de correção 7 
5.3. Exemplo 1 10 
Dados do processo 10 
Solução 10 
6. Válvulas para gases e vapores 11 
6.1. Gases e líquidos 11 
6.2. Equações de dimensionamento 11 
6.3. Vazão crítica ou chocada 11 
6.4. Fator da relação dos calores específicos 12 
6.5. Fator de expansão Y 12 
6.6. Fator de compressibilidade Z 12 
6.7 Ruído na válvula 12 
6.8. Exemplo 2 13 
Dados do processo 13 
Solução 13 
7. Considerações Adicionais 14 
 
 1.v
ISA S75.01-1985 (1995) 15 
EQUAÇÕES DE VAZÃO PARA DIMENSIONAR VÁLVULAS DE CONTROLE 15 
1. Escopo 15 
2. Introdução 15 
2.1. Vazão e propriedades do fluido 15 
3. Nomenclatura 16 
Símbolo 16 
Descrição 16 
Símbolo 17 
Descrição 17 
4. Fluido incompressível – vazão de líquido não volátil 18 
4.1. Equações para vazão turbulenta 18 
4.2. Constantes numéricas 18 
4.3. Fator de geometria da tubulação 18 
4.4. Equações para vazão não turbulenta 19 
5. Fluido incompressível – vazão chocada de líquido volátil 20 
5.1. Equações para vazão chocada de líquido 20 
5.2. Fator de recuperação de pressão do líquido, FL 21 
5.3. Fator de recuperação de pressão combinado do líquido, FLP 21 
6. Fluido compressível – vazão de gás e vapor 21 
6.1. Equações para vazão turbulenta 22 
6.2. Constantes numéricas 226.3. Fator de expansão Y 23 
6.4. Vazão chocada 23 
6.5. Fator de relação de queda de pressão, xT 23 
6.5. Fator de relação de queda de pressão com redutores ou outras conexões, xTP 23 
6.7. Fator de relação dos calores específicos, Fk 24 
6.8. Fator de compressibilidade, Z 24 
 
 1.vi
APÊNDICE A – USO DAS EQUAÇÕES DE VAZÃO PARA DIMENSIONAMENTO DE 
VÁLVULAS 25 
APÊNDICE B - DERIVAÇÃO DOS FATORES FP E FLP 26 
APÊNDICE C - VARIAÇÕES DE PRESSÃO NO SISTEMA VÁLVULA DE CONTROLE E 
TUBULAÇÃO 28 
APÊNDICE D: VALORES REPRESENTATIVOS DOS FATORES DE CAPACIDADE DA 
VÁLVULA 30 
APÊNDICE E: FATOR DO NÚMERO DE REYNOLDS 31 
APÊNDICE F: EQUAÇÕES PARA VAZÃO DE LÍQUIDO NÃO TURBULENTA 34 
APÊNDICE G: FATOR DE RELAÇÃO DE PRESSÃO CRÍTICA DO LÍQUIDO, FF 37 
APÊNDICE H - DERIVAÇÃO DE XT 38 
APÊNDICE I: EQUAÇÕES DA VAZÃO DA VÁLVULA DE CONTROLE - NOTAÇÃO SI
 39 
APÊNDICE J: REFERÊNCIAS 41 
 
 1.vii
5 1 
RUÍDO E CAVITAÇÃO 1 
1. Ouvido humano 1 
2. Som e ruído 2 
3. Ruído da Válvula 2 
Vibração mecânica 3 
Ruído hidrodinâmico 3 
Ruído aerodinâmico 4 
4. Controle do Ruído 5 
Tratamento do caminho 5 
Tratamento da fonte 6 
5. Previsão do ruído da válvula 7 
Cálculo da ruído na válvula 7 
Exemplos de cálculo de ruído 8 
6. Cavitação 12 
6.1. Geral 12 
1.2. Cavitação na válvula 13 
4. Velocidade do fluido na válvula 15 
4.1. Introdução 15 
4.2. Projeto do trim 15 
4.3. Erosão por cavitação 16 
4.4. Erosão por abrasão 16 
4.5. Ruído 16 
4.6. Vibração 17 
3. Golpe de Aríete 17 
 
 1.viii
6 1 
INSTALAÇÃO 1 
Objetivos de Ensino 1 
1. Instalação da Válvula 1 
1.1. Introdução 1 
1.2. Localização da Válvula 1 
1.3. Cuidados Antes da Instalação 1 
1.4. Alívio das Tensões da Tubulação 2 
1.5. Redutores 2 
1.6. Instalação da Válvula 2 
1.7. Válvula Rosqueada 2 
1.8. Válvula Flangeada 3 
2. Acessórios e Miscelânea 3 
2.1. Operador Manual 3 
2.2. Posicionador 4 
2.3. Booster 5 
2.4. Chaves fim de curso 6 
2.5. Conjunto Filtro Regulador 6 
2.6. Transdutor Corrente para Ar 6 
2.7. Relés de Inversão e de Relação 7 
3. Tubulação 7 
3.1. Classificação dos Tubos 8 
3.2. Diâmetros dos Tubos 8 
3.3. Espessuras Comerciais 9 
3.4. Aplicações dos Tubos 9 
3.5. Conexões 9 
3.6. Velocidade dos Fluidos 10 
3.7. Dimensionamento da Tubulação 11 
3.8. Válvula com Redução e Expansão 11 
 
 1.ix
7 1 
CALIBRAÇÃO, AJUSTE E MANUTENÇÃO 1 
1. Calibração 1 
1.1. Ajuste de Bancada 1 
1.2. Ajuste do Curso da Válvula 2 
1.3. Calibração do Posicionador 3 
1.4. Montagem e Desmontagem 5 
2. Manutenção 6 
2.1. Conceitos gerais 6 
2.2. Procedimento típico de manutenção 6 
3. Pesquisa de Defeitos (Troubleshooting) 7 
3.1. Erosão do corpo e dos internos 7 
3.2. Vazamento entre sede e obturador 7 
3.3. Vazamento entre anel da sede e o corpo 7 
3.4. Vazamento na caixa de gaxetas 7 
3.5. Desgaste da haste 8 
3.6. Vazamento entre castelo e corpo 8 
3.7. Haste quebrada ou conexão da haste quebrada 8 
3.8. Vazamento excessivo através do selo do pistão 8 
3.9. Válvula não responde ao sinal 8 
3.10. Válvula não atende o curso total 9 
3.11. Curso da válvula lento e atrasado 9 
8 1 
TIPOS 1 
Objetivos de Ensino 1 
1. Parâmetros de Seleção 1 
1.1. Aplicação da Válvula 1 
1.2. Função da Válvula 2 
1.3. Fluido do Processo 2 
1.4. Perdas de Carga 2 
1.5. Condições de Operação 2 
1.6. Vedação 2 
1.7. Materiais de Construção 3 
1.8. Elemento de Controle da Vazão 3 
2. Tipos de Válvulas 4 
3. Válvula Gaveta 6 
3.1. Válvula Gaveta 7 
3.2. Custo 7 
3.3. Característica de vazão 7 
3.4. Descrição 7 
3.5. Vantagens 8 
3.6. Desvantagens 8 
3.7. Aplicações 9 
 
 1.x
4. Válvula Esfera 10 
4.1. Válvula Esfera 11 
4.2. Custo 11 
4.3. Característica 11 
4.4. Descrição 12 
4.5. Vantagens 13 
4.6. Desvantagens 14 
4.7. Aplicações 14 
5. Válvula Borboleta 15 
5.1. Válvula Borboleta 16 
5.2. Custo 16 
5.3. Característica 16 
5.4. Descrição 17 
5.5. Vantagens 18 
5.6. Desvantagens 18 
5.7. Aplicações 18 
5.8. Supressão do ruído 18 
5.9. Válvula Swing 19 
6. Válvula Globo 20 
6.1. Válvula Globo 21 
6.2. Custo 21 
6.3. Característica 22 
6.4. Descrição 22 
6.4. Trim 23 
6.5. Haste 24 
6.6. Castelo 24 
6.7. Corpo 26 
6.8. Conexões 29 
6.9. Materiais de construção 29 
6.10. Vantagens 30 
6.11. Desvantagens 30 
6.12. Aplicações 30 
7. Válvula Diafragma 31 
7.1. Introdução 32 
7.2. Custo 32 
7.3. Característica 32 
7.1. Descrição 32 
7.4. Vantagens 33 
7.5. Desvantagens 33 
7.6. Aplicações 33 
7.7. Válvula Pinch 33 
8. Válvula Macho (Plug Furado) 34 
8.1. Válvula Macho (Plug) 35 
8.2. Custo 35 
8.3. Característica 35 
8.4. Descrição 36 
8.5. Vantagens 36 
8.6. Desvantagens 36 
8.7. Aplicação 36 
 
 1.xi
9 1 
VÁLVULAS ESPECIAIS 1 
Objetivos de Ensino 1 
1. Introdução 1 
2. Válvula de Retenção 1 
2.1. Conceito 1 
2.2. Válvula de Retenção a Portinhola 1 
2.3. Válvula a Levantamento 2 
2.4. Válvula de Retenção Tipo Esfera 3 
2.6. Válvula de Retenção e Bloqueio 3 
2.7. Aplicações 3 
3. Válvula de retenção de excesso de vazão 4 
4. Válvula Auto-Regulada 6 
4.1. Conceito 6 
4.2. Vantagens do Regulador 7 
4.3. Desvantagens do Regulador 7 
4.4. Regulador de Pressão 7 
Folha de Especificação de Válvula Reguladora de Pressão ou Piloto 8 
4.5. Regulador de Temperatura 9 
4.6. Regulador de Nível 9 
Folha de Especificação de Válvula Reguladora de Temperatura 10 
4.7. Regulador de Vazão 11 
5. Válvula Redutora de Pressão 11 
5.1. Conceito 11 
5.2. Precisão da Regulação 12 
5.3. Sensibilidade 12 
5.4. Seleção da Válvula Redutora de Pressão 12 
5.5. Instalação 12 
5.6. Operação 13 
5.7. Manutenção 13 
6. Válvula Solenóide 14 
6.1. Solenóide 14 
6.2. Válvula Solenóide 14 
6.3. Operação e Ação 14 
6.4. Invólucros da Solenóide 15 
Folha de Especificação de Válvula Solenóide 16 
 
 1.xii
10 1 
VÁLVULA DE ALÍVIO E SEGURANÇA 1 
1. Princípios básicos 1 
1.1. Introdução 1 
1.2. Objetivo 1 
1.3. Terminologia 2 
1.4. Normas 4 
2. Projeto e Construção 6 
2.1. Princípio de Operação 6 
2.2. Válvula com mola 6 
2.4. Válvulas com piloto 9 
2.5. Operação prática 10 
3. Dimensionamento 15 
3.1. Introdução 15 
4. Sobrepressão e Alívio 17 
4.1. Introdução 17 
4.2. Condições de Fogo 18 
4.3. Fatores ambientais 19 
4.4. Condições de processo 21 
5. Instalação 24 
5.1. Introdução 24 
5.2. Metodologia 25 
5.3. Aplicação no Reator 28 
5.4. Práticas de instalação 29 
5.5. ASME Unfired Pressure Vessel Code 32 
Folha de Especificação de Válvula de Alívio e Segurança de Pressão 34 
 
 1.xiii
11. 1 
TERMINOLOGIA 1 
1.Escopo 1 
2. Classificação 1 
Ação 4 
Acessório 4 
Altura de velocidade (velocity head) 5 
Amortecedor (Snubber) 5 
AOV 5 
ARC 5 
Atuador 5 
Automática 6 
Av 6 
Backlash 6 
Back Pressurre (contrapressão) 6 
Banda morta 6 
Bench Set 6 
Blowdown 6 
Bomba 6 
Booster, Relé booster de sinal 7 
Bucha (Gaxeta) 7 
Bypass 7 
Calor específico 7 
Capacidade de vazão 7 
Característica da vazão 7 
Carga viva 8 
Castelo 8 
Cavidade do corpo 9 
Cavitação 9 
Chave 10 
Ciclos da vida 10 
Cilindro 10 
Classe ANSI (American National Standards Institute) 11 
Coeficiente de Bernoulli 11 
Coeficiente de descarga 11 
Coeficiente de resistência 11 
Coeficiente de vazão (CV ) 11 
Compressível e lncompressível 11 
Compressor 11 
Conexão terminal 11 
Corpo 12 
Curso (travel, stroke) 12 
Desbalanceada, Dinâmica 13 
Desbalanceada, Estática 13 
Diafragma 13 
Disco 13 
Disco de Ruptura 14 
Distúrbio 14 
Drift (desvio) 14 
Eixo 14 
Elemento de Fechamento 14 
Elemento final de controle 15 
 
 1.xiv
Emperramento (stiction) 15 
Entrada 15 
Equipamento Adjacente 15 
Equipamento Auxiliar 15 
Estados correspondentes 15 
Exatidão (accuracy) 16 
Falha 16 
Fator de compressibilidade 16 
Fator de Recuperação da Pressão (FL) 16 
Fechamento na extremidade morta 16 
Fim de curso mecânico 16 
Flacheamento (Flashing) 16 
Flange 17 
Gaiola 17 
Ganho da válvula de controle 17 
Gás ideal 17 
Gaxeta 17 
Golpe de Aríete 17 
Guia 17 
Haste 18 
Histerese 18 
Indicador do curso 18 
Kv 18 
Lift 18 
Linearidade 18 
Manual 18 
Modulação 19 
MOV 19 
Número de Reynolds 19 
Obturador 19 
Orifício deControle da Vazão 19 
OSHA 19 
Override do sinal 19 
Pedestal (yoke) 19 
Pistão 19 
Plaqueta de dados 20 
Posicionador 20 
Precisão (precision) 20 
Pressão 21 
Queda de pressão 21 
Rangeabilidade da válvula 22 
Recuperação 22 
Redutor e Expansão 22 
Resistência Hidráulica 23 
Resolução 23 
Rosca 23 
Rotatória 23 
Ruído 23 
Schedule da Tubulação 23 
Sede 23 
Selos da Haste 24 
Sensitividade 24 
Sobrepressão 24 
Suprimento 24 
Temperatura crítica 25 
 
 1.xv
Tempo de curso 25 
Transdutor 25 
Trim 25 
Troubleshooting 26 
3. Tubulação 26 
Válvula 26 
Válvula de pé (Foot valve) 30 
Vazão 31 
Vazamento (leakage) 32 
Via (port) 32 
Vedação 32 
Vena contracta 33 
Volante (handwheel) 33 
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 34 
 
 
 
 
 
 
 1.1
1 
Construção 
 
 
Objetivos de Ensino 
1. Mostrar as principais funções da 
válvula na indústria de processo. 
2. Listar as principais sociedades 
técnicas e associações que 
elaboram e distribuem normas sobre 
válvulas. 
3. Apresentar as funções da válvula de 
controle na malha de controle do 
processo. 
4. Descrever fisicamente as partes 
constituintes da válvula de controle 
típica. 
5. Mostrar todos os tipos disponíveis 
de castelo da válvula. 
6. Apresentar as características e 
aplicações dos principais atuadores 
de válvula. 
1. Introdução 
1.1. Válvula no Processo Industrial 
Aproximadamente 5% dos custos totais 
de uma indústria de processo químico se 
referem à compra de válvulas. Em termos 
de número de unidades, as válvulas 
perdem apenas para as conexões de 
tubulação. É um mercado estável de 
aproximadamente US$ 2 bilhões por ano. 
As válvulas são usadas em tubulações, 
entradas e saídas de vasos e de tanques 
em várias aplicações diferentes; as 
principais são as seguintes: 
1. serviço de liga-desliga 
2. serviço de controle proporcional 
3. prevenção de vazão reversa 
4. controle e alivio de pressão 
5. especiais: 
a) controle de vazão direcional 
b) serviço de amostragem 
c) limitação de vazão 
d) selagem de saídas de vasos 
De todas estas aplicações, a mais 
comum e importante se relaciona com o 
controle automático e contínuo do 
processo. 
1.2. Definição de Válvula de Controle 
Várias entidades e comitês de normas 
já tentaram definir válvula de controle, mas 
nenhuma definição é aceita 
universalmente. Algumas definições 
exigem que a válvula de controle tenha um 
atuador acionado externamente. Por esta 
definição, a válvula reguladora auto-atuada 
pela própria energia do fluido manipulado 
não é considerada válvula de controle mas 
inclui válvula solenóide e outras válvulas 
liga-desliga. 
É polêmico considerar uma válvula liga-
desliga como de controle, pois algumas 
definições determinam que a válvula de 
controle seja capaz de abrir, fechar e 
modular (ficar em qualquer posição 
intermediária), mas nem toda válvula de 
controle é capaz de prover vedação 
completa. Não há consenso do valor do 
vazamento que desqualifica uma válvula 
de controle. 
Outra definição de válvula de controle 
estabelece que o sinal para o atuador da 
válvula venha de um controlador 
automático. Porém, é aceito que o sinal de 
atuação da válvula pode vir de controlador, 
estação manual, solenóide piloto ou que a 
válvula seja também atuada manualmente. 
Certamente, não há um limite claro 
entre uma válvula de controle e uma 
válvula de bloqueio com um atuador. 
Embora a válvula de bloqueio não seja 
Construção 
 1.2
usada para trabalhar em posição 
intermediária e a válvula de controle não 
seja apropriada para dar vedação total, 
algumas válvulas de bloqueio podem 
modular e algumas válvulas de controle 
podem vedar. Mesmo assim, há um 
enfoque diferente para as duas válvulas, 
de bloqueio e de controle. A válvula de 
controle é projetada e construída para 
operar modulando de modo contínuo e 
confiável com um mínimo de histerese e 
atrito no engaxetamento da haste. A 
vedação total é apenas uma opção extra. A 
válvula de bloqueio é projetada e 
construída para operar ocasional ou 
periodicamente. O selo da haste não 
precisa ser tão elaborado como o da 
válvula de controle. Atrito, histerese e guia 
da haste são de pouca importância para a 
válvula de bloqueio e muito importantes 
para a de controle. 
As equações de vazão de uma válvula 
de controle se aplicam igualmente a uma 
válvula manual, porém há também 
enfoques diferentes no projeto das duas 
válvulas. A válvula solenóide não é 
considerada válvula de controle contínuo, 
mas um acessório. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.1. Válvula de controle (Fisher) 
 
1.3. Elemento Final de Controle 
A malha de controle a realimentação 
negativa possui um elemento sensor, um 
controlador e um elemento final de 
controle. O sensor ou o transmissor envia 
o sinal de medição para o controlador, que 
o recebe e o compara com um ponto de 
ajuste e gera um sinal de saída para atuar 
no elemento final de controle. O elemento 
final de controle manipula uma variável, 
que influi na variável controlada, levando-a 
para valor igual ou próximo do ponto de 
ajuste. 
Por analogia ao corpo humano, pode-se 
dizer que o elemento sensor da malha de 
controle é o nervo, o controlador funciona 
como o cérebro e a válvula constitui o 
músculo. 
O controle pode ser automático ou 
manual. O controle manual pode ser 
remoto ou local. A válvula de controle abre 
e fecha a passagem interna do fluido, de 
conformidade com um sinal de controle. 
Quando o sinal de controle é proveniente 
de um controlador, tem-se o controle 
automático da válvula. Quando o sinal de 
controle é gerado manualmente pelo 
operador de processo, através de uma 
estação manual de controle, tem-se o 
controle manual remoto. Na atual manual 
local, o operador atua diretamente no 
volante da válvula. 
Há vários modos de manipular as 
vazões de materiais e de energia que 
entram e saem do processo; por exemplo, 
por bombas com velocidade variável, 
bombas dosadoras, esteiras, motor de 
passo porém, o modo mais simples é por 
meio da válvula de controle. 
O controle pode ser feito de modo 
continuo ou liga-desliga. Na filosofia 
continua ou analógica, a válvula pode 
assumir, de modo estável, as infinitas 
posições entre totalmente fechada e 
totalmente aberta. Na filosofia digital ou 
liga-desliga, a válvula só fica em duas 
posições discretas: ou totalmente fechada 
ou totalmente aberta. O resultado do 
controle é menos satisfatório que o obtido 
com o controle proporcional, porém, tal 
controle pode ser realizado através de 
chaves manuais, chaves comandadas por 
pressão (pressostato), temperatura 
(termostato), nível, vazão ou controladores 
Construção 
 1.3
mais simples. Neste caso, a válvula mais 
usada é a solenóide, atuada por uma 
bobina elétrica. 
O sinal de controle que chega ao 
atuador da válvula pode ser pneumático ou 
eletrônico. A válvula de controle com 
atuador pneumático é o elemento final de 
controle da maioria absoluta das malhas. 
Mesmo com o uso cada vez mais intensivo 
e extensivo da instrumentação eletrônica, 
analógica ou digital, a válvula com atuador 
pneumático ainda é o elemento final mais 
aplicado. Ainda não se projetou e construiu 
algo mais simples, confiável, econômico e 
eficiente que a válvula com atuador 
pneumático. Ela é mais usada que as 
bombas dosadoras, alavancas, hélices, 
basculantes, motores de passo e 
atuadores eletromecânicos. 
Há quem considere o elemento final de 
controle o gargalo ou o elo mais fraco do 
sistema de controle. Porém, as exigências 
do processo químico são plenamente 
satisfeitas com o desempenho da válvula 
com atuador pneumático. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.2. Malha de controle com válvula 
 
1.4. Funções da Válvula de Controle 
Uma válvula de controle deve: 
1. Conter o fluido do processo, 
suportando todos os rigores das 
condições de operação. Como o fluido 
do processo passa dentro da válvula, 
ela deve ter características mecânicas 
e químicas para resistir à pressão, 
temperatura, corrosão, erosão, sujeira 
e contaminantes do fluido.2. Responder ao sinal de atuação do 
controlador. O sinal padrão é aplicado 
ao atuador da válvula, que o converte 
em uma força, que movimenta a haste, 
em cuja extremidade inferior está o 
obturador, que varia a área de 
passagem do fluido pela válvula. 
3. Variar a área de passagem do fluido 
manipulado. A válvula de controle 
manipula a vazão do meio de controle, 
pela alteração de sua abertura, para 
atender as necessidades do processo. 
4. Absorver a queda variável da pressão 
da linha, para compensar as variações 
de pressão a montante ou a jusante 
dela. Em todo o processo, a válvula é o 
único equipamento que pode fornecer 
ou absorver uma queda de pressão 
controlável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.3. Símbolos de uma malha de controle 
 
 
A válvula de controle age como uma 
restrição variável na tubulação do 
processo. Alterando a sua abertura, ela 
varia a resistência à vazão e como 
conseqüência, a própria vazão. A válvula 
de controle está ajustando a vazão, 
continuamente, (throttling). 
Depois de instalada na tubulação e 
para poder desempenhar todas as funções 
requeridas à válvula de controle deve ter 
corpo, atuador e castelo. Adicionalmente, 
ela pode ter acessórios opcionais que 
facilitam e otimizam o seu desempenho, 
como posicionador, booster, chaves, 
volantes, transdutores e relé de inversão. 
Atualmente já são comercialmente 
disponíveis válvulas inteligentes de 
controle, baseadas em 
microprocessadores. O projeto incorpora 
em um único instrumento a válvula, 
atuador, controlador, alarmes e as portas 
de comunicação digital. As interfaces de 
comunicação incluem duas portas serial, 
XIC 
XT 
XV XE 
XY 
Construção 
 1.4
RS-422, para ligação com computador 
digital; Várias (até 16) válvulas podem ser 
ligadas ao computador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.1.4. Válvula com corpo, castelo e atuador 
2. Corpo 
2.1. Conceito 
O corpo ou carcaça é a parte da 
válvula que é ligada à tubulação e que 
contem o orifício variável da passagem do 
fluido. O corpo da válvula de controle é 
essencialmente um vaso de pressão, com 
uma ou duas sedes, onde se assenta o 
plug (obturador), que está na extremidade 
da haste, que é acionada pelo atuador 
pneumático. A posição relativa entre o 
obturador e a sede, modulada pelo sinal 
que vem do controlador, determina o valor 
da vazão do fluido que passa pelo corpo 
da válvula, variando a queda de pressão 
através da válvula. 
No corpo estão incluídos a sede, 
obturador, haste, guia da haste, 
engaxetamento e selagem de vedação. 
Chama-se trim todas as partes da válvula 
que estão em contato com o fluido do 
processo ou partes molhadas, exceto o 
corpo, castelo, flanges e gaxetas. Em uma 
válvula tipo globo, o trim inclui haste, 
obturador, assento, guias, gaiola e buchas. 
Em válvulas rotatórias, o trim inclui o 
membro de fechamento, assento, haste, 
suportes e gaxetas. Assim, o trim da 
válvula está relacionado com: 
1. abertura, fechamento e modulação da 
vazão 
2. característica da válvula (relação entre 
a abertura e a vazão que passa através 
da válvula) 
3. capacidade de vazão (Cv) da válvula 
4. diminuição das forças indesejáveis na 
válvula, como as que se opõem ao 
atuador, as que tendem a girar ou 
vibrar as peças ou as que impõem 
pesadas cargas nos guias e suportes 
5. fatores para minimizar os efeitos da 
erosão, cavitação, flacheamento 
(flashing) e corrosão. 
2.2. Elemento de controle 
As válvulas podem ser classificadas em 
dois tipos gerais, baseados no movimento 
do dispositivo de fechamento e abertura da 
válvula: 
1. deslocamento linear 
2. rotação angular 
A válvula com elemento linear possui 
um obturador (plug) preso a uma haste que 
se desloca linearmente em uma cavidade 
variando a área de passagem da válvula. 
Esta cavidade se chama sede da válvula. 
A válvula globo é um exemplo clássico de 
válvula com deslocamento linear. 
 
 
 
 
Fig. 1.5. Válvula globo com movimento linear do 
elemento de controle (haste) 
 
 
 
A válvula com elemento rotativo possui 
uma haste ou disco que gira em torno de 
Construção 
 1.5
um eixo, variando a passagem da válvula. 
A válvula borboleta e a esfera são 
exemplos de válvulas com elemento 
rotativo. 
 
 
 
Fig. 1.6. Válvula borboleta com movimento rotativo 
do elemento de controle (haste) 
 
2.3. Sede 
A sede da válvula é onde se assenta o 
obturador. A posição relativa entre o 
obturador e a sede é que estabelece a 
abertura da válvula. A válvula de duas vias 
pode ter sede simples ou dupla. 
Na válvula de sede simples há apenas 
um caminho para o fluido passar no interior 
da válvula. A válvula de sede simples é 
excelente para a vedação, porém requer 
maior força de fechamento/abertura. A 
válvula de sede dupla, no interior da qual 
há dois caminhos para o fluxo, geralmente 
apresenta grande vazamento, quando 
totalmente fechada. Porém, sua vantagem 
é na exigência de menor força para o 
fechamento/abertura e como 
conseqüência, utilização de menor 
atuador. 
Há válvula especial, com o corpo divido 
(split body), usada em linhas de processo 
onde se necessita trocar freqüentemente o 
plug e a sede da válvula, por causa da 
corrosão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 (a) Sede simples (b) Sede dupla 
Fig. 1.7. Número de sedes da válvula 
 
2.4. Plug 
O plug (obturador) da válvula pode 
assumir diferentes formatos e tamanhos, 
para prover vazamentos diferentes em 
função da abertura. Cada figura 
geométrica do obturador corresponde a 
uma quantidade de vazão em função da 
posição da haste (abertura da válvula). Os 
formatos típicos fornecem características 
linear, parabólica, exponencial, abertura 
rápida. 
 
 
 (a) (b) (c) 
 
Fig. 1.8. Obturadores da válvula: 
(a) Igual percentagem 
(b) Linear 
(c) Abertura rápida 
2.5. Materiais 
As diversas peças da válvula 
necessitam de diferentes materiais 
compatíveis com sua função. Devem ser 
considerados os materiais do 
1. corpo (interno e externo) 
2. trim (sede, trim, plug) 
3. revestimentos 
Construção 
 1.6
4. engaxetamento 
5. selo 
Corpo 
Como a válvula está em contato direto 
com o fluido do processo o seu material 
interior deve ser escolhido para ser 
compatível com as características de 
corrosão e abrasão do fluido. 
A parte externa do corpo da válvula (em 
contato com a atmosfera do ambiente) é 
metálica, geralmente ferro fundido, aço 
carbono cadmiado, aço inoxidável AISI 
316, ANSI 304, bronze, ligas especiais 
para altas temperatura e pressão e 
resistentes à corrosão química. O material 
do corpo de válvula que opera em baixa 
pressão pode ser não metálico: polímero, 
porcelana ou grafite. 
As partes internas, (aquelas que estão 
em contato com o fluido e são o interior do 
corpo, sede, obturador, anéis de 
engaxetamento e vedação) também devem 
ser de material adequado. 
Uma válvula de controle desempenha 
serviço mais severo que uma válvula 
manual, mas os materiais para suportar a 
corrosão podem ser os mesmos. Se o 
material é satisfatório para a válvula 
manual, também o é para a válvula de 
controle. A experiência anterior em uma 
dada aplicação é o melhor parâmetro para 
a escolha do material. A corrosão é um 
processo químico complexo, que é afetada 
pela concentração, temperatura, 
velocidade, aeração e presença de íons de 
outras substâncias. Há tabelas guia de 
compatibilidade de materiais e produtos 
típicos. Como exemplos 
1. o aço inoxidável tipo 17 4pH é 
resistente à corrosão de água comum 
mas é corroído pela água 
desmineralizada pura. 
2. O titânio é excelente para uso com 
cloro molhado mas é atacada pelo 
cloro seco. 
3. O aço carbono é satisfatório para o 
cloro seco mas é atacada rapidamente 
pelo cloro molhado. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.9. Partes internas ou molhadas da válvula 
 
 
Por isso, não há substituto para a 
experiência real de processos menos 
comuns. O pior da corrosão é que o 
material corrosivo pode ser também 
perigoso e não deve ser vazado para o 
ambienteexterior. O sulfeto de hidrogênio 
(H2S) pode causar quebras em materiais 
comuns da válvula, resultando em 
vazamentos. Porém o H2S é também letal. 
Além da corrosão, fenômeno químico, 
deve ser considerada a erosão, que é um 
fenômeno físico associado com a alta 
velocidade de fluidos abrasivos. Um 
material pode ser resistente à corrosão de 
um fluido com processo, mas pode sofrer 
desgaste físico pela passagem do fluido 
em alta velocidade e com partículas 
abrasivas. 
Internos 
As partes do trim (sede, plug, haste) 
estão em contato direto com o fluido do 
processo. Pelo seu formato, elas devem 
ser de material torneável e o aço inoxidável 
é o material padrão para válvulas globo e 
gaveta. Para aplicações com alta 
temperatura e fluidos corrosivos, são 
usadas ligas especiais como aço 17-4pH, 
ANSI 410 ou ANSI 440C e ligas 
proprietárias como stellite, hastelloy, monel 
e inconel. 
Revestimento 
Às vezes, o material que suporta alta 
pressão é incompatível com a resistência à 
corrosão e por isso devem ser usados 
materiais diferentes de revestimento, como 
elastômeros, teflon (não é elastômero), 
vidro, tântalo e borracha. Estes materiais 
Construção 
 1.7
são usados para encapsulamento ou como 
membros flexíveis de vedação. 
A válvula deve ser revestida quando o 
material molhado é muito caro, como os 
metais nobres e o tântalo. Para ser 
possível o revestimento, o corpo da válvula 
deve ter um formato simples. Sempre está 
surgindo material sintético diferente para 
suportar temperaturas e pressões cada vez 
maiores. 
A vida útil de um material de 
revestimento depende de vários fatores: 
concentração, temperatura, composição e 
velocidade do fluido, composição do 
elastômero, seu uso na válvula e qualidade 
da mão de obra em sua instalação. 
O teflon é usado como material de 
selo para válvulas rotatórias e globo e para 
revestimento e encapsulamento de válvula 
esfera e borboleta. O teflon é atacado 
somente por metais alcalinos derretidos, 
como cloro ou flúor sob condições 
especiais. Praticamente, ele não tem 
problema de corrosão. As características 
notáveis do teflon são: 
1. O teflon é um plástico e não é um 
elastômero. 
2. Quando deformado, ele se recupera 
muito lentamente. 
3. Ele também não é resiliente como um 
elastômero. 
4. Ele é pouco resistente à erosão. 
5. A sua faixa nominal de aplicação é de –
100 a 200 oC. 
Há alguns problemas com o 
revestimento de válvulas. O vácuo é 
especialmente ruim para o revestimento e 
raramente se usam revestimentos com 
pressão abaixo da atmosférica. Os 
revestimentos devem ser finos e quando 
sujeitos a abusos, eles são destruídos 
rapidamente. Como o diâmetro da válvulas 
é tipicamente menor que o diâmetro da 
tubulação, as velocidades no interior da 
válvula são maiores que a velocidade na 
tubulação. Qualquer falha de revestimento 
deixa o metal base exposto à corrosão do 
fluido da linha, resultando em falha 
repentina da linha. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.10. Válvula com revestimento interno 
 
2.6. Conexões Terminais 
A válvula é instalada na tubulação 
através de suas conexões. O tipo de 
conexões terminais a ser especificado para 
uma válvula é normalmente determinado 
pela natureza do sistema da tubulação em 
que a válvula vai ser inserida. Uma válvula 
de 4” (100 mm) é a que tem conexões para 
ser montada em uma tubulação com 
diâmetro de 4” (100 mm). Geralmente o 
diâmetro das conexões da válvula é menor 
que o diâmetro da tubulação onde a 
válvula vai ser montada e por isso é 
comum o uso de redutores. 
As conexões mais comuns são: 
flangeadas, rosqueadas, soldadas. Há 
ainda conexões especiais e proprietárias 
de determinados fabricantes. Os fatores 
determinantes das conexões terminais são: 
tamanho da válvula, tipo do fluido, valores 
da pressão e temperatura e segurança do 
processo. 
Conexão rosqueada 
As conexões rosqueadas são usadas 
para válvulas pequenas, com diâmetros 
menores que 2" ou 4". A linha possui a 
rosca macho e o corpo da válvula a rosca 
fêmea. É econômico e simples e muito 
adequado para pequenos tamanhos. 
As conexões rosqueadas podem se 
afrouxar quando se tem temperatura 
elevada com grande faixa de variação ou 
quando a instalação está sujeita à vibração 
mecânica. As roscas em aço inoxidável 
tendem a se espanar, quando conectadas 
a outros materiais e isso pode ser evitado 
com o uso de graxas especiais. 
Construção 
 1.8
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.11. Válvula com conexões rosqueadas 
Conexão por solda 
O corpo da válvula pode ser soldado 
diretamente à linha. Este método é pouco 
flexível, porém é utilizado para montagem 
permanente, quando se tem altíssimas 
pressões e é perigoso o vazamento do 
fluido. Os dois tipos principais de solda 
são: de topo e soquete (mais eficiente). Os 
materiais e procedimentos de solda devem 
ser cuidadosamente controlados e devem 
ser usados alívios de tensão mecânica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.12. Válvula com conexões soldadas 
 
Conexão por flange 
Conectar o corpo da válvula à 
tubulação através do conjunto de flanges, 
parafusos e porcas é o método mais 
utilizado para válvulas maiores que 2". As 
flanges podem ser lisas ou de faces 
elevadas e sua classe de pressão ANSI 
deve ser compatível com a pressão do 
processo. Alguns usuários especificam um 
mínimo de 1” para o diâmetro mínimo da 
válvula para ela ter conexão flangeada. 
As dimensões do flange são 
padronizadas para diferentes materiais e 
classes. Se o corpo da válvula e da 
tubulação são de materiais diferentes ou 
se um ou ambos são revestidos, o 
problema de adequação deve ser 
cuidadosamente examinado. Por exemplo, 
o corpo de uma válvula em ferro fundido 
pode ter um flange de classe 125 e a 
tubulação de aço pode ter um flange de 
classe 150. Os furos dos parafusos se 
encaixam, mas os flanges de ferro 
possuem faces planas e os de aço 
possuem faces ressaltadas. Os flanges de 
aço são feitos de face ressaltada para dar 
alta força na gaxeta. Os flanges de ferro 
não podem ter faces ressaltadas porque o 
ferro é quebradiço quando submetido a 
alta força imposta pela face ressaltada. A 
solução é tirar a face ressaltada do flange 
de aço, tornando-o também de face plana. 
A classe ANSI 150 (chamada de 150 
libras) não significa que a conexão é 
limitada à pressão de 1000 kPa (150 psi). 
O limite de pressão é determinado pela 
temperatura de operação e pelo material 
ASTM do flange. Por exemplo, um aço 
especificado para 285 psig e 50 oC só 
pode ser usado em 140 psi quando 
exposto a 300 oC. 
A especificação de flanges e gaxetas 
está além do presente trabalho. Apenas, 
os flanges de aço com fase ressaltada vem 
com gaxetas e canaletas, que podem ser 
concêntricas ou fonográficas. Acima de 
600 psi, os flanges são usados com anéis 
de junção (RTJ – ring type joint). 
Há ainda conexões especiais 
proprietárias, como Graylock, que podem 
manipular pressão de até 10 000 psi e são 
muito mais leves que o flange ANSI 
equivalente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.13. Diferentes tipos de flange 
 
Construção 
 1.9
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.14. Classes de flange versus temperatura e 
pressão para aço carbono 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.15. Válvula de 4 vias flangeada 
 
Conexão wafer 
Algumas válvulas possuem faces lisas, 
em flange e são instaladas sanduíchadas 
entre dois flanges da tubulação. São 
chamadas de wafer e foram usadas 
inicialmente em válvula borboleta estreita. 
Atualmente, há válvula com corpo longo e 
conexões wafer. 
Devem ser tomados cuidados com os 
parafusos, gaxetas, compressão, 
expansão e contração dos materiais 
envolvidos. Recomenda-se o uso de 
torquímetro para apertar os parafusos e 
não se deve usar este tipo de conexão em 
processos com temperatura muito alta, 
muito baixa ou grande variação. 
A vantagem da conexão tipo wafer é a 
ausência de flange na válvula, reduzindo 
peso e custo. Também não há problema 
de compatibilidade e ela pode ser inserida 
entre dois flangesde qualquer tipo. 
A desvantagem inclui os problemas 
potenciais de vazamento e por isso 
equipamentos com conexões tipo wafer 
são considerados politicamente incorretos. 
 
 
 
Fig. 1.16. Válvula borboleta com tomada tipo wafer 
2.7. Entradas e Saída 
A válvula de duas vias é a que tem 
duas conexões: uma de entrada e outra de 
saída. A válvula de duas vias é a mais 
usada. Há aplicações de mistura ou 
divisão, que requerem válvulas com três 
vias: 
1. duas entradas e uma saída (mistura ou 
convergente) 
2. uma entrada e duas saídas (divisão ou 
divergente) 
A diferença na construção é que a força 
do fluido é feita para agir em uma direção 
tendendo a abrir ambos os obturadores em 
cada caso, dando uma estabilidade 
dinâmica sem o uso de grande atuador. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.17. Válvula liga-desliga de 2 vias 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.18. Válvula de controle de 2 vias 
Construção 
 1.10
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.19. Diferentes configurações de válvula de 
três vias 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.20. Esquema de válvula de 4 vias 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.21. Vista de uma válvula de 4 vias 
3. Castelo 
3.1. Conceito 
O castelo (bonnet) liga o corpo da 
válvula ao atuador e completa o 
fechamento do corpo. A haste da válvula 
se movimenta através do engaxetamento 
do castelo. O castelo também pode 
fornecer a principal abertura para a 
cavidade do corpo para o conjuntos das 
partes internas ou ele pode ser parte 
integrante do corpo da válvula. É 
fundamental que a conexão do castelo 
forneça um bom alinhamento da haste, 
obturador e sede e que ela seja robusto 
suficientemente para suportar as tensões 
impostas pelo atuador. Porém, há válvulas 
que não possuem castelo. 
Normalmente, é necessário remover o 
castelo para ter acesso ao assento da 
válvula e ao elemento de controle da 
vazão, para fins de manutenção. 
3.2. Tipos de castelos 
Os três tipos básicos de castelo são: 
1. aparafusado 
2. união 
3. flangeado. 
O castelo e corpo rosqueados 
constituem o sistema mais barato e é 
usado apenas em pequenas válvulas de 
baixa pressão. 
O castelo preso ao corpo por uma 
união é usado em válvulas maiores ou 
para válvulas pequenas com alta pressão, 
permitindo uma vedação melhor que a do 
castelo rosqueado. 
O sistema com castelo flangeado é o 
mais robusto e permite a melhor vedação, 
sendo usado em válvulas grandes e em 
qualquer pressão. 
O engaxetamento no castelo para 
alojar e guiar a haste com o plug, deve ser 
de tal modo que não haja vazamento do 
interior da válvula para fora e nem muito 
atrito que dificulte o funcionamento ou 
provoque histerese. Para facilitar a 
lubrificação do movimento da haste e 
prover vedação, usam-se caixas de 
engaxetamento. Algumas caixas requerem 
lubrificação periódica. Os materiais típicos 
de engaxetamento incluem: teflon, 
asbesto, grafite e a combinação deles 
(asbesto impregnado de teflon, asbesto 
grafitado). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig.1.22. Castelo com flange aparafusado e 
engaxetamento padrão 
 
O comprimento do castelo padrão é 
suficiente apenas para conter a caixa de 
engaxetamento. 
Construção 
 1.11
3.3. Aplicações especiais 
Quando a aplicação envolve 
temperatura muito baixa (criogênica), para 
evitar a formação de gelo da umidade 
condensada da atmosfera em torno da 
haste e da caixa de engaxetamento, o 
castelo estendido deve 
1. ter um comprimento muito maior que o 
normal, para ser mais aquecido pelo 
ambiente 
2. ter engaxetamento com materiais 
especiais (semimetálicos) e 
3. possuir aletas horizontais, que 
aumentem a área de troca de calor, 
facilitando a transferência de energia 
entre o processo e a atmosfera externa 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.23. Castelo alongado para baixas 
temperaturas 
 
 
Quando a aplicação envolver 
temperatura muito alta, usa-se também um 
castelo especial, com comprimento maior 
que o normal e com aletas, para baixar a 
temperatura da caixa de engaxetamento. 
Atualmente, os castelos aletados estão em 
desuso, pois é comprovado que o castelo 
plano estendido é tão eficiente quanto o 
aletado, para aplicações com líquidos e 
gases. Para um vapor condensante, a 
temperatura não é afetada, a não ser que 
válvula seja equipada com um selo baixo 
ou esteja montada de cabeça para baixo, o 
que não é recomendado. 
Em aplicações onde se quer vedação 
total ao longo da haste, pois o fluido do 
processo é tóxico, explosivo, pirofosfórico, 
muito caro, usam-se foles como selos. O 
fluido do processo pode ser selado interna 
ou externamente ao fole. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.24. Castelo para aplicações de alta 
temperatura 
 
4. Métodos de Selagem 
Há dois locais onde a válvula deve ter 
selos para prover vedação: 
1. de sua entrada e para a saída ou vice-
versa, quando ela estiver na posição 
fechada 
2. de seu interior para o exterior, quando 
ela estiver com pressão estática maior 
que a atmosférica ou do exterior para 
seu interior, quando se tem vácuo no 
corpo da válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.25. Castelo selado com fole usado em 
aplicações com fluidos tóxicos e flamáveis 
Construção 
 1.12
4.1. Vazamentos 
Para não haver vazamento de dentro 
da válvula para fora, deve haver selagem 
entre 
1. o plug da válvula e a sede, 
2. entre a haste e o engaxetamento 
do castelo, 
3. nas conexões da válvula com a 
tubulação e 
4. onde o castelo se junta ao corpo 
da válvula. 
Por causa do movimento envolvido, a 
selagem na haste é a mais difícil de ser 
conseguida. O método mais comum de 
selagem da haste é o uso de uma caixa de 
enchimento, contendo um material flexível 
de engaxetamento, como grafite e asbesto, 
teflon e asbesto, teflon . O engaxetamento 
pode ser sólido, com teflon granulado, 
fibras de asbesto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.26. Caixa de engaxetamento com lubrificador 
e válvula de isolação 
 
 
De modo a reter a pressão do fluido 
dentro da válvula, é necessário comprimir 
o engaxetamento, por meio de uma porca 
ou plug. Este tipo de selo requer inspeções 
periódicas e manutenção. Invariavelmente, 
se uma válvula fica sem operar durante 
longo período de tempo, a porca da caixa 
deve ser apertada, quando a válvula é 
operada, senão ocorrerá vazamento. 
Quando se quer uma válvula sem 
possibilidade de vazamento para o 
exterior, deve-se usar válvula sem 
engaxetamento, como a válvula com 
diafragma entre o castelo e o corpo da 
válvula. O diafragma é acionado por um 
componente compressor, fixado na 
extremidade da haste e que também age 
como elemento de controle da vazão. 
Outro tipo de válvula sem 
engaxetamento emprega um fole metálico, 
no lugar do diafragma flexível. Estas 
válvulas são apropriadas para operação 
sob alto vácuo. Uma caixa de enchimento 
é normalmente usada acima do fole, para 
evitar vazamento no caso da falha do fole. 
4.2. Vazamento entre entrada e saída 
Para que uma válvula não dê 
passagem de sua entrada para a saída, 
deve haver uma vedação entre o obturador 
e sua sede. Para prover um selo adequado 
contra a vazão do fluido do processo, 
quando a válvula estiver na posição 
fechada, deve haver um fechamento firme 
e seguro entre o elemento de controle de 
vazão e o assento da válvula. Estes 
componentes devem ser projetados de 
modo que as variações de pressão e de 
temperatura e as tensões mecânicas 
provocadas pela tubulação não distorçam 
ou desalinhem as superfícies de selagem. 
Em geral se empregam três tipos de 
selos: 
1. contato metal-metal, 
2. contato metal-material elástico, 
3. contato metal-metal com revestimento 
de material elástico 
Com o advento dos plásticos, as válvulas 
se tornam disponíveis em uma variedade 
de plásticos. Os três tipos de selos 
continuam válidos, bastando substituir 
metal por plástico. A mesma analogia se 
aplica em válvulas tendo interiores 
revestidos de vidro, teflon, borrachas. 
A maior resistência é obtida de um 
selo metal-metal, mas pode haver 
desgaste e erosão do metal. O selo 
resiliente(elástico) é obtido pela pressão 
de uma superfície metálica contra uma 
superfície plástica ou de borracha. Este 
tipo de selo fornece um bloqueio total e é 
altamente recomendado para fluidos 
contendo sujeira, embora seja limitado a 
processos pouco rigorosos e com baixa 
pressão. As partículas sólidas, que podem 
ficar presas entre as superfícies de 
selagem, são forçadas e entram na 
superfície macia e não interferem no 
fechamento da válvula. Quando se tem alta 
pressão, é conveniente o uso do selo 
metal-metal com revestimento resiliente. 
Construção 
 1.13
5. Atuador 
Atuador é o componente da válvula que 
recebe o sinal de controle e o converte em 
abertura modulada da válvula. 
Os modos de operação da válvula 
dependem do seu tipo, localização no 
processo, função no sistema, tamanho, 
freqüência de operação e grau de controle 
desejado. 
A atuação da válvula pode ser 
1. manual 
2. automática 
O atuador pode ser classificado, 
dependendo do tipo do dispositivo móvel, 
como 
1. linear 
2. rotativo. 
Outra classificação útil do atuador é 
quanto à fonte de potência, que pode ser 
1. pneumática, 
2. elétrica 
3. hidráulica. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.27. Atuador pneumático e mola 
5.1. Operação Manual ou Automática 
A atuação manual pelo operador pode 
ser local ou remota. A atuação local pode 
ser feita diretamente por volante, 
engrenagem, corrente mecânica ou 
alavanca. A atuação manual remota pode 
ser feita pela geração de um sinal elétrico 
ou pneumático, que acione o atuador da 
válvula. Para ser atuada automaticamente 
a válvula pode estar acoplada a mola, 
motor elétrico, solenóide, servomecanismo, 
atuador pneumático ou hidráulico. 
Freqüentemente, é necessário ou 
desejável operar automaticamente a 
válvula, de modo continuo ou através de 
liga-desliga. Atuação automática significa 
sem a intervenção direta do operador. Isto 
pode ser conseguido pela adição à válvula 
padrão um dos seguintes acessórios: 
1. atuador pneumático ou hidráulico para 
operação continua ou de liga-desliga, 
2. solenóide elétrica para operação de 
liga-desliga, 
3. motor elétrico para operação continua 
ou de liga-desliga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.28. Atuação manual da válvula de controle 
 
 
Geralmente, um determinado tipo de 
válvula é limitado a um ou poucos tipos de 
atuadores; quais sejam: 
1. Válvulas de alivio e de segurança são 
atuadas por mola. 
2. Válvulas de retenção são atuadas por 
mola ou por gravidade. 
3. Válvulas globo de tamanho grande e 
com alta pressão de processo são 
atuadas por motores elétricos ou 
correntes mecânicas. 
4. Válvulas de controle continuo são 
geralmente atuadas pneumaticamente. 
5. Válvulas de controle liga-desliga são 
atuadas através de solenóides. 
Geralmente estes mecanismos de 
operação da válvula são considerados 
acessórios da válvula. 
5.2. Atuador Pneumático 
Este tipo de operador, disponível com 
um diafragma ou pistão, é o mais usado. 
Independente do tipo, o princípio de 
operação é o mesmo. O atuador 
pneumático, com diafragma e mola é o 
Construção 
 1.14
responsável pela conversão do sinal 
pneumático padrão do controlador em 
força-movimento-abertura da válvula. O 
atuador pneumático a diafragma recebe 
diretamente o sinal do controlador 
pneumático e o converte numa força que 
irá movimentar a haste da válvula, onde 
está acoplado o obturador que irá abrir 
continuamente a válvula de controle. 
A função do diafragma é a de 
converter o sinal de pressão em uma força 
e a função da mola é a de retornar o 
sistema à posição original. Na ausência do 
sinal de controle, a mola leva a válvula 
para uma posição extrema, ou totalmente 
aberta ou totalmente fechada. 
Operacionalmente, a força da mola se 
opõe à força do diafragma; a força do 
diafragma deve vencer a força da mola e 
as forças do processo. 
Erradamente, se pensa que o atuador 
da válvula requer a alimentação de ar 
pneumático para sua operação; o atuador 
funciona apenas com o sinal padrão de 20 
a 100 kPa (3 a 15 psi). 
O atuador pneumático consiste 
simplesmente de um diafragma flexível 
colocado entre dois espaços. Uma das 
câmaras deve ser vedada à pressão e na 
outra câmara ha uma mola, que exerce 
uma força contrária. O sinal de ar da saída 
do controlador vai para a câmara vedada à 
pressão e sua variação produz uma força 
variável que é usada para superar a força 
exercida pela mola de faixa do atuador e 
as forças internas dentro do corpo da 
válvula e as exercidas pelo próprio 
processo. 
O atuador pneumático deve satisfazer 
basicamente as seguintes exigências: 
1. operar com o sinal de 20 a 100 kPa (3 
a 15 psig), 
2. operar sem posicionador, 
3. ter uma ação de falha segura quando 
houver problema no sinal de atuação, 
4. ter um mínimo de histerese, 
5. ter potência suficiente para agir contra 
as forças desbalanceadas, 
6. ser reversível. 
5.3. 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, 
2. ar para fechar - mola para abrir, 
Existe um terceiro tipo, menos usado, 
cuja lógica de operação é: ar para abrir - ar 
para fechar. 
Outra nomenclatura para a ação da 
válvula é falha-aberta (fail open), que 
equivale a ar-para- fechar e falha-fechada, 
que equivale a ar-para-abrir. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.29. Ações dos atuadores pneumáticos 
 
 
A operação de uma válvula com 
atuador pneumático com lógica de ar para 
abrir é a seguinte: quando não há 
nenhuma pressão chegando ao atuador, a 
válvula está desligada e na posição 
fechada. Quando a pressão de controle 
(típica de 20 a 100 kPa) começa a crescer, 
a válvula tende a abrir cada vez mais, 
assumindo as infinitas posições 
intermediárias entre totalmente fechada e 
totalmente aberta. Quando não houver 
sinal de controle, a válvula vai 
imediatamente para a posição fechada, 
independente da posição em que estiver 
no momento da falha. A posição de 
totalmente fechada é também conhecida 
como a de segura em caso de falha. Quem 
leva a válvula para esta posição segura é 
justamente a mola. Assim, o sinal de 
controle deve superar 
1. a força da mola, 
2. a força apresentada pelo fluido do 
processo, 
3. os atritos existentes entre a haste e o 
engaxetamento. 
Construção 
 1.15
O atuador ar-para-abrir necessita de 
pressão para abrir a válvula. Para 
pressões menores que 20 kPa (3 psi) a 
válvula deve estar totalmente fechada. 
Com o aumento gradativo da pressão, a 
partir de 20 kPa (3 psi), a válvula abre 
continuamente. A maioria das válvulas é 
calibrada para estar totalmente aberta 
quando a pressão atingir exatamente 100 
kPa (15 psig). Calibrar uma válvula é fazer 
a abertura da válvula seguir uma reta, 
passando pelos pontos (20 kPa x 0%) e 
(100 kPa x 100%) de abertura. A falha do 
sistema, ou seja, a ausência de pressão, 
deve levar a válvula para o fechamento 
total. 
Uma válvula com atuação ar-para-
fechar opera de modo contrario. Na 
ausência de ar e com pressões menores 
que 20 kPa (3 psig), a válvula deve estar 
totalmente aberta. Com o aparecimento de 
pressões acima de 20 kPa (3 psig) e seu 
aumento, a válvula diminuirá sua abertura. 
Com a máxima pressão do controlador, de 
100 kPa (15 psig), a válvula deve estar 
totalmente fechada. Na falha do sistema, 
quando a pressão cair para 0 kPa (0 psig), 
a válvula deve estar na posição totalmente 
aberta. 
Certas aplicações exigem um válvula 
de controle com um diafragma especial, 
modo que a falta o ar de suprimento ao 
atuador faca a válvula se manter na última 
posição de abertura; tem-se a falha-última-
posição. 
5.4. Escolha da Ação 
A primeira questão que o projetista 
deve responder, quando escolhendo uma 
válvula de controle é: o que a válvula deve 
fazer, quando faltar o suprimento da 
alimentação? A questão esta relacionada 
com a posição de falha da válvula. 
A segurança do processo determina o 
tipo de ação da válvula: 
1. falha-fechada (FC- fail close), 
2. falha-aberta (FC - fail open), 
3. falha-indeterminada (FI - fail 
indetermined), 
4. falha-última-posição (FL - fail last 
position). 
A segurança também implica no 
conhecimento antecipado das 
conseqüências das falha de alimentação 
na mola, diafragma, pistão, controlador e 
transmissor. Quando ocorrer falha no 
atuador da válvula, a posição da válvula 
não é mais função do projeto do atuador, 
mas das forças do fluido do processo 
atuando no interior da válvula e da 
construção da válvula. As escolhas são 
1. vazão-para-abrir (FTO - flow to open), 
2. vazão-para-fechar (FTC - flow to close), 
3. ficar na última posição (FB - friction 
bound). 
A ação vazão-para-fechar é fornecida pela 
válvula globo; a ação vazão-para-abrir é 
fornecida pela válvula borboleta, globo e 
esfera convencional. As válvulas com plug 
rotatório e esfera flutuante são típicas para 
ficar na última posição. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.30. Forças atuantes na válvula 
 
 
5.5. Forças atuantes 
Os diagramas vetoriais mostram a 
representação esquemática das forças, 
quando a válvula é desligada, para os dois 
casos possíveis, de ar para abrir e ar para 
fechar, quando a vazão entra debaixo do 
obturador. 
ar para abrir 
compressão da 
mola 
sinal 
pneumático 
pressão da 
linha 
ar para fechar 
compressão da 
mola 
sinal 
pneumático 
pressão da 
linha 
pressão da linha 
pressão da linha 
Construção 
 1.16
Quando a válvula abre, a força devida 
à pressão da linha diminui. Quando a 
válvula está fechada, esta força é máxima. 
Quando a válvula está totalmente aberta, a 
força devida à pressão da linha é muito 
dissipada e a força contra o obturador é 
desprezível. Em posições intermediárias, a 
força é também intermediária. 
5.6. Mudança da Ação 
Há vários modos de se inverter a ação 
de controle do sistema constituído de 
controlador, atuador e válvula de controle: 
1. troca da posição do atuador, 
alternando a posição relativa diafragma 
+ mola. 
2. alguns atuadores possuem uma 
alimentação alternativa: o sinal pode 
ser aplicado em dois pontos possíveis, 
cada um correspondendo a uma ação 
de controle. 
3. alteração do obturador + sede da 
válvula. 
4. alteração do modo de controle, no 
próprio controlador. A maioria dos 
controladores possui uma chave 
seletora para a ação de controle: direta 
(aumenta medição, aumenta sinal de 
saída) e inversa (aumenta medição, 
diminui sinal de saída). 
Na aplicação prática, deve se consultar a 
literatura técnica disponível e referente a 
todos os equipamentos: controlador, 
atuador e válvula, para se definir qual a 
solução mais simples, segura e flexível. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.31. Atuador reversível diafragma - mola 
5.7. Dimensionamento do Atuador 
O atuador pneumático deve ter um 
diafragma com área efetiva suficiente para 
permitir o fechamento contra a pressão da 
linha e uma mola com elasticidade 
suficiente para posicionar o obturador da 
válvula em resposta ao sinal contínuo da 
saída do controlador. 
Há atuadores de diferentes tamanhos 
que dependem dos seguintes parâmetros: 
1. pressão estática do processo, 
2. curso da haste da válvula, 
3. deslocamento da mola do atuador 
e 
4. sede da válvula. 
A força gerada para operar a válvula é 
função da área do diafragma, da pressão 
pneumática e da pressão do processo. 
Quanto maior a pressão do sinal 
pneumático, menor pode ser a área do 
diafragma. Como normalmente o sinal de 
atuação é padrão, de 20 a 100 kPa (3 a 15 
psig), geralmente o tamanho do diafragma 
depende da pressão do processo; quando 
maior a pressão do fluido do processo, 
maior deve ser a área do diafragma. O 
atuador pneumático da válvula funciona 
apenas com o sinal do controlador, padrão 
de 20 a 100 kPa. Ele não necessita do 
suprimento de ar de 120 a 140 kPa (20-22 
psig). 
O tamanho físico do atuador depende 
da pressão estática do processo e da 
pressão do sinal pneumático. A faixa de 
pressão mais comum é o sinal de 20 a 100 
kPa (3 a 15 psig); outra também usada é a 
de 40 a 200 kPa (6 a 30 psig). Os 
fabricantes apresentam equações para 
dimensionar e escolher o atuador 
pneumático. 
Os atuadores industriais, para o sinal 
de 100 kPa (15 psi), fornecem forças de 
atuação de 400 a 2000 N. 
É importante saber que embora a 
saída linear de um controlador seja 
nominalmente 20 a 100 kPa (ou 60 200 
kPa), a largura de faixa da saída disponível 
real é muito mais larga. A mínima saída é 7 
kPa (0,5 psi) devida a algum vazamento do 
relé e a máxima saída é escolhida de 120 
kPa (18 psi) para refletir as perdas da linha 
do controlador para a válvula. Assim, com 
uma alimentação de 140 kPa, a saída real 
varia de 7 a 120 kPa. 
As duas regras para dimensionar um 
atuador, baseando-se na faixa real do sinal 
Construção 
 1.17
do controlador em 7 a 120 kPa (mais larga 
que a padrão de 20 a 100 kPa) são: 
1. Se a ação é ar para abrir, a força 
compressiva inicial da mola deve ser 
suficiente para superar o efeito da 
pressão da linha mais 30 kPa ou 25% 
da pressão inicial da mola teórica, a 
que for maior, para garantir um 
fechamento completo. 
2. Se a ação é ar para fechar, a força 
inicial da mola tende a manter o 
obturador fora do assento. Por esta 
razão, deve-se ter uma pressão de 4 
kPa aplicada no diafragma. Depois que 
a válvula estiver totalmente 
movimentada, o restante da saída do 
sinal do controlador é usado para como 
força de assento. 
5.8. Atuador e Outro Elemento Final 
O atuador de válvula pode, 
excepcionalmente, ser acoplado a outro 
equipamento que não seja a válvula de 
controle. Assim, é comum o uso do atuador 
pneumático associado a cilindro, 
basculante e bóia. Mesmo nas 
combinações que não envolvem a válvula, 
o atuador é ainda acionado pelo sinal 
pneumático padrão do controlador. A 
função do atuador continua a de converter 
o sinal de 20 a 100 kPa em força que pode 
provocar um movimento. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1.32. Posicionador e transdutor i/p integral 
 
Mesmo em sistema com 
instrumentação eletrônica, com 
controladores eletrônicos que geral 4 a 20 
mA cc, a norma é se usar o atuador 
pneumático com diafragma e mola. Para 
compatibilizar seu uso, insere-se na malha 
de controle o transdutor corrente – para – 
pneumático (i/p). O conjunto transdutor I/P 
+ atuador pneumático é ainda mais 
simples, eficiente, rápido e econômico que 
o atuador eletromecânico disponível 
comercialmente. 
Atuador a Pistão 
O atuador a pistão é usado 
normalmente quando se quer a máxima 
saída da passagem, com resposta rápida, 
tipicamente em aplicações com altas 
pressões do processo. Este atuador opera 
usando um suprimento de pressão 
pneumática elevada, ate de 1 Mpa (150 
psig). Os melhores projetos possuem dupla 
ação para dar a máxima abertura, nas 
duas direções. 
Atuador Eletromecânico 
Com o uso cada vez mais freqüente da 
instrumentação eletrônica, o sinal padrão 
para acionamento da válvula é o de 4 a 20 
mA cc. Assim, deve-se desenvolver um 
mecanismo que converta este sinal de 
corrente elétrica em um movimento e 
abertura da válvula. A solução mais 
freqüente e econômica é a de usar um 
transdutor corrente – para - ar pneumático 
e continuar usando a válvula com atuador 
pneumático. 
São disponíveis atuadores 
eletromecânicos que convertem o sinal da 
saída do controlador eletrônico em 
movimento e abertura da válvula, através 
de um motor. Esta conversão corrente para 
movimento é direta, sem passar pelo sinal 
pneumático. Pretendia-se ter um atuador 
rápido, porém, na prática, os atuadores 
eletromecânicos são poucos usados, por 
causa do custo elevado e complexidade. 
Ainda é mais conveniente usar o conjunto 
transdutor I/P e atuador pneumático. 
 
 
 
 
 2.1
2 
Desempenho 
 
 
 
Objetivos de Ensino 
1. Apresentar os principais parâmetros 
relacionados com o desempenho da 
válvula de controle. 
2. Descrever os conceitos, relações 
matemáticas e significado físicodas 
características inerente e instalada 
da válvula. 
3. Apresentar as principais 
características de válvula de 
controle: linear, igual percentagem e 
de abertura rápida. 
4. Conceituar rangeabilidade e 
controlabilidade da válvula de 
controle. 
5. Apresentar as exigências de 
estanqueidade da válvula de 
controle. 
1. Aplicação da Válvula 
1.1. Introdução 
Antes de especificar e dimensionar 
uma válvula de controle, deve-se avaliar se 
a válvula é realmente necessária ou se 
existe um meio mais simples e mais 
econômico de executar o que se deseja. 
Por exemplo, pode-se usar uma válvula 
autocontrolada em vez da válvula de 
controle, quando se aceita um controle 
menos rigoroso, se quer um sistema 
econômico ou não se tem energia de 
alimentação disponível. Em outra 
aplicação, é possível e conveniente 
substituir toda a malha de controle de 
vazão por uma bomba de medição a 
deslocamento positivo ou por uma bomba 
centrífuga com velocidade variável. A 
relação custo - beneficio destas 
alternativas é usualmente obtida pelo custo 
muito menor do bombeamento, pois não se 
irá produzir energia para ser queimada na 
queda de pressão através da válvula de 
controle. 
1.2. Dados do Processo 
Quando se decide usar a válvula de 
controle, deve-se selecionar o tipo correto 
e dimensiona-se adequadamente. Para a 
seleção da válvula certa deve-se entender 
completamente o processo que a válvula 
controla. Conhecer completamente 
significa conhecer as condições normais 
de operação e as exigências que a válvula 
deve satisfazer durante as condições de 
partida, desligamento do processo e 
emergência. 
Todas os dados do processo devem 
ser conhecidos antecipadamente, como os 
valores da vazões (mínima, normal e 
máxima), pressão estática do processo, 
pressão de vapor do líquido, densidade, 
temperatura, viscosidade. É desejável 
identificar as fontes e naturezas dos 
distúrbios potenciais e variações de carga 
do processo. 
Deve-se determinar ou conhecer as 
exigências de qualidade do processo, de 
modo a identificar as tolerâncias e erros 
aceitáveis no controle. Os dados do 
processo devem também estabelecer se a 
válvula necessita fornecer vedação total, 
quando fechada, qual deve ser o nível 
aceitável de ruído, se há possibilidade de 
martelo d'água, se a vazão é pulsante. 
Desempenho 
2.2 
1.3. Desempenho da Válvula 
O bom desempenho da válvula de 
controle significa que a válvula 
1. é estável em toda a faixa de operação 
do processo, 
2. não opera próxima de seu fechamento 
ou de sua abertura total, 
3. é suficientemente rápida para corrigir 
os distúrbios e as variações de carga 
do processo, 
4. não requer a modificação da sintonia 
do controlador depois de cada variação 
de carga do processo. 
Para se conseguir este bom 
desempenho da válvula, deve-se 
considerar os fatores que afetam seu 
desempenho, tais como característica, 
rangeabilidades inerente e instalada, 
ganho, queda de pressão provocada, 
vazamento quando fechada, 
características do fluido e resposta do 
atuador. 
2. Característica da Válvula 
2.1. Conceito 
A característica da válvula de controle 
é definida como a relação entre a vazão 
através de válvula e a posição da válvula 
variando ambas de 0% a 100%. A vazão 
na válvula depende do sinal de saída do 
controlador que vai para o atuador da 
válvula. Na definição da característica, 
admite-se que: 
1. o atuador da válvula é linear (o 
deslocamento da haste da válvula é 
proporcional à saída do controlador), 
2. a queda de pressão através da válvula 
é constante, 
3. o fluido do processo não está em 
cavitação, flacheamento ou na vazão 
crítica ou sônica (choked) 
São definidas duas características: 
1. inerente 
2. instalada 
A característica inerente da válvula se 
refere à característica observada com uma 
queda de pressão constante através da 
válvula; é a característica da válvula 
construída e fora do processo. A instalada 
se refere à característica quando a válvula 
está em operação real, com uma queda de 
pressão variável e interagindo com as 
influências do processo não considerados 
no projeto. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.1. Características típicas de válvulas 
2.2. Características da Válvula e do 
Processo 
Para se ter um controle eficiente e 
estável em todas as condições de 
operação do processo, a malha de controle 
deve ter um comportamento constante em 
toda a faixa. Isto significa que a malha 
completa do processo, definida como a 
combinação de sensor, transmissor, 
controlador, válvula, processo e algum 
outro componente, deve ter seu ganho e 
dinâmicas os mais constantes possível. 
Ter um comportamento constante 
simplesmente significa ser linear. 
Na prática, a maioria dos processos é 
não-linear, fazendo a combinação sensor-
transmissor-controlador-processo não 
linear. Assim, deve-se ter o controlador 
não-linear para ter o sistema total linear. A 
outra alternativa é a de escolher o 
comportamento da válvula não-linear, para 
tornar linear a combinação sensor-
transmissor-controlador-processo. Se isso 
é feito corretamente, a nova combinação 
sensor-transmissor-processo-válvula se 
torna linear, ou com o ganho constante. O 
comportamento da válvula é a sua 
característica de vazão. 
O objetivo da caracterização da vazão 
é o de fornecer um ganho do processo 
Desempenho 
2.3 
total relativamente constante para a 
maioria das condições de operação do 
processo. 
A característica da válvula depende do 
seu tipo. Tipicamente os formatos do 
contorno do plug e da sede da válvula 
definem a característica da válvula. As três 
características típicas são: linear, igual 
percentagem e abertura rápida; outras 
menos usadas são: hiperbólica, raiz 
quadrática e parabólica. 
2.3. Relações Matemáticas 
Para uma única fase líquida, a vazão 
através da válvula é dada pela relação: 
 
ρ
∆
=
p)x(fCQ v 
 
onde 
Q é a vazão volumétrica do líquido, 
Cv é a capacidade de vazão da válvula 
∆p é a queda de pressão através da 
válvula, 
ρ é a densidade do líquido em relação a 
água 
f(x) é a curva característica da vazão na 
válvula, onde 
 
f(x) = x, para válvula linear 
 
f(x) = x , raiz quadrática 
 
1X
x
a)x(f −= , igual percentagem 
 
]x)1a(a[
1)x(f
−−
= , hiperbólica 
 
onde 
x é a excursão da haste da válvula, 
X é a excursão máxima da válvula, 
a é uma constante; representando a 
rangeabilidade da válvula. 
2.4. Característica de Igual 
Percentagem 
Matematicamente, a vazão é 
proporcional exponencialmente à abertura. 
O índice do expoente é a percentagem de 
abertura. 
 
1X
x
R)x(f −= 
 
A razão do nome da característica de 
igual percentagem está na variação da 
vazão em relação a posição da válvula: 
 
)x(fK
dx
)x(df
×= 
 
ou seja, para igual variação na posição da 
haste, há a mesma percentagem de 
variação na vazão, independente do curso 
da válvula. A vazão varia de df/f para cada 
incremento da posição da haste dx. 
 
 
 
Fig. 2.11. Características de igual percentagem 
 
 
O termo igual percentagem se aplica 
porque, iguais incrementos da posição da 
válvula causam uma variação da vazão em 
igual percentagem, isto e, quando se 
aumenta a abertura da válvula de 1%, indo 
de 20 a 21% na posição, a vazão irá 
aumentar de 1% de seu valor à posição de 
20%. Se a posição da válvula é aumentada 
de 2%, indo de 60 a 62%, a vazão ira 
Desempenho 
2.4 
aumentar de 2% de seu valor à posição de 
60%. A válvula é quase linear (e com 
grande inclinação) próximo à sua abertura 
máxima. 
A característica de vazão de igual 
percentagem produz uma muito pequena 
vazão no inicio de sua abertura, mas 
quando esta próxima de sua abertura total, 
pequenas variações da abertura produzem 
grandes variações de vazão. Ela exibe 
melhor controle nas pequenas vazões e 
um controle instável em altas vazões. A 
válvula de igual percentagem é de abertura 
lenta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.2. Característica de igual percentagem, com 
escala logarítmicana ordenada 
 
 
Teoricamente, a válvula de igual 
percentagem nunca veda totalmente, pois 
quando a posição da válvula estiver em 
x = 0, a vazão será f = 1/R, onde R é a 
rangeabilidade da válvula. Por exemplo, 
uma válvula com rangeabilidade de R = 50, 
vaza 2% quando totalmente fechada. Na 
prática, o projeto da válvula garante a sua 
vedação, quando a válvula estiver 
totalmente fechada, colocando-se um 
ombro no plug. 
As válvulas que, pelo projeto e 
construção, naturalmente fornecem 
característica de igual percentagem são a 
borboleta e a globo, onde a variação da 
vazão é estabelecida pela rotação da 
haste. 
A válvula de igual percentagem típica 
possui rangeabilidade igual a 50, exibindo 
uma inclinação de 3.9 (ln 50) na máxima 
vazão. 
Combinando a inclinação da válvula 
com o ganho da válvula, 
 
100
FfRlnG maxv
××
= 
 
Como o produto (f x Fmax) é a vazão 
real, o ganho da válvula de igual 
percentagem não é uma função do 
tamanho da válvula, enquanto a vazão 
estiver confinada à faixa onde a 
característica estiver não distorcida. 
A característica da válvula hiperbólica 
se aproxima da característica da válvula de 
igual percentagem. 
2.5. Característica Linear 
Na válvula com característica linear a 
vazão é diretamente proporcional à 
abertura da válvula. A abertura é 
proporcional ao sinal padrão do 
controlador, de 20 a 100 kPa (3 a 15 psig), 
se pneumático e de 4 a 20 mA cc, se 
eletrônico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.3. Característica linear de válvula de controle 
0 10 20 30 40 50 60 70 90 80 100
10
20 
30
40
50
60
70 
80 
90 
100
Curso, % 
Va
zã
o, 
%
 
Desempenho 
2.5 
A característica linear produz uma 
vazão diretamente proporcional ao valor do 
deslocamento da válvula ou de sua 
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 e 
uniforme e independente do ponto de 
operação. 
Sua rangeabilidade é media, cerca de 
10:1. 
2.6. Característica de Abertura 
Rápida 
A válvula de abertura rápida possui 
característica oposta à da válvula de igual 
percentagem. A característica de vazão de 
abertura rápida produz uma grande vazão 
com pequeno deslocamento da haste da 
válvula. A curva é basicamente linear para 
a primeira parte do deslocamento com uma 
inclinação acentuada (grande ganho). Ela 
introduz uma grande variação na vazão 
quando há uma pequena variação na 
abertura da válvula, no inicio da faixa. A 
válvula de abertura rápida apresenta 
grande ganho em baixa vazão e um 
pequeno ganho em grande vazão. 
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. 
A válvula raiz quadrática se aproxima 
da válvula de abertura rápida. 
2.7. Característica Instalada 
O dimensionamento da válvula se 
baseia na queda de pressão através da 
válvula, tomada como constante e relativa 
à abertura de 100% da válvula. Quando a 
válvula está instalada na tubulação do 
sistema, a queda de pressão através dela 
varia, quando a vazão varia, ou seja, ela 
depende do resto do sistema. A vazão 
está sujeita aos atritos viscosos na válvula. 
A instalação afeta substancialmente a 
característica e a rangeabilidade da 
válvula. 
A característica instalada é real e 
diferente da característica inerente, que é 
teórica e de projeto. Na prática, uma 
válvula com característica inerente de igual 
percentagem se torna linear, quando 
instalada. A exceção, quando a 
característica inerente é igual à instalação, 
ocorre quando se tem um sistema com 
bombeamento com velocidade variável, 
onde é possível se manter uma queda de 
pressão constante através da válvula, pelo 
ajuste da velocidade da bomba. 
A característica instalada de qualquer 
válvula depende dos seguintes 
parâmetros: 
1. característica inerente, ou a 
característica para a válvula com queda 
de pressão constante e a 100% de 
abertura, 
2. relação da queda de pressão através 
da válvula com a queda de pressão 
total do sistema, 
3. fator de super dimensionamento da 
válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.4. Característica linear inerente e instalada 
 
 
O tipo da característica instalada é útil 
em duas aplicações: 
1. para complementar a curva do 
sensor/medidor de vazão. Se o ganho 
do sensor é for linear e igual a 2 em 
toda a faixa, a característica da válvula 
deve ter uma inclinação de 1/2, 
conseguida quando a relação entre a 
queda de pressão mínima sobre a 
máxima valer 1/2 , 
2. para compensar o ganho do processo 
com ganho aumentando diretamente 
com o aumento da vazão. 
Quando o ganho da válvula variando 
inversamente com a vazão for indesejável, 
Desempenho 
2.6 
deve-se compensa-lo. A característica de 
igual percentagem é a melhor para eliminar 
o efeito da queda de pressão variável 
sobre o ganho da válvula. Quando houver 
grande variação da queda de pressão na 
válvula (queda de pressão mínima sobre a 
máxima é muito pequena), a característica 
de igual percentagem se torna 
praticamente linear. 
A queda de pressão variável reduz a 
rangeabilidade da válvula. Desde que a 
vazão máxima ocorre com a mínima queda 
de pressão na válvula e vice-versa, a 
relação das quedas de pressão determina 
a rangeabilidade efetiva ou instalada da 
válvula: 
 
max
min
ef p
pRR
∆
∆
= 
 
Quando a queda de pressão variar de 
10:1, a rangeabilidade vai de 50 para 15.8. 
É difícil prever o comportamento da 
válvula instalada, principalmente porque a 
característica inerente se desvia muito da 
curva teórica, há não linearidades no 
atuador da válvula, nas curvas das 
bombas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.5. Característica igual percentagem inerente e 
instalada 
 
2.8. Escolha da Característica 
A escolha da característica da válvula e 
seu efeito no dimensionamento é 
fundamental para se ter um bom controle, 
em larga faixa de operação do processo. A 
válvula com característica inerente linear 
parece ser a mais desejável, porém o 
objetivo do projetista é obter uma 
característica instalada linear. O que se 
deseja realmente é ter a vazão através da 
válvula e de todos os equipamentos em 
série com ela variando linearmente com o 
deslocamento de abertura da válvula. 
Como a queda de pressão na válvula varia 
com a vazão (grande vazão, pequena 
queda de pressão) uma válvula não-linear 
normalmente fornece uma relação de 
vazão linear após a instalação. 
As malhas de controle são usualmente 
sintonizadas nos níveis normais de carga e 
assume-se que o ganho total da malha não 
varia com o ganho do processo. Esta 
hipótese é raramente encontrada, na 
prática. O ganho do processo é 
usualmente não linear. Como não se pode 
sintonizar o controlador depois de cada 
variação de carga do processo, é desejável 
selecionar a válvula de controle que irá 
compensar os efeitos das variações de 
carga. 
A escolha da característica correta da 
válvula para qualquer processo requer uma 
analise dinâmica detalhada de todo o 
processo. Há numerosos casos onde a 
escolha da característica da válvula não 
resulta em conseqüências sérias. Qualquer 
característica de válvula é aceitável 
quando: 
1. a constante de tempo do processo é 
pequena (processo rápido), como 
vazão, pressão de líquido e 
temperatura com misturadores, 
2. a banda proporcional ajustada do 
controlador é estreita (alto ganho), 
3. as variações de carga do processo são 
pequenas; menos que 2:1. 
A válvula com característica linear é 
comumente usada em processo de nível 
de líquido e em outros processos onde a 
queda da pressão através da válvula é 
aproximadamente constante. 
A válvula com característica de igual 
percentagem é a mais usada; geralmente, 
em aplicações comgrandes variações da 
queda de pressão ou onde uma pequena 
percentagem da queda de pressão do 
sistema total ocorre através da válvula. 
Quando se tem a medição da vazão 
com placa de orifício, cuja saída do 
transmissor é proporcional ao quadrado da 
vazão, deve-se usar uma válvula com 
característica de raiz quadrática 
(aproximadamente a de abertura rápida). A 
válvula com a característica de vazão de 
Desempenho 
2.7 
abertura rápida é, tipicamente, usada em 
serviço de controle liga-desliga, onde se 
deseja uma grande vazão, logo que a 
válvula comece a abrir. 
As recomendações (Driskell) para a 
escolha da característica da válvula são: 
1. Abertura rápida, para controle de vazão 
com medição através da placa de 
orifício e com variação da queda de 
pressão na válvula pequena (menor 
que 2:1). 
2. Linear, para controle de vazão com 
medição através da placa de orifício e 
com variação da queda de pressão na 
válvula grande (maior que 2:1 e menor 
que 5:1). 
3. Linear, para controle de vazão com 
sensor linear, nível e pressão de gás, 
com variação de queda de pressão 
através da válvula menor que 2:1. 
4. Igual percentagem, para controle de 
vazão com sensor linear, nível e 
pressão de gás, com variação de 
queda de pressão através da válvula 
maior que 2:1 e menor que 5:1. 
5. Igual percentagem, para controle de 
pressão de líquido, com qualquer 
variação da queda de pressão através 
da válvula. 
Como há diferenças grandes entre as 
características inerente e instalada das 
válvulas e por causa da imprevisibilidade 
da característica instalada, deve-se preferir 
1. válvula cuja construção tenha uma 
propriedade intrínseca, como a 
borboleta e a de disco com abertura 
rápida, 
2. válvula que seja caracterizada pelo 
projeto, como as com plug linear e de 
igual percentagem, 
3. válvula digital, que possa ser 
caracterizada por software, 
4. característica que seja obtida através 
de equipamento auxiliar, como gerador 
de função, posicionador caracterizado, 
cam de formato especial. Estes 
instrumentos são principalmente úteis 
para a alteração da característica 
instalada errada. 
Em resumo, a característica da válvula 
de controle deve casar com a 
característica do processo. Este 
casamento significa que os ganhos do 
processo e da válvula combinados 
resultem em ganho total linear. 
2.9. Linearização da Característica 
Há situações em que se quer uma 
válvula linear, mas ela não é disponível. 
Isto ocorre quando se quer usar uma 
válvula borboleta ou esférica, por causa de 
sua mecânica, mas se quer uma válvula 
com característica linear, por causa do 
controle do processo. Um método de 
moderar a característica exponencial é 
através de um divisor, com função: 
 
]Z)z1(Z[
yYX
−+
= 
 
onde 
X é o sinal de saída do divisor, 
Y e Z são os sinais de entrada do 
multiplicador, 
y é o ganho do multiplicador 
z é a polarização (bias) do 
multiplicador 
O sinal do controlador entra nas duas 
entradas do multiplicador, de modo que 
sua saída fica 
 
]m)z1(z[
m)m(f
−+
= 
 
Esta curva passa pelos pontos (0,0) e 
(1,1), para quaisquer valores de z, com 
inclinação da curva determinada por z. A 
inclinação da curva vale: 
 
2]m)m1(z[
z
dm
df
−+
= 
 
Quando m = 0, a inclinação é 1/z; 
quando m = 1, a inclinação é z. A variação 
do ganho é entre 1/z2. Quando z = 0.1, a 
curva varia de 10 a 0.1, com 
rangeabilidade de 100. 
O ganho de uma válvula igual 
percentagem varia diretamente com a 
vazão. Deste modo, a sua variação de 
ganho é também a rangeabilidade. O 
divisor usado para linearizar o ganho de 
uma válvula de igual percentagem deve ter 
seu ganho variando da mesma quantidade. 
Assim, uma estimativa rápida para o valor 
de z para linearizar a válvula vale: 
 
Desempenho 
2.8 
R
1z = 
 
Para a válvula com rangeabilidade de 
50 o z deve ser ajustado em 0.141. 
2.10. Vazão do Corpo 
A boa válvula de controle deve ter uma 
grande coeficiente de vazão (Cv) 
consistente com uma boa rangeabilidade e 
com a característica de conformidade com 
as exigências do comportamento do 
processo. Um alto Cv é obtido quando o 
corpo e os internos (trim) da válvula são 
bem projetados. 
Tem-se: 
 
2
t
2
b
2
v C
1
C
1
C
1
+= 
 
onde 
Cv é o coeficiente de vazão da válvula 
Cb é o coeficiente de vazão do corpo 
da válvula 
Ct é o coeficiente de vazão do trim da 
válvula 
O Cb praticamente não varia e os Cv e 
Ct variam muito com a posição da haste; 
para isso Cb deve ser muito maior que Ct. 
Fisicamente, isto significa que existe um 
limite para o tamanho do trim em um 
particular tamanho do corpo da válvula. 
2.11. Coeficiente de Resistência K 
Os dados do teste de perda de pressão 
para uma grande variedade de válvulas e 
conexões são disponíveis do trabalho de 
numeroso pesquisadores. Estudos 
extensivos no campo tem sido feitos pelo 
Crane. Porém, devido à perda de tempo e 
alto custo destes testes, é virtualmente 
impossível obter dados de testes para 
cada tamanho e tipo de válvula e conexão. 
As perdas de pressão em um sistema 
de tubulação resulta de um número de 
características do sistema, que podem ser 
classificados como: 
1. Atrito da tubulação, que é uma função 
da rugosidade da superfície da parede 
interior da tubulação, do diâmetro 
interno da tubulação e da velocidade, 
densidade e viscosidade do fluido. Os 
fatores de atrito são levantados 
experimentalmente e disponíveis na 
literatura (Crane). Eles dependem de: 
2. mudanças na direção da trajetória da 
vazão. 
3. obstruções na trajetória da vazão. 
4. mudanças graduais ou repentinas na 
seção transversal e formato da 
trajetória da vazão. 
A velocidade na tubulação é obtida da 
perda da pressão estática e a diminuição 
da pressão estática devida a velocidade é 
 
n
2
L g2
vh = 
 
que é definida como a altura da 
velocidade. A vazão através da válvula ou 
conexão em uma tubulação também causa 
uma redução na pressão estática que pode 
ser expressa em termos da pressão (head) 
da velocidade. 
O coeficiente de resistência K na 
equação 
 
n
2
L g2
vKh = 
 
é deste modo, definido como o número da 
perda da pressão de velocidade devida a 
válvula ou a conexão. O fator K está 
sempre associado com o diâmetro em que 
ocorre a velocidade. Em muitas válvulas ou 
conexões, as perdas devidas ao atrito 
resultante de um comprimento real da 
trajetória da velocidade são menores, 
comparadas aquelas devidas a um ou mais 
das outras três categorias listadas. 
O coeficiente de resistência K é assim 
considerada como sendo independente do 
fator de atrito ou número de Reynolds e 
pode ser tratada como uma constante para 
qualquer obstrução dada (i.e., válvula ou 
conexão) em um sistema de tubulação sob 
todas as condições de vazão, incluindo 
laminar. 
A mesma perda na tubulação reta é 
expressa pela equação de Darcy: 
 
n
2
L g2
v
D
fLh 




= 
Segue se que: 
Desempenho 
2.9 
 
D
LfK = 
 
A relação L/D é o comprimento 
equivalente, em diâmetros de tubulação 
reta, que causará a mesma queda de 
pressão como a obstrução sob as mesmas 
condições de vazão. Desde que o 
coeficiente de resistência K é constante 
para todas as condições de vazão, o valor 
de L/D para qualquer válvula dada ou 
conexão deve necessariamente variar 
inversamente com a mudança no fator de 
atrito para diferentes condições de vazão. 
O coeficiente de resistência K seria 
teoricamente constante para todos os 
tamanhos de um dado projeto ou linha de 
válvulas e conexões, se todos os 
tamanhos forem geometricamente 
similares. Porém, a similaridade 
geométrica é rara, por causa de o projeto 
de válvulas e conexões ser ditada pela 
economia do fabricante, normas, 
resistência estrutural e outras 
considerações. 
Os dados experimentais mostram que 
as curvas de K apresentam uma tendência 
definida para seguir a mesma inclinação da 
curva f(L/D) para tubulação de aço 
comercial e limpa, em condições de vazão 
resultando em um fator de atrito constante. 
É provavelmente coincidênciaque o efeito 
da diferença geométrica entre diferentes 
tamanhos da mesma linha de válvulas ou 
conexões sobre o coeficiente de 
resistência K é semelhante aquele da 
rugosidade relativa, ou tamanho da 
tubulação, sobre o fator de atrito. 
Experimentalmente se conclui que o 
coeficiente de resistência K, para uma 
dada linha de válvulas ou conexões, tende 
a variar com o tamanho, como ocorre com 
o fator de atrito, f, para tubo de aço 
comercial e limpo, em condições de vazão 
resultando em um fator de atrito constante 
e que o comprimento equivalente L/D 
tender em direção a uma constante para 
os vários tamanhos de uma dada linha de 
válvulas ou conexões, nas mesmas 
condições de vazão. 
Na base desta relação, a coeficiente de 
resistência K para cada tipo de válvula 
ilustrado e conexão é mostrado no 
Apêndice deste trabalho. Estes 
coeficientes são dados como produto do 
fator de atrito para o tamanho desejado de 
tubulação de aço comercial limpo com 
vazão totalmente turbulenta e uma 
constante, que representa o comprimento 
equivalente L/D para a válvula ou conexão 
nos diâmetros da tubulação para as 
mesmas condições de vazão, na base dos 
dados do teste. Este comprimento 
equivalente ou constante é valido para 
todos os tamanhos do tipo de válvula ou 
conexão com que é identificado. 
Os fatores de atrito para tubulação de 
aço comercial e limpo com a vazão 
turbulenta (fT), para tamanhos nominais de 
1/2 a 24" (15 a 600 mm) são tabulados no 
inicio da Tabela do Fator K (A.26) . 
Há algumas resistências à vazão na 
tubulação, tais como as contrações e 
alargamentos graduais ou repentinos e 
entradas e saídas na tubulação, que 
possuem similaridade geométrica entre 
tamanhos. Os coeficientes de resistência 
(K) para estes itens são independentes do 
tamanho, como indicados pela ausência do 
fator de atrito em seus valores dados na 
tabela. 
Como dito anteriormente, o coeficiente 
de atrito é sempre associado com o 
diâmetro em que a velocidade no termo 
(v2/2gc) ocorre. Os valores na Tabela do 
fator K são associados com o diâmetro 
interno dos seguintes schedules de 
tubulações, para as várias classes de 
válvulas e conexões: 
 
 
Tab.1 - Fator K e Schedule 
Classe 300 e menor Schedule 40 
Classe 400 e 600 Schedule 80 
Classe 900 Schedule 120 
Classe 1500 Schedule 160 
Classe 2500 (1/2 a 6") XXS 
Classe 2500 (> 8") Schedule 160 
 
2.12. Coeficiente de Descarga 
O Cv da válvula depende do seu tipo. 
Para indicar a capacidade relativa entre 
válvulas diferentes, define-se o coeficiente 
de descarga, Cd: 
Desempenho 
2.10 
 
2
v
d d
CC = 
 
onde d é o diâmetro da válvula. 
2.13. Resistência Hidráulica 
Resistência hidráulica ou resistência 
acústica é variação da queda de pressão 
na válvula pela variação da vazão. 
 
dQ
dpR = 
 
A resistência hidráulica é um 
parâmetro importante para a seleção da 
válvula, derivado da expressão do Cv. A 
partir da expressão do Cv, 
 
p
QCv
∆
ρ
= 
 
e da definição de resistência hidráulica (R), 
tem-se, para as condições turbulentas e 
uma válvula industrial: 
 
Q
p2Rm
∆
= 
 
onde Rm é a resistência hidráulica media, 
pois as resistências hidráulicas antes e 
depois da válvula são diferentes, 
Conclui-se que 
1. o Cv é grande para pequenas quedas 
de pressão e grandes vazões. 
2. a resistência hidráulica é grande para 
grandes quedas de pressão e 
pequenas vazões. 
3. Rangeabilidade 
Um fator de mérito muito importante no 
estudo da válvula de controle é a sua 
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 de 10 a 1 000%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.6. Característica e rangeabilidade da válvula 
 
 
Em inglês, rangeabilidade (rangeability) 
é também chamada de turn-down. 
A rangeabilidade realmente dá a faixa 
usável da válvula. O mais importante é ter 
bom senso e tratar o conceito de 
rangeabilidade sob um ponto de vista 
qualitativo. Este conceito é importante por 
duas razões: 
1. ele diz o ponto em que se espera que a 
válvula atue em liga-desliga ou perca 
completamente o controle, devido a 
vazamentos, 
2. ele estabelece o ponto em que a 
característica começa a se desviar do 
esperado. 
Buckley define rangeabilidade como 
sendo a relação entre a vazão 
correspondente a 95% de abertura da 
válvula (x = 0.95 xmax) sobre a vazão 
correspondente a 10% da abertura 
(x = 0.10 xmax). Isto significa que a válvula 
opera de um modo eficiente entre 10% e 
95% de sua abertura total. 
A rangeabilidade da válvula está 
associada diretamente à característica da 
válvula. A válvula com característica 
inerente de abertura rápida está 
praticamente aberta a 40%, pois ela só 
fornece controle estável entre 10% e 40% 
Desempenho 
2.11 
e sua rangeabilidade é de 4:1. A válvula de 
abertura rápida tem uma ganho variável, 
muito grande em vazão pequena e 
praticamente zero em vazão alta. Ela é 
instável em vazão baixa e inoperante em 
alta vazão. 
A rangeabilidade da válvula com 
característica inerente linear é de 10:1 pois 
ela fornece controle entre 10 e 100%. A 
válvula linear possui ganho (sensibilidade) 
uniforme em toda a faixa de abertura da 
válvula, ou seja, a mesma dificuldade e 
precisão que se tem para medir e controlar 
100% da vazão, tem se em 10%. 
A válvula com característica inerente 
de igual percentagem tem rangeabilidade 
de aproximadamente 40:1, pois ela 
controla desde 2,5 a 100%. A válvula com 
igual percentagem possui ganho variável, 
pequeno em vazão baixa e elevado em 
vazão alta. Ela possui um desempenho 
excelente em baixas vazões e é instável 
para vazões muito elevadas. 
Patranabis define a rangeabilidade 
como a relação do Cv máximo sobre o Cv 
mínimo da válvula. 
Lipták define rangeabilidade intrínseca 
como a relação do Cv(max) para o 
Cv(min), entre os quais o ganho da válvula 
não varie mais que 50% do valor teórico. 
Por esta definição, a rangeabilidade da 
válvula linear é maior do que a da válvula 
de igual percentagem. 
Na consideração da rangeabilidade da 
válvula, é importante se considerar que a 
rangeabilidade da válvula instalada é 
diferente da rangeabilidade teórica, fora do 
processo. A rangeabilidade instalada é 
sempre menor que a teórica. Isso ocorre 
porque o Cv instalado é geralmente maior 
que o Cv teórico. Por exemplo, se o Cv 
real é cerca de 1,2 do Cv teórico, a 
máxima vazão controlada pela válvula é 
cerca de 80% da abertura da válvula. Se a 
válvula é de igual percentagem, 80% da 
abertura corresponde a cerca de 50% da 
vazão. Deste modo, a rangeabilidade 
instalada real é a metade da teórica 
inerente. 
4. Controle da Válvula 
4.1. Ganho 
O ganho estático de qualquer 
instrumento é a relação entre a entrada 
sobre a saída. O ganho dinâmico é a 
relação entre a variação da entrada sobre 
a variação da saída. Na válvula de 
controle, a entrada é o deslocamento (x) 
da haste e a saída é a vazão 
correspondente (q). O ganho dinâmico da 
válvula é a relação entre a variação de 
vazão sobre a variação da sua haste. 
Matematicamente, 
 
x
QGv ∂
∂
= 
 
ou na forma normalizada: 
 
x
Q
Q
1G
n
Nv ∂
∂
= 
onde 
Q é a vazão instantânea 
Qn é a vazão normal de operação 
x é o deslocamento da haste da 
válvula 
Xo é o deslocamento correspondente à 
abertura total 
Gv é o ganho da válvula 
GNv é o ganho normalizado, expresso 
como percentagem, com a vazão 
variando em percentagem (Q/Qn) e 
a haste variando em percentagem 
(x/Xo). 
Por exemplo, se uma válvula é capaz 
de manipular 500 LPM, quando totalmente 
aberta, o seu ganho é de 5 LPM/%. 
O ganho doprocesso, sob o ponto de 
vista da válvula de controle, é a variação 
da variável de processo controlada sobre a 
variação de vazão manipulada 
correspondente. Por exemplo, quando se 
controle o nível h através da manipulação 
da vazão q, o ganho do processo vale: 
 
dQ
dhGp = 
 
assumindo todas as outras condições 
constantes. 
Desempenho 
2.12 
Como já visto, a vazão de um líquido 
através da válvula depende do Cv, da 
característica da válvula, da queda de 
pressão através da válvula e da densidade 
relativa do líquido em relação a água. Para 
que a vazão que varie com a posição da 
válvula, com uma queda de pressão e 
gravidade especificas constantes, o 
coeficiente Cv deve variar também com a 
posição da válvula. Assim, o Cv é função 
da posição da válvula. 
Do mesmo modo que a rangeabilidade 
da válvula, o seu Cv teórico ou inerente 
(Cvt) é diferente do Cv real ou instalado 
(Cvr). 
Tem-se 
 
Cvr = Cvt . x (válvula linear) 
 
Cvr = Cvt . ax-1 (válvula igual 
percentagem 
 
onde a é um parâmetro de rangeabilidade 
da válvula. 
Das relações entre o coeficiente de 
vazão Cvt e a posição da válvula (x), 
considerando a queda de pressão e a 
densidade constantes, pode-se calcular os 
ganhos das válvulas linear e de igual 
percentagem: 
Válvula linear 
 
Vazão Q = Cvt . x 
 
Ganho dQ/dx = K Cvt 
 
Válvula de igual percentagem 
 
Vazão Q = Cvt . ax-1 
 
Ganho dQ/dx = KCvt ax-1 
 
Pela analise das relações matemáticas 
tem-se: 
1. o ganho inerente da válvula linear é 
constante e independe da posição da 
válvula. 
2. o ganho inerente (com queda de 
pressão através da válvula constante) 
da válvula de igual percentagem varia 
diretamente com a posição da válvula. 
Isto pode ser fácil e diretamente 
observado nas curvas das características 
inerentes da válvula. A inclinação da curva 
(ganho) da válvula linear é constante: a 
inclinação da curva da válvula de igual 
percentagem é pequena em vazões baixas 
e grande, nas vazões elevadas. 
O ganho instalado é diferente do ganho 
inerente. Realmente como mostrado pelas 
curvas, o ganho instalado da válvula de 
igual percentagem é mais constante que o 
ganho instalado da válvula linear. O ganho 
instalado da válvula linear é grande em 
pequenas vazões e pequeno em grandes 
vazões. Ou seja, o ganho instalado da 
válvula de igual percentagem é 
aproximadamente igual ao ganho inerente 
da válvula linear. O ganho instalado da 
válvula linear é aproximadamente igual ao 
ganho inerente da válvula de abertura 
rápida. 
4.2. Dinâmica 
A válvula com atuador pneumático é o 
elemento final de controle mais usado. Ela 
faz parte da maioria das malhas de 
controle automático e continuo dos 
processos industriais. 
A posição da haste (ou a posição do 
plug no fim das haste) determina o 
tamanho da abertura para a passagem da 
vazão. A posição da haste é determinada 
pelo balanço de todas forças que agem 
nela. Tem-se 
pA - força exercida pelo sinal 
pneumático no topo do diafragma, 
onde 
p é a pressão que abre e fecha a 
válvula (20 a 100 kPa), proveniente 
da saída do controlador, 
A é a área do diafragma. 
Nesta válvula, a força age para baixo. 
Kx - força exercida pela mola acoplada 
à haste e ao diafragma, onde 
K é a constante de Hook da mola, 
x é o deslocamento da haste, 
M massa da haste da válvula. 
Nesta válvula, esta força age para cima. 
C dx/dt - força de atrito exercida para 
cima e resultante do contato direto 
entre a haste e o engaxetamento da 
válvula, onde 
C é o coeficiente de atrito entre a haste 
e o engaxetamento. 
Desempenho 
2.13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2..7. Forças no atuador da válvula 
 
 
Pela segunda lei de Newton (força = 
massa x aceleração), 
 
2
2
dt
xd
g
M
dt
dxCKxpA =−− 
 
ou 
 
p
K
Ax
dt
dx
K
C
dt
xd
g
M
2
2
=++ 
 
Esta é uma equação diferencial do 
segundo grau; a válvula exibe uma 
dinâmica de segunda ordem inerente. 
Sua função de transferência vale: 
 
1s
K
Cs
gK
M
K
A
)s(p
)s(x
2 ++
= 
 
Na prática, como M é muito menor que 
K g (a massa da haste é muito menor que 
o produto da constante da mola pela 
aceleração da gravidade), tem-se a função 
de transferência de um sistema de primeira 
ordem: 
 
1)(
)(
+
=
s
K
C
K
A
sp
sx
 
 
Interpretando fisicamente o significado 
das equações diferenciais, o modelo 
matemático da válvula que descreve seu 
comportamento dinâmico é de segunda 
ordem. Porém, a resposta às variações 
das válvulas pequenas e medias (pequeno 
M) é tão rápida, que sua dinâmica pode ser 
considerada de primeira ordem. 
Adicionalmente, quando o coeficiente de 
atrito é desprezível e a constante da mola 
é grande (C/K = 0) a dinâmica da válvula 
pode ser desprezada. Neste caso, fica 
apenas um ganho constante, que relaciona 
a saída do controlador com a vazão do 
fluido através da válvula. 
4.3. Controlabilidade da Válvula 
A constante de tempo do processo 
depende do tamanho da válvula e como 
conseqüência, a banda proporcional 
ajustada no controlador é função do 
tamanho da válvula. 
Uma válvula superdimensionada, com 
o Cv instalado maior do que o necessário, 
opera apenas na parte inferior de sua 
excursão, próxima de seu fechamento e 
numa largura de faixa menor que 100%. 
Dito de outro modo, o ganho da válvula 
superdimensionada é grande e a banda 
proporcional ajustada no controlador 
correspondente deve ser larga, para 
compensar. 
Desempenho 
2.14 
5. Vedação e Estanqueidade 
5.1. Classificação 
Não se deve usar uma única válvula 
para fornecer simultaneamente as funções 
de controle e de vedação completa (tight 
shutoff). As melhores válvulas para 
bloqueio não são necessariamente as 
melhores escolhas para o controle. 
A vedação entre entrada e saída da 
válvula está relacionada com a 
possibilidade e probabilidade de 
vazamento. A norma ANSI B16.104 (1976) 
1. trata do vazamento de válvulas de 
controle novas e sem uso 
2. se limita a válvulas com Cv acima de 
0,1 
3. especifica os procedimentos e 
tolerâncias dos testes para seis classes 
de vazamento 
4. é dirigida para fabricantes 
5. não se pode esperar que os 
vazamentos estabelecidos devam ser 
mantidos após a válvula ser colocada 
em operação 
O preço de um a válvula aumenta muito 
quando se exige um teste de vazamento; 
em alguns casos o preço dobra. 
Qualquer vazão através da válvula 
totalmente fechada, quando exposta à 
pressão diferencial e à temperatura de 
operação é chamada de vazamento 
(leakage). O vazamento é expresso como 
uma quantidade acumulada durante um 
período de tempo especifico, para 
aplicações de fechamento com vedação 
completa ou como percentagem da 
capacidade total, para as válvulas de 
controle convencionais. 
Os vazamentos especificados pelos 
testes da ANSI não podem ser 
extrapolados para outras pressões 
diferenciais e para outros fluidos diferentes 
dos usados. A vazão de vazamento é 
laminar e o Cv da válvula não importa e é 
usado apenas como critério para o 
tamanho relativo do orifício. Quando se 
compra um teste de válvula, tem-se 
apenas a garantia que a válvula é capaz 
de atender uma certa medida de 
estanqueidade. Para reter esta 
característica em operação, a válvula 
requer manutenção preventiva periódica e 
para muitos fluidos, o vazamento pode 
exceder os limites desejados. 
 
 
Tab. 2.1. Classificação de estanqueidade das 
válvulas conforme ANSI B16.104-1976 
 
Classe I Não testadas nem garantidas 
para vazamentos 
Classe II Vazamento menor que 0.5% da 
vazão máxima 
Classe 
III 
Vazamento menor que 0.1% da 
vazão máxima 
Classe 
IV 
Vazamento menor que 0.01% da 
vazão máxima 
Classe 
V 
Vazamento menor que 5x10-4 
mL/min de vazão d'água por 
polegada do diâmetro da sede 
Classe 
VI 
Válvula com sede macia e 
vazamento expresso como vazão 
volumétrica de ar, com pressão 
diferencial nominal de até 345 
kPa (345 psig), conforme a Tab. 
2.2.. 
 
 
Não se espera que a válvula de 
controle seja à prova de vazamento, mas 
se a vedação da sede é importante, 
existemmeios de se conseguir resultados 
satisfatórios. Pode se dizer que uma sede 
macia veda, para fins práticos. 
De acordo com a norma (ANSI B 
16.104), as válvulas são categorizadas em 
seis classes, de acordo com seu 
vazamento permissível. Estes limites de 
estanqueidade são aplicáveis apenas à 
válvula nova, sem uso. 
 
 
Tab. 2.2. Classificação de estanqueidade das 
válvulas Classe VI por ANSI B16.104-1976 
 
Diâmetro nominal Vazamento 
Inch mm mL/min 
1 25 0,15 
1 ½ 38 0,30 
2 50 0,45 
3 75 0,90 
4 100 1,70 
6 150 4,00 
8 200 6,75 
Desempenho 
2.15 
5.2. Vazamento 
Alguns fabricantes listam em seus 
catálogos os coeficientes de vazão, Cv, 
aplicáveis para as válvulas totalmente 
abertas e os valores dos vazamentos, 
quando totalmente fechadas. Estes valores 
só valem para a válvula nova, limpa, 
operando nas condições ambientes. Após 
alguns anos de serviço, o vazamento da 
válvula varia drasticamente, em função da 
instalação, temperatura, pressão e 
características do fluido. 
A estanqueidade depende da 
viscosidade dos fluidos; fluidos com 
viscosidade muito baixa são muito difíceis 
de serem contidos; por exemplo, 
dowtherm, freon, hidrogênio. 
A temperatura afeta o vazamento, 
principalmente quando o corpo da válvula 
está a uma temperatura diferente da 
temperatura do plug ou quando o 
coeficiente de dilatação termal do material 
do corpo é diferente do coeficiente do 
material do plug. Em algumas válvulas, por 
exemplo, nas borboletas, é prática usual 
deixar espaçamentos entre o disco e a 
sede, para acomodar a expansão do disco, 
quando se tem grandes variações de 
temperatura do processo. O vazamento 
nestas válvulas será maior quando se 
estiver operando em temperaturas abaixo 
da temperatura de projeto da válvula. 
Gradientes de temperatura através da 
válvula também podem gerar tensões 
mecânicas que provocam ou aumentam o 
vazamento. Tais gradientes são freqüentes 
em serviço de mistura de fluidos em 
válvulas de três vias, quando tais fluidos se 
encontram em temperaturas diferentes. 
Tensões mecânicas na tubulação onde 
está instalada a válvula podem também 
provocar vazamentos na válvula. Por isso 
deve se tomar cuidados em sua instalação 
e principalmente no aperto dos parafusos. 
Deve-se isolar a válvula das forças 
externas da tubulação, através de 
suportes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2.8. Estanqueidade da válvula (bloqueio da 
entrada para a saída) 
 
5.3. Válvulas de Bloqueio 
Quanto maior a força de assentamento 
na válvula, menor é a probabilidade de 
ocorrer vazamentos. Somente as válvulas 
pequenas podem suportar grandes forças 
em suas sedes. Por isso, os materiais da 
sede devem ser duros, para suportar estas 
grandes forças de fechamento. Os 
materiais mais apropriados para aplicações 
com fluidos não lubrificantes, abrasivos, 
com alta temperatura são aço Stellite ou 
inoxidável endurecido 
Por outro lado, os materiais da sede 
devem ser macios para prover a vedação 
completa, durante longos períodos. Os 
materiais padrão são o TeflonR e Buna-N. 
O Teflon é superior na resistência à 
corrosão e na compatibilidade à alta 
temperatura (até 250 oC); o Buna-N é mais 
macio, mas é limitado a temperaturas 
abaixo de 100 oC. Estes materiais devem 
operar em pressões menores que 3 MPa 
(450 psig) e com fluidos não abrasivos. 
 
 
 
 
 3.1
3. 
Aplicações 
 
 
 
Objetivos 
1. Listar todas as informações 
necessárias para selecionar, 
dimensionar e especificar uma 
válvula de controle. 
2. Avaliar a necessidade de cada dado 
individual e as tolerâncias 
associadas devidas às distorções 
humanas. 
3. Listar as razões para documentar e 
preservar as fontes de dados e as 
razoes atrás das decisões tomadas. 
4. Apresentar os termos usuais 
associados com a vazão de fluido 
através de uma válvula de controle 
5. Propor as equações básicas para a 
vazão de líquidos e gases através 
de uma válvula. 
1. Dados do Processo 
1.1. Coleta de dados 
Depois da analisar a aplicação, definir a 
função da válvula e estabelecer os fatores 
de segurança, o próximo passo é coletar 
os dados confiáveis a serem usados na 
seleção e dimensionamento da válvula. 
Estes dados devem ser documentados 
adequadamente para uso e referência 
futuros. 
Porém, às vezes, a coleta de dados 
completos e confiáveis é a parte mais difícil 
do trabalho. Em plantas novas, durante o 
projeto, muita informação ainda não é 
disponível, muitos números são 
aproximados e todos os dados podem 
sofrer revisão. Isto significa que o primeiro 
projeto é baseado em muitas hipóteses e 
aproximações. Quando o equipamento é 
comprado e o layout da planta fica pronto, 
os dados se tornam definitivos, mas 
diferentes dos originais. Os dados 
definitivos seriam aqueles dos fabricantes 
das bombas e de outros equipamentos, 
depois de recebidos e analisados. Mas, 
geralmente isto é muito tarde. Muitas 
vezes, depois que a válvula foi comprada, 
os dados são alterados, resultando em não 
cumprimento de orçamentos e 
cronogramas. 
Em plantas existentes, os dados podem 
ser também não confiáveis, pois os 
desenhos desaparecem, as modificações 
não são documentadas, as tubulações são 
modificadas, as plaquetas de identificação 
de instrumentos e equipamentos 
desaparecem ou ficam ilegíveis, as 
espessuras das paredes de tubulações se 
alteram ou são desconhecidas. 
Cada firma de engenharia e cada planta 
tem métodos de operação diferentes, 
fontes diferentes e pessoas diferentes, de 
modo que não existe uma única regra para 
a coleta dos dados confiáveis. Esta coleta 
de dados é mais um problema de gente do 
que de qualquer outra coisa. Quando se 
tem uma informação, é necessário julgar 
sua autenticidade e confiabilidade, que 
dependem da fonte. Às vezes, se 
necessita de uma informação que ainda 
não é disponível, pois os cronogramas se 
baseiam no que é desejável e não no que 
é possível. 
Incertezas de números resultam sempre 
em superdimensionamento. O 
conservadorismo natural dos projetistas 
sempre resulta em válvula maior que a 
necessária, pois em caso de dúvida, 
sempre se toma a maior vazão ou a menor 
Aplicações 
 3.2
queda de pressão através da válvula. 
Todos os excessos se acumulam e no final 
se tem uma válvula maior que a correta e, 
no final, ela vai trabalhar em 40% de sua 
capacidade em vez de 80%. Projeto 
superdimensionado resulta em custos 
adicionais devidos a retrabalhos, multas de 
fornecedores, manutenção mais freqüente, 
desperdício de energia e pior qualidade de 
controle. 
1.2. Condições de Operação 
O fluido que passa dentro da válvula 
deve ser completamente identificado em 
sua entrada, ou seja, deve se saber se 
1. o fluido é puro ou é uma mistura 
2. o fluido é limpo ou possui 
contaminantes 
Por exemplo, uma pequena quantidade 
de umidade no cloro faz uma grande 
diferença em seu poder de corrosão e 
portanto nos materiais de construção das 
partes molhadas da válvula. A água 
desmineralizada é corrosiva para alguns 
metais e a água potável pode não ser. Se 
fluido é uma mistura, sua composição deve 
ser conhecida. Se o líquido possui sólidos 
em suspensão formando uma lama 
(slurry), o conteúdo dos sólidos deve ser 
determinado. O conhecimento do tamanho 
das partículas maiores e sua dureza é 
necessário para a seleção da válvula. 
Composições multifásicas devem ser 
precisamente conhecidas para prever a 
vazão razoável dentro da válvula. Deve-se 
informar se há gases dissolvidos no líquido 
ou se o gás é condensável. Mesmo que as 
equações de dimensionamento 
independem destes fatores, eles ajudam 
no julgamento. 
Deve se saber se o fluido: 
1. é venenoso ou tóxico 
2. tem alguma propriedade química 
atípica 
3. é quimicamente estável, flamável ou 
pirofórico 
4. é polimerizável e em que condições 
ocorre a polimerização 
5. é corrosivo e os registros e 
experiências destas propriedades 
6. necessita de limpeza inicial da 
tubulação e qual a influência do 
líquido de limpeza na válvula. 
7. necessita de tratamento após a 
operaçãoe como isso afeta a 
válvula. 
Deve-se estabelecer as propriedades 
físicas do fluido e as condições referidas. 
As condições padrão, definidas pela 
ISO 5024 (1976) são: 
Temperatura: 15,0 oC (288 K ou 59,0 oF) 
Pressão: 101,325 kPa (14,696 psi abs) 
Umidade relativa: 0% 
As condições de operação, de trabalho 
ou reais são aquelas efetivamente 
presentes no processo. 
Por exemplo, a vazão volumétrica de ar 
igual a 100 m3/h, nas condições reais de 
30 oC e 200 kPa equivalem a 
1. 100 m3/h real (30 oC e 100 kPa) 
2. 180 m3/h normal (0 oC e 101 kPa) 
3. 190 m3/h padrão (15 oC e 101 kPa) 
Em inglês, as unidades e abreviaturas 
comuns são: 
ACFM – actual cubic feet/minute – real 
ou pés cúbicos por minuto real 
SCFM – standard cubic feet/minute – ou 
pés cúbicos por minuto padrão 
Algumas propriedades das substâncias 
puras (como viscosidade, densidade, 
relação de calores específicos, pressão de 
vapor) variam com a temperatura e por 
isso deve se conhecer estas propriedades 
em toda a faixa de temperatura do 
processo. A pressão de vapor se aplica a 
líquidos e está relacionada com a sua 
evaporação e portanto com os fenômenos 
indesejáveis de cavitação e flacheamento, 
que podem ocorrer no interior da válvula. A 
viscosidade do gás está relacionada com a 
perda de carga na tubulação. A 
viscosidade raramente entra nos cálculos 
de dimensionamento de válvulas. A 
relação dos calores específicos (fator 
isentrópico) é necessária para todos os 
gases e vapores, pois está relacionada 
com o fator de compressibilidade e o 
afastamento do gás ideal ou perfeito. 
Devem ser conhecidos três valores de 
regime estável da vazão na válvula: 
1. vazão mínima controlada 
2. vazão máxima controlada 
3. vazão máxima requerida para se 
recuperar depois de um distúrbio. 
Estes dados permitem o cálculo da 
rangeabilidade, da margem de excesso da 
capacidade e da previsão de ruído da 
válvula. Também devem ser conhecidas as 
Aplicações 
 3.3
temperaturas em cada condição de 
operação, mínima, normal e máxima. Se 
houver alguma temperatura anormal que 
possa afetar os materiais da válvula, o 
valor e a duração desta temperatura 
devem ser conhecidos. 
A pressão absoluta a montante (antes 
ou na entrada) da válvula deve ser 
computada para quatro condições: 
1. vazão mínima controlada 
2. vazão máxima controlada 
3. vazão máxima requerida para se 
recuperar depois de um distúrbio 
4. fechamento da válvula 
Para se obter a pressão a montante da 
válvula, deve se ter todos os dados na 
pressão da fonte (bomba ou compressor) e 
as curvas de desempenho de todos os 
equipamentos na fonte e entre a fonte e a 
válvula. Para se obter a pressão a jusante 
(depois ou na saída) da válvula, deve se 
ter todos os dados na pressão do receptor 
e de todos os equipamentos entre a 
válvula e o receptor que afetem a pressão. 
Se um líquido cavita ou flacheia devido à 
grande queda de pressão através da 
válvula, a massa e volume do vapor na 
saída devem ser determinados para uso 
nos cálculos da queda de pressão e 
velocidade. 
Além dos dados coletados para as 
condições normais de operação, deve-se 
também registrar os dados relacionados 
com outras condições que sejam 
importantes para o fabricante ou para a 
seleção e especificação da válvula. 
Exemplos deste tipo de informação 
incluem: 
1. Possibilidade de a válvula operar tanto 
em pressão positivo e sob vácuo, pois 
isto afeta o projeto do engaxetamento e 
o revestimento interno (quando 
aplicável). 
2. Pressão pulsante que requer 
equipamento auxiliar de 
amortecimento. 
3. Operação freqüente de liga-desliga em 
alta temperatura ou alta pressão. 
4. Precauções de segurança necessárias 
para eliminar os perigos potenciais que 
podem envolver acessórios como 
chaves limite, relés ou batente de 
parada. 
5. Máximo vazamento permissível quando 
a válvula estiver totalmente fechada. 
1.3. Distúrbios 
Distúrbio é qualquer alteração 
indesejável que ocorre no processo que 
tende a afetar o valor da variável 
controlada. Distúrbio é aquilo que torna 
necessário o controle automático do 
processo. Na seleção e dimensionamento 
da válvula de controle, quer se obter o 
desempenho adequado de controle com o 
mínimo custo. Um fator que afeta o 
desempenho do controle é a natureza do 
distúrbio que ocorre no processo. 
O distúrbio mais evidente que afeta a 
válvula é uma alteração na queda de 
pressão através da válvula. Se uma 
válvula está sujeita a perturbações de 
pressão a montante ou a jusante, deve-se 
conhecer a magnitude, duração e 
velocidade de variação deste distúrbio. 
Todos os distúrbios devem ser 
investigados para se coletar dados que 
possam ser usados para avaliar seus 
efeitos no sistema de controle e na válvula. 
Além desta investigação, deve-se 
conhecer a tolerância do processo, ou 
seja, quanto, por quanto tempo e quão 
freqüente a variável controlada pode ficar 
fora do ponto de ajuste sem prejuízo para 
o controle do processo. A partir da análise 
deste dados, pode-se determinar o tempo 
de resposta da válvula e as mudanças do 
processo que devem ser feitas para se ter 
um controle aceitável. As mudanças 
podem incluir: maior pressão na saída da 
bomba, controle cascata, controle da fonte 
do distúrbio. 
A seleção e dimensionamento da 
válvula de controle não pode ser separada 
do projeto dos outros equipamentos do 
sistema de controle. Se uma válvula não 
tem operação crítica ou se não há 
distúrbios grandes, a válvula, tubulação e 
bomba podem ser selecionadas de acordo 
com a economia global. Geralmente a 
válvula tem maior queda de pressão 
disponível do que a calculada. Como 
ponto de partida e quando a tubulação já 
foi dimensionada corretamente, assume-se 
uma válvula com o diâmetro menor que a 
tubulação. Para se escolher a bomba, 
atribui-se um valor de resistência para a 
válvula, que é um fator associado com a 
velocidade na válvula e é usado para 
calcular a queda de pressão através da 
Aplicações 
 3.4
válvula, redutores e conexões. O fator K 
depende do tipo da válvula e é mostrado 
na Tab. 1. 
 
 
Tab. 1. Fator K e tipo de válvula 
 
Tipo de válvula Fator K 
Globo 6 
Borboleta 3 
Esfera especial .2 
Esfera padrão 11 
 
 
Na seleção da bomba, tubulação e 
válvula, deve-se considerar os tamanhos 
diferentes da válvula e da tubulação e, 
como resultado, do uso de redutores e 
alargadores, que também possuem seu 
fator K. Por exemplo, se na tubulação de 8" 
vai ser usada uma válvula borboleta de 6", 
as resistências no cálculo da bomba 
incluem: 
1. fator K da válvula borboleta de 6" 
(3) 
2. fator K do redutor de 8" para 6" 
3. fator K do alargador de 6" para 8" 
Pelos dados da tabela de conexões, 
obtém-se 0,29 para as conexões e a 
resistência total fica K = 3,29, que é um 
número baseado na velocidade na entrada 
da válvula e não no tamanho da tubulação 
principal. Para colocar o coeficiente da 
resistência em termos do tamanho da 
tubulação principal, deve-se multiplicar o 
fator K por (D/d)4, onde 
D é o diâmetro interno da tubulação 
principal, 
d é o diâmetro interno da entrada da 
válvula. 
No exemplo acima, tem-se 
 
87,9
065,6
981,729,3
4
=




× 
 
Para qualquer tipo e tamanho de válvula 
e tamanho da tubulação, o coeficiente de 
resistência para a válvula e redutores, em 
termos da velocidade da tubulação 
principal é 
2
v
2
p
4
CF
D890K = 
onde 
Fp é o fator de geometria da tubulação, 
adimensional 
Cv é o coeficiente de vazão da válvula 
ou coeficiente de dimensionamento da 
válvula 
D é o diâmetro interno da tubulação 
Quando o fluido é um líquido com 
viscosidade muito elevada, a queda de 
pressão através da válvula é importante 
para o dimensionamento da bomba. Os 
líquidos de alta viscosidade geralmente 
são não newtonianos e exigem cálculos 
experimentais especiais e os dados 
reológicos completos na temperatura de 
operação. 
1.4. Tempo de resposta 
O tempo de resposta da válvula 
depende da dinâmica do processo e dos 
tipos dos distúrbiosque o afetam. Por 
exemplo, qual deve ser a resposta da 
válvula de controle de nível na saída de um 
tanque. Se o maior distúrbio é a 
interrupção repentina da vazão de entrada 
do tanque, a válvula deve ser capaz de se 
fechar antes que o tanque se esvazie. Isto 
significa que, quanto maior o tanque, mais 
lenta pode ser a válvula de controle. Em 
determinados casos, pode ser necessário 
colocar equipamentos auxiliares para 
apressar a velocidade da válvula, como 
posicionador ou solenóide. 
Aplicações 
 3.5
1.5. Tubulação 
A válvula de controle deve estar de 
conformidade com as normas aplicáveis à 
tubulação. A tubulação é especificada de 
conformidade com as normas para que 
haja uniformidade de tubulação, válvulas e 
conexões. Exemplos de discrepâncias que 
podem ocorrer: 
1. válvula de controle de ferro fundido 
possui face da flange diferente da 
existente em tubulação de aço. 
2. válvula de controle flangeada 
especificada para tubulação 
rosqueada. 
3. a pressão estática da linha pode 
danificar o diafragma de uma válvula, 
embora o corpo da válvula possa 
suportar esta pressão. 
4. válvula com revestimento interno 
instalada em tubulação sem 
revestimento. 
A configuração da tubulação é 
importante para a válvula de controle pelas 
seguintes razões: 
1. cálculo das pressões na entrada e 
na saída da válvula, que dependem 
das conexões, comprimento e 
elevações da tubulação. 
2. conexões (cotovelos, tês, 
bifurcações) e descargas de bomba 
ou ventiladores próximas da entrada 
da válvula que perturbam o perfil de 
velocidade da vazão, de modo que a 
vazão dentro da válvula fica instável 
e imprevisível. 
3. válvula com grande capacidade é 
mais afetada que a de pequena 
capacidade 
4. válvula borboleta é mais afetada 
pela distorção do perfil de 
velocidade do que as válvulas globo. 
Manter grandes trechos retos, mínimo 
de seis diâmetros de tubulação, antes da 
válvula diminui ou elimina as perturbações. 
Conexão como cotovelo, que provocar 
redemoinho, requer maior trecho reto para 
eliminar os distúrbios. 
Quando um líquido entra em 
flacheamento (flashing) depois de passar 
pela válvula, a descarga contem um 
grande volume de vapor. A configuração 
da tubulação se torna importante, tanto 
para o desempenho de controle da válvula 
quanto para a integridade da tubulação. 
1.6. Fatores ambientais 
O ambiente pode ter uma grande 
influência na seleção e dimensionamento 
da válvula de controle. Por isso, devem 
ser conhecidos: 
1. condições climáticas de extremos de 
temperatura e umidade relativa 
2. zona sísmica 
3. elevação acima do nível do mar ou faixa 
de pressões atmosféricas 
4. condições locais de radiação e alta 
temperatura 
5. procedimentos atípicos da planta, como 
lavagem e descontaminação. 
6. classificação elétrica da área e a 
composição de qualquer gás, pó ou 
fibra flamável. 
7. tolerância ao ruído do local da válvula. 
Os fatores não técnicos que entram na 
seleção da válvula geralmente são 
econômicos e incluem: 
1. Restrições de orçamento 
2. Prazo de entrega 
3. Vida esperada da planta 
4. Oficina para manutenção e 
calibração 
É útil conhecer as opiniões, 
preconceitos e habilidades das pessoas 
que devem conviver com a válvula. Se elas 
não acreditam que a válvula irá operar, ela 
certamente não irá! 
1.7. Documentação 
Há vários motivos justos para se 
registrar todos os dados, fontes de dados e 
cálculos desde o começo do projeto: 
1. um registro legível, facilmente 
encontrado, pode ser útil, quando 
procurado 
2. as modificações devem ser sempre 
documentadas 
3. as razões das modificações também 
devem ser escritas 
4. as modernizações, ampliações e 
revisões futuras ficam mais fáceis 
quando já existe documentação 
confiável da planta em operação 
Aplicações 
 3.6
1.8. Normas e Especificações 
Sociedades técnicas, associações de 
comercio e agências de governo que 
possuem normas e especificações de 
válvulas mais conhecidas e importantes: 
ASTM (American Society for Testing 
Materiais) 
Estabelece e escreve as exigências 
físicas e químicas de todos os materiais 
usados na fabricação das válvulas e 
conexões. 
API (American Petroleum lnstitute) 
Estabelece as normas de compra de 
válvulas e conexões para a indústria 
petroquímica. 
UL (Underwriters Laboratories) e FM 
(Factory Mutual) 
Laboratórios de certificação que 
estabelecem normas de projeto e 
desempenho de válvulas e conexões 
usadas no serviço de proteção contra 
incêndio e manipulação de líquidos 
perigosos. 
ASME (American Society of Mechanical 
Engineers) 
Estabelece códigos cobrindo 
especificações de pressão e temperatura, 
espessuras mínimas de paredes, 
especificações de roscas para válvulas 
feitas de materiais que estão de 
conformidade com as especificações 
ASME. 
As principais normas editadas pela ISA 
(Instrument Society of America) relativas a 
Válvulas de Controle são as seguintes: 
1. ISA S75.01-1985, Flow Equations for 
Sizing Control Valves 
2. ANSI/ISA S75.02-1982, Control Valve 
Capacíty Test Procedure 
3. ANSI/ISA S75.03-1985, Face-to-Face 
Dímensíons for Fianged Globe-Style 
Control Valve Bodíes. 
4. ANSI/ISA S75.04-1985, Face-to-Face 
Dimensions for Flangeless Control 
Valves. 
5. ISA S75.05-1983, Control Valve 
Terminology 
6. ISA S75.06-1981, Control Valve 
Manifold Designs 
7. ANSI/ISA S75.11-1985, Inherent Flow 
Characteristíc and Rangeabilíty of 
Control Valves. 
8. ISA S75.14-1985, Face-to-Face 
Dímensions for Butterweld-End Globe 
Style Control Valves. 
2. Válvula para Líquidos 
2.1. Vazão ideal através de uma 
restrição ideal 
Seja um fluido perfeitamente 
incompressível vazando através de um 
restrição com formato tal que os jatos 
adiram nas paredes sem separação. A 
velocidade do fluido é suficientemente alta 
para o fluido ser totalmente turbulento. 
Sendo ideal, não há perda de pressão. 
Quando há uma restrição, há uma variação 
nas formas de energia hidráulica e cinética. 
De acordo com a conservação de energia 
e com a continuidade a 
vazão tem-se os seguintes fatos: 
1. em qualquer ponto da tubulação a 
vazão é a mesma 
2. a vazão volumétrica, em qualquer ponto 
vale o produto da velocidade do fluido e 
com a área da seção transversal 
3. na restrição, a área diminui, a 
velocidade aumenta e a pressão 
estática na tubulação diminui 
4. depois da restrição, a área volta a 
aumentar, a velocidade diminui para 
seu valor original e a pressão estática 
aumenta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3.1. Tubulação com vazão 
 
 
Matematicamente, tem-se 
 
2211 vAvAq == (3.1) 
 
Aplicações 
 3.7
22
1
2
1 mvvA
Av == (3.2) 
 
onde 
q é a vazão volumétrica 
v é a velocidade do fluido 
A é a área de passagem 
1 e 2 são os índices para as condições 
a montante e na restrição, 
respectivamente. 
Pelo teorema de Bernoulli para a 
conservação da energia, tem-se: 
 
2
2
2
1
2
1 H
g2
vH
g2
v
+=+ (3.3) 
 
)H(H g2vv 21
2
1
2
2 −=− (3.4) 
 
onde g é a aceleração da gravidade 
Combinando-se as eqs. (3.2), (3.4) e 
(3.1), tem-se 
 
2
21
m1
)HH(g2Aq
−
−
= (3.5) 
 
As restrições nunca são ideais e as 
tubulações sempre apresentam alguma 
rugosidade, de modo que há uma perda de 
pressão ao longo da tubulação e a 
restrição altera a vazão que passava na 
tubulação antes de sua colocação. Para 
considerar esta perda, é introduzido o fator 
experimental chamado de coeficiente de 
descarga e a velocidade de aproximação 
 
2m1
1F
−
= (3.6) 
 
e a equação da vazão através de um tubo 
venturi com formato bem definido se torna 
 
)HH(g2FACq 2121 −= (3.7) 
 
2.2. Vazão através da válvula 
Um tubo venturi Herschei é quase uma 
restrição ideal. Válvulas, placas de orifícios 
e muitas outras restrições estão muito 
longe do ideal. O fluido forma seus 
próprios canais de entrada e saída. A 
garganta é a parte mais estreita do jato 
quando ele se contrai a uma área mínima 
logo depois do orifício (vena contracta). 
Como a área da vena contracta não é 
conhecida, deve-sealterar o fator 
experimental para incluir um coeficiente de 
contração 
 
o
vc
1 A
ACC = (3.8) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3.2. Geometria do tubo venturi 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3.3. Geometria da placa de orifício 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 3.4. Geometria da válvula de controle 
 
 
Com o venturi e mesmo na placa de 
orifício, a pressão da vena contracta é 
acessível, mas ela é inacessível na 
válvula. Felizmente, a recuperação da 
pressão após a vena contracta apresenta 
Aplicações 
 3.8
uma relação constante com a queda de 
pressão de interesse e a queda de pressão 
na vena contracta. Esta relação é 
constante para qualquer restrição fixa 
desde que a densidade do líquido 
permaneça constante. Esta relação 
produz um fator que permite a substituição 
da queda de pressão total na equação 
 
vc1
21
L HH
HHF
−
−
= (3.9) 
 
onde 
FL é o fator de recuperação da pressão. 
Por exemplo, para uma norma ASME, o 
FL da placa vale 
 
212,0)925,0970,0FL =−= 
 
Combinando as eq. (6-7) e (6-8) e (6-9) 
tem-se 
 
)HH(g2
F
CFAq 21
L
o −= (3.10) 
 
Quando se usam unidades inglesas 
 
G
p
F
CFA0,38q
L
o ∆= (3.11) 
Fazendo 
 
L
o
v F
CFA0,38C = (3.12) 
 
tem-se 
 
G
pCq v
∆
= (3.13) 
 
O importante neste desenvolvimento é a 
eq. (3.13) e os fatores que constituem o 
coeficiente Cv. Se as condições de vazão 
fazem qualquer um destes coeficientes ser 
diferente do valor quando a válvula foi 
testada em laboratório, o Cv é afetado e 
deve ser aplicado algum fator de correção. 
As variações mais comuns incluem: 
1. 1 .variação na área do orifício 
2. variação na velocidade de 
aproximação 
3. variação na viscosidade do líquido 
4. vazão turbulenta se tornar laminar 
5. distúrbios no perfil de velocidade, 
tornando-o anormal e assimétrico 
Em vazão de líquido, o fator de 
recuperação da pressão (FL) permanece 
constante desde que não haja mudança de 
estado. Se ocorrer vaporização do líquido, 
a recuperação de pressão será menor e o 
fator FL que está contido no Cv 
especificado da válvula pode não mais 
servir para prever a pressão na vena 
contracta. 
2.3. Tubulação não padrão 
Quando uma válvula é testada em seu 
Cv em laboratório, são usados os 
procedimentos de teste da ISA. Entre 
outras coisas, esta norma especifica que 
1. o diâmetro da tubulação seja o 
mesmo que o da válvula 
2. os trechos retos antes e depois da 
válvula tenham valores 
determinados mínimos 
Quando uma válvula é usada na planta, 
a geometria da tubulação é sempre 
diferente daquela usada no teste de 
laboratório. Vários fatores que constituem 
o Cv são afetados e isto requer o primeiro 
fator de correção, o fator da geometria da 
tubulação. Desde que o número possível 
de configurações de tubulação é muito 
grande, não é possível derivar um fator Fp 
para todas as configurações possíveis e 
para todos os tipos de válvula. 
Atualmente, os únicos valores disponíveis 
são para válvula com redutores 
concêntricos adjacentes localizados em 
uma tubulação reta. Ainda não há dados 
publicados sobre os efeitos de cotovelos, 
tees, válvulas de bloqueio, localizados 
imediatamente depois de válvulas de 
controle. 
Em muitos problemas de 
dimensionamento de válvula, o tamanho 
da tubulação é conhecido mas não são 
conhecidos os tamanhos da válvula e dos 
redutores. É conveniente calcular o Cv da 
válvula combinada com os redutores. O 
produto do fator de geometria da tubulação 
pelo Cv especificado da válvula é 
equivalente ao Cv da válvula e dos 
redutores combinados. Os valores de Fp 
podem ser determinados pelo teste físico 
das combinações válvula-redutor e 
Aplicações 
 3.9
também são publicados pelos fabricantes 
em catálogos. Outra alternativa, é 
computar Fp das dimensões físicas dos 
redutores ou do teste físico das conexões. 
Se Fp é derivado de testes físicos, existem 
os seguintes problemas: 
1. redutores de tubulação de materiais 
diferentes podem provocar efeitos 
diferentes 
2. apenas configurações com idênticas 
conexões de entrada e saída são 
testadas. Não há dados disponíveis 
para apenas uma conexão de 
entrada ou para conexões de 
entrada e de saída diferentes. 
Se Fp é computado a partir de dados 
dimensionais, existem os seguintes 
problemas: 
1. os métodos computacionais 
consideram apenas variações na 
pressão e velocidade. Outros 
efeitos, como causados pela 
alteração do perfil de velocidade, 
não são mostrados. 
2. dados precisos de teste sobre a 
queda de pressão através de 
redutores convencionais não são 
disponíveis. Isto leva ao uso de 
fatores de pior caso. 
Os níveis de energia e pressão através 
de uma válvula com redutores são os 
seguintes: 
1. energia de pressão da entrada 
2. energia cinética de entrada 
3. queda no redutor 
4. queda de pressão para a vena 
contracta 
5. recuperação da pressão dentro da 
válvula (4) - (8) 
6. recuperação de pressão na 
expansão 
7. perda de energia cinética no redutor 
8. perda na válvula 
9. perda na expansão 
10. energia de pressão na saída 
11. energia cinética na saída 
12. perda total, (1) - (10) 
Para outras conexões vizinhas, 
diferentes do redutor e expansão, o 
conhecimento é limitado a generalidades 
baseadas em leis físicas conhecidas e na 
observação de campo. Sabe-se que 
quanto maior a relação das áreas (m) de 
uma orifício de medição, maior é a 
influência de configurações não-padrão de 
tubulações. No caso de válvulas, em vez 
da relação de áreas, pode-se tomar a 
relação seguinte como um critério 
 
2
v
d d
CC = 
 
onde 
Cd é chamado de capacidade relativa. 
Dependendo da severidade do distúrbio 
a montante, é necessário um maior trecho 
reto antes da válvula para se ter resultados 
previsíveis. Porém o erro resultante de 
trecho reto a montante insuficiente tende a 
ser maior com válvulas com grandes Cv. 
Algumas válvulas são mais afetadas que 
outras pelo perfil de velocidade e 
redemoinhos. 
Para computar um valor de Fp usando 
dados dimensionais ou de teste nos 
redutores de pressão, pode-se usar a 
seguinte equação: 
 
1
890
KC
1F
2
d
p
+
=
∑
 (3.14) 
onde 
 
∑ −++= 2B1B21 KKKKK 
 
Esta é a soma de todos os coeficientes 
de energia cinética para as conexões de 
entrada e de saída. 
K1 se refere a perda de pressão devida 
à turbulência 
K2 se refere a perda de pressão devida 
ao atrito 
KB1 e KB2 são os coeficientes de 
Bernoulli e se referem às conversões entre 
energia potencial e cinética. 
Todos os fatores K são coeficientes 
adimensionais. Os fatores KB são 
representados pela fórmula: 
 
4
4
2B1B D
d1KK −== 
 
Se as entradas e saídas da tubulação 
são do mesmo tamanho, KB1 e KB2 são 
iguais e se cancelam na eq. (3.16), o que é 
lógico, pois não há mudança de energia 
Aplicações 
 3.10
cinética das entradas e saídas com áreas 
iguais. 
Os coeficientes de resistência, K1 e K2, 
devem ser determinados por testes físicos. 
Dados publicados aparecem no Apêndice 
F do Driskell. A norma ISA apresenta 
fórmulas para seu cálculo, que são as 
seguintes: 
 
2
2
2
1 D
d15,0K 







−≅ (3.15) 
 
2
2
2
2 D
d10,1K 







−≅ (3.16) 
 
As eq. (3.15) e (3.16) podem ser 
escritas de modo mais simples como 
 
22
1 )1(5,0K β−≅ (3.17) 
 
22
2 )1(0,1K β−≅ (3.18) 
 
desde que 
D
d
=β 
 
Pela análise da eq. (3.14), nota-se que 
quanto maior a capacidade relativa da 
válvula medida pelo Cd, maior é o efeito 
dos redutores de tubulação. Por exemplo, 
uma válvula de 1" e Cv igual a 40, em uma 
tubulação de 2", tem sua capacidade 
reduzida de 37%. Porém, se o Cv é de 12, 
sua capacidade é reduzida de apenas 6%. 
Outro ponto interessante é que, se há 
uma expansão na saída da válvula, mas 
não há ,redutor em sua entrada, o Fp será 
maior do que 1,0. Este fato é estranho, 
pois parece que a expansão aumenta a 
capacidade da válvula. O fato ajuda a 
lembrar que uma variação no tamanho da 
linha causa uma mudança na velocidade e 
uma correspondente mudança na pressão 
estática.Uma diminuição na velocidade a 
jusante cria um aumento na pressão e um 
aparente diminuição na queda de pressão 
através da válvula. O que é mais 
surpreendente é quando o fator Fp é um 
número imaginário, o ganho de pressão 
através da expansão da tubulação excede 
a queda de pressão através da válvula. 
Isto ocorre quando a soma dos K é 
negativa e numericamente excede 890/Cd2 
Considere a seguinte situação: 
1. uma válvula com Cd de 50 
2. não há redutor na entrada 
3. há uma expansão na saída com o 
diâmetro da tubulação dobro do 
diâmetro da válvula. 
Então, 
 
2B2 KKK −=∑ 
 
375,0)5,01()5,01( 422 −=−−−= 
 
Portanto, 
1
890
50375,0
1F
2p
+
×−
= 
 
que é o número imaginário 4,33 i. O 
melhor modo de racionalizar este paradoxo 
aparente é arranjar as equações de vazão 
para resolver o ∆P: 
2
c
2
p
2
CF
Gqp =∆ 
 
Para o exemplo acima, Fp = -18,7, 
indicando que a queda de pressão através 
da válvula e da expansão é negativa. A 
expansão, pela redução da velocidade do 
fluido, aumentou a pressão mais do que a 
resistência da válvula e a conexão de 
entrada a diminuiu. Se ΣK é negativo e 
exatamente igual a 890/Cd2, a equação irá 
mostrar um Fp infinito. Isto indica que a 
queda de pressão através da combinação 
válvula e expansão é zero. Enquanto a 
física e matemática são corretos, o 
procedimento não é válido com estes altos 
valores para Cd, porque os dados de teste 
e valores de K não são suficientemente 
confiáveis. Isto é umas das várias 
demonstrações do fato de que, quando Cd 
se torna maior, a utilidade do Cv prever a 
vazão através de uma válvula se torna 
menos confiável. 
3. Válvula para Gases 
Aplicações 
 3.11
A equação padrão para a vazão de 
líquido através de uma válvula tem várias 
limitações graves, geralmente como na 
prática industrial. Uma limitação é a 
vaporização do líquido resultando em 
cavitação ou flacheamento; outra é a 
viscosidade do líquido. Os fluidos 
compressíveis, como o gás ou vapor, 
raramente encontram condições que 
afetem as equações da vazão. 
3.1. Fluidos Compressíveis 
Os fluidos compressíveis se expandem 
quando a pressão diminui e como 
conseqüência, a densidade diminui quando 
o fluido passa da conexão a montante para 
a vena contracta. Isto significa que um gás 
deve ser acelerado até um valor maior do 
que uma igual massa de líquido. Para 
corrigir este efeito, inclui-se um fator de 
expansão (Y) na equação. Este fator é de 
mesma natureza que o fator de expansão 
comumente usado nas equações para 
placas de orifício e outros medidores 
geradores de pressão diferencial. Deve-se 
fazer outra alteração na equação 
incompressível. O termo ∆p é substituído 
pelo produto xp1, onde x é a relação da 
queda de pressão ∆p/p1. Quando se 
fazem estas modificações, a equação 
compressível se torna: 
 
11vp xpYCF3,63w γ= (3.19) 
 
A expansão do gás faz a vazão seguir 
uma curva diferente da linha reta, que seria 
a vazão do fluido incompressível. Até este 
ponto, este desvio é causado pela 
expansão do fluido previamente descrito. 
Quando se atinge a velocidade sônica na 
vena contracta, uma abaixamento adicional 
na pressão a jusante não aumenta a 
velocidade na vena contracta (porem, o 
fluido pode ter velocidades supersônica 
depois da vena contracta). Se a restrição 
for um venturi ou bocal, a vazão se torna 
crítica (chocada), onde a garganta é 
confinada quando a velocidade sônica for 
atingida. Vazão crítica existe quando, em 
uma pressão a montante fixa, a vazão 
satura e não pode mais aumentar pelo 
abaixamento da pressão a jusante. Se a 
restrição for uma placa de orifício ou uma 
válvula, onde a vena contracta é não 
confinada, a área da garganta irá aumentar 
e a vena contracta irá migrar para um 
ponto a montante quando x aumenta além 
da relação sônica. Este processo continua 
até atingir um limite, quando a vena se 
move para a posição do orifício e atinge 
sua área máxima. Este valor limite de x 
para qualquer válvula específica é 
identificado pelo símbolo xT (T indicando 
terminal) e é chamado de fator de relação 
da queda de pressão. Se o valor real de x 
maior que xT, este número maior não 
contribui para a vazão. Assim, xT, um fator 
determinado experimentalmente para uma 
válvula específica é o maior valor de x que 
pode ser usado nas equações. Este é o 
motivo para o x aparecer na equação. 
Foi visto que o redutor e a expansão 
adjacentes da válvula devem ser 
considerados no cálculo do Cv da válvula 
através da inclusão do fator de modificação 
Fp. O fator xT é também modificado se a 
tubulação for reduzida e o redutor é 
considerado como parte da válvula, para 
fins de dimensionamento. Este fator xT 
ajustado é designado xTP e é dado por: 
 








+
=
1
1000
CKx
F
x
1x
2
diT
2
p
T
TP (3.20) 
onde 
 
1B1i KKK += (3.21) 
 
Felizmente, este ajuste de xT raramente 
influi na capacidade da válvula e 
provavelmente não influi na seleção da 
válvula. A correção se torna importante 
somente quando o Cd da válvula for 
grande e o diâmetro da válvula for muito 
menor que o da tubulação. 
Também aqui ocorre o paradoxo 
quando a válvula com grande Cd é seguida 
de uma expansão sem ter um redutor na 
entrada. Fp2 pode se tornar negativo ou 
infinito e a pressão diferencial em que a 
válvula irá chocar não é bem definida. 
Aplicações 
 3.12
3.2. Fator de expansão 
Os valores do fator de expansão da 
maioria das válvulas variam linearmente 
com x. Teoricamente, as curvas se 
desviam levemente de uma linha reta, mas 
a representação linear tem duas 
justificativas: 
1. exceto para válvulas especiais, os 
testes de laboratório indicam que uma 
reta é o mais conveniente e ela está 
dentro das tolerâncias estabelecidas 
para os dados de dimensionamento 
2. as válvulas que não seguem este 
regra não seguem também as curvas 
teóricas. 
Quando se aceita uma curva reta para Y 
versus x, o ponto de vazão crítica vale 
 
Tx3
x1Y −= (3.22) 
 
A maioria das válvula possui xT menor 
que 1,0 e uma minoria excede de 1,0. 
Estas poucas válvulas são construídas 
para fazer o fluido passar através de uma 
série de restrições. Se xT é maior que 1,0 
a válvula não irá ter vazão crítica, 
independente da queda de pressão. Neste 
caso, xT perde o seu significado e só serve 
para estabelecer a inclinação da reta Y 
versus x. 
3.3. Relação dos calores específicos 
A eq. 7-4 se aplica para o fluido de 
teste, ar e todos os gases diatômicos, cuja 
relação de calores específicos seja igual a 
1,4. Para outros gases e vapores, xT deve 
ser corrigido para a diferença das 
propriedades termodinâmicas. De novo, 
embora não seja teoricamente preciso, se 
usa um fator de correção, Fk, computado 
em base linear e dentro da tolerância do 
dimensionamento da válvula. 
Assim, 
 
40,1
kFk = (3.23) 
 
e a equação final para Y se torna 
 
TPkxF3
x1Y −= (3.24) 
 
É interessante notar que a eq. (7.6) é 
semelhante à equação ASME para placa 
de orifício. 
Resumindo o desenvolvimento até 
agora, tem-se: 
1. uma equação de vazão mássica 
baseada na pressão a montante e na 
densidade, 
2. uma relação da queda de pressão x 
que é limitada a um valor máximo na 
equação, que vale o produto de Fk x 
TP. 
3. fator xT é determinado em teste de 
laboratório com ar 
4. a modificação para xT incluir os 
redutores pode ser feita em teste de 
laboratório ou por cálculos 
5. fator Fk é um modificador de xT para 
fluidos diferentes do ar e é baseado 
nas propriedades termodinâmicas do 
gás, especificamente na relação dos 
calores 
6. fator de expansão Y depende da 
relação de x com o valor crítico de x, 
expresso como Fx versus TP. 
7. todos os fatores que constituem Y 
possuem dimensão e devem ser 
usadas as do SI. 
3.4. Fator de compressibilidade 
A equação da vazão mássica usando a 
densidade real a montante é a fórmula 
mais exata para fluidos compressíveis. 
Mesmo assim, é conveniente usar outras 
formas para esta equação, quando se 
usam unidades do sistema inglês.Por 
exemplo, tem-se: 
ZGT
xYpCF1360q
1
1vp= (3.25) 
onde 
q é expresso em pés cúbicos padrão 
por hora e tomada a 14,69 psia e 60 oF. 
Nesta equação a densidade é 
computada da pressão, temperatura e 
densidade relativa baseada nas leis do gás 
perfeito. Os gases reais se desviam muito 
de um gás perfeito, de modo que se usa 
um fator de compressibilidade, Z, 
 
RT
pVZ = (3.26) 
 
Aplicações 
 3.13
para um mol de gás e R é a constante 
universal dos gases. 
O valor de Z pode ser determinado para 
a maioria dos gases usando o princípio dos 
estados correspondentes. Dado uma 
pressão crítica, pc e uma temperatura 
crítica Tc do gás ou da mistura, a pressão 
reduzida e a temperatura reduzida são 
definidas como 
 
c
r p
pp = e 
c
r T
TT = (3.27) 
Das condições reduzidas, o fator de 
compressibilidade pode ser encontrado de 
gráficos do Apêndice F. Para misturas, 
usa-se a pressão e temperatura 
pseudocríticas. 
 
∑= ciipc pXp 
e 
∑= ciipc TXT 
 
onde 
Xi é uma fração molar do componente i. 
As cartas de compressibilidade usadas 
para se obter Z e consequentemente a 
densidade, tem limitações. A precisão é 
aceitável para o dimensionamento de 
válvulas para fluido tendo um fator de 
compressibilidade crítico Zc de 0,27, onde 
 
c
cc
c RT
VpZ = (3.28) 
 
Cerca de 60% de todos os 
componentes satisfazem esta condição, 
incluindo a maioria dos hidrocarbonetos. 
Água, acetona, amônia, ésteres, álcoois, 
oxigênio, nitrogênio, argônio, néon, CO, 
H2S, CH4 e C2H6 apresentam os maiores 
erros. Hidrogênio e hélio situam-se abaixo 
Tr=2,5 mas somente com suas constantes 
críticas aumentadas por 8 oC e 8 
atmosferas. 
O ar e a maioria dos gases industriais 
são usados em pressões e temperaturas 
onde seus comportamentos estão 
próximos dos gases perfeitos. O vapor 
d'água é um gás comum no mundo do 
dimensionamento de válvula e seria 
conveniente evitar usar a densidade e a 
relação dos calores específicos no 
dimensionamento da válvula. Na maioria 
dos casos, o vapor é suposto ser seco e 
saturado. Para pressões entre 140 a 10 
MPa (20 e 1600 psia), e com erro menor 
que ±5%, a fórmula simplificada fica: 
 
X)
x
x3(pCFw
TP
1vp −= (3.29) 
 
Para vazão crítica, quando x > xTP, fica 
 
TP1vp xpCF2w = (3.30) 
 
 
 
 
 
 Apostilas\Valvula VALVULA1.DOC 30 DEZ 98 (Substitui 13 JUN 98) 
 
 4.1
4 
Dimensionamento 
 
 
Objetivos de Ensino 
1. Conceituar Cv da válvula de controle 
2. Explicar a importância da escolha da 
queda de pressão através da válvula. 
3. Fazer as considerações sobre a vazão 
critica dos fluidos. 
4. Mostrar de modo resumido as 
principais fórmulas da norma ANSI/ISA 
75-01 para o dimensionamento de 
válvulas para líquidos e gases. 
5. Apresentar os principais fatores de 
correção de dimensionamento. 
6. Dar exemplos simples de roteiros de 
dimensionamento de válvulas para 
líquido e vapor d'água 
7. Apresentar a tradução livre da norma 
ANSI/ISA S75-01. 
1. Introdução 
Rigorosamente, uma válvula de controle 
não é dimensionada, pois o usuário final 
não calcula e usa um tamanho exato, mas 
depois de alguns cálculos, escolhe um tipo 
e um tamanho fixo próximo do valor 
calculado para satisfazer as necessidades 
das condições do processo. 
O dimensionamento da válvula de 
controle é o procedimento de calcular 
principalmente o coeficiente de vazão ou o 
fator de capacidade da válvula, Cv 
(unidades inglesas), Av e Kv (unidades do 
SI). Embora as dimensões e unidades 
destes três coeficientes sejam diferentes, 
eles estão relacionados numericamente, 
na norma IEC 534-1: Control Valve 
Terminology and General 
Considerations. 
Há vários cálculos envolvidos no 
dimensionamento de válvulas, como: 
1. coeficiente de vazão requerido 
2. possibilidade de vazão chocada, 
cavitação e ruído 
3. tamanho da tubulação versus 
tamanho da válvula 
4. velocidade aceitável do fluido 
5. nível de ruído desenvolvido 
6. tamanho do atuador 
Os métodos de cálculo incluem 
7. equações físicas 
8. softwares baseados em normas 
vigentes 
9. réguas de cálculo (Foxboro e 
Manheim) 
1. fatores de correção 
Todo dimensionamento de válvula inclui 
um julgamento de engenharia, onde se 
aceita que a válvula é adequada 
aproximadamente para todos os objetivos 
práticos. Quanto mais se conhece acerca 
do comportamento da vazão do fluido 
dentro da válvula, mais estreita é a faixa de 
incerteza deste julgamento de engenharia. 
As considerações básicas no 
dimensionamento são 
1. economia no custo da válvula e sua 
instalação, 
2. economia no consumo de energia 
do sistema, 
3. eficiência no sistema de controle, 
Para isso deve-se usar a menor válvula 
possível, utilizando a maior abertura 
disponível possível. A válvula não deve 
ficar fechada com a mínima carga do 
processo e deve manipular a máxima 
vazão necessária. 
Dimensionamento 
 4.2
2. Coeficiente de vazão 
2.1. Introdução 
O Cv é basicamente um índice de 
capacidade, através do qual o engenheiro 
é capaz de estimar, de modo rápido e 
preciso, o tamanho de uma restrição 
necessária, em qualquer sistema de fluido. 
O Cv foi definido pela Masoneilan, em 
1944, como o número de galões por 
minuto (GPM) de água que flui através da 
válvula totalmente aberta (100%), quando 
há uma queda de pressão de 1 psi através 
dela, a 60 oF. 
Desse modo, quando se diz que a 
válvula tem o Cv igual a 10, significa que, 
quando a válvula está totalmente aberta e 
com a pressão da entrada maior que a da 
saída em 1 psi e a temperatura ambiente é 
de 15,6 oC, sua abertura deixa passar uma 
vazão de 10 GPM. 
Uma vez calculado o Cv da válvula e 
conhecido o tipo de válvula usada, o 
projetista pode obter o tamanho da válvula 
do catálogo do fabricante. Como os valores 
de Cv são discretos, deve-se escolher 
sempre o acima do calculado. 
2.2. Dados para o cálculo 
O Cv depende principalmente dos 
dados do processo e pouco do método de 
cálculo. O Cv pode ser obtido 
experimentalmente ou calculado. Todo 
fabricante de válvulas apresenta em seus 
catálogos tabelas com os diâmetros e Cv 
correspondentes de cada tipo de válvula. 
O dimensionamento da válvula feito 
pelo fabricante é um assunto diferente que 
o feito pelo engenheiro usuário. O 
fabricante dispõe de dados que ele não 
pode alterar e tem uma escolha limitada 
dos tipos de válvula para usar. O 
engenheiro usuário projeta um sistema, 
que pode ser manipulado dentro de limites 
para produzir uma planta ótima. O 
engenheiro tem algum controle sobre os 
dados de dimensionamento, mais uma 
escolha de tipos e fabricantes de válvula e 
por isso pode ter a facilidade de fazer mais 
cálculos e dar a resposta mais rápida do 
que o fabricante. 
Os dados para o dimensionamento 
podem ser divididos em três grupos: 
1. Dados da vazão 
1. Vazão normal, mínima e máxima 
2. Pressão a montante e a jusante 
para todas as vazões acima 
3. Temperatura do fluido 
2. Dados do fluido 
1. Identificação do fluido 
2. Estado de fase do fluido: líquido, 
gás ou vapor d'água 
3. Densidade absoluta, relativa, peso 
específico ou peso molecular 
4. Viscosidade 
5. Pressão de vapor 
3. Dados da instalação 
Diâmetro da tubulação, na entrada e 
saída da válvula 
Para o engenheiro projetista, o principal 
problema é ainda a coleta, verificação e 
manipulação dos dados de 
dimensionamento. O dimensionamento de 
uma válvula é tão bom quanto seus dados 
de processo. 
2.3. Uso das equações ISA 
Quando o coeficiente de vazão, Cv, foi 
inventado pela Masoneilan, em 1944, 
muitos acharam que isto era algo 
complicado e desnecessário, pois as 
válvulas eram dimensionadas, 
anteriormente, com apenas o diâmetro 
nominal como um fator de 
dimensionamento. Quando o FCI (Flow 
Controls Institute) e ISA (International 
Society for Measurement and Control e ex-
Instrument Society of America) lançaram 
suas equações, os instrumentistas 
reclamaram de sua complexidade. 
Realmente, a gente tem saudadesdos 
tempos em que o imposto de renda e o 
dimensionamento de válvulas eram 
simples. Mas as leis naturais geralmente 
parecem ser tão perversas quanto as leis 
humanas e infinitamente mais difíceis de 
mudar. As válvulas de controle obedecem 
as leis da física mas seu dimensionamento 
é feito por métodos humanos. O seu 
desempenho inadequado é motivado 
principalmente pelo conhecimento 
incompleto ou incorreto destas leis pelo 
projetista. Analogamente, quando um 
barco afunda, deve-se reclamar de seu 
fabricante e não do Arquimedes ou se um 
Dimensionamento 
 4.3
avião cai a culpa não é da lei da gravidade 
de Newton, mas de algum erro humano. 
Foram desenvolvidas fórmulas de vazão 
que eram fáceis de usar, pois não eram 
disponíveis computadores ou outras 
máquinas para resolver equações 
complexas. Por isso estas fórmulas 
aproximadas não eram muito precisas. 
Estas fórmulas relacionavam os seguintes 
fatores: 
1. pressão fornecida pela bomba, 
compressor ou ventilador 
2. curva entre a vazão mínima e 
máxima 
3. quedas de pressão nos outros 
equipamentos, exceto na válvula, 
como filtro, medidores de vazão, 
trocadores de calor, conexões 
4. queda de pressão na linha, devida 
ao atrito e rugosidades 
5. queda de pressão através da válvula 
6. densidade do fluido 
7. pressão e temperatura do processo 
8. viscosidade, pressão de vapor do 
líquido 
Atualmente, o mais usada é 
dimensionar a válvula de controle através 
de programa aplicativo de computador 
pessoal baseado na norma ANSI/ISA 
S75.01 (1985-1995): Equações de Vazão 
para Dimensionar Válvulas de Controle, 
que é mostrada traduzida ao final deste 
capítulo. Ao lado de regras e 
recomendações, o cálculo para o 
coeficiente de vazão da válvula é 
detalhado na norma O objetivo da norma 
esclarece que as equações não são 
orientadas para fluidos multifásicos, fluidos 
não newtonianos, lamas e sólidos secos. 
Tampouco esta norma cuida dos níveis de 
ruído e da prevenção da cavitação e 
flacheamento. 
Mesmo que o dimensionamento da 
válvula seja feito através de programas é 
fundamental entender os menus e as 
condições requeridas pelo programa, para 
que o dimensionamento seja correto e 
baseado no conhecimento completo das 
condições reais da vazão. 
Freqüentemente, uma ou várias destas 
condições são assumidas arbitrárias; é a 
avaliação destes dados arbitrarias que 
realmente determina o tamanho final da 
válvula. Nenhuma fórmula mas apenas o 
bom senso combinado com a experiência 
pode resolver este problema. Nada 
substitui um bom julgamento de 
engenharia. A maioria dos erros no 
dimensionamento é devida a hipóteses 
incorretas relativas às condições reais da 
vazão. 
Psicologicamente, a tendência é 
superdimensionar a válvula, ou seja, estar 
do lado mais seguro. Uma combinação 
destes vários fatores de segurança pode 
resultar em uma válvula 
superdimensionada e incapaz de executar 
o controle desejado. 
3. Queda de Pressão na Válvula 
3.1. Introdução 
O objetivo da válvula não é o de operar 
em uma única posição fixa. A válvula 
recebe o sinal da saída do controlador e 
varia continuamente sua aberta. Como 
conseqüência ou para poder variar sua 
abertura, a queda de pressão através da 
válvula é variável. A válvula de controle 
pode manipular a vazão somente 
absorvendo uma queda de pressão no 
sistema. 
Em um sistema de redução de pressão, 
é fácil conhecer precisamente a queda de 
pressão através da válvula. Isto também 
ocorre em um sistema de nível de um 
líquido, onde o líquido passando de um 
vaso para outro, em uma pressão 
constante e baixa. Porém, na maioria das 
aplicações de controle, a queda de 
pressão através da válvula deve ser 
escolhida arbitrariamente. 
O dimensionamento da válvula de 
controle é difícil, porque 
as recomendações publicadas são 
ambíguas, conflitantes ou incompletas 
não há regra numérica para determinar 
a queda de pressão através da válvula. 
3.2. Recomendações 
Luyben recomenda que a válvula esteja 
a 50% de abertura, nas condições normais 
de operação; Moore recomenda que o Cv 
necessário não exceda 90% do Cv 
instalado e que a válvula provoque 33% da 
queda de pressão total, na condição 
nominal de operação. Outros autores 
Dimensionamento 
 4.4
sugerem 5 a 10%. Quanto menor a 
percentagem, maior é a válvula. Quanto 
maior a válvula, maior é o custo inicial da 
instalação mas menor é o custo do 
bombeamento. 
Uma boa regra de trabalho considera 
um terço da queda de pressão do sistema 
total (filtros, trocadores de calor, bocais, 
medidores de vazão, restrições de orifício, 
conexões e a tubulação com atrito) é 
absorvido pela válvula de controle. Isto 
significa que, se a válvula for retirada do 
sistema, a vazão iria aumentar de cerca de 
apenas 23%. 
Em sistemas com descarga de bomba, 
a característica da coluna da bomba é o 
fator determinante. Para válvulas 
instaladas em linhas muito longas ou com 
alta queda de pressão, a percentagem da 
queda de pressão através da válvula deve 
ser menor, entre 15 e 25%, da queda total 
do sistema. 
A pressão diferencial absorvida pela 
válvula de controle, em operação real, será 
a diferença entre a coluna total disponível 
e aquela necessária para manter a vazão 
desejada através da válvula. Esta pressão 
diferencial é determinada pelas 
características do processo e não pelas 
hipóteses teóricas do projetista. 
A queda de pressão através da válvula 
deve ser a mínima, por motivo de 
economia, pois a pressão é fornecida por 
uma bomba ou compressor. Assim, a 
economia deve ditar o dimensionamento 
da válvula, com pequena queda de 
pressão. Porém, há uma contradição 
inerente com relação à economia, pois 
para poder provocar a mínima queda de 
pressão a válvula deve ter tamanho grande 
e portanto, custo maior. 
A queda de pressão através da válvula 
deve ser a máxima, por motivo de 
desempenho do controle. Para poder 
controlar, a válvula deve absorver do 
sistema e devolver para o sistema, a 
queda de pressão. Quando a proporção da 
queda de pressão através da válvula é 
diminuída, a válvula de controle perde a 
habilidade de aumentar rapidamente a 
vazão. 
Se uma válvula está com abertura de 
3% quando controlando uma variável, nas 
condições normais de operação, esta 
válvula está superdimensionada. Quando a 
válvula está próxima de sua abertura total 
ou fechamento completo, obtém-se um 
mau controle, pois está próxima de seu 
limite de operação ou da saturação. 
A queda de pressão projetada afeta o 
desempenho da válvula. Em alguns casos, 
pode ser necessário fazer uma escolha 
arbitrária desta queda de pressão porque 
os dados da vazão disponíveis são vagos. 
Se a válvula está na linha de descarga de 
uma bomba com pressão de saída de 660 
kPa (100 psig), por exemplo, pode-se 
assumir uma queda de 66 a 166 kPa (10 a 
25 psig) através da válvula, desde que a 
linha não seja muito longa ou complicada 
(com muitos obstáculos na linha). A 
tendência é usar 166 kPa (25 psig) em vez 
de 66 kPa (10 psig). 
3.3. Queda de pressão e vazão 
A quantidade de vazão máxima da 
válvula deve ser de 15 a 50% acima da 
máxima vazão requerida pelo processo. As 
vazões normal e máxima usadas no 
dimensionamento devem ser baseadas 
nas condições reais de operação, sem 
aplicação de qualquer fator de segurança. 
Em muitas aplicações, a redução da 
vazão significa um aumento na queda de 
pressão e na rangeabilidade da válvula. 
Por exemplo, se as condições de operação 
máximas para a válvula são de 200 GPM e 
queda de pressão de 166 kPa (25 psig) e 
as condições mínimas são de 25 GPM e 
queda de 166 kPa (100 psig), a faixa da 
área da abertura é 16:1 e não 8:1, como 
poderia parecer, à primeira vista. 
A variação requerida na área de 
passagem da válvula é o produto de 
relação da máxima/mínima vazão pela raiz 
quadrada da relação da máxima/mínima 
queda de pressão. Neste exemplo, 
 
1
16
psig 25
psig 100
gpm 25
gpm 200
=× 
 
A queda da pressão na válvula como 
uma fração da queda total do sistemanão 
influi no desempenho do sistema de 
controle, desde que a rangeabilidade da 
válvula seja adequada. A rangeabilidade 
da válvula deve ser, no mínimo, igual à do 
processo, que teoricamente é a relação 
das vazões nominais máxima e mínima. 
Dimensionamento 
 4.5
Quando a rangeabilidade da válvula for 
menor que a do processo, deve-se usar 
duas ou mais válvulas em paralelo, na 
configuração de faixa dividida, para 
aumentar a rangeabilidade das vazão 
controlada. A menor válvula deve ser 
dimensionada de modo que seu Cv seja 
maior do que a capacidade da outra 
válvula, quando a maior estiver a 10% da 
abertura. 
3.4. Queda de pressão 
A característica inerente da válvula é 
distorcida por causa da variação da 
pressão diferencial através da válvula. 
 
ρ
∆
=
paCQ v 
onde 
a é a abertura relativa da válvula, 
 a = x/X (linear) 
a = R(x/X-1) (=%) 
x é a posição da haste 
X é a excursão total possível da haste 
R é a rangeabilidade da válvula, 
Cv é o coeficiente de vazão 
ρ é a densidade do fluido 
Quando a válvula está totalmente 
fechada a sua queda de pressão é máxima 
e não há vazão e não há quedas de 
pressão nos outros equipamentos; toda a 
queda é provocada pela válvula. Quando a 
válvula começa a abrir, aumentando a 
vazão, a queda de pressão na válvula 
diminui e as quedas provocadas pelos 
outros equipamentos do sistema 
aumentam. 
2
max kQpp −∆=∆ 
 
onde k representa as resistências fixas do 
sistema. Na vazão máxima, tem-se a 
queda de pressão mínima na válvula: 
 
2
maxmin kQpp −∆=∆ 
 
Definindo f como 
 
minmax
max
max pp
pp
Q
Qf
∆−∆
∆−∆
== 
ou 
minp
paf
∆
∆
= 
 
rearranjando, tem-se: 
 
maxmin
2 p/p)1a/1(1
1f
∆∆−+
= 
 
que são as expressões para a 
característica instalada da válvula linear. 
A inclinação da curva é dada pela 
derivada: 
 
2
3
max
min22
max
min
p
p)a1(a
p
p
da
df
−






∆
∆
−++
∆
∆
=
 
A máxima inclinação ocorre em a=0, 
 
maxmin0 pp
1
da
df
∆∆
=




 
 
A mínima inclinação ocorre em a=1, 
 
max
min
1 p
p
da
df
∆
∆
=




 
 
A variação do ganho através de toda a 
excursão da abertura da válvula vale: 
 
2
3
max
min
1
0
p
p
)da/df(
)da/df(
−






∆
∆
= 
 
Se todos os elementos restantes da 
malha de controle tiverem ganhos 
constantes ou ganhos variando na mesma 
direção, a estabilidade variará com a 
vazão. 
 
 
 
 4.6
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 4.1. Quedas de pressão no processo e na válvula de controle 
 
 
 
 4.7
4. Roteiro de dimensionamento 
4.1. Vazão através da válvula 
Geralmente a válvula tem diâmetro 
menor que a tubulação. Mesmo quando os 
diâmetros da válvula e da tubulação são 
iguais, quando a válvula está em operação, 
ela quase sempre está restringindo a 
passagem da vazão, de modo que o fluido 
no interior da válvula passa por um 
processo de mudança de energia. A 
energia de pressão se transforma em 
enérgica cinética, ou na garganta da 
válvula a velocidade aumenta e a pressão 
diminui. 
Depois do fluido passar pela válvula, a 
sua velocidade retorna ao valor original e a 
pressão se recupera, mantendo um valor 
menor que a pressão de entrada na 
válvula. Diferentes tipos de válvulas 
apresentam diferentes valores de 
recuperação da pressão estática da 
tubulação. 
Para que uma válvula opere, sempre 
haverá uma queda de pressão diferencial 
entre sua entrada (P1) e saída (P2). Esta 
queda de pressão ou pressão diferencial é 
tipicamente representada por ∆P. 
 
 
Tab. 1.1. Coeficientes de vazão para válvulas 
 
Diâmetro válvula (“) CV 
¼ 0,3 
½ 3 
1 14 
1 ½ 35 
2 55 
3 108 
4 174 
6 400 
8 725 
 
 
 
5. Válvula para líquidos 
5.1. Líquido 
A vazão do líquido no interior da válvula 
é mais previsível e é não compressível e 
por isso o dimensionamento de válvula 
para líquido é mais fácil e direto, sem 
necessidade de muitos fatores de 
correção. 
A vazão de um líquido newtoniano (cuja 
viscosidade independe da tensão de 
cisalhamento) pode ser determinada por: 
 
f
21
vRp1 G
ppCFFNq −= 
 
onde 
FF = Fator de relação da pressão crítica do 
líquido, adimensional 
CV = Coeficiente de vazão da válvula 
FR = Fator de número de Reynolds, 
adimensional 
N1 = Constantes numéricas para as 
unidades de medição usadas 
p1 = Pressão estática absoluta a montante, 
medida em dois diâmetros nominais a 
montante do conjunto válvula-conexão 
p2 = Pressão estática absoluta a jusante, 
medida em seis diâmetros nominais a 
jusante do conjunto válvula-conexão 
∆P = Pressão diferencial, p1 - p2 
Gf = Densidade relativa (gravidade 
específica) do líquido nas condições a 
montante. Relação da densidade do 
líquido à temperatura de vazão para a 
densidade d'água a 15,6 oC (60 oF ), 
adimensional 
q = Vazão instantânea volumétrica 
5.2. Fatores de correção 
FP = Fator de geometria da tubulação 
adjacente 
O fator de geometria é devido ao efeito 
dos cones de redução e expansão usados 
respectivamente na entrada e saída da 
válvula, pois geralmente o diâmetro da 
válvula é menor que o da tubulação. 
O uso da redução na entrada da válvula 
diminui a sua capacidade de vazão por 
causa da queda de pressão adicional no 
redutor. Com o redutor, a pressão de 
Dimensionamento 
 4.8
entrada da válvula é menor que a pressão 
da tubulação. 
O cálculo para este fator FP é 
 
1
dN
KC
1F
4
2
2
v
p
+
=
∑
 
 
onde o fator ΣK é a soma algébrica dos 
coeficientes da velocidade efetiva de todas 
as conexões colocadas na válvula mas não 
a inclui: 
 
∑ −++= 2B1B21 KKKKK (4) 
 
onde 
 
2
2
1
2
1
D
d15,0K 







−= 
 
2
2
2
2
2
D
d10,1K 







−= 
 
4
B D
d1K 




−= 
 
sendo 
d = diâmetro nominal da válvula 
D1 = diâmetro na entrada da válvula 
D2 = diâmetro na saída da válvula 
O caso mais comum é ter os cones de 
entrada e saída da válvula iguais, 
simplificando a equação para 
 
2
2
2
21
D
d15,1KK 







−=+ 
 
Queda de pressão através da válvula 
A válvula para operar deve ter uma 
queda de pressão ou pressão diferencial 
através dela, expressa como 
 
∆P = (P1 – P2 ) 
 
Para efeito de cálculo deve-se 
considerar o menor valor entre: 
 
∆P = (P1 – P2 ) 
 
)PFP(FP vF1
2
Lmax −=∆ 
 
onde 
∆Pmax = máxima queda de pressão capaz 
de produzir vazão, na condição crítica 
FF= Fator de relação da pressão crítica do 
líquido, adimensional 
FL=Fator de recuperação de pressão do 
líquido de uma válvula sem conexão 
anexa, adimensional 
PV = pressão de vapor do líquido 
FL = Fator de recuperação de pressão 
Este fator experimental e adimensional 
é dado por: 
 
vc1
21
L pp
ppF
−
−
= 
 
onde Pvc = pressão na vena contracta 
O fator de recuperação depende do tipo 
(geometria) da válvula e é fornecido pelo 
fabricante, que o determinou 
experimentalmente em ensaios 
hidrodinâmicos. 
FL baixo significa que a válvula absorve 
pouca queda de pressão e apresenta alta 
recuperação de pressão. De outro modo, a 
válvula apresenta alta velocidade do fluido 
e grande capacidade de vazão. Exemplos 
de válvula com baixo FL: borboleta, esfera. 
FL alto significa que a válvula absorve 
grande queda de pressão e apresenta 
pequena recuperação de pressão. De 
outro modo, a válvula apresenta baixa 
velocidade do fluido e pequena capacidade 
de vazão. Exemplos de válvula com alto 
FL: globo convencional de sede simples ou 
dupla, globo gaiola, válvula com plug para 
baixo ruído. 
Dimensionamento 
 4.9
FF = Fator da relação de pressão crítica 
do líquido 
Fator adimensional definido como 
 
v
vc
F P
PF = 
 
onde 
PVC = pressão na vena contracta (ponto 
de menor pressão), nas condições de 
vazão crítica 
PV = pressão de vapor do líquido, na 
temperatura de entrada 
Desta equação, tem-se 
 
vFvc PFP = 
 
que é o valor da pressão mínima no 
interior da válvula nas condições de vazão 
crítica ou chocada. 
Este fator é usadono cálculo da 
máxima queda de pressão ∆Pmax e pode 
ser obtido pela equação 
 
c
v
F p
p28,096,0F −= 
 
Pc = pressão crítica, obtida de tabelas 
FR = Fator do número de Reynolds 
O regime de vazão de um fluido dentro 
da válvula pode ser turbulento, transicional 
ou laminar. O fluxo turbulento ocorre com 
alta velocidade, baixa viscosidade e alta 
densidade. Na condição turbulenta, a 
capacidade da válvula é maior que a 
esperada para uma não turbulenta e por 
isso deve-se introduzir um fator, quando se 
tem a vazão não turbulenta para 
compatibilizar com o regime da vazão. 
O número de Reynolds com relação à 
válvula vale: 
4
4
2
2
v
2
L
vL
d4
v 1
dN
CF
CF
qFNRe +
ν
= 
 
onde 
Fd = fator que relaciona os dados dos 
testes de vários tipos de válvulas com os 
diferentes raios hidráulicos, de modo que 
uma única curva representa todos os tipos 
testados. Os valores representativos de Fd 
são apresentados em tabelas. 
ν = viscosidade cinemática, em 
centistoke 
A combinação do regime da vazão e o 
número de Reynolds é a seguinte: 
 
Rev Tipo de vazão 
<56 Laminar 
56 a 40 000 Transicional 
>40 000 Turbulenta 
 
Quando Rev < 56, o valor de FR pode se 
obtido da curva (Fig. E-1) ou da seguinte 
equação: 
 
67,0
vR )(Re019,0F = 
 
Quando Rev estiver entre 56 e 40 000, 
pode-se usar a curva (Fig. E-1) ou a Tab. 
Quando Rev for maior que 40 000, a 
vazão é turbulenta e não há necessidade 
de correção, ou seja, FR = 1. 
Fd = Fator modificador do número de 
Reynolds 
O fator Fd corrige o número de 
Reynolds em função da geometria interna 
da válvula. 
Empiricamente, o coeficiente Fd é 
proporcional a 
n
1
, 
onde 
n é o número de passagens no interior 
da válvula 
Em geral, Fd pode ser usado como igual 
a 1 para válvulas com uma passagem de 
sede simples. Usa-se Fd igual a 0,7 para 
válvulas com duas passagens de fluxo, tais 
como globo de sede dupla ou borboleta. 
Fd é mostrado na tabela D-1. 
 
Dimensionamento 
 4.10
5.3. Exemplo 1 
Dados do processo 
 
 Unidade 
Fluido Benzeno 
Vazão máxima 160 Gpm 
Pressão a montante 150 Psia 
Pressão a jusante 120 Psia 
Temperatura 200 OF 
Densidade relativa 0,879 @ 200 oF 
Pressão de vapor 25 Psia 
Pressão crítica 701 Psia 
Diâmetro da tubulação 3 Polegada 
Tipo de válvula Globo Gaiola 
Sentido da vazão Vazão para abrir 
Tipo de vazão Turbulenta (FR = 1) 
 
Solução 
1. Escolher a fórmula: 
 
f
21
vp1 G
ppCFNq −= 
 
onde N1 = 1 
 
2. Verificar o tipo de vazão 
 
∆P = (P1 – P2 ) 
 
)PFP(FP vF1
2
Lmax −=∆ 
 
onde 
 
c
v
F p
p28,096,0F −= 
 
701
2528,096,0FF −= = 0,91 
 
Então, 
 
)25,091,0150(9,0P 2max ×−=∆ = 103,1 
psi 
 
Como ∆P < ∆Pmax, a vazão é normal e 
não chocada. 
 
3. Calcular Fp Cv 
Da equação principal 
 
f
21
vp1 G
ppCFNq −= 
 
879,0
1201501)CF(1160 vp
−
×××= 
 
tem-se: 
 
FpCv = 27,4 
 
A pré seleção indica uma válvula de 2 
polegadas com Cv = 41. 
4. Determinar Fp 
Como a tubulação é de 3” e a válvula de 
2”, tem-se 
d/D = 2/3 = 0,67 
Válvula Globo Gaiola, diâmetro de 2” 
Da Tab., tem-se 
 
Fp = 0,96 
 
5. Calcular o Cv para o tipo de válvula 
selecionado 
FpCv = 27,4 
 
Cv = 27,4/0,96 = 28,5 
A válvula continua a mesma, porque 41 
é o Cv imediatamente superior a 27,4 ou 
28,5. 
6. Curso da válvula 
O curso da válvula é determinado pela 
relação do Cv calculado pelo Cv a ser 
usado (máximo), ou seja, 
 
%100
Cv
Cv vazão %
máximo
calculado ×= 
 
%100
41
28,5 vazão % ×= = 69,5% 
Dimensionamento 
 4.11
6. Válvulas para gases e 
vapores 
6.1. Gases e líquidos 
Diferentes do líquido (incompressível), o 
gás e o vapor são compressíveis e por isso 
se comprimem quando se aumenta a 
pressão e expandem, quando a pressão 
estática diminui, como ocorre no interior da 
válvula. Quando o gás se comprime, ele 
aumenta sua densidade e quando se 
expande, sua densidade diminui. 
Para compensar a redução da 
densidade ou peso específico do gás, foi 
introduzido um fator de correção, chamado 
de fator de expansão, Y. 
Outro enfoque diferente no 
dimensionamento de válvula para gás é o 
uso da relação da queda de pressão e a 
pressão de entrada, no lugar de usar a 
queda de pressão. Com gases se usa: 
 
1P
Px ∆= 
 
Quando o gás é expandido na garganta 
da válvula, por causa da queda de 
pressão, sua densidade diminui. Como a 
vazão mássica é constante, o gás 
expandido é acelerado na saída. A energia 
requerida para esta aceleração é originada 
da pressão diferencial através da válvula. 
Este fenômeno não ocorre com o líquido, 
pois sua densidade é constante. 
Assim, para uma mesma pressão 
diferencial, a vazão mássica de um gás é 
sempre menor que a vazão obtida com um 
líquido, porque parte da pressão diferencial 
é usada para acelerar o gás. Como 
resultado, deve-se compensar esta perda 
através do fator de expansão Y. 
6.2. Equações de dimensionamento 
 
11vp6 xpYCFNw γ= 
 
x
ZTG
YpFN
qC 1g
1p7
v = 
ZTG
xYpCFNq
1g
1vp7= 
 
xM
ZT
YpFN
wC 1
1p8
v = 
 
ZT
xMYpCFNw
1
1vp8= 
 
ZMT
xYpCFNq
1
1vp9= 
 
x
ZMT
YpFN
qC 1
1p9
v = 
 
6.3. Vazão crítica ou chocada 
A vazão critica é a condição que existe 
quando a vazão não é mais função da raiz 
quadrada da diferença de pressão através 
da válvula, mas apenas função da pressão 
à montante. Este fenômeno ocorre quando 
o fluido atinge a velocidade do som na 
vena contracta. Assim que o gás atinge a 
velocidade do som, na vazão critica, a 
variação na pressão à jusante não afeta a 
vazão, somente variação na pressão a 
montante afeta a vazão. A vazão crítica, 
chocada ou bloqueada é aquela que 
atingiu a velocidade máxima e não pode 
mais aumentar pela diminuição da pressão 
a jusante. 
A vazão crítica ocorre quando 
 
x > Fk xT 
 
onde 
x é a relação entre queda de pressão 
através da válvula e pressão de entrada 
xT é o fator da relação da máxima 
queda de pressão, na qual é possível 
ainda aumentar a vazão na válvula. 
O fator xT é obtido através de ensaios 
de laboratório e depende do tipo da 
válvula. 
Este fator pode ser obtido da Tab. D-1. 
Dimensionamento 
 4.12
6.4. Fator da relação dos calores 
específicos 
A relação dos calores específicos de um 
fluido compressível afeta a vazão 
instantânea através de uma válvula. O 
fator Fk leva em conta este efeito. 
Fk tem um valor de 1,0 para o ar em 
temperaturas e pressões moderadas, onde 
sua relação de calores específicos é 1,40. 
A experiência e a teoria indicam que, para 
o dimensionamento da válvula, Fk pode ser 
considerado uma função linear de k, como: 
 
40,1
kFk = 
 
6.5. Fator de expansão Y 
O fator de expansão Y corrige a 
variação da densidade do gás ou vapor 
quando ele passa através da válvula 
(desde o ponto de entrada até a vena 
contracta), por causa da diminuição da 
pressão. O fator de expansão também 
corrige a variação da área na vena 
contracta, em função da queda de pressão. 
Este fator é dado pela equação: 
 
TKxF3
x1Y −= 
 
Para a vazão crítica, onde x = Fk xT, 
tem-se 
 
Tk
Tk
xF3
xF1Y −= = 1 – 1/3 = 0,67 
 
6.6. Fator de compressibilidade Z 
O fator de compressibilidade é usado 
para corrigir o afastamento do 
comportamento do gás real do gás ideal, 
determinando sua densidade para as 
condições reais de pressão e temperatura. 
Como todas as equações de 
dimensionamento usam a densidade 
relativa, exceto uma que usa o peso 
específico, é necessário usar a correção 
do fator de compressibilidade. 
O fator de compressibilidade pode ser 
obtido de gráficos e é função direta da 
temperatura reduzida e pressão reduzida, 
que valem: 
pressão reduzida Pr é definida como a 
relação da pressão absoluta real de 
entrada para a pressão absoluta 
termodinâmica crítica para o fluido em 
questão. A temperatura reduzida Tr é 
definida de modo semelhante. Tem-se: 
 
c
1
r p
pp = 
 
c
1
r T
TT = 
 
A pressão e temperatura crítica de um 
fluido estão relacionadas com a habilidade 
de o líquido estar ou não em estado 
gasoso. 
6.7 Ruído na válvulaO dimensionamento incorreto da válvula 
de controle pode provocar o aparecimento 
de altos níveis de ruído por causa da 
passagem do fluido em alta velocidade no 
seu interior. Como o ruído é um som 
indesejável, prejudicial à saúde física e 
mental das pessoas, normas internacionais 
[Organização Mundial da Saúde, OSHA, 
Portaria 3214 (1972) ou NR 15] 
estabelecem limites do nível de ruído 
permissíveis e quantidade de horas de 
exposição. 
A última versão (1985) da norma ISA 
S75-01 não trata diretamente da 
prevenção de cavitação ou ruído na 
válvula. 
 
Dimensionamento 
 4.13
6.8. Exemplo 2 
Dados do processo 
 
 Unidade 
Fluido Vapor saturado seco 
Vazão máxima 33 000 Lb/hr 
Pressão a montante 170 Psia 
Pressão a jusante 100 Psia 
Temperatura 370 OF 
Peso molecular 18,02 Adimens. 
Temperatura crítica 705,5 OF 
Pressão crítica 3 208,2 Psia 
Diâmetro da tubulação 6 Polegada 
Tipo de válvula Globo Gaiola 
Sentido da vazão Vazão para abrir 
Razão dos calores 1,33 Adimens. 
 
Solução 
Por causa da erosão, deve-se usar 
válvula que apresenta grande perda de 
carga e por isso não se deve usar válvula 
rotativa. 
1. Escolher a fórmula: 
ZT
xMYpCFNw
1
1vp8= 
 
onde N8 = 19,3 
2. Verificar o tipo de vazão 
 
170
100170
P
PPx
1
21 −=
−
= = 0,41 
 
40,1
33,174,0
k
k
xxF
ar
vapor
TTk =





= = 0,70 
 
Como x < Fk xT , a vazão é normal e não 
crítica. 
3. Calcular Y 
Substituindo na equação 
 
TKxF3
x1Y −= 
 
70,03
41,01Y
×
−= = 0,80 
4. Determinar Z 
 
c
1
r p
pp = 
 
2,3208
170pr = = 0,05 
 
c
1
r T
TT = 
 
4605,705
460370Tr +
+
= = 0,71 
 
Da curva, Z = 0,95 
 
5. Calcular o Fp Cv 
Da equação principal, 
 
ZT
xMYpCFNw
1
1vp8= 
 
95,0)460370(
02,1841,080,0170CF3,1933000 vp ×+
×
×××=
 
Fp Cv = 130 
 
Pré seleção da válvula = Diâmetro de 4 
“ e Cv = 195 
6. Determinação de Fp 
Tem-se 
d/D = 4/6 = 0,67 
Da Tab. de Fp, obtém-se: 
Fp = 0,96 
7. Cálculo do Cv 
Fp Cv = 130 
 
4,135
96,0
130Cv == 
 
A válvula selecionada permanece a 
mesma, de 2 ”. 
Dimensionamento 
 4.14
6. Curso da válvula 
O curso da válvula é determinado pela 
relação do Cv calculado pelo Cv a ser 
usado (máximo), ou seja, 
 
%100
Cv
Cv vazão %
máximo
calculado ×= 
 
%100
195
135,4 vazão % ×= = 69,4% 
 
7. Considerações Adicionais 
Quando se ignoram os fatores de 
dimensionamento e de correção propostos 
pelas normas pode-se ter erros grandes e 
pequenos, dependendo das condições de 
processo. Por exemplo, o fator Fk, 
compensação para a relação de calores 
específicos de vários gases e vapores, a 
faixa de erro possível, se o fator é omitido, 
é de –15 a +9 %. Outro exemplo, uma 
válvula borboleta com 80o de abertura, 
instalada entre dois redutores 20 x 10”, 
deixa passar apenas 65% do que passaria 
em nesta mesma válvula em uma linha de 
10” e o fator Fp considera isto. 
Quando se omite o fator de 
compressibilidade Z, que considera o 
desvio da lei dos gases perfeitos, em 
casos extremos, pode resultar em erros 
variando de –100 a +100%. 
O fator FR considera as condições de 
não turbulência de vazão e quando 
omitido, pode apresentar erro de até –10 
000%! 
O fator xT se aplica a fluidos 
compressíveis (gases e vapores) e define 
a relação de pressão em que um 
determinado tipo de válvula pode atingir 
vazão totalmente chocada. Equações 
simples para a vazão de gás assume que 
todas as válvulas se comportam do mesmo 
modo, independente do seu tipo. Por 
exemplo, com uma válvula borboleta com 
60o de abertura, manipulando 100 psia de 
ar e tendo uma queda de pressão de 40 
psi, a antiga equação FCI (Fluid Controls 
Institute) prevê uma vazão 50% maior do 
que a equação ISA. Com uma válvula 
borboleta a 90o , o erro é de –100%. 
O erro em uma vazão de ar ou água fria 
fluindo em válvula globo, com baixa queda 
de pressão, o erro pode ser desprezível, 
Porém, com válvula de grande diâmetro e 
do tipo de alta recuperação de alta 
pressão, com alta queda de pressão 
através dela e com outros fluidos e outras 
condições de vazão, o erros se tornam 
vitais. 
Uma válvula superdimensionada, além 
de custar mais, apresenta um desempenho 
de controle degradado que pode afetar a 
economia e qualidade do produto. 
A relação do máximo Cv requerido pelo 
processo e o mínimo Cv controlável pela 
válvula estabelece o limite da 
rangeabilidade da planta: quanto maior a 
válvula, menor é a rangeabilidade 
disponível. Por exemplo, se uma válvula de 
4” está no limite, pode-se escolher uma 
válvula de 6”. Se a aplicação não tolera 
este superdimensionamento, há sempre 
trim reduzido ou abertura reduzida da 
válvula. 
Outro ponto importante é a precisão 
requerida pela aplicação e a qualidade dos 
dados do processo usado para o 
dimensionamento da válvula. Quando se 
requer um bom desempenho da válvula, é 
fundamental gastar mais esforço para 
refinar os dados de dimensionamento da 
válvula. (Se o seu relógio tem precisão de 
um segundo por ano, ele não pode ser 
ajustado pelo relógio da matriz da praça). 
 
 
 
 
 
 Apostila\Válvulas 4Valvula Dimensionamento 02 FEV 00 (Substitui 12 OUT 99) 
 
 4.15
ISA S75.01-1985 (1995) 
Equações de Vazão para 
Dimensionar Válvulas de Controle 
 
 
 
1. Escopo 
Esta norma apresenta equações para 
prever a vazão de fluidos compressíveis e 
incompressíveis através de válvulas de 
controle. As equações não pretendem ser 
usadas quando o fluido for multifásico, 
lamas densas, sólidos secos ou líquidos 
não newtonianos. Além disso, a previsão 
de cavitação, de ruído e de outros efeitos 
não é parte desta norma. 
2. Introdução 
As equações desta norma são 
baseadas no uso de fatores de capacidade 
determinados experimentalmente obtidos 
de teste de válvulas de controle de acordo 
com os procedimentos da norma ANSI/ISA 
S755.02, Procedimento de Teste de 
Capacidade de Válvula de Controle. 
As equações são usadas para prever a 
vazão instantânea de um fluido através de 
uma válvula quando todos os fatores, 
incluindo aqueles relacionados com o 
fluido e sua condição de vazão, são 
conhecidos. Quando as equações são 
usadas para selecionar um tamanho de 
válvula, é geralmente necessário usar 
fatores de capacidade associados com a 
condição totalmente aberta ou 
especificada para prever um coeficiente de 
vazão da válvula requerido aproximado (CV 
). Este procedimento é explicado melhor no 
Apêndice A. 
2.1. Vazão e propriedades do fluido 
A vazão instantânea de um fluido 
através de uma válvula de controle é uma 
função do seguinte (quando aplicável): 
a) Condições de entrada e saída: 
1. Pressão 
2. Temperatura 
3. geometria da tubulação 
b) Propriedades do liquido 
1. Composição 
2. Densidade 
3. Pressão de vapor 
4. Viscosidade 
5. Tensão superficial 
6. Pressão crítica 
c) Propriedades do gás ou vapor 
1. Composição 
2. Densidade 
3. Relação dos calores específicos 
d) Propriedades da válvula de 
controle 
1. Tamanho 
2. Curso da haste ou rotação do 
disco 
3. Geometria do caminho da 
vazão 
 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.16
3. Nomenclatura 
 
Símbolo Descrição 
CV Coeficiente de vazão da válvula 
d Diâmetro da entrada da válvula 
D Diâmetro interno da tubulação 
Fd Modificador do tipo da válvula 
FF Fator de relação da pressão crítica do líquido, adimensional 
FL Fator de recuperação de pressão do líquido de uma válvula sem conexão anexa, 
adimensional 
FLP Produto do fator de recuperação de pressão do líquido de uma válvula com conexão 
anexa e o fator da geometria da tubulação, adimensional 
Fp Fator de geometria da tubulação, adimensional 
FR Fator de número de Reynolds, adimensional 
Fs Fator de vazão laminar, adimensional 
g Aceleração local da gravidade 
Gf Densidade relativa (gravidade específica) do líquido nas condições a montante. 
Relação da densidade do líquido à temperatura de vazão para a densidade d'água a 
15,6 oC (60 oF ), adimensional 
GgDensidade relativa (gravidade específica) do gás em relação à densidade do ar, 
ambos nas condições padrão. Igual à relação do peso molecular do gás para o peso 
molecular do ar, adimensional 
k Relação dos calores específicos, adimensional 
K Coeficiente de perda de pressão de um dispositivo, adimensional 
KB Coeficiente de Bernoulli, adimensional 
Ki Fatores de altura da velocidade para uma conexão de entrada, adimensional 
M Peso molecular, unidade de massa atômica 
N1, N2, ... Constantes numéricas para as unidades de medição usadas 
p1 Pressão estática absoluta a montante, medida em dois diâmetros nominais a 
montante do conjunto válvula-conexão 
p2 Pressão estática absoluta a jusante, medida em seis diâmetros nominais a jusante 
do conjunto válvula-conexão 
∆P Pressão diferencial, p1 - p2 
pc Pressão absoluta termodinâmica crítica 
pr Pressão reduzida, adimensional 
pvc Pressão absoluta aparente na vena contracta 
q Vazão instantânea volumétrica 
qmax Vazão instantânea máxima (condições de vazão chocada) a uma dada condição a 
montante 
Rev Número de Reynolds da válvula, adimensional 
Tc Temperatura absoluta termodinâmica crítica 
Tr Temperatura reduzida, adimensional 
T1 Temperatura absoluta a montante, em kelvin (K) ou grau Rankine (oR) 
U1 Velocidade na entrada da válvula 
w Vazão instantânea em massa ou peso 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.17 
 
 
Símbolo Descrição 
x Relação da queda de pressão para a pressão absoluta de entrada (∆P/P1), 
adimensional 
xT Fator de relação das quedas de pressão, adimensional 
xTP Valor do fator xT para conjunto válvula-conexão, adimensional 
Y Fator de expansão, relação do coeficiente de vazão para um gás e para uma 
líquido para o mesmo número de Reynolds, adimensional 
Z Fator de compressibilidade, adimensional 
γ1 (gama) Peso específico, para as condições a montante 
µ (mi) Viscosidade absoluta 
ν (ni) Viscosidade cinemática, centistoke 
ρ (rô) Densidade 
 
Índices 
1 Condições a montante 
2 Condições a jusante 
s Não turbulenta 
T Turbulenta 
 
 
 
 
 
Tab.1. Constantes numéricas para equações de vazão de líquido 
 
Constante Unidades usadas nas equações 
N w q p, ∆P d, D γ1 ν 
0,0865 - m3/h kPa - - − 
0,865 - m3/h bar - - − 
N1 
1,00 - gpm psia - - − 
0,00214 - - - mm - − N2 
890 - - - in - − 
76 000 - m3/h - mm - centistokes N4 
17 300 - gpm - in - centistokes 
2,73 kg/h - kPa - kg/m3 - 
27,3 kg/h - bar - kg/m3 - 
N6 
63,3 lb/h - psia - lb/ft3 - 
Para converter m2/s para centistokes, multiplicar m2/s por 106. 
Para converter centipoise para centistoke, dividir centipoise por Gf. 
 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.18
4. Fluido incompressível – 
vazão de líquido não volátil 
A vazão instantânea de um líquido 
através de uma dada válvula de controle é 
uma função da pressão diferencial (P1 – 
P2) quando o líquido não vaporiza 
parcialmente entre a entrada e a saída da 
válvula. Se há formação de bolhas 
temporariamente (cavitação) ou 
permanentemente (flashing), esta relação 
não é mais válida. [A seção 5 trata das 
equações de vazão aplicadas quando há 
grande vaporização). Na região de 
transição entre vazão de líquido não 
vaporizando e vazão totalmente chocada, 
a vazão instantânea real é menor que a 
prevista pelas equações desta seção e da 
seção 5. A cavitação que ocorre nesta 
região de transição pode produzir dano 
físico à válvula ou à tubulação e 
equipamentos associados. 
4.1. Equações para vazão turbulenta 
As equações para determinar a vazão 
instantânea de um líquido vazando através 
de uma válvula sob condições turbulentas, 
sem vaporização são: 
 
f
21
vp1 G
ppCFNq −= 
 (1) 
21
f
p1
v pp
G
FN
qC
−
= 
 
121vp6 )pp(CFNw γ−= 
(2) 
121p1
v )pp(FN
wC
γ−
= 
 
 
4.2. Constantes numéricas 
As constantes numéricas N são 
escolhidas para acomodar as unidades de 
medição usadas nas equações. 
4.3. Fator de geometria da tubulação 
O Fator de geometria da tubulação Fp 
considera as conexões ligadas à entrada 
ou saída da válvula que perturbam a 
vazão, afetando a capacidade da válvula. 
Fp é realmente a relação do coeficiente de 
vazão de uma válvula com a conexão 
anexada para o coeficiente de vazão (CV ) 
de uma válvula instalada em uma 
tubulação reta do mesmo diâmetro que o 
da válvula. 
Para máxima exatidão, Fp deve ser 
determinado pelos procedimentos de teste 
especificados na norma S75.02. Onde os 
valores estimados são permitidos, Fp pode 
ser determinado pela seguinte equação: 
 
1
dN
KC
1F
4
2
2
v
p
+
=
∑
 (3) 
 
(O Apêndice B mostra a derivação 
matemática de Fp ). 
Em muitos casos, os tamanhos 
nominais da válvula e da tubulação (d e D) 
podem ser usados nas eqs. 3, 5, 6 e 7 sem 
erro significativo. 
O fator ΣK é a soma algébrica dos 
coeficientes da velocidade efetiva de todas 
as conexões colocadas na válvula mas não 
a inclui. Por exemplo, 
 
∑ −++= 2B1B21 KKKKK (4) 
 
onde K1 e K2 são os coeficientes de 
resistência das conexões de entrada e 
saída respectivamente e KB1 e KB2 são os 
coeficientes de Bernoulli para as conexões 
de entrada e saída, respectivamente. Os 
coeficientes de Bernoulli compensam as 
variações na pressão resultantes das 
diferenças na área do jato e velocidade. 
Quando os diâmetros das conexões de 
entrada e saída são idênticos, KB1 = KB2 
e os dois fatores se anulam na eq. 4. 
Quando os diâmetros da entrada e saída 
são diferentes, KB é calculado como: 
 
4
B D
d1K 




−= (5) 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.19 
A conexão mais comumente encontrada 
é o redutor padrão, curto, concêntrico da 
tubulação. Estas conexões têm pouco 
estreitamento e sua perda de pressão não 
excede à de uma contração repentina com 
uma entrada levemente arredondada. 
Nesta base, se não se tem os valores 
experimentais para os coeficientes de 
resistência K1 e K2, os valores 
aproximados podem ser calculados como 
segue: 
Somente redutor de entrada: 
 
2
2
1
2
1
D
d15,0K 







−= (6) 
 
Somente expansor de saída: 
 
2
2
2
2
2
D
d10,1K 







−= (7) 
 
Quando o redutor e o expansor têm o 
tem o mesmo tamanho: 
 
2
2
2
21
D
d15,1KK 







−=+ (8) 
 
4.4. Equações para vazão não 
turbulenta 
Vazão não turbulenta ocorre em fluidos 
de alta viscosidade ou baixas velocidades. 
Nestas circunstancias, a vazão instantânea 
através de uma válvula é menor que para 
vazão turbulenta e o fator do número de 
Reynolds, FR, deve ser introduzido. FR é a 
relação da vazão instantânea não 
turbulenta para a vazão instantânea 
turbulenta prevista pelas eqs. (1) ou (2). As 
equações correspondentes para vazão não 
turbulenta se tornam, respectivamente: 
 
 
f
21
vR1 G
ppCFNq −= 
 (9) 
21
f
R1
v pp
G
FN
qC
−
= 
 
 
121vR6 )pp(CFNw γ−= 
 (10) 
121R1
v )pp(FN
wC
γ−
= 
 
Note-se a ausência do fator de 
geometria da tubulação, Fp , nas eqs. (9) e 
(10). Para a vazão não turbulenta, o efeito 
dos redutores acoplados diretamente à 
válvula ou de outras conexões que 
provocam distúrbio na vazão, é 
desconhecido. Por isso, a eq. (3) se aplica 
apenas à vazão turbulenta. 
Testes mostram que FR pode ser 
encontrado usando o número de Reynolds 
da válvula e a Fig. 1. O sombreado em 
torno da curva central indica o 
espalhamento dos dados de teste e a faixa 
de incerteza da vazão instantânea prevista 
no regime não turbulento. 
O número de Reynolds da válvula é 
definido como: 
 
4
4
2
2
v
2
L
vL
d4
v 1
dN
CF
CF
qFNRe +
ν
= (11) 
 
O modificador do tipo da válvula, Fd, na 
eq. (11) relaciona os dados dos testes de 
vários tipos de válvulas com os diferentes 
raios hidráulicos, de modo que uma única 
curva representa todos os tipos testados. 
(Ver Apêndice D para valores 
representativos de Fd). Deve-se ter 
cuidado em usar a curva na Fig. 1 para 
tipos de válvulas para os quais não foi 
estabelecido o fator Fd.O termo sob o radical na eq. (11) 
considera a velocidade de aproximação. 
Exceto para válvula esfera de grande 
abertura ou borboleta, este termo tem 
somente um pequeno efeito no Rev e 
geralmente pode ser omitido. 
A vazão instantânea através de uma 
válvula é uma função da velocidade do jato 
na vena contracta e a área do jato neste 
local. Esta velocidade é uma função da 
queda de pressão através do orifício da 
válvula e também da velocidade de 
entrada da válvula ou velocidade de 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.20 
aproximação. O fator da velocidade de 
aproximação está incluído no coeficiente 
de vazão da válvula. 
A maioria das vazões nas válvulas de 
controle de um processo é turbulenta, com 
números de Reynolds da válvula maiores 
que 104, onde o fator do número de 
Reynolds é igual a 1. Quando o regime da 
vazão é questionável, eq. (11) deve ser 
usada para achar Rev. Para informação 
adicional sobre vazão não turbulenta, ver 
Apêndice E e F. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 1. Fator do número de Reynolds. 
 
 
5. Fluido incompressível – 
vazão chocada de líquido 
volátil 
Vazão chocada é uma vazão 
instantânea limitada ou máxima. Quando 
as condições de entrada (a montante) são 
fixas, pode-se aumentar a vazão 
instantânea diminuindo a pressão a 
jusante. Porém, há um ponto em que, 
mesmo diminuindo a pressão a jusante, a 
vazão não aumenta mais – esta vazão é 
chamada de chocada. Com a vazão de 
líquido, a vazão chocada ocorre como 
resultado da vaporização do líquido, 
quando a pressão dentro da válvula cai 
abaixo da pressão de vapor do líquido. A 
vazão chocada é acompanhada pela 
cavitação ou pelo flacheamento (flashing). 
Se a pressão a jusante é maior que a 
pressão de vapor do líquido, ocorre 
cavitação; se a pressão a jusante é igual 
ou menor que a pressão de vapor, ocorre 
flacheamento. Esta relação entre a vazão 
instantânea e a queda de pressão para 
uma válvula típica é mostrada na Fig. 2. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 2. Vazão instantânea de líquido versus queda 
de pressão para uma válvula típica (pressão a 
montante e pressão de vapor constantes). 
 
 
5.1. Equações para vazão chocada 
de líquido 
As equações para determinar a máxima 
vazão instantânea de um líquido sob 
condições chocadas para válvulas em 
tubulações retas, ambas com o mesmo 
diâmetro, são: 
 
f
vc1
vL1 G
ppCFNq −= 
 (12a) 
vc1
f
L1
max
v pp
G
FN
qC
−
= 
 (10) 
onde 
vFvc pFp = (13a) 
dando 
f
vF1
vL1max G
pFpCFNq −= 
ou (14a) 
vF1
f
L1
max
v pFp
G
FN
qC
−
= 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.21 
As equações para determinar a máxima 
vazão instantânea de um líquido sob 
condições chocadas para válvulas com 
conexões são: 
 
 
f
vc1
vLP1max G
ppCFNq −= 
 
ou (12b) 
 
vc1
f
LP1
max
v pp
G
FN
qC
−
= 
 
onde 
vFvc pFp = (13b) 
dando 
 
f
vF1
vLP1max G
pFpCFNq −= 
 
ou (14b) 
 
vF1
f
L1
max
v pFp
G
PFN
qC
−
= 
 
 
5.2. Fator de recuperação de pressão 
do líquido, FL 
O fator de recuperação de pressão do 
líquido, FL, se aplica a válvulas sem 
conexões associadas. Este fator leva em 
conta a influência da geometria interna da 
válvula em sua capacidade, na vazão 
chocada. Sob condições de vazão de não 
evaporação, este fator é definido como: 
 
vc1
21
L pp
ppF
−
−
= (15a) 
 
Valores representativos de FL para 
vários tipos de válvulas são listados no 
Apêndice D. 
5.3. Fator de recuperação de pressão 
combinado do líquido, FLP 
Quando uma válvula é instalada com 
redutores ou outras conexões, a 
recuperação de pressão do líquido na 
combinação válvula-conexão não é mesma 
que a da válvula sozinha. Para cálculos 
envolvendo vazão chocada, é conveniente 
tratar o fator de geometria da tubulação Fp 
e o fator para a combinação válvula-
conexão como um único fator FLP . O valor 
de FL para a combinação é então FLP/Fp , 
onde 
 
vc1
21
p
LP
pp
pp
F
F
−
−
= (15b) 
 
Para máxima exatidão, FLP deve ser 
determinado usando os procedimentos de 
teste especificados na norma ANSI/ISA 
S75.02. Quando os valores estimados são 
permitidos, pode-se usar a seguinte 
fórmula para obter FLP com exatidão 
razoável: 
 
1
dN
CFK
FF
4
2
2
v
2
L1
L
LP
+
= (16) 
 
Nesta equação, 
Ki é o coeficiente de perda da coluna de 
qualquer conexão entre a tomada de 
pressão a montante e a face de entrada da 
válvula apenas e vale 
 
Ki = K1 + KB1 . 
 
6. Fluido compressível – vazão 
de gás e vapor 
A vazão instantânea de um fluido 
compressível varia como uma função da 
relação da pressão diferencial para a 
pressão absoluta de entrada (∆p/p1), 
designado pelo símbolo x. Em valores de x 
próximos de zero, a equação nesta seção 
pode ser traçada para a equação de 
Bernoulli para fluidos incompressíveis 
newtonianos. Porém, valores crescentes 
de x resultam em efeitos de expansão e 
compressão, que requerem o uso de 
fatores apropriados de correção. 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.22 
6.1. Equações para vazão turbulenta 
A vazão instantânea de um gás ou 
vapor através de uma válvula pode ser 
calculada usando qualquer uma das 
seguintes formulas: 
 
11vp6 xpYCFNw γ= 
ou (17) 
11p6
v xpYFN
wC
γ
= 
 
ZTG
xYpCFNq
1g
1vp7= 
ou (18) 
x
ZTG
YpFN
qC 1g
1p7
v = 
 
ZT
xMYpCFNw
1
1vp8= 
ou (19) 
xM
ZT
YpFN
wC 1
1p8
v = 
 
ZMT
xYpCFNq
1
1vp9= 
ou (20) 
x
ZMT
YpFN
qC 1
1p9
v = 
 
Note que o valor numérico de x usado 
nestas equações não pode exceder o limite 
de choque (FKxTP), independente do valor 
real de x. 
 
 
 
6.2. Constantes numéricas 
As constantes numéricas N são escolhidas para acomodar as unidades de medição 
usadas nas equações. 
 
Tab.2. Constantes numéricas para equações de vazão de líquido 
 
Constante Unidades usadas nas equações 
N w q p, ∆P γ1 T1 d, D 
0,00241 - - - - - mm N5 
1 000 - - - - - in 
2,73 kg/h - kPa kg/m3 - - 
27,3 kg/h - bar kg/m3 - - 
N6 
63,3 lb/h - psia lb/ft3 - - 
4,17 - m3/h kPa - K - 
417 - m3/h bar - K - 
N7 
1360 - scfh psia - oR - 
0,948 kg/h - kPa - K - 
94,8 kg/h - bar - K - 
N8 
19,3 lb/h - psia - oR - 
22,5 - m3/h kPa - K - 
2250 - m3/h bar - K - 
N9 
7320 - scfh psia - oR - 
q é em pé cúbico por hora medido @ 14,73psia e 60 oF ou metro cúbico por hora medido @ 101,3 kPa e 
15,6 oC 
 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.23
6.3. Fator de expansão Y 
O fator de expansão Y considera a 
variação na densidade de um fluido 
quando ele passa da entrada da válvula 
para a vena contracta e a variação na área 
da vena contracta quando a queda de 
pressão é alterada (coeficiente de 
contração). Teoricamente, Y é afetado por 
todos os seguintes parâmetros: 
1. Relação da área de passagem para 
a área de entrada do corpo 
2. Geometria interna da válvula 
3. Relação da queda de pressão, x 
4. Número de Reynolds 
5. Relação dos calores específicos, k 
As influências dos três primeiros itens 
são definidas pelo fator xT . Dados de teste 
indicam que Y pode ser tomado como uma 
função linear de x, como mostrado na 
seguinte equação para uma válvula sem 
nenhuma conexão anexa: 
 
TKxF3
x1Y −= (21) 
 
com limites (1,0 > Y > 0,67) 
Para uma válvula com conexão anexa, 
xT é substituído por xTP. 
Para todos os objetivos práticos, o efeito 
do número de Reynolds pode ser 
desprezado no caso de fluidos 
compressíveis. O efeito da relação dos 
calores específicos, k, é considerado na 
seção 6.7. 
6.4. Vazão chocada 
Se todas as condições são mantidas 
constantes e a relação da pressão 
diferencial (x) é aumentada pela 
diminuição da pressão a jusante (p2), a 
vazão instantânea mássica aumentará até 
um limite máximo. As condições onde o 
valor de x excede este são conhecidas 
como vazão chocada. O choque ocorre 
quando o jato do fluido na vena contracta 
atinge sua máxima área transversal na 
velocidade sônica. Isto ocorreem relações 
de pressões (p/pvc) maiores que 2,0. 
O valor de x no início das condições de 
vazão chocada varia de válvula para 
válvula. Ele também varia com a geometria 
da tubulação e com as propriedades 
termodinâmicas do fluido. Os fatores 
envolvidos são xT (seção 6.5), xTP (seção 
6.6) e Fk (seção 6.7). 
6.5. Fator de relação de queda de 
pressão, xT 
Para máxima exatidão, o fator de 
relação de queda de pressão, xT, deve ser 
estabelecido usando os procedimentos de 
teste especificados na norma ANSI/ISA 
S75.02. Valores representativos de xT para 
válvulas são listados no Apêndice D. Estes 
valores representativos não são tomados 
como reais; os valores reais devem ser 
obtidos do fabricante da válvula. 
6.5. Fator de relação de queda de 
pressão com redutores ou outras 
conexões, xTP 
Quando a válvula é instalada com 
redutores ou outras conexões, o fator de 
relação de queda de pressão do conjunto 
(xTP) é diferente daquele com a válvula 
isolada (xT). Para máxima exatidão, o fator 
xTP, deve ser estabelecido usando os 
procedimentos de teste especificados na 
norma ANSI/ISA S75.02. Valores 
estimados são permitidos, usando-se a 
seguinte equação: 
 














+
=
1
dN
CKx
1
F
xx
4
5
2
viT
2
p
T
TP (22) 
 
Nesta equação, 
xT é o fator de relação de queda de 
pressão para uma dada válvula instalada 
sem redutores ou outras conexões, 
Ki é a soma dos coeficientes de 
velocidade de entrada (K1 + KB1) do 
redutor ou outra conexão anexada à 
entrada da válvula. 
Esta correção para xT é usualmente 
desprezível se d/D é maior que 0,5 e CV /d2 
é menor que 20, onde d é dado em 
polegadas. 
Ver Apêndice H para a derivação de xT. 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.24 
6.7. Fator de relação dos calores 
específicos, Fk 
A relação dos calores específicos de um 
fluido compressível afeta a vazão 
instantânea através de uma válvula. O 
fator Fk leva em conta este efeito. Fk tem 
um valor de 1,0 para o ar em temperaturas 
e pressões moderadas, onde sua relação 
de calores específicos é 1,40. A 
experiência e a teoria indicam que, para o 
dimensionamento da válvula, Fk pode ser 
considerado uma função linear de k, como: 
 
40,1
kFk = (23) 
 
6.8. Fator de compressibilidade, Z 
As eq. (18), (19) e (20) não contem um 
termo para o peso específico real do fluido 
nas condições a montante. Em vez disso, 
este termo é inferido da pressão e 
temperatura de entrada, baseando-se na 
leis dos gases ideais. Sob algumas 
condições, o comportamento do gás real 
pode se desviar muito do ideal. Nestes 
casos, o fator de compressibilidade, Z, 
deve ser introduzido para compensar esta 
discrepância. Z é uma função da pressão 
reduzida e da temperatura reduzida. Para 
uso neste trabalho, pressão reduzida pr é 
definida como a relação da pressão 
absoluta real de entrada para a pressão 
absoluta termodinâmica crítica para o 
fluido em questão. A temperatura reduzida 
Tr é definida de modo semelhante. Tem-se: 
 
c
1
r p
pp = (24) 
 
c
1
r T
TT = (25) 
 
As pressões e temperaturas críticas 
para a maioria dos fluidos e as curvas para 
determinação de Z podem ser encontradas 
na literatura técnica de dados físicos. 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.25
Apêndice A 
Uso das equações de vazão para 
dimensionamento de válvulas 
São feitos testes de laboratório em válvulas reais em uma configuração de teste em uma 
configuração de teste definida. O fluido de teste é usualmente água ou ar. O coeficiente de 
vazão CV e os fatores FL, xT, são determinados no percurso especificado da válvula. Estes 
dados, além dos fatores para tratar do fluido real e a configuração de tubulação (Fk, FF, Fp ) 
são usados nas equações desta norma para prever a vazão instantânea com a válvula 
totalmente aberta. 
O principal uso das equações de vazão é para ajudar na seleção do tamanho apropriado 
de uma válvula para uma aplicação específica. Neste procedimento, os números nas 
equações consistem de valores conhecidos para o fluido e condições de vazão e valores 
conhecidos para o tipo selecionado de válvula em sua abertura especificada. Com estes 
fatores nas equações, a incógnita (ou produto de incógnitas, e.g., FpCV ) pode ser calculado. 
Embora estes números computados sejam geralmente convenientes para selecionar uma 
válvula de uma série de tamanhos discretos, eles não representam uma condição de 
operação verdadeira, porque os fatores são mutuamente incompatíveis. Alguns dos fatores 
usados na equação são para a válvula totalmente aberta enquanto outros relacionados às 
condições de operação são para a válvula parcialmente aberta. 
Assim que um tamanho de válvula tenha sido selecionado, as incógnitas restantes, tais 
como Fp , podem ser computadas e deve se fazer um julgamento para confirmar se o 
tamanho é adequado. Geralmente não é necessário fazer os cálculos adicionais para prever 
a abertura exata da válvula. Para fazer isso, todos os fatores pertinentes devem ser 
conhecidos nas aberturas parciais da válvula. 
 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.26
Apêndice B 
Derivação dos fatores Fp e FLP 
Se uma válvula é instalada entre 
redutores, o CV do conjunto inteiro é 
diferente daquele para a válvula sozinha. 
Se os redutores de entrada e saída são do 
mesmo tamanho, o único efeito é a 
resistência adicional da conexão, que cria 
uma queda de pressão adicional. Se há 
apenas um redutor ou se há redutores de 
diferentes tamanhos na entrada e saída, 
há um efeito adicional na pressão devido à 
diferença na velocidade entre os jatos de 
entrada e saída. 
A altura da velocidade, expressa em 
comprimento de fluido (metro ou pé) é 
igual U2/2g, onde U é a velocidade do 
fluido e g é a aceleração da gravidade do 
local. Expressa em unidades inglesas, psi, 
gpm e polegadas, a pressão da velocidade 
se torna 
 
4
f
2
d890
Gqp = (B-1) 
 
Para um coeficiente de resistência K, a 
diferença de pressão fica: 
 








=∆ 4
f
2
d890
GqKp (B-2) 
 
Da eq. (1) e (B-2), o coeficiente de 
resistência para uma válvula é: 
 
2
v
4
válvula C
d890K = (B-3) 
 
A variação na pressão de velocidade 
através de um redutor com diâmetros d e D 
é: 
 








−=− 4
4
4
f
2
4
f
2
4
f
2
D
d1
d890
Gq
D890
Gq
d890
Gq
 (B-
4) 
 
Da eq. (B-2) e (B-4), tem-se o fator KB, 
que é chamado de coeficiente de Bernoulli. 
Assim, 
 








−= 4
4
B D
d1K (B-5) 
 
Por definição, 
 
p
Gq)CF( f
2
2
vp ∆
= (B-6) 
 
Da eq. (B-2) e (B-4), somando todos os 
fatores K: 
 
2B1B21válvula
4
2
vp KKKKK
d890)CF(
−+++
=
 (B-7) 
 
Substituindo Kválvula da eq. (B-3): 
 
∑+
=
K
C
d890
d890)CF(
2
v
4
4
2
vp (B-8) 
 
onde 
 
∑ −++= 2B1B21 KKKKK (B-9) 
 
Assim, rearrumando a eq. (B-8), tem-se: 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.27 








+
=
∑ 1
d890
KC
1F
4
2
v
p (B-10) 
 
Nota-se na eq. (B-9) que ΣK é a soma 
de todos os coeficientes efetivos de altura 
de velocidade. Se os redutores de entrada 
e saída são do mesmo tamanho, KB1 - KB2 
e na eq. (B-9) os dois se cancelam por 
causa da diferença em seus sinais. Para K1 
e K2, ver eq. (6) e (7). 
Por definição, da eq. (15): 
vc
a
vc1
212
L p
p
pp
ppF
∆
∆
=
−
−
= (B-11) 
 
onde ∆pa é a queda de pressão através 
da válvula e ∆pvc válvula de controle é a 
queda de pressão na vena contracta. 
Também da eq. (1): 
 
f
a2
v
f
b2
vp
2
G
pC
G
p)CF(q ∆=∆= (B-12) 
 
onde ∆pb é a queda de pressão através da 
válvula sem redutores. 
Da eq. (B-12): 
 
b
2
pa pFp ∆=∆ (B-13) 
 
Substituindo esta expressão na eq. 
(B-11), tem-se: 
 
vc
b2
p
2
L p
pFF
∆
∆
= (B-14) 
 
Por definição, 
 
ivc
b2
pL pp
p)F(
∆+∆
∆
= (B-15) 
 
onde (FL)p é o fator de recuperação da 
pressão para a válvula com redutores e ∆pi 
é a queda através do redutor de entrada. 
Da eq.(B-2): 
 
4
f
2
i
i d890
GqKp =∆ (B-16) 
 
onde Ki = K1 + KB1 
 
Substituindo a expressão para q2 da eq. 
(B-12) na eq. (B-16), tem-se: 
 
4
b
2
v
2
pi
i d890
pCFK
p
∆
=∆ (B-17) 
 
Substituindo as eq. (B-14) e (B-17) na 
(b-15), tem-se o seguinte desenvolvimento: 
 
4
b
2
v
2
pi
2
L
b
2
p
b2
pL
d890
pCFK
F
pF
p)F(
∆
+
∆
∆
= 
 
4
2
vi
2
L
p
pL
d890
CK
F
1
1
F
1)F(
+
= 
 













+
==
2
2
vi
2
L
ppLLP
d
C
890
K
F
1
1F)F(F 
 








+





=
1
d
C
N
KF
FF
2
2
v
2
i
2
L
L
LP (B-18) 
 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.28
Apêndice C 
Variações de pressão no sistema 
válvula de controle e tubulação 
Um entendimento dos vários mecanismos de perdas envolvidos em um sistema de 
válvula de controle e tubulação pode ser obtido olhando as linhas de energia e hidráulica 
para um sistema de vazão de líquido contendo contrações e expansões abruptas na forma 
de redutores concêntricos, como mostrado na Fig. C-1. Para facilidade de compreensão, as 
curvas são mostradas como segmentos de linhas retas. A linha de energia inclui somente a 
energia disponível e exclui a energia interna. Cada ponto de variação de pressão associado 
com esta figura é definido na Tab. C-1. Algumas das quedas de pressão são não 
recuperáveis e outras são recuperáveis, como mostrado na linha hidráulica. Os termos 
abaixo também definem os vários coeficientes associados com o sistema. Os coeficientes 
Bernoulli, KB1 e KB2 levam em conta a variação na pressão de velocidade do fluido e se 
relaciona com a energia cinética total para a calculada com a velocidade de entrada da 
válvula U1. 
 
Tab. C-1 - Definições dos termos de altura (Ver Fig. C-1) 
 
Referência Termos de altura Unidades inglesas Unidades SI 
A Altura da pressão de entrada P1/γ P1/ρg 
B Altura da velocidade de entrada (d/D1)4(U12/2g) (d/D1)4(U12/2g) 
C Queda no redutor (K1+ KB1)(U12/2g) (K1+ KB1)(U12/2g) 
D Diferencial para vena contracta (E)/(1-FL2) (E)/(1-FL2) 
E Recuperação da pressão na válvula (D) - (H) (D) - (H) 
F Recuperação no expansor (KB2- K2) (U12/2g) (KB2- K2) (U12/2g) 
G Perda no redutor (K1) (U12/2g) (KB2- K2) (U12/2g) 
H Perda na válvula N2 (d4/Cv2)(U12/2g) N2 (d4/Cv2)(U12/2g) 
I Perda no expansor K2 (U12/2g) K2 (U12/2g) 
J Altura de pressão na saída p2/γ p2/ρg 
K Altura de velocidade na saída (d/D2)4(U12/2g) (d/D2)4(U12/2g) 
L Perda da pressão total (p1 - p2) /γ (p1 - p2) /ρg 
 
Todas as unidades são absolutas e consistentes: libra, pé e segundo em unidades inglesas e kilograma, metro e 
segundo no SI. 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.29 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. C-1 - Variações de pressão em um sistema com uma válvula de controle e tubulação 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.30 
Apêndice D 
Valores representativos dos 
fatores de capacidade da válvula 
Os valores na Tab. D-1 são típicos somente para os tipos de válvulas mostrados em seus 
percursos especificados para trim de tamanho pleno. Variações significativas nestes valores 
podem ocorrer por causa de qualquer um dos seguintes motivos: 
1. percurso reduzido 
2. tipo do trim 
3. tamanho de sede reduzido 
4. fabricante da válvula 
 
Tab. D-1- Valores representativos dos fatores de capacidade da válvula 
 
Tipo de válvula Tipo de trim Direção da 
vazão 
xT FL Fs . Fd CV /d2 
Globo 
Plug simples Qualquer 0.75 0.9 1.0 1.0 9.5 
Plug contornado Aberta 0.72 0.9 1.1 1.0 1.1 
 Fechada 0.55 0.8 1.1 1.0 1.1 
Gaiola caracterizada Aberta 0.75 0.9 1.1 1.0 14 
 Fechada 0.70 0.85 1.1 1.0 16 
Sede simples 
Guiada pela lateral (wing) Qualquer 0.75 0.9 1.1 1.0 1.1 
Plug simples Qualquer 0.75 0.9 0.84 0.7 12.5 
Plug contornado Qualquer 0.70 0.85 0.85 0.7 13 
Sede dupla 
Guiado pela lateral Qualquer 0,75 0.9 0.84 0.7 14 
Rotativa Plug esférico excêntrico Aberto 0.61 0.85 1.1 1.0 12 
 Fechado 0.40 0.68 1.2 1.0 13.5 
Plug contornado Aberta 0.72 0.9 1.1 1.0 17 
 Fechada 0.8 1.1 1.0 20 
Gaiola caracterizada Aberta 0.65 0.85 1.1 1.0 12 
 Fechada 0.60 0.8 1.1 1.0 12 
Ângulo 
Venturi Fechada 0.20 0.5 1.3 1.0 22 
Segmentada Aberta 0.25 0.6 1.2 1.0 25 Esfera 
Sede padrão (diâmetro @ 
0,8 d) 
Qualquer 0.15 0.55 1.3 1.0 30 
Alinhada com 60 o Qualquer 0.38 0.68 0.95 0.7 17.5 
Lâmina flautada Qualquer 0.41 0.7 0.93 0.7 25 
Borboleta 
Sede com off set de 90 
graus 
Qualquer 0.35 0.60 0.98 0.7 29 
 
O sentido da vazão tende a abrir ou fechar a válvula, ou seja, empurra o membro de fechamento para longe ou perto da 
sede. 
Em geral, Fd pode ser usado como igual a 1 para válvulas com uma passagem de sede simples. Usa-se Fd igual a 0,7 para 
válvulas com duas passagens de fluxo, tais como globo de sede dupla ou borboleta. 
Nesta tabela, d pode ser tomado como o diâmetro nominal da válvula, em polegadas. 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.31
Apêndice E 
Fator do número de Reynolds 
 
 
A informação contida neste Apêndice é 
uma elaboração da discussão apresentada 
na seção 4.4. Ela apresenta um método 
usada para resolver problemas de vazão 
laminar e transitória. 
Fig. $-1 mostra as relações entre FR e o 
número de Reynolds da válvula para os 
três tipos de problemas que podem ser 
encontrados com a vazão viscosa, tais 
como: 
1. Determinação do coeficiente de 
vazão requerido quando 
selecionando um tamanho de 
válvula de controle. 
2. Previsão da vazão instantânea que 
passara por uma válvula 
selecionada 
3. Previsão da pressão diferencial 
através de uma válvula selecionada. 
Na Fig. E-1, as linhas retas diagonais 
que estendem para baixo em uma valor de 
FR de aproximadamente 0,3 indicam 
condições onde há vazão laminar. Em um 
número de Reynolds da válvula de 40 000, 
todas as três curvas na Fig. E-1 atingem 
um FR igual a 1,0. Neste número e em 
todos os valores maiores de número de 
Reynolds, há vazão turbulenta. Entre a 
região laminar, indicada pelas linhas retas 
diagonais de Fig. E-1 e a região 
turbulenta, onde FR = 1,0, o regime de 
vazão é transitória (nem laminar nem 
turbulenta). 
Eq. 11 para determinar o número de 
Reynolds da válvula ReV é: 
 
4 4
2
2
v
2
L
vL
d4
v 1dN
CF
CF
qFNRe 







+
ν
= (11) 
 
onde os valores de FR e as soluções para 
os três tipos de problemas podem ser 
obtidos usando-se os seguintes 
procedimentos. 
Determinação do coeficiente de 
vazão requerido (Seleção do 
tamanho da válvula) 
O seguinte tratamento é baseado em 
válvulas sem conexões anexas, portanto 
com FR - 1,0. 
1. Calcular um pseudo Cvt, assumindo 
vazão turbulenta, usando a eq.: 
 
f
21
1
vt
G
ppN
qC
−
= (E-1) 
 
2. Calcular Rev usando a eq. (11), 
substituindo CVt do passo 1 para CV 
. Para FL, selecionar um valor 
representativo para o tipo de válvula 
desejado. 
3. Achar FR como segue: 
a) Se Rev é menor que 56, a vazão 
é laminar e FR pode ser 
encontrado usando a curva da 
Fig. E-1 ou usando a seguinte 
equação: 
 
67,0
vR )(Re019,0F = (E-2) 
 
b) Se Rev é maior que 40 000, a 
vazão pode ser considerada 
turbulenta, com FR = 1,0. 
c) Se Rev fica entre 56 e 40 000, a 
vazão é transicional e pode ser 
achada da curva E-1 ou da Tab. 
E-1. 
d) Obter o CV requerido de: 
 
Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.32 
R
vt
v F
CC = (E-3) 
 
e) Após determinar o CV , verificar 
o valor FL para o tamanho 
selecionado da válvula. Se este 
valor é muito diferente do valor 
selecionado no passo 2, usar o 
novo valor e repetir os passos 1 
até 4. 
Previsão da vazão 
1. Calcular qt, assumindo vazão 
turbulenta, usando 
 
f
21
v1t G
ppCNq −= 
 
2. Calcular Rev , usando a eq. (11), 
substituindo qt por q do passo 1 
3. Achar FR como segue: 
a) Se Rev é menor que 106, a 
vazão é laminar e FR pode ser 
encontrado usando a curva da 
Fig. E-1 chamada de Previsão 
da Vazão ou usando a seguinte 
equação:vR Re0027,0F = (E-5) 
 
b) Se Rev é maior que 40 000, a 
vazão pode ser considerada 
turbulenta, com FR = 1,0. 
c) Se Rev fica entre 106 e 40 000, a 
vazão é transicional e FR pode 
ser achado da curva E-1 ou da 
Tab. E-1, na coluna Previsão da 
Vazão. 
d) Obter a vazão prevista de: 
 
q = FR qt (E-6) 
Previsão da queda de pressão 
1. Calcular Rev, de acordo com eq. 
(11). 
2. Achar FR como segue: 
a) Se Rev é menor que 30, a vazão 
é laminar e FR pode ser 
encontrado usando a curva da 
Fig. E-1 chamada de Previsão 
da Queda de Pressão ou usando 
a seguinte equação: 
 
5,0
vR )(Re052,0F = (E-5) 
 
b) Se Rev é maior que 40 000, a 
vazão pode ser considerada 
turbulenta, com FR = 1,0. 
c) Se Rev fica entre 30 e 40 000, a 
vazão é transicional e FR pode 
ser achado da curva E-1 ou da 
Tab. E-1, na coluna Previsão da 
Queda de Pressão. 
d) Obter a vazão prevista de: 
 
2
vR1
f CFN
qGp 





=∆ (E-8) 
 
 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.33
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. E-1 - Fator do número de Reynolds para dimensionamento da válvula . 
 
Tab. E.1. Fator do número de Reynolds para vazão transicional 
Número de Reynolds da válvula, Rev 
FR(*) Seleção do 
tamanho 
Previsão da 
vazão 
Previsão do 
∆P 
0,284 56 106 30 
0,32 66 117 38 
0,36 79 132 48 
0,40 94 149 59 
0,44 110 167 74 
0,48 130 188 90 
0,52 154 215 113 
0,56 188 253 142 
0,60 230 298 179 
0,64 278 351 224 
0,68 340 416 280 
0,72 471 556 400 
0,76 620 720 540 
0,80 980 1100 870 
0,84 1 560 1 690 1 430 
0,88 2 470 2 660 2 300 
0,92 4 600 4 800 4 400 
0,96 10 200 10 400 10 000 
1,00 40 000 40 000 40 000 
 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.34
 
Apêndice F 
Equações para vazão de líquido 
não turbulenta 
 
O seguinte método para manipular 
vazão doe líquido não turbulenta permite 
uma solução direta da incógnita - vazão, 
CV ou queda de pressão - sem usar 
tabelas ou curvas e sem primeiro computar 
um número de Reynolds. Ele é 
especialmente útil com calculadoras 
programadas ou computadores. Os 
resultados estão de conformidade com a 
seção 4.4. 
A Fig. 4.4 tem as seguintes 
características: 
1. Uma linha reta horizontal em FR = 1,0 
representando a região de vazão 
turbulenta. Aqui, a vazão instantânea 
varia com a raiz quadrada da pressão 
diferencial (Eq. 1) 
2. Uma linha reta diagonal, representando 
a região de vazão laminar. Aqui a 
vazão instantânea varia linearmente 
com a pressão diferencial 
3. Uma porção curva, representando a 
região de transição. 
4. Um envelope hachuriado para indicar o 
espalhamento dos dados de teste e a 
incerteza a ser esperada na região não 
turbulenta. 
Da eq. (9): 
 
f
21
vR1 G
ppCFNq −= (9) 
e da eq. (11): 
 
4
4
2
2
v
2
L
vL
d4
v 1
dN
CF
CF
qFN
Re 







+
ν
= (11) 
Para a região laminar, uma equação 
pode ser escrita para a linha reta 
encontrada na Fig. 1, como: 
 
370
ReF vR = (F-1) 
Combinando estas três equações, tem-
se 
( )
µ
∆
=
pCFNq 3 2vss 
 
ou (F-2) 
 
3
2
ss
v pN
q
F
1C 





∆
µ
= 
 
onde 
6
4
2
2
v
2
L3
L
2
d
s 1dN
CF
F
FF += (F-3) 
e 
µ = viscosidade absoluta, centipoise 
Ns = uma constante que depende das 
unidades usadas, ou seja: 
 
Ns q ∆P 
47 gpm psi 
1,5 m3/hr kPa 
15 m3/hr bar 
 
Fs é geralmente uma função do tipo de 
válvula de um determinado fabricante e 
varia pouco de tamanho para tamanho. 
Esta variação é usualmente não maior que 
a incerteza no valor do fator Fd que leva 
em conta o raio hidráulico. Valores 
Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.35 
representativos de Fs são listados no 
Apêndice D. Assim que uma determinada 
válvula é selecionada, os valores reais de 
Fd, FL e CV /d2 podem ser usados para 
computar Fs. 
A eq. (F-2) pode ser resolvida 
diretamente para a incógnita se a vazão é 
totalmente laminar. Na região de transição, 
para evitar usar a curva ou tabela, pode se 
usar as seguintes equações para 
determinar FR: 
655,0
vt
vs
R C
C358,0044,1F 





−= (F-4) 
 
336,0
t
s
R p
p375,0084,1F 





∆
∆
−= (F-5) 
 
588,0
s
t
R q
q358,0044,1F 





−= (F-6) 
 
Nestas equações, o índice s denota um 
valor computado da eq. (F-2) assumindo 
condições de vazão laminar e o índice t 
denota um valor computado da eq. (9) 
assumindo condições de vazão turbulenta 
(FR = 1,0). 
Quando o valor de FR calculado pelas 
equações acima é menor que 0,48, a 
vazão pode ser considerada laminar e vale 
a eq. (F-2). Quando FR é maior que 0,98, a 
vazão pode ser considerada turbulenta e 
vale a eq. (9) (FR = 1,0). O fator de 
geometria da tubulação Fp não pode ser 
usada nem na eq. (9) nem na eq. (F-2), 
porque o efeito que as conexões muito 
próximas tem na vazão não turbulenta 
através das válvulas de controle não está 
bem estabelecido. Também, a equação 
usada nesta norma para Fp é baseada 
apenas na vazão turbulenta. Para máxima 
exatidão, uma válvula deve ser instalada 
com tubulação reta na entrada de mesmo 
tamanho da válvula. O comprimento da 
tubulação reta deve ser suficiente para a 
vazão desenvolver seu perfil normal de 
velocidade, uma condição na qual os 
dados da pesquisa se baseiam. 
Os seguintes exemplos mostram como 
os problemas podem ser resolvidos. 
Problema 1. 
Achar o tamanho da válvula, dados: 
q = 500 gpm 
Gf = 0,9 
∆P = 20 psi 
µ - 20 000 cP 
Válvula selecionada: borboleta, 
Cv/d2 = 19 
Fx = 0,93 (de um catálogo de fabricante 
ou Anexo D) 
Usando a eq. 9, para vazão turbulenta: 
 
f
21
vR1 G
ppCFNq −= 
90,0
20)0,1)(0,1(500 vtC= 
 
Cvt = 106 
 
Usando a eq. (F-2) para vazão laminar: 
 
3
2
ss
v pN
q
F
1C 





∆
µ
= 
 
3
2
2047
000.20500
93,0
1






×
×
=vC 
 
Cvs = 520 
 
Usando a eq. (F-4) para vazão de 
transição, 
 
655,0
vt
vs
R C
C358,0044,1F 





−= 
 
655,0
106
520358,0044,1 




−=RF 
 
FR = 0,03 
 
Este valor para Fr é menor que 0,48, 
limite para a vazão de transição. O Cv 
requerido é de 520. Para satisfazer esta 
exigência, uma válvula representativa de 6 
polegadas tem um Cv = 19d2 = 684 ou 
como listado no catálogo do fabricante. 
Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.36 
Problema 2 
Achar a pressão diferencial, dados: 
q = 1 040 gpm 
Gf = 0,84 
µ = 5 900 cP 
Cv = 400 
Fs = 1,25 
Usando a eq. (9), assumindo 
vazão turbulenta: 
 
f
21
vR1 G
ppCFNq −= 
84,0
4000,10,11070 p∆××= 
∆pt = 601 psi 
 
Usando a eq. (F-2) e assumindo vazão 
laminar: 
 
( )
µ
∆
=
pCFNq 3 2vss 
( )
5900
40025,1471070 3 2 sp∆×= 
∆ps = 12,0 psi 
Usando a eq. (F-5) para vazão de 
transição: 
336,0
t
s
R p
p375,0084,1F 





∆
∆
−= 
336,0
01,6
0,12375,0084,1 





−=RF 
 
FR = 0,61 
Como FR está entre 0,48 e 0,98, a 
vazão é transicional. 
Achar a queda de pressão usando eq. 
(9) 
 
f
21
vR1 G
ppCFNq −= 
84,0
40061,00,11070 p∆××= 
∆p = 16 psi 
Notar que os pseudovalores de ∆p, 
assumindo vazão turbulenta (6 psi) ou 
laminar (12 psi), não são aplicáveis porque 
a vazão é realmente de transição. 
Problema 3 
Achar o tamanho da válvula, dados: 
q = 17 m3/h 
r = 1100 kg/m3 
∆p = 69 kPa 
µ = 1000 N.s/m3 (ou 106 cP) 
Fs = 1,25 
Válvula selecionada: esfera 
 
302 =d
Cv 
 
Fs = 1,3 
 
Usando a eq. (9) para vazão turbulenta: 
 
f
21
vR1 G
ppCFNq −= 
 
f
vt G
pC ∆××= 0,10865,017 
 
Cvt = 24,8 
 
Usando eq. (F-2) para vazão laminar: 
 
3
2
ss
v pN
q
F
1C 





∆
µ
= 
 
3
26
695,1
1017
3,1
1






×
×
=vsC 
 
Cvs = 2310 
 
Para vazão transicional: 
 
336,0
8,24
2310358,0044,1 





−=RF 
 
FR = -5,9 
Um valor menor que 0,48 indica vazão 
laminar. Assim, o Cv requerido é 2310. 
Para satisfazer esta exigência, uma válvula 
de 250 mm (10 polegadas) com um Cv = 
30 (10)2 = 3 000. 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.37
Apêndice GFator de relação de pressão 
crítica do líquido, FF 
 
A vazão instantânea é uma função da 
queda de pressão da entrada da válvula 
para a vena contracta. Em condições de 
vazão de líquido não vaporizante, a 
pressão aparente da vena contracta pode 
ser prevista da pressão a jusante (p2), 
porque a recuperação da pressão é uma 
fração consistente da queda de pressão 
para a vena contracta. O efeito desta 
recuperação de pressão é reconhecido no 
coeficiente de vazão da válvula. 
Sob condições da vazão chocada, não 
há relação entre p2 e pvc porque a 
vaporização afeta a recuperação da 
pressão. O fator de relação de pressão 
crítica do liquido é usada para prever pvc. 
É a relação da pressão da vena contracta 
aparente sob condições de vazão chocada 
para a pressão de vapor do líquido nesta 
temperatura de entrada. 
Uma equação para prever FF foi 
publicada em normas. Uma equação 
teórica baseada na hipótese que o liquido 
esteja sempre em estado de equilíbrio 
termodinâmico é a seguinte: 
 
 
c
v
F p
p28,096,0F −= (G-1) 
 
Como o liquido nem sempre permanece 
no estado de equilíbrio termodinâmico 
quando ele se vaporiza através da válvula, 
a vazão real será maior que a prevista pela 
eq. (G-1). 
Em experiências com restrições 
diferentes de válvula, tem-se uma equação 
derivada: 
o
F F
1F σ−= (G-2) 
 
onde 
σ é a tensão superficial do liquido em 
N/m 
Fo é um fator de orifício determinado 
experimentalmente para a restrição ou 
válvula, nas mesmas unidades. 
Esta equação considera o fato que 
líquidos vaporizando através de uma 
restrição não estão em equilíbrio 
termodinâmico, mas se tornam 
metaestáveis e chocam em uma pressão 
de vena contracta crítica. A equação foi 
testada somente para água desaerada. 
Dados limitados indicam que valores de Fo 
para faixa de curso especificado de cerca 
de 0,2 N/m para uma válvula com ângulo 
suave para aproximadamente 1,0 para 
uma válvula globo de sede dupla mais 
tortuosa. A tensão superficial da água em 
N/m pode ser aproximada pela equação de 
Othmer: 
 
05,1o
4080
)C374(







 −
=σ (G-3) 
 
ou 
 
05,1o
7340
)F705(







 −
=σ (G-4) 
 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.38
Apêndice H - Derivação de xT 
 
 
A inclinação de Y versus a curva x para 
qualquer válvula específica é determinada 
usando ar ou gás como fluido de teste e é 
designada pelo valor de x em Y = 2/3. Este 
valor, conhecido como xT, é o fator de 
relação da queda de pressão. Para a 
maioria das válvulas, ele é menor que 1,0 
mas pode ser maior para alguns tipos de 
válvulas. 
Se uma válvula é instalada com uma 
conexão em sua entrada ou saída, o fator 
de relação da queda de pressão para a 
combinação desta válvula com a conexão 
(xTP) usualmente é diferente do valor para 
a válvula isolada. 
Seja uma válvula operando na vazão 
chocada com redutores, 
X = xTP 
Y = YT para um gás ideal (Z = 1) 
Da eq. (18), a equação da vazão 
volumétrica na válvula, em unidades 
inglesas vale: 
 
1g
TP
T1vpT TG
x
YpCF1360q = (H-1) 
 
onde o índice T indica a condição 
terminal ou chocada.. Para a válvula 
isolada, na vazão chocada, a equação fica: 
1g
T
TivT TG
xYpC1360q = (H-2) 
 
onde p1 é a pressão de entrada da 
válvula. Das eqs. (H-1) e (H-2), tem-se: 
T
TP
1pi x
xpFp = (H-3) 
Da lei dos gases, o peso específico 
médio através do redutor de entrada é: 





+
=




 −=
1
1
1
1
1 1545
97,28
2
)(144
2 T
Gpp
RT
Mpp giiγ
 
1
11 )(350,1 T
G
pp gi+=γ (H-4) 
Desde que a queda de pressão, 
expressa em pés de altura, é K (U2/2q), 
 
21
2
)(144 U
g
Kpp i =−
γ
 ou 
1
1
1
)(350,1
)(144
T
G
pp
pp
g
i
i
+
− 
= 
2
2
1
1 1444
69,519)(5,0
73,14
36002 



 ×
+
×
dpp
Tq
g
K
i π
 
 
Simplificando, 
 
42
1
922
1 10214,1
−− ××=− dqTKGpp gi (H-5) 
 
Substituindo a expressão para pi da eq. 
(H-3), tem-se: 
=





−
T
TP
p x
xpFp 21
22
1
42
1
910214,1 −− ×× dqTKGg (H-6) 
Da eq. (H-1), 
( ) TPTvpgT xYCFp
TGq 22
1
12 1360= (H-7) 
 
Substituindo esta equação na eq. (H-6), 
com q = qT e K = Ki, tem-se: 
( )
T
TP
p
TP
iTvp x
xF
d
xKYCF 24
29 1136010214,1 −=×× −
 (H-8) 
Resolvendo para XTP, com YT = 2/3, 
tem-se 












+
=
1
1000
1
4
22
d
CxKF
xx
vTip
T
TP (H-9) 
 
ANSI/ISA S75.01: Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
 4.39
Apêndice I 
Equações da vazão da válvula de 
controle - Notação SI 
 
O coeficiente de vazão da válvula que é 
compatível com as unidades SI é Av. 
Atualmente, Av não tem grande aceitação 
pela comunidade técnica. Este anexo foi 
incluído para aqueles que querem usar 
unidades SI coerentes e puras. 
Nas equações seguintes, certos 
símbolos comumente associados com as 
unidades SI diferem daqueles usados com 
as unidades inglesas, tais como: 
 
Av coeficiente de vazão da válvula, m2 
 
6
vv 1024CA ××= 
 
ζ (zeta) coeficiente de perda de 
pressão, adimensional, (ζ = K) 
 
ρ (rô) densidade, kg/m3 
Equações para líquido 
Vazão turbulenta 
 
ρ
∆
=
pAFq vp (I-1) 
 
ρ∆= pAFw vp (I-2) 
 








+







 ζ
=
∑ 1
d23,1
A
1F
4
2
v
p (I-3) 
 
Vazão chocada 
ρ
−
= vc1vLP
ppAFq (I-4) 
ρ−= )pp(AFw vc1vLP (I-5) 
 








+






 ζ
=
1
d23,1
AF
FF
4
2
v
2
L1
L
LP (I-6) 
onde 
 
1B1i ζ+ζ=ζ 
 
vFvc pFp = (I-7) 
Vazão laminar 
 
µ
∆
=
280
p)AF(q 3vss (I-8) 
 
µ
∆ρ
=
280
p)AF(w 3vss (I-9) 
 
6
3
2
v
2
L3
L
2
d
s 1d23,1
AF
F
FF += (I-10) 
 
Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.40 
Vazão de transição 
 
ρ
∆
=
pAFq vR (I-11) 
 
ρ∆= pAFw vR (I-12) 
 
655,0
vt
vs
R A
A358,0044,1F 





−= (I-13) 
 
336,0
t
s
R p
p375,0084,1F 





∆
∆
−= (I-14) 
 
588,0
s
t
R q
q358,0004,1F 





−= (I-15) 
Limites para FR = 0,48 a 1,0. 
Equações para gás e vapor 
Vazão turbulenta 
 
11vp xpYAFw ρ= (I-16) 
 
ZMT
xYpAF246,0q
1
1vp= (I-17) 
 
(Normal m3 em 0 oC e 101,3 kPa) 
 
Limite: x ≤ Fk xTP (apenas na equação) 
 
1
d
Ax72,0
1
F
xx
4
2
v
iT
2
p
T
TP
+







ζ
= (I-18) 
 
onde 
 
1B1i ζ+ζ=ζ (I-19) 
 
 
 
 
Equações de Vazão para Válvulas de Controle 
4.41 
Apêndice J 
Referências 
International Electrotechnical Commmission (IEC) 
IEC 534-1: Part 1 – Considerações Gerais, 1976 
IEC 534-2: Part 2 – Flow Capacity. Section 1 – Sizing Equations for Incompressible Fluid 
Flow under Installed Conditions, 1978 
IEC 534-2-2: Part 2 – Flow Capacity. Section 2 – Sizing Equations for Compressible Fluid 
Flow under Installed Conditions, 1980 
IEC 534-2-3: Part 2 – Flow Capacity. Section 3 – Test Procedures, 1983 
ISA 
ANSI/ISA S75.02-1988: Control Valve Capacity Test Procedure 
Baumann, H.D., Effect of Pipe Reducers on Control Valve Capacity, Instruments and 
Control Systems, Dec 1968 
Baumann, H.D., Introduction of a Critical Flow Factor for Valve Sizing, ISA Transactions, 
Vol. 2, 1063 
Driskell, L. R., Control Valve Selection and Sizing, 1983 
McCutcheon, E. B., A Reynolds Number for Control Valves, Symposium on Flow, Its 
Measurement and Control in Science and Industry, 1974. 
 
 
 
 
 5.1
5 
Ruído e Cavitação 
 
 
 
1. Ouvido humano 
O joio (erva daninha) é uma planta 
indesejável que está sempre próxima do 
trigo, que é a planta desejável. Como 
analogia, o ruído é um som indesejável 
que está sempre próxima a um sinal 
desejável. Som é um estímulo ao ouvido 
produzido por algum dispositivo gerando 
ondas de pressão. Geralmente, o som é 
transmitido através do ar. Estas ondas 
flutuantes variam em freqüência e 
amplitude e produzem uma sensação no 
cérebro através do aparelho ouvido. A 
amplitude é expressa em unidade de 
pressão de som chamada de decibel (dB). 
A freqüência é expressa em hertz (Hz), 
que significa ciclo por segundo (cps). 
A amplitude do som em decibel (dB) é 
uma relação adimensional da pressãoreal 
do som e uma pressão de som de 
referência. A pressão de som de referência 
é definida internacionalmente como 
2 x 10-5 N/m2 ou 
2 x 10-4 microbar 
ou algum outro seu equivalente. 
O decibel é também uma função 
logarítmica e por isso para cada aumento 
de 10 dB há um aumento de 10 vezes na 
intensidade do som. Assim, um som de 
100 dB é 10 vezes mais intenso que um de 
90 dB e 100 vezes mais intenso que um de 
80 dB. O ouvido humano percebe cada 
aumento de 10 dB como uma dobrada 
aproximada da altura. 
O termo decibel é também usado para 
representar dois valores de sons muito 
diferentes de uma fonte. Estes dois níveis 
de som são potências de sons (Lw) e 
pressões de sons (Lp). A potência de som 
é a energia acústica total criada pela fonte 
de ruído. Pressão de som é o nível de som 
que a o receptor (ouvido humano) 
realmente percebe. A potência de som é 
expressa em watts (W) e o nível 
internacional de referência é 10-12 W. 
O ouvido humano pode potencialmente 
perceber freqüências de som entre 20 e 
18 000 Hz. O ouvido humano é um 
mecanismo muito curioso que não dá peso 
igual (percepção da altura) ao mesmo nível 
de pressão de som através do espectro de 
freqüência. Estudos de alturas aparentes 
ou percepção do som por muitas pessoas 
sujeitas ao espectro de freqüência quando 
comparadas com um tom puro de 1000 Hz 
resultaram no mapeamento da resposta do 
ouvido. Os números corrigidos por pesos 
resultantes representando a resposta do 
ouvido humano são chamados de circuito 
ponderado A e o nível dB correspondente 
é chamado de dBA. Altura aparente é 
expressa em tons e é definida como a 
pressão de som em dB de um tom puro 
tendo uma freqüência de 1000 Hz. Para 
tons puros, o contorno de altura igual dos 
níveis de pressão requeridos para o tom 
soar como a altura de referência de 1000 
Hz é mostrada na Fig. 51. Por exemplo, 
um som de 100 Hz e 60 dB é idêntico em 
altura a um som de 1000 Hz e 40 dB. 
Ruído e Cavitação 
 5.2
2. Som e ruído 
Som é a sensação produzida quando o 
ouvido humano é estimulado por uma série 
de flutuações de pressão transmitidas 
através do ar ou outro meio. O som é 
descrito especificando a amplitude e 
freqüência destas flutuações. A amplitude 
é expressa como o nível de pressão de 
som tendo as unidades de dB. Isto é uma 
função logarítmica relacionada com a 
razão entre uma pressão de som existente 
e uma pressão de som de referência. A 
pressão de som de referência é definida 
como 0,000 2 µbar (0,3 x 10-8 psi). 
 
bar 0,0002
existente som de pressãolog 20dB
µ
= 
 
 
Tab. 4. 16. Limites estabelecidos pela OSHA são: 
 
Horas por dia dB A 
8 90 
4 95 
2 100 
1 105 
½ 110 
¼ 115 (max) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.1. Alturas aparentes para o ouvido humano 
 
A altura aparente para o ouvido humano 
depende da pressão do som e da 
freqüência. Sons de igual nível de pressão 
de som parecem ser mais altos quando a 
freqüência se aproxima de 2000 Hz. A 
altura aparente em fons é definida como a 
pressão de som em dB de um tom puro de 
1000 Hz. Para tons puros, o contorno de 
alturas iguais na Fig. 51 mostra o nível de 
pressão requerido para o tom soar tão alto 
como o tom de referência correspondente 
de 1000 Hz. 
 
Tab. 6.1 Freqüências de sons e fontes na válvula 
 
Freqüência 
(Hz) 
N Descrição do 
som 
Fonte de som típica 
20-75 1 Ronco Oscilação vertical 
do plug 
75-150 2 Cavitação 
150-300 3 Chocalho 
300-600 4 Uivo Vibração horizontal 
do plug 
600-1200 5 
1200-2400 6 Hiss Vazão de gás 
2400-4800 7 Assobio 
4800-7000 8 Guincho agudo Vibração freqüência 
natural 
acima 20000 Ultra-som 
 
N – número de oitavas 
3. Ruído da Válvula 
Enquanto há muitas fontes de ruído nas 
plantas de processo e de indústria. uma 
das mais importantes pode ser a válvula de 
controle operando sob condições de alta 
queda de pressão. É uma das poucas ou 
talvez a única fonte de som acima de 100 
dBA encontrada na indústria. 
Como já foi notado, a resposta do 
ouvido humano é sensível não somente ao 
nível do som mas também à freqüência. 
Pode-se tolerar sons muito mais altos em 
baixa ou em muito alta freqüência do que 
no meio do espectro. O ouvido humano é 
mais sensível na faixa de 500 a 7000 Hz e 
é a faixa onde o alto nível de ruído faz 
mais estrago. Por esta razão, a legislação 
estabelece um nível máximo de 90 dBA 
durante oito horas por dia. Porém, se a 
exposição do ruído tem freqüência 
predominante na faixa de 1000 a 5000 Hz, 
o nível passa para 80 dBA. 
Ruído e Cavitação 
 5.3
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.2. Característica de filtro A aproxima a 
resposta do ouvido para diferentes freqüências 
 
Vibração mecânica 
A vibração mecânica das peças internas 
da válvula é causada pela vazão instável e 
turbulência dentro da válvula. É 
usualmente imprevisível e é realmente um 
problema de projeto para o fabricante. Os 
níveis de ruído são baixos, usualmente 
bem abaixo de 90 dBA e estão na faixa de 
freqüência de 50 a 1500 Hz. O problema 
não é o ruído, mas a vibração que piora 
progressivamente, quando o guia e as 
peças se desgastam. A solução é um 
melhor projeto da válvula, com hastes e 
guias mas pesados. 
A vibração ressonante é uma variação 
da vibração mecânica que é caracterizada 
pela excitação ressonante dos internos da 
válvula pela vazão do fluido. Esta é uma 
faixa estreita de ruído com um tom 
geralmente na faixa de 2000 a 8000 Hz. O 
nível de ruído pode estar entre 90 e 100 
dBA e a falha da válvula mecânica ou a 
falha causada pelo superaquecimento 
localizado do metal é muito provável. Isto 
pode ser eliminado por uma alteração no 
diâmetro da haste, alteração na massa do 
plug ou, às vezes, pela inversão do sentido 
da vazão através da válvula. Estas 
mudanças irão desviar a freqüência natural 
do plug e haste para fora da faixa de 
excitação. Nos raros casos onde isso não 
funciona, então se deve alterar o tipo de 
guia, número de peças ou a fabricação do 
plug. Ainda, isso é um problema de projeto 
e fabricação da válvula. 
A instabilidade do interior da válvula é 
usualmente devida ao impacto da vazão 
mássica no plug (obturador) da válvula. A 
relação entre pressão estática e velocidade 
através da face do plug e o balanço da 
força do atuador na direção vertical varia 
com o tempo. Isto pode provocar 
oscilações verticais e um ruído na 
freqüência abaixo de 100 Hz. Esta 
instabilidade é ruim para o controle. A 
correção exige mudança nas 
características de amortecimento do 
conjunto válvula e atuador. Isto é feito 
usando um atuador mais duro. Se o 
atuador é do tipo diafragma e mola, então 
pode se aumentar o sinal de 20 a 100 kPa 
(3 a 15 psig) para 40 a 200 kPa (6 a 30 
psig). Se isto não resolver, deve-se usar 
atuar com pistão de dupla ação, que é 
mais duro e poderoso. Se ainda não for a 
solução, deve-se usar um atuador 
hidráulico no lugar do pneumático. 
Ruído hidrodinâmico 
O ruído hidrodinâmico está associado 
com a cavitação e flacheamento, que são 
evitados com um trim conveniente ou com 
tipo de válvula adequado (com alto fator de 
recuperação de pressão, FL). Em muito 
casos, o ruído não é incômodo, embora a 
cavitação severa pode produzir ruído na 
faixa de 90 a 100 dBA ou mais. O ruído da 
cavitação é causado pela implosão das 
bolhas de vapor no fluxo do líquido e o 
ruído pode variar de um ronco de baixa 
freqüência até um assobio de alta 
freqüência. O assobio de alta freqüência é 
devido à vibração da freqüência de 
ressonância gerada pelo fluido cavitando. 
Em qualquer caso, o problema não é o 
ruído mas a destruição da haste da 
válvula. Reduzindo ou eliminando a 
cavitação e seus danos, também elimina o 
ruído. 
O flacheamento raramente é uma fonte 
importante de ruído na válvula, embora ele 
possa causar erosão no trim da válvula. O 
flacheamento resulta do aumento da 
velocidade de saída da válvula e a jusante, 
como resultado do maior volume específico 
do fluido bifásico (líquido mais gás). 
Válvulas com saída expandidae maior 
tubulação a jusante geralmente resolvem o 
problema. 
Ruído e Cavitação 
 5.4
Ruído aerodinâmico 
O ruído aerodinâmico é o real problema 
na válvula de controle e ele pode alcançar 
níveis de até 120 dBA. O ruído produzido 
pela turbulência do líquido é quase 
desprezível quando comparado com o 
ruído gerado pela turbulência devida à alta 
velocidade dos gases e vapores passando 
através da abertura da válvula. Os 
mecanismos de geração e transmissão de 
ruído através das paredes da tubulação 
são altamente complicados e ainda não 
são totalmente compreendidos. Como 
resultado, a previsão dos níveis de ruído 
na válvula fora da tubulação ou na saída 
de exaustão ou vent é uma ciência não 
exata. Há muita pesquisa nesta área e 
quanto mais se aprende, os métodos de 
previsão se tornam mais refinados e 
precisos. A geração do ruído, em geral, é 
uma função da vazão mássica instantânea 
e da queda de pressão através da válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.3. Relação entre vazão mássica e relação de 
pressões na geração do ruído 
 
 
O ponto em que a velocidade sônica é 
atingida na vena contracta da válvula é 
uma função do tipo de projeto da válvula e 
seu valor FL combinado com a relação de 
pressão absoluta a montante e a jusante 
(P1/P2). Para valores de FL entre 0,50 e 
0,95, a relação de pressões necessária 
para gerar vazão sônica na válvula varia 
de 1,15 a 1,80, respectivamente. Quando 
se atinge a velocidade sônica na vena 
contracta, as válvulas são chamadas de 
válvulas críticas ou chocadas (chocked), 
pois sua capacidade não pode mais 
aumentar com aumento da relação das 
pressões, desde que a pressão a montante 
seja mantida a mesma. 
Geralmente a válvula crítica é a fonte do 
ruído de mais alto nível. Válvulas com 
relações de pressões menores que o 
indicado para um dado FL são chamadas 
de subsônicas ou válvulas de vazão 
subsônica. Para uma dada vazão mássica, 
a válvula é menos ruidosa do que a válvula 
crítica, mas o ruído aumenta 
dramaticamente quando a relação de 
pressão aumenta para o nível sônico. O 
ruído é gerado em um grau significativo 
começando em velocidades da tubulação 
de cerca de Mach 0,4 para Mach 1,0 
(sônico). Válvulas de controle gás ou vapor 
ruidoso pode ter alta velocidade acústica 
induzida e dano de vibração da vazão, 
erosão do trim e instabilidades internas. 
Ruído com alta vibração induzida pode 
reduzir drasticamente a vida útil da válvula 
e, em alguns casos, pode resultar na 
destruição completa dos internos da 
válvula, em questão de minutos ou horas. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.4. Contornos de nível de ruído 
Ruído e Cavitação 
 5.5
4. Controle do Ruído 
A transmissão de um ruído requer 
1. uma fonte de som, 
2. um meio através do qual o som é 
transmitido 
3. um receptor. 
Cada um destes três parâmetros pode 
ser alterado para reduzir o nível de ruído. 
Em alguns casos, como quando o ruído é 
causado por componentes da válvula 
vibrando, as vibrações devem ser 
eliminados ou eles podem resultar em 
dano na válvula. Em outros casos, quando 
a fonte de ruído é o assobio de uma 
estação de redução de gás, o tratamento 
acústico do meio do ruído é suficiente. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.5. Relação entre razão das pressões e 
número de Mach 
 
 
Dependendo da amplitude do ruído 
aerodinâmico e assumindo que o dano na 
válvula não é um fator, o tratamento do 
ruído da válvula pode ser feito através do 
caminho ou na fonte. Não há regra para 
escolher o caminho ou a fonte. Porém, em 
geral, se o ruído é menor que 100 dBA, 
tanto faz cuidar do caminho ou da fonte. 
Ruído acima de 100 dBA quase sempre 
requer tratamento da fonte para resolver o 
problema. Resolver este problema de ruído 
não é fácil, pois sua solução envolve 
experiência e teoria. 
Tratamento do caminho 
O tratamento do caminho, como o nome 
implica, não faz nada para alterar a fonte 
de ruído. O objetivo do tratamento do 
caminho é atenuar a transmissão do ruído 
da fonte para o receptor (ouvido humano). 
Há vários modos para reduzir o ruído 
cuidando do seu caminho de transmissão: 
1. usar paredes mais grossas na 
tubulação 
2. instalar difusores, abafadores ou 
silenciadores 
3. aplicar isolação acústica 
O tratamento do caminho nem sempre é 
mais econômico que o tratamento da fonte 
e o seu custo deve ser avaliado para cada 
aplicação individual. Para instalações 
existentes, o tratamento do caminho é o 
mais usado, não porque seja a melhor 
solução, mas geralmente porque é o único 
viável. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.6. Tratamento acústico da parede da 
tubulação 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.7. Tipo de difusor para reduzir turbulência de 
saída da válvula 
 
 
Parede mais pesada da tubulação reduz 
o ruído aumentando as perdas da 
transmissão através dela. A atenuação é 
uma função da massa e dureza da 
tubulação. Embora seja complicado, como 
regra prática, cada vez que se dobra a 
espessura da parede da tubulação, se 
atenua o ruído de 6 dBA, dependendo 
ainda do diâmetro da tubulação. 
Ruído e Cavitação 
 5.6
Quanto mais alta a freqüência de 
vibração, mais efetivo é o uso de materiais 
absorvedores de som. O revestimento 
interno da tubulação evita a reflexão e 
radiação das ondas de som. É importante 
selar todas as aberturas. 
O uso de abafadores e silenciadores 
pode ser útil em instalações novas ou 
existentes. Estes equipamentos podem 
ajudar na redução da turbulência e choque 
na vazão de saída. Eles também reduzem 
a queda de pressão total através da 
válvula e por isso reduzem a geração de 
ruído. 
O difusor trabalha melhor quando a 
vazão é praticamente constante e alta. 
A isolação acústica é outro método 
eficaz de aumentar a perda da transmissão 
do ruído na parede da tubulação. Mesmo a 
isolação termal atenua o ruído de 3 a 5 
dBA. Uma isolação acústica adequada 
reduz o nível de ruído em cerca de 10 dBA. 
Como o som se propaga sobre grandes 
distancias com muito pouca atenuação, o 
enfoque da isolação só é viável em 
tubulações curtas. 
A colocação da válvula de controle 
distante da área de trabalho pode ser uma 
solução simples e eficaz. A distância pode 
atenuar o ruído até níveis razoáveis e seu 
custo é muito pequeno. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.8. Válvula com múltiplos caminhos e múltiplos 
estágios 
 
 
Tratamento da fonte 
O tratamento da fonte cuida do 
problema no local onde o ruído é criado. 
Geralmente, consiste de projeto e 
construção especial de internos da válvula 
ou colocação de difusores ou resistores 
especiais na válvula. Embora os conceitos 
e projetos sejam diferentes, o objetivo é o 
mesmo de reduzir a queda de pressão 
dentro da válvula, através do 
1. aumento dos estágios, 
2. limite da velocidade do fluido 
3. redução da turbulência e 
4. eliminação das células de choque 
Estes métodos podem reduzir o ruído 
de 7 a 10 dBA (projeto de elemento 
simples) até 30 a 40 dBA (multi-estágios). 
Há muitos parâmetros de projeto que 
devem ser considerados, incluindo: 
1. Aplicação – em linha ou vent 
2. Nível de redução do ruído realmente 
requerido – dBA 
3. Relação das pressões absolutas 
(P1 /P2) ou ∆P/P1. 
4. Fluido a ser manipulado 
5. Características físicas do fluido 
6. Temperatura de trabalho e faixa 
7. Vazão mássica e rangeabilidade 
8. Considerações metalúrgicas e 
mecânicas do projeto 
9. Outros problemas potenciais 
induzidos na velocidade 
10. Exigências de estanqueidade, 
principalmente em vent 
11. Necessidade da utilidade da 
operação e vida útil da válvula 
12. Localização da válvula, configuração 
da instalação, suportes e acessos 
13. Considerações de custo de 
propriedade (compra, instalação, 
manutenção). 
Por mais que o fabricante indique a 
melhor aplicação, a responsabilidade para 
avaliar e escolher a melhor solução é do 
usuário. O peso atribuído a cada 
parâmetro depende do julgamento e 
experiência, entendimento de todos os 
aspectos envolvidos na aplicação e nas 
necessidades da planta. Pensarsempre 
em custo de propriedade e não apenas no 
custo inicial. Tempo parado e custo de 
retrabalho e revisão devidos a ruído na 
válvula são geralmente altos. 
Basicamente o tratamento da fonte cai 
de três categorias: 
1. muiticaminhos 
2. multi-estágios 
3. combinação dos dois anteriores 
O custo de uma válvula especial tende a 
variar de 2 a 20 vezes o custo da válvula 
padrão com o mesmo Cv. 
Ruído e Cavitação 
 5.7
5. Previsão do ruído da válvula 
Como mencionado anteriormente, a 
previsão do ruído na válvula é uma ciência 
inexata, por causa da natureza complexa 
da geração do ruído pela válvula de 
controle e pela transmissão deste ruído 
através das paredes da tubulação. Assim, 
não deve ser surpresa que os diferentes 
métodos de previsão resultem em 
diferentes números para a mesma 
aplicação. Pode haver diferenças em torno 
de 5 a 20 dBA. Cada fabricante diz que é 
capaz de prever o problema do ruído da 
válvula e dar uma solução no projeto e 
construção da válvula. Nem todos são 
iguais e alguns fazem isso melhor que 
outros. Finalmente, compete ao usuário 
fornecer os dados mais confiáveis 
possível, avaliar cuidadosamente todas as 
propostas, resolver as diferenças 
marcadas e usar bom julgamento de 
engenharia e experiência na seleção da 
válvula para cada aplicação. Pode se ter 
mais de uma válvula (geralmente duas e 
no máximo, três) satisfazendo as 
exigências do projeto. Deve-se errar 
sempre no lado conservativo, quando se 
faz a decisão final, pois o custo de engano 
e do retrabalho ou conserto geralmente é 
muito maior que o custo inicial da válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.9. Atenuação típica do ruído para elementos 
multi-estágios 
 
Cálculo da ruído na válvula 
Embora haja vários métodos disponíveis 
para prever o ruído na válvula, será 
mostrado aqui apenas um, que é 
considerado o estado de arte. Este cálculo 
dá uma resposta adequada para uma larga 
faixa de relações de pressões e outras 
situações de operação. Ele permite o 
usuário classificar um problema de ruído 
de válvula e determinar a melhor solução 
oferecida por diferentes fabricantes. 
O método matemático de estimar o nível 
do ruído aerodinâmico de qualquer tipo de 
válvula padrão é baseado na pesquisa feita 
por Lighthill, em 1950. A equação cobre o 
ruído em válvulas convencionais de único 
estágio ou multicaminhos usadas para 
reduzir o ruído. 
O nível de pressão de som para gás e 
vapor passando pela válvula e medido a 
uma distância de 1 m da tubulação a 
jusante adjacente é expresso pela eq. 
 
GP)PPFClog(10N5,145SL L21LVM +−++= 
 
onde 
SL é o nível do som (dBA) 
NM é o fator de eficiência acústica (Fig. 
5.10) 
CV é o fator de capacidade de vazão 
nas condições de operação 
FL é o fator de recuperação de pressão 
(geralmente fornecido pelo 
fabricante ou obtido de tabelas da 
literatura) 
P1 é a pressão a montante, (psia) 
P2 é a pressão a jusante, (psia) 
PL é a perda de transmissão da 
tubulação (dBA) 
G é o fator de ajuste da propriedade do 
gás (dBA) (Tab. 4.16aa) 
A perda de transmissão do som através 
de tubulações de aço envolvidas pelo ar 
pode ser calculada pela eq. 
 
+







 +××
= 3
310
L D3,35
)2/D39(t10log10P 
 








+
LV
o
2
FC
n)D4(log10 
onde 
PL é a perda da transmissão (dBA) 
Ruído e Cavitação 
 5.8
D é o diâmetro externo real da 
tubulação (polegadas) 
t é a espessura da tubulação 
(polegadas) 
no é o número de orifícios aparentes 
produzindo o som (Tab. 4.16.bb) 
A base específica para a Tab. é a 
medição do som à distância de 1 m da 
parede do tubo, ar como fluido, capacidade 
da válvula de CV FL = 4D2 e no = 1. Assim, 
o cálculo de PL pode ser simplificado. Para 
válvulas com CV FL > 4D2 e no ≠ 1, 
adicionar 10 log (no) ao número obtido da 
Tab. 4.16.cc. Para válvulas com 
CV FL < 4D2 , adicionar 10 log (4D2/CvFL) 
ao mesmo valor da Tab. 
Exemplos de cálculo de ruído 
Os seguintes exemplos de estimativa de 
ruído de válvula ilustram o uso das 
equações e tabelas. Além disso, eles 
mostram como uma diferente escolha de 
válvula pode ajudar um problema de ruído 
e como a distância da fonte pode ser um 
fator. A técnica usada para estimativa do 
ruído da válvula assume velocidades na 
tubulação de saída da válvula abaixo de 
um terço da velocidade sônica (Mach 
0,33). Se esta velocidade é excedida, é 
possível que o ruído gerado pela 
velocidade na tubulação seja maior que o 
calculado. 
Exemplo 1 
Determinar o nível de ruído esperado 
para a seguinte instalação de válvula: 
Válvula globo, ângulo, laminar 
(streamlined), passagem reduzida, vazão 
para fechar, no = 1 
Diâmetro da válvula = 50 mm (2 “) 
CV = 2,5 
FL = 0,5 (Tab. 4.16.z) 
Diâmetro da tubulação = 50 mm (2”), 
Schedule 80 
Gás natural 
P1 = 262 bar (3800 psia) 
P2 = 72,4 bar (1050 psia) 
P1/P2 = 3,6 
NM = -37 (Fig. 5.10) 
PL = 70 (Tab. 4.16.cc) + 








LV
o
2
FC
n)D4(log10 
 
= 








×
××
+
5,05,2
124log 1070
2
 
= 81 dBA 
G = 0,5 (Tab. 4.16.aa) 
Da eq. 4.16.(2) 
 
SL = 145,5 – 37 + 10 log (2,5 x 0,5 x 
3800 x 1050) – 81 + 0,5 
= 145,5 – 37 + 10 log (4,98 x 106) – 81 + 
0,5 
= 95 dBA 
 
Exemplo 2 
Determinar o nível de ruído esperado 
para a seguinte instalação de válvula: 
Válvula gaiola, passagem plena, vazão 
para abrir, no = 4 
Diâmetro da válvula = 100 mm (4 “) 
CV = 105 
FL = 0,85 (Tab. 4.16.z) 
Diâmetro da tubulação = 100 mm (4”), 
Schedule 40 
Gás: ar 
P1 = 10,35 bar (150 psia) 
P2 = 6,9 bar (100 psia) 
P1/P2 = 1,5 
NM = -42 (Fig. 5.10) 
PL = 63 (Tab. 4.16.cc) + 10 log (no) 
= 63 + 10 log 4 
 
= 69 dBA 
G = 0 (Tab. 4.16.aa) 
 
Da eq. 4.16.(2) 
 
SL = 145,5 – 42 + 10 log (105 x 0,85 x 150 x 100) – 
69 + 0 
 
= 95,8 dBA 
 
Como este som excede o limite normal 
aceitável de 90 dBA, deve-se considerar 
uma alternativa de projeto da válvula. 
Poderia ser uma válvula borboleta flautada 
de disco, que produz pouco ruído com um 
FL similar ao usado acima. Desde que 
todas as condições de vazão permaneçam 
as mesmas, pode-se simplificar o cálculo 
considerando somente o efeito do aumento 
do fator no relativo à perda de transmissão, 
PL , de 4 (válvula gaiola) para 16 (válvula 
borboleta flautada). Assim, 
PL = 63 + 10 log (16) 
Ruído e Cavitação 
 5.9
= 75 dBA (em vez de 69) 
Portanto, 
 
SL = 145,5 – 42 + 10 log (1,33 x 106) – 75 + 0 
 
= 89,8 dBA 
 
Portanto, ganhou-se uma atenuação 
adicional de 6 dBA (75 – 69 dBA), que 
pode ser suficiente para a aplicação. 
Exemplo 3 
Se a válvula do Exemplo 1 for colocada 
30 m (100 ft) distante do operador, qual é o 
ruído neste novo local? 
 
SL (em qualquer distância) = SL – 10 
log (distância em ft/3) 
 
Esta equação só é valida para 
tubulação fechada. Se a fonte do ruído 
estiver em um vent atmosférico, o 10 log 
deve ser substituído por 20 log. 
SL100 = 95 – 10 log (100/3) = 79,8 dBA 
 
 
Ruído e Cavitação 
 5.10
 
 
Fig. 5.10. Fator de eficiência acústica como função da relação de pressões 
 
 
Tab. 8.1 Fatores típicos de recuperação de pressão de válvulas (FL) 
 
Tipo de válvula FL 
Globo, sede simples, vazão para abrir, passagem plena 0,90 
Globo, sede simples, vazão para abrir, passagem reduzida a 50% 0,90 
Globo, sede simples, vazão para abrir, passagem plena com trim gaiola 0,85 
Globo, sede simples, vazão para abrir, passagem 50% com trim gaiola 0,80 
Corpo dividido, sede simples, vazão para abrir, passagem plena 0,80 
Corpo dividido, sede simples, vazão para abrir, passagem reduzida 50% 0,90 
Globo, sede dupla, plug curvo, passagem plena 0,90 
Globo, sede dupla, plug curvo, passagem 50% 0,80 
Globo, sede dupla, plug porta V %, passagem plena 1,00 
Globo, sede dupla, plug porta V %, passagem 50% 0,90 
Globo, ângulo, sede simples, vazão para fechar, passagem plena 0,80 
Globo, ângulo, sede simples, vazão para fechar, passagem 50% 0,80 
Globo, ângulo, sede simples, vazão para abrir, passagem plena 0,90 
Globo, ângulo, sede simples, vazão para abrir, passagem 50% 0,95 
Globo, ângulo suave, vazãopara fechar, passagem reduzida 0,50 
Válvula excêntrica com plug rotativo 0,85 
Válvula esfera, caracterizada, com D/d = 1,5 0,63 
Válvula esfera, não caracterizada, com D/d = 1,5 0,55 
Borboleta, tamanho da linha, abertura de 60o 0,70 
Borboleta, tamanho da linha, abertura de 90o 0,56 
Borboleta, D/d = 2, abertura de 60o 0,62 
Borboleta, D/d = 2, abertura de 90o 0,50 
 
Notas: 
FL na condição da válvula totalmente aberta 
 
Ruído e Cavitação 
 5.11
 
Tab. 8.2. Fator G da propriedade do gás 
 
Gás G(dB) Gás G(dB) 
Vapor saturado -2 Dióxido de carbono -3 
Vapor superaquecido -3 Monóxido de carbono 0 
Gás natural 0,5 Hélio -9 
Hidrogênio -9 Metano 2 
Oxigênio -0,5 Nitrogênio 0 
Amônia 1,5 Propano -4,5 
Ar 0 Etileno -1,5 
Acetileno -0,5 Etano -2 
 
 
Tab. 8.3. Número de orifícios aparentes separados em paralelo produzindo som (no) 
 
Tipo de válvula no 10 log (no) 
Válvula esfera, passagem plena 1 0 
Válvula ângulo, sede simples, vazão para fechar 1 0 
Válvula plug rotativo excêntrico, vazão para fechar 1 0 
Válvula esfera segmental 1 0 
Válvula gaiola, vazão para fechar, (P1/P2 > 2) 1 0 
Válvula borboleta, não flautada, 60o de curso 2 3 
Válvula borboleta, flautada, 10 a 30 10 a 15 
Válvula globo, sede simples, vazão para abrir 2 3 
Válvula ângulo, vazão para abrir 2 3 
Válvula plug rotativo, excêntrica, vazão para abrir 2 3 
Válvula globo, sede dupla, parabólica 4 6 
Válvula gaiola, vazão para abrir; no = número de janelas 
constantemente abertas para passagem 
 
 
 
Tab. 8.4. Perdas de transmissão da tubulação típicas (dBA) 
 
Tamanho da Tubulação Schedule da Tubulação 
(mm) (polegadas) (40) (80) 
25 1 71 75 
37,5 1 ½ 67 71 
50 2 65 70 
75 3 64 69 
100 4 63 67 
150 6 59 64 
200 8 58 63 
250 10 57 62 
300 12 57 62 
500 20 55 62 
 
 
 
 
 5.12
6. Cavitação 
6.1. Geral 
O estrago da cavitação é uma forma 
especial de corrosão erosão que é 
causada pela formação e colapso de 
bolhas de vapor em um líquido, próximas à 
superfície metálica. O estrago da cavitação 
ocorre em turbinas hidráulicas, propelentes 
de navio, impelidores de bomba, 
medidores de vazão, válvulas de controle e 
outras equipamentos onde são 
encontradas variações de pressão, 
temperatura e vazão. 
Um líquido vira vapor (evapora) quando 
se aumenta sua temperatura ou abaixa sua 
pressão. À pressão atmosférica padrão 
(101,3 kPa), a água ferve à 100 oC. Porém, 
se a pressão da água é baixada 
suficientemente, ela ferve à temperatura 
menor que 100 oC: Por exemplo, a água à 
pressão de 360 kPa entra em ebulição à 
temperatura de 21 oC. 
A uma determinada temperatura, o 
líquido se evapora quando a pressão 
atinge a sua pressão de vapor. 
Seja um cilindro cheio d'água percorrido 
por um pistão. Quando o pistão se afasta 
da água, a pressão é reduzida e a água se 
evapora, formando bolhas. Se o pistão 
volta para a posição anterior, aumentando 
novamente a pressão do cilindro, as bolhas 
se condensam, entrando em colapso. 
Repetindo este processo em alta 
velocidade, como no caso de uma bomba 
acionando água, há a formação de bolhas 
de vapor d'água e colapso rápido destas 
bolhas. Cálculos têm mostrado que o 
colapso rápido de bolhas produz ondas de 
choque com altíssimas pressões, da ordem 
de 400 MPa (60 000 psi). Forças tão 
elevadas podem produzir deformação 
plástica em muitos metais. 
A aparência do estrago da cavitação é 
parecida com o pitting, exceto que as 
áreas de pitting são pouco espaçadas e a 
superfície fica muito mais rugosa. O 
estrago da cavitação é atribuído tanto à 
corrosão como erosão. Na corrosão, é 
assumido que as bolhas em colapso do 
vapor destroem a camada protetora da 
superfície que resulta em aumento de 
corrosão. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.11. Fenômeno da cavitação 
 
 
Este mecanismo é esquematicamente 
mostrado na Fig. 5.11. Os passos são os 
seguintes: 
1. uma bolha de cavitação se forma no 
filme protetor da superfície 
2. as bolhas entram em colapso e 
destroem o filme 
3. a superfície nova do metal fica exposta, 
se corrói e o filme é refeito 
4. uma nova bolha de cavitação se forma 
no mesmo ponto 
5. a bolha entra em colapso e destrói o 
filme. 
6. a área exposta se corrói e o filme se 
refaz. A repetição deste processo 
resulta em buracos profundos. 
Examinando a Figura, percebe-se que 
não é necessário ter um filme protetor para 
o estrago da cavitação ocorrer. Uma bolha 
de cavitação implodindo tem força 
suficiente para tirar partículas de metal da 
superfície. Uma vez a superfície fica 
rugosa em um ponto, isto serve como um 
núcleo para novas bolhas de cavitação de 
um modo similar ao mostrado na Figura. 
Na prática, parece que o estrago da 
cavitação é o resultado de ações química 
(corrosão) e mecânica (erosão). 
A cavitação pode ser evitada 
1. diminuindo as diferenças de pressão 
hidrodinâmica nas tubulações de 
processo 
2. diminuindo a temperatura do processo 
3. aumentando a pressão a montante do 
equipamento sujeito à cavitação 
4. usando materiais mais resistentes 
5. melhorando o acabamento das 
superfícies de impelidores e propelentes 
Ruído e Cavitação 
 5.13
de bombas, pois desaparecem os 
pontos de nucleação das bolhas 
6. revestindo as superfícies com borracha 
e materiais resilientes 
7. proteção catódica, com a formação de 
bolhas de hidrogênio na superfície do 
metal que amortece a onda de choque 
produzida pela cavitação. 
1.2. Cavitação na válvula 
A pressão cai quando o líquido passa 
pela restrição de válvula. Para que a vazão 
seja a mesma em todos os pontos de 
tubulação, a velocidade aumenta quando 
passa pela restrição. A velocidade do 
líquido é máxima no ponto de restrição. O 
aumento da velocidade (energia cinética) 
se dá com a diminuição na energia de 
pressão. A energia é transformada de uma 
forma (pressão) em outra (cinética). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.12. Fenômeno da cavitação na válvula de 
controle 
 
 
Quando o líquido passa pela vena 
contracta (ponto de máxima velocidade e 
mínima pressão), sua velocidade diminui e 
logo depois recupera parte desta pressão. 
Válvulas como do tipo borboleta, esfera, e 
a maioria das válvulas rotatórias tem uma 
grande recuperação da alta pressão. A 
maioria das válvulas com haste deslizante 
mostra uma baixa recuperação da pressão. 
A trajetória da vazão através do interior da 
válvula com haste reciprocamente é mais 
tortuosa do que a da válvula com haste 
rotatória. As válvulas com haste 
reciprocamente apresentam maior queda 
de pressão do que as rotatórias. 
Se a recuperação da pressão 
experimentada pelo líquido é suficiente 
para elevar a pressão da tubulação acima 
da pressão de vapor de líquido, então as 
bolhas de vapor entrarão em colapso e 
implodirão. Esta implosão é chamada de 
cavitação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.13. Pressão e cavitação 
 
 
Certamente, a válvula com alta 
recuperação da pressão, como as válvulas 
com haste rotatória tendem a provocar 
cavitação mais freqüentemente do que as 
válvulas com haste reciprocamente, que 
possuem pequena recuperação da queda 
de pressão. As válvulas com pequena 
recuperação e que provocam grande 
queda de pressão causam flashing, em vez 
de cavitação. 
A presença da cavitação ou do 
flacheamento na válvula de controle 
restringe a velocidade do líquido, diminui a 
eficiência da operação, produz ruído e 
vibração e causa uma erosão rápida e 
severa nos contornos nas superfícies, 
mesmo que sejam de materiais duros e 
resistentes. Como conseqüência, a deve 
ser cuidadosamente dimensionada, de 
modo a não provocar cavitação ou 
flacheamento nos líquidos que passam no 
seu interior. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 5.14. Formação de baixa pressão a jusante de 
uma restrição 
Ruído e Cavitação 
 5.14
Além do estrago físico para a válvula, a 
cavitação ou o flacheamento tende a 
diminuir a capacidade de vazão da válvula, 
diminuindo a queda de pressão através 
dela. Quando as bolhas começam a se 
formar, elas tendem a causar uma 
condição de compressãona válvula, que 
limita a vazão. A vazão crítica (choked) do 
líquido ocorre quando aparece uma 
barreira de cavitação dentro da restrição. 
As variações de pressão a jusante da 
válvula não podem se transmitir através 
desta barreira. Um aumento da pressão 
diferencial provocado pela diminuição da 
pressão a jusante não aumenta a vazão; 
somente um aumento da pressão a 
montante pode aumentar a vazão. 
O projetista deve saber qual é a máxima 
queda de pressão efetiva para produzir a 
vazão. Em quedas de pressão maiores do 
que o limite permitido, resulta em vazão 
crítica. A queda de pressão permitida é 
função principalmente do fluido e do tipo 
da válvula. Através de dados 
experimentais, os fabricantes 
desenvolveram uma equação para prever 
o P permitido. 
A Masoneilan propõe a seguinte 
equação: 
 
)p(Cp s
2
fcrit ∆=∆ 
 
onde 
 








−−=∆
c
v
v1s P
P28,096,0PPp 
 
ou se 
 
Pv < 0,5 P1 
 
v1s ppp −=∆ 
 
O fator de vazão critica Cf é 
apresentado nos catálogos da Masoneilan, 
para os diferentes tipos de válvulas. Estes 
valores são resultado de testes de vazão 
feitos com as válvulas. 
A Fisher propõe a seguinte equação: 
 
∆P permitido = Km (p1 - rc pv) 
 
onde 
Km - coeficiente de recuperação da 
válvula, função do tipo da válvula, obtido 
experimentalmente 
rc - relação da pressão critica 
Os testes tem mostrado que para as 
válvulas de pequena recuperação da 
queda de pressão, vazão crítica e 
cavitação ocorrem aproximadamente no 
mesmo ∆P e consequentemente, as eq 
(c5) e (C6) podem também ser usados 
para calcular a queda de pressão em que a 
cavitação começa. Para as válvulas com 
grande recuperação da queda de pressão, 
a cavitação pode ocorrer em quedas de 
pressão abaixo do P permitido. 
Para este tipo de válvulas a Masoneilan 
propõe a seguinte equação: 
 
∆ P cavitação = Kc (p1 - pv) 
 
onde 
Kc é o coeficiente de inicio de cavitação, 
A Fisher também propõe a mesma 
equação e seus fatores Kc estão 
disponíveis em seus catálogos. 
Plugs especiais para evitar a cavitação 
são produzidos pelos fabricantes, que 
tendem a aumentar o Kc da válvula e 
portanto aumentam a queda de pressão 
que causaria o inicio da cavitação. 
Os modos de se evitar a cavitação são 
1. reduzir a queda de pressão através 
da válvula para valores abaixo do 
∆P crítico. Isto pode ser 
conseguido, aumentando-se a 
pressão na entrada da válvula (P1 ) 
pela escolha de um ponto com 
baixa elevação no sistema da 
tubulação ou colocando a válvula 
mais próxima da bomba. 
2. selecionar um tipo de válvula que 
tenha um fator de vazão crítico 
maior; por exemplo, uma válvula 
com plug em V tem maior Cf que 
uma válvula com plug esférico. 
3. alterar a direção da vazão, 
4. instalar duas válvulas idênticas em 
série (o Cf estimado para as duas 
válvulas é igual a raiz quadrada do 
Cf da válvula isolada). 
5. diminuir a temperatura do líquido 
 
Ruído e Cavitação 
 5.15
 
 
Fig. .6.15. Solução para a cavitação 
 
4. Velocidade do fluido na 
válvula 
4.1. Introdução 
O desempenho ruim da válvula de 
controle pode comprometer a operação 
correta da planta., Sintomas são: 
 curta vida útil do trim, 
 vazamento interno, 
 controle pobre do fluido, 
 vibração da tubulação, 
 ruído ambiental excessivo, 
Às vezes, uma válvula opera 
corretamente em condições normais, mas 
apresenta problemas em aplicações de 
serviço severo, tais como: 
 controle errático, 
 vibração mecânica, 
 ruído, 
 cavitação, 
 flacheamento, 
 erosão 
A principal causa destes problemas é a 
relação de pressão através da válvula que 
é maior do que três. Ou seja, a pressão 
absoluta de entrada do fluido excede três 
vezes a pressão a jusante. Também o 
nível de pressão é geralmente maior que 7 
MPa (1 000 psi), embora as válvulas 
possam também se danificar em pressões 
mais baixas. 
Outro fator que afeta a vida útil da 
válvula é a temperatura do fluido do 
processo. Se o fluido é líquido, é 
importante considerar sua temperatura e 
se a queda de pressão dentro da válvula 
causa a vaporização do fluido, quando ela 
cai abaixo do ponto de fulgor. Quando o 
fluido está suficientemente quente, o 
líquido pode se vaporizar, provocando 
cavitação ou flacheamento e conseqüente 
erosão e corrosão. 
Alem do problema de mudança de fase 
do líquido, o nível da temperatura absoluta 
pode afetar os parâmetros de projeto da 
válvula, como as características de 
resistência e expansão do material da 
válvula em si. 
Temperaturas acima de 300 oC 
requerem características especiais de 
projeto, para acomodar e minimizar os 
danos dos efeitos da expansão termal. 
Válvula para serviço severo (heavy 
duty) requer seleção especial para operar 
em ambiente hostil com confiabilidade 
demorada. 
O usuário deve sempre escolher a 
válvula de acordo como ela funciona e com 
sua habilidade de se adequar à aplicação 
do usuário, de um modo econômico. 
Os problemas operacionais que causam 
o mau desempenho da válvula e falha em 
aplicação de serviço pesado são causados 
principalmente pela velocidade excessiva 
do fluido. Mesmo o uso de material mais 
duro para resistir à erosão da cavitação ou 
o uso de expansão de tubulação ou 
amortecedores a jusante pode apenas 
marginalmente desviar a folha da válvula 
desta causa. A velocidade deve ser 
controlada em todos os ajustes da válvula 
para manter o desempenho. 
4.2. Projeto do trim 
Um meio de reduzir a pressão e 
velocidade é controlar a velocidade 
dividindo o jato do fluido em múltiplas e 
discretas vazões e dissipar a energia do 
fluido e velocidade de modo contínuo, 
induzindo turbulência controlada na vazão. 
O uso de trim com caminhos em 
camadas cria perfis de vazão em labirintos, 
controlando a velocidade do fluido, pelo 
número de caminhos montados no disco. 
Outro controle adicional é variar a área 
de vazão dentro de cada caminho. 
O método controla os efeitos danosos 
da velocidade de dois modos: 
1. divide a vazão em muitos jatos 
pequenos 
2. força o fluido através de uma série de 
voltas definidas para afetar os 
degraus de queda de pressão 
Ruído e Cavitação 
 5.16
A aparência externa de uma válvula 
com disco estaqueado é a mesma de uma 
válvula globo convencional ou tipo ângulo, 
com o disco formando um trim cilíndrico e 
a vazão é controlada pelo movimento 
subindo-descendo do plug. 
Dependendo do formato e número de 
passagens dos discos, a válvula pode ter 
característica linear, abertura rápida ou 
igual percentagem. 
4.3. Erosão por cavitação 
Quando a pressão do líquido é reduzida 
até ou abaixo da sua pressão de vapor, 
ocorre a formação de bolhas de vapor. 
Neste ponto, o líquido ferve. Quando o 
fluido se move fora da garganta da válvula, 
a pressão é recuperada, convertendo a 
energia cinética de volta para energia de 
pressão. A pressão final recuperada pode 
1. continuar menor que a pressão de 
vapor e o líquido continua na forma 
de vapor, ocorrendo o flacheamento 
2. voltar a ser maior que a pressão de 
vapor e o vapor volta a ser líquido e 
as bolhas entram em colapso e 
implodem, provocando cavitação. 
A energia liberada causa stress na 
superfície local maior que 1400 MPa 
(200 000 psi), que pode provocar erosão 
no trim, mesmo quando de material duro, 
muito rapidamente. 
Na válvula com disco estaqueado, o 
projeto do trim evita que a pressão da vena 
contracta caia abaixo da pressão de vapor 
do líquido, evitando a cavitação. 
4.4. Erosão por abrasão 
A erosão do trim da válvula pode 
também ser causada pela ação de 
lavagem de um fluido ou pela abrasão das 
partículas sólidas entranhadas no fluido. 
Este efeito é mais severo em alta pressão. 
Enquanto gases limpos e secos não 
preocupam, vapor limpo e superaquecido 
pode causar problemas sérios em válvulas 
convencionais. 
Se um vapor superaquecido [4 MPa 
(600 psia) e 315 oC] entra em uma válvula, 
caindo para 0,3 MPa (50 psia), haverá uma 
baixa pressão e alta velocidade, fazendo o 
vapor se expandir politropicamente (em 
todas asdireções). Por causa da baixa 
pressão, o vapor desenvolve uma umidade 
de 12 a 20%, de modo que estas gotas 
d'água, viajando em alta velocidade, 
rapidamente vão provocar erosão no trim e 
corpo da válvula. A recuperação de 
pressão é completada na saída e a 
temperatura atinge o equilíbrio, resultando 
em vapor superaquecido deixando a 
válvula a 0,3 MPa (50 psia) e 270 oC. 
Enquanto a válvula agora atingiu sua 
queda de pressão, a formação contínua de 
vapor molhado em alta velocidade, resulta 
em grave dano para o trim. 
O trim com disco estaqueado opera em 
uma baixa velocidade constante. Com 
baixas velocidades de entrada, saída e no 
trim, a expansão do vapor através da 
válvula é isentálpica (entalpia constante, 
sem trabalho externo). Vapor através deste 
tipo de válvula tem pouca chance de 
desenvolver umidade destrutiva. 
4.5. Ruído 
Qualquer válvula cujo trim permite o 
desenvolvimento de alta velocidade do 
fluido cria ruído excessivo. Isto pode ser 
devido à formação de redemoinhos 
turbulentos no jato do fluido ou das ondas 
de choque sônicas que aparecem quando 
o fluido atinge a velocidade crítica. O ruído 
a jusante das válvulas não é atenuado. 
Abafadores em linha podem ser usados a 
jusante, mas podem reduzir o ruído por 
apenas 15 a 20 dBA. Isolamento acústico 
consegue atenuação de 5 dBA, assumindo 
que seja instalado corretamente. Quando 
se controla ou venta gases, os níveis de 
ruído podem atingir até 120 dBA e mesmo 
com válvulas com trim modificado e 
difusores, o ruído pode ainda exceder 100 
dBA. 
Como a tecnologia de disco estaqueado 
apresenta uma resistência gradual e 
contínua para a vazão, as velocidades do 
fluido ficam bem abaixo de Mach 1 
(velocidade do som) e podem ser 
projetadas para cair dentro dos limites de 
ruído especificados. 
Vent aerodinâmico de gás em alta 
pressão é talvez a poluição sonora mais 
severa no ambiente. A tecnologia com 
discos estaqueados oferece dois métodos 
para controlar o ruído neste contexto: 
1. Uso de inserto em ângulo, operado 
pneumaticamente e com ação rápida, 
que ventaria a pressão de vapor 
Ruído e Cavitação 
 5.17
excessiva para a atmosfera, evitando 
a planta de lifting. Nesta técnica, o 
plug posicionado pneumaticamente 
modula a área disponível do furo do 
disco estaqueado para o controle da 
vazão, ventando na atmosfera 
através de uma mortalha em torno do 
disco estaqueado que direciona a 
vazão para fora, minimizando a carga 
reativa e controlando o ruído do vent. 
2. Quando se tem grande vazão de 
massa e alta temperatura, usa-se 
uma válvula acoplada com um 
resistor a jusante que é um 
dispositivo passivo também 
empregando a tecnologia de disco 
estaqueado para acomodar a maioria 
da queda da pressão na condições 
de vazão. 
4.6. Vibração 
Forças de pressão desbalanceadas e 
flutuantes em torno do plug da válvula 
podem ser uma grande fonte de vibração, 
especialmente em serviço severo de gás e 
vapor. Estas forças geram vibrações axiais 
e laterais, mesmo em relações de baixa 
pressão, se as vazões mássicas forem 
altas. Isto resulta em instabilidade de 
controle, ruído aerodinâmico e iminente 
falha no trim e tubulação. As habilidades 
corretamente aplicadas na tecnologia de 
disco estaqueado para controlar a 
velocidade reduz este problema 
significativamente. 
3. Golpe de Aríete 
O choque hidráulico da linha, martelo 
d'água ou golpe de aríete ocorre quando a 
velocidade do líquido é repentinamente 
diminuída, como quando uma válvula é 
fechada rapidamente. 
Teoricamente, quando a velocidade da 
vazão é alterada, uma onda de pressão 
viaja ao longo do fluido, invertendo a 
direção da vazão de cada seção do fluido 
quando ele passa. Assim, o martelo d'água 
é uma série de ondas de choque, 
propagando na velocidade do som. 
Quando elas se tornam grandes, estas 
ondas podem destruir internos de 
medidores de vazão ou de válvula, formar 
rachaduras na tubulação, provocar 
vazamentos na tubulação. As ondas de 
choque ou ondas de pressão continuam 
até que o ciclo seja completamente 
diminuído pelo efeito de atrito entre o fluido 
e as paredes da tubulação. 
Para eliminar estas forças indesejáveis, 
devem ser instaladas câmaras de surge na 
forma de acumuladores hidropneumáticos, 
próximas da fonte de surge. A magnitude 
do efeito do choque depende de: 
1. o comprimento da tubulação a 
montante do ponto de fechamento 
abrupto 
2. a velocidade do fluido inicialmente 
sob condição de regime permanente 
3. a densidade do fluido 
4. as propriedades elásticas da 
tubulação e do fluido 
5. a velocidade de fechamento da 
válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(a) Tubulação sem acumulador hidropneumático 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
(b) Vazão com acumulador hidropneumático 
 
Fig. 5.16. Fenômeno do martelo d'água em 
tubulações 
Os fabricantes de acumuladores 
fornecem os procedimentos para projetar e 
instalar seus produtos, salientando todas 
as características importantes e listando as 
formulas para determinar a magnitude do 
Vazão livre na tubulação 
Válvula aberta 
Tubulação 
Onda choque Válvula fecha 
rapidamente 
Reação pressão 
Parada repentina da vazão 
Acumulador 
Gás comprimido 
Válvula aberta 
Tubulação 
Vazão do fluido 
Válvula fecha 
rapidamente 
Ruído e Cavitação 
 5.18
choque da linha e dimensionando o 
acumulador em si. 
A Fig. 5.10 mostra os princípios de 
operação de um acumulador 
hidropneumático; tem-se: 
1. Sem carregamento de gás, sem 
pressão do fluido 
2. Câmara pré carregada com gás 
(nitrogênio) 
3. Câmara de gás comprimida pelo 
fluido bombeado 
4. Câmara expandida depois da 
descarga do fluido 
 
 
 
 
 
Fig. 5.17. Princípio de operação do acumulador 
hidropneumático (Fawcett Engineering Ltd) 
 
 
O acumulador eletropneumático deve 
ser empregado quando se tem algum 
problema associado com cargas de 
choque, como em: 
1. fechamento rápido de válvulas 
2. movimento de pacotes de ar 
3. partida de bomba com grande 
solicitação de carga contra uma 
pressão diferencial grande 
4. surges em parada de bomba. 
(Embora uma válvula de retenção 
seja a solução comum para proteger 
a bomba contra as forças de inércia, 
deve-se considerar que quando o 
motor da bomba pára, a vazão 
reversa gera um choque quando a 
válvula de refluxo é fechada 
rapidamente. 
O acumulador é um dispositivo simples 
e efetivo para minimizar o choque e não 
requer ou afeta outros equipamentos da 
tubulação. Todos os equipamentos da 
linha ficam protegidos pelo acumulador 
com as pressões da linha sendo contidas e 
absorvidas por ele. 
 
 
 
 
 
 Apostilas\Válvula 5válvula.doc 04 OUT 99 
 
 6.1
6 
Instalação 
 
 
 
Objetivos de Ensino 
1. Apresentar as necessidades da 
instalação correta da válvula de 
controle no processo. 
2. Listar e justificar as aplicações de 
equipamentos opcionais de válvula, 
como posicionador e booster. 
3. Descrever os principais acessórios 
usados na montagem da válvula na 
tubulação. 
4. Descrever a tubulação e as 
conexões do sistema. 
1. Instalação da Válvula 
1.1. Introdução 
A decisão mais importante no 
desenvolvimento das especificações da 
válvula é a colocação da válvula certa para 
fazer o trabalho certo. Depois, em 
seqüência mas de igual importância, é a 
localização da válvula e finalmente, a 
instalação da válvula. Todas as três etapas 
são igualmente importantes, para se obter 
um serviço satisfatório e duradouro da 
válvula. 
1.2. Localização da Válvula 
As válvulas devem ser localizadas em 
uma tabulação, de modo que elas sejam 
operadas com facilidade e segurança. Se 
não há operação remota, nem manual nem 
automática, as válvulas devem ser 
localizadas de modo que o operador possa 
ter acesso a ela. Quando a válvula é 
instalada muito alta, além do alcance do 
braço levantado do operador, ele terá 
dificuldade de alcança-la e não poderá 
fecha-la totalmente e eventualmente 
haverá vazamento, que poderá causar 
desgaste anormal nos seus internos.Fig. 6.1. Local de instalação da válvula deve ser 
facilmente acessível 
1.3. Cuidados Antes da Instalação 
As válvulas são geralmente 
embrulhadas e protegidas de danos 
durante seu transporte, pelo fabricante. 
Esta embalagem deve ser deixada no lugar 
até que a válvula seja instalada. Se a 
válvula é deixada exposta, poeira, areia e 
outros materiais ásperos podem penetrar 
nas suas partes funcionais. Se estas 
sujeiras não forem eliminadas, certamente 
haverá problemas quando a válvula for 
instalada para operar. 
As válvulas devem ser armazenadas 
onde sejam protegidas de atmosferas 
corrosivas e de modo que elas não caiam 
ou onde outros materiais pesados não 
possam cair sobre elas. 
Instalação 
6.2 
Antes da instalação, é conveniente ter 
todas as válvulas limpas, normalmente 
com ar comprimido limpo ou jatos d'água. 
A tabulação também deve ser limpa, com a 
remoção de todas as sujeiras e rebarbas 
metálicas deixadas durante a montagem. 
1.4. Alívio das Tensões da 
Tubulação 
A tabulação que transporta fluidos em 
alta temperatura fica sujeita a tensos 
termais devidas a expansão térmica do 
sistema da tabulação. Por isso, deve se 
prover expansão para o comprimento de 
tabulação envolvido, para que estas tensos 
não sejam transmitidas às válvulas e às 
conexões. 
A expansão da tabulação pode ser 
acomodada pela instalação de uma curva 
em "U" ou por uma junta de expansão 
entre todos os pontos de apoio, sempre 
garantindo que há movimento suficiente 
para acomodar a expansão do 
comprimento da tabulação envolvida. Note 
que a mesma condição existe, mas em 
direção contrária, quando se tem 
temperaturas criogênicas (muito baixas). 
Neste caso, também de se deve prover 
compensação para a contração da linha. 
Por questão econômica e para facilitar 
a sua operação, é comum se ter o 
diâmetro da válvula menor do que o da 
tabulação. Para acomodar esta diferença 
de diâmetros, usa-se o redutor entre a 
tabulação e a válvula. O redutor aumenta 
as perdas e varia o Cv da válvula. O 
comum é usar um fator de correção, que é 
a relação dos Cv's, sem e com os 
redutores. Estes fatores de correção 
podem ser obtidos dos fabricantes ou 
levantados experimentalmente. 
1.5. Redutores 
O efeito dos redutores na vazão critica 
é também sentido e deve-se usar o fator 
de vazão critica corrigido, que relaciona o 
Cv da válvula, o Cf da válvula sem os 
redutores e os diâmetros da válvula e da 
tabulação. 
1.6. Instalação da Válvula 
Há cuidados e procedimentos que se 
aplicam para todos os tipos de válvulas e 
há especificações especificas para 
determinados tipos de válvulas. 
Quando instalar a válvula, garantir que 
todas as tensos da tabulação não são 
transmitidas à válvula. A válvula não deve 
suportar o peso da linha. A distorção por 
esta causa resulta em operação ineficiente, 
obstrução e a necessidade de manutenção 
freqüente. Se a válvula possui flanges, 
será difícil apertar os parafusos 
corretamente. A tabulação deve ser 
suportada próxima da válvula; válvulas 
muito pesadas devem ter suportes 
independentes dos suportes da tabulação, 
de modo a não induzir tensão no sistema 
da tabulação. 
Quando instalar válvula com haste 
móvel, garantir que há espaço suficiente 
para a operação da válvula e para a 
remoção da haste e do castelo, em caso 
de necessidade de manutenção local. A 
insuficiência de espaço impede a válvula 
de ficar totalmente aberta, resultando em 
queda de pressão excessiva, erosão nos 
cantos da lâmina, desgaste no assento. 
É conveniente instalar a válvula com a 
haste na posição vertical e com movimento 
para cima; porém, muitas válvulas podem 
ser instaladas com a haste em qualquer 
ângulo. Quando instalar a válvula com a 
haste se movimentando para baixo, o 
castelo fica abaixo da linha de vazão, 
formando uma câmara para pegar e 
manter substâncias estranhas. Estas 
sujeiras, se presas, podem eventualmente 
arruinar a haste interna ou os filetes de 
rosca. 
1.7. Válvula Rosqueada 
Evitar subdimensionar roscas na 
seção da tabulação onde deve se instalar a 
válvula. Se a seção rosqueada da 
tabulação é muito pequena, quando 
aparafusada na válvula para se ter uma 
conexão vedada, pode arrebentar o 
diafragma e distorce-lo, de modo que o 
disco não fará uma vedação perfeita. Com 
a porção rosqueada muito pequena, pode 
ser impossível se ter uma vedação 
completa. Uma prática segura é fazer 
Instalação 
6.3 
roscas na tabulação e no corpo da válvula 
em dimensões e tolerâncias padrão. 
Tinta, graxa ou compostos para selo 
de junta devem ser aplicados somente às 
roscas (macho) da tabulação e não nas 
roscas (fêmea) no corpo da válvula. Isto 
reduz a chance do excesso da tinta, graxa 
ou o composto ficar na sede e nas outras 
partes internas da válvula, causando 
futuros problemas. 
Quando instalar válvulas com 
conexões rosqueadas, usar a chave de 
aperto de tamanho correto, cuidando de 
não espanar nem arranhar as conexões. A 
chave de boca deve ser usada no lado da 
tabulação da válvula para minimizar a 
chance de arranhar o corpo da válvula. Por 
precaução, a válvula deve ser fechada 
totalmente antes da instalação. 
 
 
Fig. 6.2. Válvula montada em local remoto 
 
 
1.8. Válvula Flangeada 
Quando instalar válvulas flangeadas, 
apertar os parafusos do flange, segurando 
as porcas diametralmente opostas entre si, 
na ordem N, S, W, E, NW, SE, SW e NE. 
Todos os parafusos devem ser apertados 
gradualmente, até um aperto padrão. 
Primeiro coloque e aperte os parafusos 
com os dedos e depois de 3 a 4 voltar com 
a chave de boca no parafuso 1 (N). Aplique 
o mesmo número de voltar em cada 
parafuso, seguindo a ordem acima. Repetir 
o procedimento, até atingir o aperto 
correto. Esta tensão uniforme distribuída 
em toda a seção transversal, torna menos 
provável o estrago da gaxeta. 
 
2. Acessórios e Miscelânea 
2.1. Operador Manual 
Os acessórios para a operação manual 
são usualmente fornecidos para resolver 
um dos seguintes problemas: 
1. A válvula está instalada num local 
inacessível (não devia) e é difícil a 
operação manual convencional, 
2. A válvula é tão grande, que um 
volante convencional é insuficiente 
para permitir a abertura ou o 
fechamento manual. 
3. O volante manual é usado para o 
fechamento manual da válvula no 
local, em substituição ao 
fechamento automático ou manual 
feito através do atuador pneumático, 
em casos de emergência, durante a 
partida ou na falta de ar. 
Eles não são muito freqüentes e só se 
justifica sua aplicação em serviços críticos 
ou quando não há válvulas de bloqueio ou 
de bypass. 
 
 
 
Fig. 6.3. Volante montado na válvula 
 
 
Os principais acessórios incluem as 
hastes com extensão, operador com 
corrente, operador com engrenagens. 
Usam-se alavancas ou volantes para 
operação manual de válvulas com 
diâmetros de até 12". Para válvulas 
maiores, usam-se engrenagens, parafusos 
sem fim, correntes ou hastes de extensão. 
Instalação 
6.4 
2.2. Posicionador 
O posicionador é um acessório 
opcional e não um componente obrigatório 
da válvula, mesmo que alguns usuários 
padronizem e tornem seu uso extensivo a 
todas às válvulas existentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.4. Posicionador acoplado à haste da válvula 
 
 
O posicionador é um dispositivo que é 
acoplado à haste da válvula de controle 
para otimizar o seu funcionamento. O 
posicionador recebe o sinal padrão de 3 a 
15 psig e gera, na saída, também o sinal 
padrão de 3 a 15 psig e por isso é 
necessária a alimentação pneumática de 
20 psig. O posicionador é usado para 
fechar a malha de controle em torno do 
atuador da válvula. Ele atua na haste da 
válvula até que a medição mecânica da 
posição da haste esteja de conformidade e 
balanceada com o sinal de entrada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.5. Esquema de posicionador 
 
O objetivo do posicionador é o de 
comparar o sinal da saída do controlador 
com a posição da haste da válvula. Se a 
haste não esta onde o controlador quer 
que ela esteja,o posicionador soma ou 
subtrai ar do atuador da válvula, até se 
obter a posição correta. Há um elo 
mecânico, através do qual o posicionador 
sente a posição da válvula e monitora o 
sinal que vai para o atuador. 
As justificativas legitimas para o uso 
do posicionador são para: 
1. eliminar a histerese e banda morta da 
válvula, garantindo a excursão linear da 
haste da válvula, por causa de sua 
atuação direta na haste, 
2. posicionador alterar a faixa de sinal 
pneumático, por exemplo, de 3 a 15 
psig para 15 a 3 psig ou de 3 a 9 psig 
para 3 a 15 psig. O uso do 
posicionador é obrigatório na malha de 
controle de faixa dividida (split range), 
onde o mesmo sinal de controle é 
enviado para várias válvulas em 
paralelo. 
São razões para o uso do 
posicionador, mas não muito legitimas: 
1. aumentar a velocidade de resposta da 
válvula, aumentando a pressão ou o 
volume do ar pneumático de atuação, 
para compensar atrasos de 
transmissão, capacidade do atuador 
pneumático. Deve-se usar um booster 
no lugar do posicionador. 
2. escolher ou alterar a ação da válvula, 
falha-fechada (ar para abrir) ou falha-
aberta (ar para fechar). Deve-se fazer 
isso com relé pneumático ou no próprio 
atuador da válvula. 
3. modificar a característica inerente da 
válvula, através do uso de cam externa 
ou gerador de função. Isto também não 
é uma justificativa valida, pode-se usar 
relé externo, que não degrada a 
qualidade do controle. 
Há porém, duas outras regras, talvez 
mais importantes, embora menos 
conhecidas, referentes ao não uso do 
posicionador. São as seguintes: 
1. não se deve usar posicionador quando 
o processo é mais rápido que a válvula. 
2. ao se usar o posicionador, deve se 
aumentar a banda proporcional do 
controlador, de 2 a 5 vezes, em relação 
à sua banda proporcional sem 
Instalação 
6.5 
posicionador. Quando isso é 
impossível, não se pode usar o 
posicionador. 
As regras para uso e não uso devem 
ser perfeitamente entendidas. O 
posicionador torna a malha mais sensível, 
mais rápida ou com maior ganho. Se a 
malha original já é sensível ou rápida, a 
colocação do posicionador aumenta ainda 
mais a sensibilidade e rapidez, levando 
certamente a malha para uma condição 
instável, de oscilação. Quando se coloca 
um posicionador em uma malha de 
controle rápida, o desempenho do controle 
se degrada ou tem que se ressintonizar o 
controlador, ajustando a banda 
proporcional em valor muito grande, às 
vezes, em valores não disponíveis no 
controlador comercial ou em valores de 
ganho tão pequeno que reduz a 
capacidade de controle da malha. 
Geralmente não se usa posicionador em 
malha de controle de vazão, pressão de 
líquido e pressão de gás em volume 
pequeno, desde que estes processos são 
muito rápidos. Para processos rápidos, 
mas com linhas de transmissão muito 
grandes ou com atuadores de grandes 
volumes, a solução é acrescentar um 
amplificador pneumático (booster), em vez 
de usar o posicionador. O booster também 
melhora o tempo de resposta e aumenta o 
volume de ar do sinal pneumático e, como 
seu ganho é unitário, não introduz 
instabilidade ao sistema. 
 
 
 
Fig. 6.6. Posicionador a balanço de forças 
 
 
O posicionador pode ser considerado 
como um controlador de posição, 
proporcional puro, de alto ganho (banda 
estreita). Quando ele é colocado na válvula 
de controle, o posicionador é o controlador 
secundário de uma malha em cascata, 
recebendo o ponto de ajuste da saída do 
controlador primário. Esta analogia é útil, 
pois facilita a orientação de uso ou não uso 
do posicionador. Como em qualquer de 
controle cascata, o sistema só é estável se 
a constante de tempo do secundário 
(posicionador) for muito menor que a do 
primário. 
O posicionador pode receber 
diretamente o sinal padrão de corrente de 
4 a 20 mA cc; neste caso é chamado de 
posicionador eletropneumático. Na prática, 
este posicionador é um transdutor corrente 
para ar comprimido acoplado a um 
posicionador pneumático. Assim, o 
posicionador eletropneumático recebe na 
entrada o sinal de 4 a 20 mA cc, 
proveniente do controlador e gera na saída 
o sinal de 3 a 15 psig, que vai para o 
atuador pneumático da válvula, além de 
posicionar a abertura da válvula, através 
da haste. 
 
Fig. 6.7. Posicionador 
2.3. Booster 
O booster, também chamado relé de ar 
ou amplificador pneumático, tem a função 
aproximada do posicionador. A aplicação 
típica do booster é para substituir o 
posicionador, quando ele não é 
recomendado, como em malhas de 
controle de vazão de líquido ou de pressão 
de líquido. 
O booster é usado no atuador da 
válvula para apressar a resposta da 
válvula, para uma variação do sinal de um 
controlador pneumático com baixa 
capacidade de saída, sem o inconveniente 
de provocar oscilações, por não ter 
realimentação com a haste da válvula. Eles 
reduzem o tempo de atraso resultante de 
longas linhas de transmissão ou quando a 
capacidade da saída do controlador é 
insuficiente para suprir a demanda de 
grandes atuadores pneumáticos. 
Instalação 
6.6 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.8. Princípio de funcionamento do booster 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.9. Corte de um booster 
 
Outros possíveis usos de booster são: 
1. amplificar ou reduzir o sinal 
pneumático, tipicamente de 1:1 e 
1:3 ou 5:1, 2:1 e 3:1 
2. reverter um sinal pneumático: por 
exemplo, quando o sinal de entrada 
aumenta, a saída diminui. Quando a 
entrada é 20 kPa, a saída é 100 
kPa, quando a entrada é 100 kPa, a 
saída é 20 kPa. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.10. Aparências externas do booster 
2.4. Chaves fim de curso 
As chaves de limites ou de fim de 
curso são montadas ao lado da válvula e 
são acionadas diretamente pela posição da 
haste. Estas chaves são usadas para 
acionar alarmes, válvulas solenóides, 
relés, lâmpadas, motores ou qualquer 
outro dispositivo elétrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.11. Chaves limites montadas no corpo da 
válvula 
2.5. Conjunto Filtro Regulador 
A válvula com atuador pneumática é 
acionada apenas pelo sinal de 20 a 100 
kPa. Opcionalmente, quando se usa o 
posicionador ou o booster, é necessário 
alimenta-los com 120 kPa. Nesta 
montagem é também comum usar o filtro-
regulador de ar. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.12. Conjunto típico de alimentação 
pneumática 
 
O conjunto filtro-regulador de ar 
conjunto fornece uma pressão reduzida e 
constante de ar de suprimento ao 
posicionador e booster. A pressão de saída 
do regulador é tipicamente entre 120 a 140 
Kpa, quando se tem o sinal padrão de 20 a 
100 kPa. 
O filtro remove partículas sólidas e 
líquidas, que poderiam entupir os 
mecanismos pneumáticos. 
2.6. Transdutor Corrente para Ar 
Instalação 
6.7 
Quando o controlador é eletrônico e o 
atuador da válvula é pneumático, deve-se 
usar o transdutor corrente para pneumático 
(I/P), para compatibilizar os dois tipos de 
sinais. Por causa do tempo de resposta do 
sinal eletrônico ser muito menor que o do 
pneumático, a maioria dos transdutores é 
montada no campo, junto à válvula de 
controle. Como isso é tão freqüente, 
pensa-se e se considera o transdutor I/P 
como um acessório da válvula de controle. 
Quando também se usa o 
posicionador, é disponível um único 
instrumento que incorpora o circuito de 
conversão I/P e o de posicionamento da 
haste; tem-se o posicionador 
eletromecânico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.13. Conjunto transdutor i/p e posicionador 
 
 
2.7. Relés de Inversão e de Relação 
Um relé de relação é usado para 
multiplicar ou dividir a pressão de um sinal 
de entrada. Ele pode ser usado em 
sistemas de controle de faixa dividida (split 
range). Por exemplo, um relé de relação 
1:2 pode alterar a faixa de 3 a 9 psi para 3 
a 15 psi. 
O relé de inversão é usado quando a 
ação de um controlador precisa ser 
invertida. Por exemplo, as válvulas do 
sistema de faixa dividida porém ser 
operadas de um controlador onde uma 
válvula é ar para abrir, enquanto a outra é 
ar para fechar. O reléinversor pode ser 
usado em uma das válvulas para se obter 
a ação desejada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.14. Malha de controle de faixa dividida onde é 
mandatório o uso de posicionador 
 
3. Tubulação 
Tubulação ou tubo é o condutor 
destinado a transportar os fluidos numa 
indústria. A secção transversal padrão da 
tabulação é teoricamente circular. Os 
fluidos podem ser líquidos viscosos, com 
sólidos em suspensão, sólidos fluidizados, 
gases, vapor d'água. Na maioria das 
aplicações industriais o fluido se 
movimenta por causa da pressão aplicada 
na tabulação, através de bombas, 
compressores, ventiladores e outras 
equipamentos geradores de pressão. 
Quando um fluido está em vazão em 
regime permanente em uma tabulação 
longa e reta, de diâmetro uniforme, o perfil 
da vazão, como indicado pela distribuição 
da velocidade através do diâmetro da 
tabulação, assume uma determinada forma 
característica. Qualquer impedimento na 
tabulação que mude a direção de toda 
vazão ou mesmo parte dela, altera o 
padrão de vazão característico e cria 
turbulência, causando uma perda de 
energia maior do que normalmente 
acontece em uma vazão em tabulação 
reta. Como as válvulas e conexões na 
tabulação perturbam o padrão de vazão, 
elas produzem uma queda de pressão 
adicional. 
A queda de pressão produzida por uma 
válvula (ou conexão) consiste de: 
1. A queda de pressão dentro da 
própria válvula. 
Tanque 
de 
reação 
Água quente 
Água fria 
TC 
TV-A 
TV-B 
20 a 60 kPa 
60 a 100 kPa 
Instalação 
6.8 
2. A queda de pressão na tabulação a 
montante em excesso daquela que 
normalmente ocorreria se não 
houvesse válvula na linha. Este 
efeito é pequeno. 
3. A queda de pressão na tabulação a 
jusante em excesso daquela que 
normalmente ocorreria se não 
houvesse válvula na linha. Este 
efeito pode ser relativamente 
grande. 
Do ponto de vista experimental, é difícil 
medir os três itens separadamente. Seu 
efeito combinado é a quantidade desejada, 
porém, e isso pode ser precisamente 
medido por métodos bem conhecidos. 
Muitas experiências tem mostrado que 
a perda de pressão devida a válvulas e 
conexões é proporcional a uma potência 
constante da velocidade. Quando a queda 
de pressão ou perda de carga é plotada 
contra a velocidade em coordenadas 
logarítmicas, a curva resultante é uma 
linha reta. Na faixa de vazão turbulenta, o 
valor do expoente da velocidade varia 
entre 1.8 e 2.1 para diferentes projetos de 
válvulas e conexões. Porém, para todos 
efeitos práticos, pode se assumir que a 
queda de pressão ou perda de carga 
devida a vazão dos fluidos em regime 
turbulento através de válvulas e conexões 
varia com o quadrado da velocidade. 
3.1. Classificação dos Tubos 
Os tubos podem ser classificados em 
função dos materiais, como metálicos e 
não metálicos. 
Os tubos metálicos podem ser de 
material ferroso ou não ferroso. Exemplos 
de materiais ferrosos usados 
comercialmente: ferro forjado, ferro 
fundido, aço carbono, aço inoxidável, aços 
liga (Alloy) especiais, MonelR (Ni-Cu), 
HastelloyR, AdmiraltyR (Cu-Zn, Sn). Os 
metais não ferrosos são: cobre, latão (Cu-
Zn), bronze (Cu, Sn), chumbo, níquel e 
outras ligas não contendo ferro. 
Os tubos não metálicos usados nas 
tubulações da indústria são: plásticos 
(PVC), borracha, neoprene, cerâmica, 
concreto, cimento-amianto, vidro, lama 
vitrificada. 
 
 
 
Fig. 6.15. Tubulações industriais 
 
 
As tubulações podem ser mistas, com 
parte metálica e parte não-metálica; por 
exemplo, mangotes de borracha com 
armação de ferro. Os tubos podem ter 
revestimentos externos ou internos, para 
fins de proteção contra corrosão química 
ou erosão física. Por exemplo, as 
tubulações metálicas para água salgada 
podem ser revestidas internamente de 
concreto. 
Quanto a construção, os tubos podem 
ser flexíveis ou não flexíveis, com costura 
ou sem costura. 
3.2. Diâmetros dos Tubos 
Os diâmetros dos tubos são discretos 
e padronizados. Mesmo no sistema de 
unidades SI é comum se usar a polegada 
para expressar o tamanho do diâmetro do 
tubo. A bitola do tubo coincide com o 
diâmetro externo, para tubos maiores que 
14" e se aproxima do diâmetro interno para 
diâmetros menores do que 12". 
Os diâmetros comerciais padrão em 
polegadas são: 
1/8 ¼ 3/8 ½ ¾ 
1 1 ¼ 1 ½ 2 3 
4 6 8 10 12 
(de 2" em 2") até 30. 
Os tubos de aço são disponíveis em 
diâmetros desde 1/8" até 30"; os de aço 
inoxidável, com diâmetros de até 12". Os 
tubos de cobre, latão, bronze, alumínio e 
suas ligas tem bitolas de 1/4" a 1/2". Os 
tubos de chumbo existem de 1/4" até 12". 
Os tubos de PVC são disponíveis em 
bitolas de 1/4" a 8". 
Os tubos acima de 30" são fabricados 
sob encomenda e normalmente são 
construídos com costura. 
Instalação 
6.9 
3.3. Espessuras Comerciais 
As paredes dos tubos de aço tem 
espessuras padronizadas. Para o mesmo 
diâmetro, a espessura da parede pode 
variar de acordo com as condições de 
pressão e temperatura do serviço. A 
espessura da parede é expressa em 
"número de Schedule"; os valores 
discretos são 10, 20, 30, 40, 60, 80, 100, 
120, 140 e 160. Quanto maior o número do 
Schedule, mais espessa é a parede do 
tubo. 
Os tubos de metais não-ferrosos 
possuem outro padrão. Os tubos de cobre, 
bronze e alumínio são designados pelos 
tipos K, L, M. O tipo K é o mais pesado e 
de maior espessura de parede. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.16. Schedules de tubulação 
 
 
3.4. Aplicações dos Tubos 
Os tubos de ferro fundido são os mais 
baratos e usados para serviços de baixa 
pressão e com pequeno esforço mecânico; 
por exemplo, para água, efluentes não 
corrosivos, esgoto. 
Os tubos de aço carbono são os mais 
usados em uma indústria petroquímica e 
refinaria de petróleo. É o material padrão, 
exceto para serviços com fluidos 
corrosivos e de temperaturas extremas 
(muito baixas ou muito altas). 
Os tubos de aço-liga são usados para 
os serviços onde o aço carbono é 
inadequado: com fluidos corrosivos e 
temperaturas extremas. As ligas com 
cromo e molibdênio são convenientes para 
altas temperaturas e as ligas com níquel, 
para baixas temperaturas. 
Os tubos de aço inoxidável são 
usados para serviços ainda mais severos 
do que os de aço liga. Os tubos de metais 
não-ferrosos são usados em serviços com 
fluidos corrosivos e para tubulações de 
pequeno diâmetro, como distribuição de ar 
comprimido, linhas finas de vapor. Os 
tubos plásticos são usados em aplicações 
com fluidos corrosivos, mas limitados a 
baixas pressão e temperatura. 
3.5. Conexões 
Uma tabulação industrial é longa muda de 
direção freqüentemente e por isso é 
constituída de vários tubos emendados 
através de conexões especiais. Os 
objetivos das conexões, isoladas ou 
combinadas, são: 
1. fazer ligações, 
2. mudar a direção, 
3. fazer derivações, 
4. casar tubulações com diâmetros 
diferentes (redução ou expansão), 
5. fazer fechamentos, 
6. isolar trechos. 
As conexões que fornecem ligações 
de tubos entre si são as luvas, uniões, 
niples e flanges. 
As conexões que permitem mudanças 
de direção em tubos são as curvas de raio 
longo e curto de 45o, 90o e 180o, joelhos 
de 45o, 90o e 180o, cotovelos e retorno. 
 
ID OD 
Schedule 40 (padrão) Schedule 80 (extra pesado) 
Schedule 160 Duplo extra pesado 
Instalação 
6.10 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.17. Figura oito ou espetáculo 
 
 
Para fazer derivações em tubos se 
usam tees normais, tees de 45o, tees de 
redução, peças em Y, cruzetas, cotovelos 
e anéis de reforço. 
As conexões que permitem mudanças 
de diâmetro em tubos são as reduções 
concêntricas e excêntricas e as buchas de 
redução. 
Para fechar as extremidades de linhas 
são usados bujões e flanges cegas. Para 
isolar trechos de tubulações e 
equipamentos da linha são usadas 
raquetes e a figura oito. 
As conexões são ligadas à tabulação 
através de rosca, flange ou solda. 
As ligações flangeadas são usadas 
para ligar equipamentos à tabulação, pois 
permitem maiorflexibilidade operacional, 
com retirada e colocação fácil do 
equipamento. 
As ligações soldadas são usadas para 
ligar tubos de modo irreversível, provendo 
boa vedação e maior segurança 
operacional. 
As ligações rosqueadas são usadas 
para serviços de utilidades (ar, água) de 
baixa pressão e com produtos não 
corrosivos. 
3.6. Velocidade dos Fluidos 
A velocidade de um líquido vazando 
em uma tabulação pode ser determinada 
pela seguinte formula: 
 
v = 2.78 Q/A 
onde 
v = velocidade, m/s 
Q = vazão volumétrica, m3/h 
A = área transversal, cm2 
Para encontrar a velocidade de um 
fluido compressível em uma tabulação vale 
(base de peso): 
 
v = 2.78 W v/A 
onde 
v = velocidade do fluido, m/s 
W = vazão mássica do fluido, kg/h 
V = volume especifico, m3/kg 
A = área, cm2 
Para encontrar a velocidade de um 
fluido compressível em uma tubulação vale 
 
v = 2.78 F/A 
 
onde 
v = velocidade do fluido, m/s 
Q = vazão real do fluido, m3/h 
A = área, cm2 
Note que a vazão do gás deve ser nas 
condições reais do processo. Se é 
conhecida a vazão nas condições padrão, 
deve-se usar a seguinte formula de 
conversão: 
273
T
p
1QQ pr = 
onde 
p = pressão absoluta do processo, bars 
T = temperatura absoluta do processo, 
273 + t oC 
Instalação 
6.11 
3.7. Dimensionamento da Tubulação 
O dimensionamento da tabulação é algo 
que interessa ao projetista; a maioria dos 
instrumentista já encontra a tabulação 
pronta para receber o medidor de vazão ou 
a válvula de controle. Uma tabulação pode 
ser dimensionada por vários modos, 
dependendo dos fatores críticos. Os três 
métodos usados são: 
1. dimensionamento pela velocidade, 
usado quando a queda de pressão 
não é uma consideração importante, 
2. dimensionamento pela queda de 
pressão (perda de carga), 
3. dimensionamento pela curva 
característica da bomba. 
3.8. Válvula com Redução e 
Expansão 
É comum se ter o diâmetro da válvula 
menor que o diâmetro da tubulação. 
Nestas geometrias, há uma redução na 
área de entrada da válvula e uma 
expansão na sua saída. Há sempre 
quedas de pressão nestas passagens 
abruptas ou suaves, chamadas de perda 
de expansão e perda de contração. 
Quando o dimensionamento da válvula 
resultar em uma válvula com diâmetro 
maior do que o da tubulação, deve-se usar 
uma válvula com o diâmetro igual ao da 
tubulação e usar uma capacidade de 
bomba maior (maior pressão à vazão 
máxima). 
Quando a válvula é montada entre 
redutores de tubulação, há um aumento na 
sua capacidade real. O redutor cria uma 
queda de pressão adicional no sistema, 
agindo como uma contração em série com 
a válvula e uma expansão. Deve-se usar 
um fator de correção (R) de capacidade, 
dado em tabelas. Este fator R é baseado 
na diminuição da velocidade em contração 
e expansão abrupta e permite o 
dimensionamento mais seguro da válvula. 
Este fator R é chamado de Fp, na 
nomenclatura ISA. 
A fórmula para redutores é 
 






∆














−−=
p
G
d96,3
Q
D
d15,11R 2
2
2
2
 
 
onde 
Q é a vazão volumétrica em m3/h 
∆P é a pressão diferencial real, em 
bars 
d é o diâmetro da válvula, em cm 
D é o diâmetro da linha, em cm 
G é a densidade relativa do líquido 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 6.18. Válvula com redução e expansão 
 
 
 
 
 6.12
Tab. 6.1. Recomendações para instalação da válvula redutora de pressão, geralmente 
aplicável também a válvula de controle 
 
 
 
 
 
 
 
Não superdimensionar a válvula redutora 
de pressão 
 
 
 
 
 
Não superdimensionar deliberadamente 
a válvula redutora de pressão 
 
 
 
 
 
Não usar válvulas redutoras, válvulas de 
bloqueio e válvulas de controle do 
mesmo diâmetro da tubulação 
 
 
 
 
Não colocar válvulas de bloqueio 
subdimensionadas antes e depois da 
válvula redutora 
 
 
 
 
Não colocar tubulação subdimensionada 
antes e depois da válvula redutora 
 
 
 
 
Não colocar curvas antes e depois da 
válvula redutora de pressão 
 
 
 
 
Não colocar a válvula redutora na 
parte da tubulação que possa ficar cheia 
de condensado. Se necessário, usar 
purgadores 
 
 
 
 
 
 
 7.1
7 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 
 
 
1. Calibração 
1.1. Ajuste de Bancada 
O ajuste de bancada (bench set) deve 
ser a primeira tarefa a ser feita para se 
preparar a válvula para operar. Bench set é 
o termo usado para descrever o ajuste de 
um atuador com mola que determina a 
quantidade de força de restauração que a 
mola fornece quando o atuador estiver 
acoplado à válvula. É expresso como uma 
faixa de pressão para o curso nominal da 
válvula e é calculado com base nas cargas 
de serviço internas à válvula que devem 
ser superadas para que a válvula seja 
acionada adequadamente. 
Embora seja calculada com base nas 
cargas de serviço, o bench set não deve 
ser ajustado ou verificado com qualquer 
tipo de fricção ou carga. 
Um roteiro recomendado é o seguinte: 
1. Consultar a Folha de Especificação 
ou a Plaqueta de Identificação da 
válvula para determinar o valor do 
bench set. Observar que para que o 
bench set seja especificado para um 
atuador, é necessária a existência 
de uma mola, desde que ele 
determina o ajuste da mola. 
2. Certificar que 
a) o atuador esteja desacoplado ou 
que não haja vazão ou pressão 
no corpo da válvula. 
b) o engaxetamento esteja 
totalmente folgado, para que não 
haja atrito. 
3. Ligar uma fonte de pressão 
regulável com um manômetro com 
precisão de ±.0,5% do fundo de 
escala à entrada de pressão do 
atuador. O posicionador , se existir, 
deve ser colocado em by pass. 
4. Variar a fonte de pressão para 
acionar o atuador, até que ele atinja 
o batente superior, aumentando ou 
diminuindo a pressão, de acordo 
com o tipo do atuador, ar-para-abrir 
(falta de ar fecha) ou ar-para-fechar 
(falta de ar abre). Se a válvula 
estiver abrindo, pode ser necessário 
apertá-la para alcançar o batente 
superior, localizando o dispositivo de 
ajuste do bench set no atuador e 
acionando-o até o diafragma 
encostar no batente superior. 
5. Considerando um atuador do tipo ar- 
para-fechar, quando o diafragma 
estiver encostado no batente 
superior , pode-se verificar a tensão 
da mola ou bench set, aumentando 
a pressão do ar até o ponto em que 
o atuador comece a se deslocar 
(anotar este primeiro valor de 
pressão) e aumentando a pressão 
até o atuador percorrer o curso 
nominal da válvula (anotar este 
segundo valor de pressão). Estes 
dois valores de pressão definem o 
bench set para o atuador. 
Para o atuador do tipo ar para abrir, a 
pressão deve ser reduzida até que o 
atuador comece a se afastar do batente 
superior (primeiro valor) e continuando 
a redução da pressão até o atuador 
percorrer toda a extensão nominal da 
válvula (segundo valor). Se a diferença 
entre os dois valores de pressão 
medidos estiver dentro da precisão de 
±10% o resultado é considerado 
satisfatório; se a diferença estiver fora 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.2
deste limite, a mola deve ser 
substituída. 
Se houver necessidade de ajuste, 
acionar o dispositivo de ajuste do 
bench set até que os valores de 
pressão alcancem uma faixa aceitável 
dentro da tolerância requerida. 
 
 
 
Fig. 7.1. Ajuste de bench set 
 
1.2. Ajuste do Curso da Válvula 
Para uma válvula com haste deslizante, o 
curso é definido como a distância 
percorrida pela haste, entre a sede da 
válvula e o batente do atuador. O curso é 
também chamado de stroke, travel ou 
excursão. 
Pode se usar o seguinte procedimento 
para ajustar corretamente o curso da 
válvula, garantindo o mesmo valor de 
ajuste do bench set. 
1. Consultar a Folha de Especificação 
ou a Plaqueta de Identificação da 
válvula para obter o valor do curso 
da válvula. 
2. Conectar o suprimento de ar à 
entrada do atuador sem o 
acoplamento da haste. 
3. Usar um adaptador para ligar 
provisoriamente as hastes do 
atuador e da válvula. Ajustar o 
suprimento de ar para aproximar o 
obturador da base da sede, 
encostando um ao outro. Esteprocedimento considera que o 
obturador permanece encostado na 
sede. 
4. Garantir que o curso da válvula seja, 
pelo menos, 10% superior ao valor 
nominal, possibilitando que a válvula 
seja ajustada de modo que o curso 
seja limitado pela sede e pelo 
batente do atuador. Se o curso do 
atuador não for maior que o curso 
nominal, o curso fica limitado pelo 
atuador nas duas extremidades e o 
obturador pode não encostar na 
sede. Se o curso do obturador for 
muito curto, verificar se ele não está 
sendo limitado por um batente 
ajustável ou volante manual. Caso 
não seja nenhum destes motivos, o 
atuador deve ser substituído ou 
desmontado para se corrigir o curso. 
A única opção além dessas 
mencionadas é reduzir o curso 
nominal da válvula. 
5. Com o atuador encostado no 
batente superior, ajustar a pressão 
para provocar um deslocamento 
equivalente ao curso nominal. Ligar 
a haste do atuador à haste da 
válvula. 
6. Depois da ligação, acionar a válvula 
diversas vezes, comparando os 
valores de deslocamento de curso 
com o curso nominal. A diferença 
não pode ser maior que 1/16 de 
polegada. Se for necessário fazer 
ajustes, afastar o obturador da sede, 
folgar o conector das hastes e 
ajustar a haste da válvula para se 
obter um curso maior ou menor, 
conforme o caso. Nunca ajustar a 
haste da válvula com o obturador 
encostado na sede, pois poderá 
haver danos na sede e prejuízo na 
vedação da válvula. 
7. Em válvulas que utilizem conexão 
do tipo castanha bi-partida, a haste 
da válvula deve ser girada para 
dentro da haste do atuador ao 
máximo e em seguida, a válvula 
deve ser acionada em direção à 
sede. Neste primeiro acionamento, o 
curso é limitado pelo batente inferior 
do atuador. Depois, a válvula deve 
ser acionada para a posição aberta 
e a sua haste deve ser girada para 
fora do atuador em meia rotação. 
Acionar mais uma vez e anotar a 
posição da haste. Este 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.3
procedimento deve ser repetido até 
que o curso da válvula tenha 
provocado o contato entre o 
obturador e a sede e que seja igual 
ao curso nominal. O grampo de 
acoplamento deve ser apertado para 
evitar a rotação da haste. 
8. Ajustar adequadamente o indicador 
de curso. 
1.3. Calibração do Posicionador 
Pode-se usar o seguinte procedimento 
para calibrar o posicionador opcional da 
válvula de controle: 
1. Consultar a Folha de Especificação 
para verificar o sinal de entrada, o 
curso, a ação da válvula (ar-para-
abrir ou ar-para-fechar) da válvula e 
alguma opção extra (caracterização 
especial). 
2. Ligar uma fonte calibrada de sinal 
pneumático à entrada do 
posicionador. 
3. Verificar se a haste de 
realimentação da posição da válvula 
está corretamente colocada e 
fixada, considerando-se o curso 
nominal da válvula. Uma falha 
comum é colocar a haste no orifício 
da braçadeira de realimentação, 
provocando falta ou excesso de 
realimentação fornecida pelo 
mecanismo do posicionador. 
Excesso de realimentação pode 
causar danos nas partes internas do 
posicionador. 
4. Instalar um manômetro calibrado na 
saída do posicionador, com precisão 
de ±0,5% do fundo de escala, 
quando o posicionador não tiver 
manômetro ou quando o manômetro 
existente não tiver a confiabilidade 
requerida. 
5. Para o posicionador de ação ar-
para-fechar, reduzir o sinal de 
entrada até atingir o limite inferior da 
faixa. A saída do posicionador deve 
indicar O kPa (O psi) e a válvula 
deve assumir a posição 
correspondente a O kPa (O psi): 
totalmente aberta ou totalmente 
fechada. Se a saída do 
posicionador não indicar O kPa (O 
psi), ajustar o zero do posicionador 
até obter este valor. 
6. Aumentar o sinal de entrada até 
atingir o limite superior da faixa. A 
saída do posicionador deve indicar 1 
00 kPa (1 5 psi), quando o 
suprimento for de 120 a 140 kPa (20 
a 22 psi) e a válvula deve indicar o 
curso total. Se o sinal de saída não 
indicar a pressão mencionada, 
ajustar o span do posicionador até 
conseguir este valor. Se o ajuste 
não for possível, o posicionador está 
operando incorretamente e requer 
manutenção. 
7. Repetir os itens 5 e 6 até que o 
resultado obtido seja 
a) 0 kPa (0 psi) na entrada provoca 
o deslocamento da válvula para 
uma das extremidades do curso 
b) 100 kPa (15 psi) provoca o 
acionamento do curso total da 
válvula na direção oposta. 
A repetição deste procedimento é 
necessária por causa da interação 
dos ajustes de zero e de span do 
posicionador. 
8. Observar que existem muitos fatores 
que podem afetar o curso da válvula 
e que não estão relacionados com o 
desempenho do posicionador e por 
isso o posicionador pode estar em 
perfeita condição e o curso da 
válvula pode parecer irregular. Se o 
sinal de saída estiver variando de 
uma pressão de 100 kPa para O 
kPa, o posicionador está 
funcionando corretamente e a falha 
está em outro componente: 
a) bench set está errado, 
b) suprimento de ar está 
insuficiente 
c) ajuste do curso está incorreto. 
 
 
 
 7.4
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 7.2. Ajuste do posicionador (Fisher Rosemount) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 7.3. Componentes do atuador 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 7.4. Plaqueta de identificação da válvula com dados essenciais 
 
 
 7.5
1.4. Montagem e Desmontagem 
1. Consultar as informações relacionadas 
com as Normas de Segurança 
referentes à manipulação do fluido 
manipulado pela válvula, incluindo a 
descontaminação, se necessária. 
Antes de iniciar a desmontagem, ter à 
mão o Manual de Instruções e a Lista 
de Peças Sobressalentes, verificando a 
disponibilidade das peças 
sobressalentes recomendadas. 
2. Montar a válvula em uma banda com 
suporte adequado. 
3. Fazer uma inspeção visual detalhada 
da válvula, anotando as irregularidades 
encontradas. 
4. Se possível, fazer um teste para 
verificar o estado inicial da válvula. 
Estas informações são úteis para 
documentar as falhas relacionadas com 
a operação da válvula. 
5. Colocar marcas no atuador, castelo e 
corpo para que uma seja gravada a 
orientação da desmontagem. As 
vezes, estas marcas podem identificar 
fontes de problemas ocorridos na 
desmontagem. 
6. Pressurizar o atuador e acessórios, 
usando sabão líquido para localizar 
vazamentos de ar. 
7. Verificar o aperto das porcas dos 
parafusos de engaxetamento. 
8. Retirar a tensão da mola do atuador e 
desligar a haste da válvula da haste do 
atuador. Deve-se tomar cuidado para 
não girar a haste da válvula enquanto 
houver contato entre o obturador e a 
haste, pois isso pode provocar danos 
na superfície de assentamento da 
sede. 
9. Desligar o atuador do castelo. 
10. Folgar os parafusos do castelo, 
deixando alguns parafusos com porcas 
para evitar o deslocamento brusco do 
castelo, devido a pressões internas. 
Remover o castelo. Retirar as gaxetas 
e componentes do engaxetamento do 
castelo. 
11. Manter os internos nos devidos lugares 
e anotar a seqüência de montagem , 
inspecionar e verificar se há marcas 
anormais ou danos no conjunto. 
Examinar cuidadosamente as 
superfícies das juntas. 
12. Retirar o conjunto haste-obturador, 
verificando se há marcas anormais ou 
danos. 
13. Retirar a gaiola e a sede, seguindo as 
recomendações do Manual de 
Instrução. Se a sede tiver roscas, 
aplicar o torque correto para folgar os 
componentes. Se a sede escapulir ou 
se um dos componentes se quebrar, há 
sérios riscos de acidente com lesões. 
14. Inspecionar a parte interna do corpo, 
procurando sinais de vazamento, 
erosão ou corrosão. 
15. Limpar e jatear o corpo, inspecionando-
o novamente. Executar os reparos 
necessários. Deixar os estojos de 
parafusos em banho com fluido 
anticorrosivo. 
16. Não desmontar as peças feitas de 
elastômeros, desde que eles não 
apresentam falhas na inspeção 
preliminar (itens 4 e 6) e se elas não 
estiverem na programação de 
substituição. 
17. Substituir as peças de elastômeros e 
os rolamentos do atuador, quando 
submetido a um serviço padrão, a cada 
quatroanos. Esta substituição evita 
vazamento e aumento de resposta da 
válvula, causados pelo aumento da 
rigidez dos materiais. 
18. Para remontar a válvula, inserir o anel 
da sede dentro do corpo. As faces de 
assentamento da sede e do obturador 
devem ser submetidas a um passe de 
torno para a eliminação de ranhuras ou 
arranhões. As sedes devem ser 
lapidadas quando a classe de vedação 
da válvula for IV ou superior. 
19. Remontar o conjunto do corpo, usando 
juntas novas e apertando os parafusos 
do castelo com os torques 
recomendados. Reinstalar o 
engaxetamento de acordo com o 
Manual de Instrução. 
20. Reinstalar e ajustar o atuador no 
castelo. 
21. Ajustar o curso e ligar a haste do 
atuador ao corpo. Apertar as gaxetas. 
22. Recalibrar os acessórios. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.6
2. Manutenção 
2.1. Conceitos gerais 
O desempenho da válvula de controle é 
chave para o desempenho da planta 
inteira. Aceitando-se este fato, é justificável 
um grande investimento na manutenção de 
válvula de controle, supondo que ela tenha 
sido corretamente escolhida, dimensionada 
e operada. 
Os procedimentos de manutenção de 
válvula de controle têm mudado muito 
pouco nos últimos 30 a 40 anos e as horas 
dedicadas à manutenção tem diminuído, 
principalmente nos últimos 15 anos, 
quando o número de instrumentistas 
diminuiu. Há vários motivos para esta 
dicotomia: 
1. As válvulas são muito robustas, ou 
seja, elas continuam funcionando, 
mesmo em condições hostis e 
pobres. A válvula ainda funciona e 
por isso pode-se deixá-la sozinha e 
concentrar os esforços em outras 
áreas com problemas. Como 
resultado, as válvulas funcionam 
com um desempenho aquém do 
desejado mas ainda considerado 
bom. 
2. Não há uma condição padrão de 
referência para comparar facilmente 
o desempenho da válvula com ele. 
Mesmo que a válvula não esteja 
operando em seu nível ótimo, não 
há meio de o usuário final saber 
disto e ele acha que não precisa 
tomar nenhuma ação corretiva. 
Como não há um padrão de 
referência de desempenho, o 
usuário final não sabe que a válvula 
tem problema até que haja uma 
falha completa dela. Isto leva a mais 
manutenção corretiva. 
3. Há uma estrutura organizacional em 
muitas plantas para manter as 
válvulas com um enfoque pro-ativo. 
4. Como conclusão, em uma planta 
média de processo, se convive 
normalmente com válvulas com 
problemas que atrapalham o 
controle da planta global e seu 
desempenho. Estatísticas mostram 
que em auditorias de válvulas de 
controle, a maioria das válvulas 
apresenta diferentes problemas, 
mesmo quando eram consideradas 
razoavelmente boas (não estavam 
programadas para manutenção). Os 
problemas detectados variam de 
curso incorreto até desempenho do 
transdutor i/p. 
2.2. Procedimento típico de 
manutenção 
5. Consultar as informações 
relacionadas com as normas de 
segurança referentes à manipulação 
do fluido do processo 
(descontaminação). 
6. Usar o Manual de Instrução e a Lista 
de Pecas de Reposição do 
fabricante. Verificar a disponibilidade 
de peças em estoque. 
7. Obter a Permissão de Trabalho. 
8. Retirar a válvula do local de 
montagem. Proteger as conexões 
com a tubulação e os tubos 
existentes (sinal, suprimento de ar). 
Identificar os parafusos e porcas. 
9. Transportar a válvula para a 
bancada ou para a área de 
descontaminação. 
10. Efetuar uma inspeção visual 
detalhada. 
11. Testar a válvula, anotando a 
condição de como foi achada. 
12. Marcador o atuador, castelo e corpo 
para orientação de montagem. 
Identificar os acessórios existentes. 
13. Desconectar as hastes do atuador e 
do corpo. Separar o atuador do 
corpo. 
14. Remover o castelo (*). 
15. Manter os internos nos devidos 
lugares e anotar a seqüência de 
desmontagem. Inspecionar e 
verificar se há arranhões ou danos. 
Examinar as juntas (gaxetas). 
16. Retirar e inspecionar os internos. 
17. Inspecionar a parte interna do corpo 
(*). 
18. Enviar o corpo, castelo e atuador 
para jateamento e pintura. 
19. Substituir as peças de elastômeros 
e os rolamentos do atuador 
(duração típica: quatro anos). 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.7
20. Inspecionar cuidadosamente as 
faces de assentamento da sede e 
do obturador. Lapidar, quando a 
classe de vedação for igual ou 
superior a IV. 
21. Remontar o conjunto do corpo, 
usando juntas novas e torquímetro. 
Observar as marcas de orientação. 
Reinstalar o engaxetamento, tendo 
cuidado no torque (*). 
22. Reinstalar e ajustar o atuador no 
castelo. Efetuar o bench set. 
23. Ajustar o curso e conectar as 
hastes. Apertar o engaxetamento. 
24. Testar a estanqueidade, exceto se 
Classe I. 
25. Montar e recalibrar o posicionador e 
acessórios. 
26. Preencher o Relatório de 
Manutenção. 
27. Tamponar as conexões ao 
processo, identificar a válvula e 
condiciona-la para o transporte. 
28. Reinstalar a válvula no local. 
29. Conectar os tubos de ar, após 
drenagem. 
30. Fazer testes entre campo e painel. 
31. Acompanhar a partida e fazer os 
últimos reapertos. 
3. Pesquisa de Defeitos 
(Troubleshooting) 
3.1. Erosão do corpo e dos internos 
Causas 
1. Velocidade excessiva do fluido no 
interior da válvula 
2. Sólidos em suspensão no fluido 
3. Cavitação e flacheamento, quando a 
pressão do fluido cai abaixo da sua 
pressão de vapor 
Soluções 
1. Aumentar o diâmetro da válvula e dos 
internos para diminuir a velocidade do 
fluido no seu interior. 
2. Substituir os internos, usando materiais 
mais duros (e.g., aço inoxidável 416 no 
lugar do 316) e substituir o material do 
corpo para C5. 
3. Usar internos especiais da válvula para 
evitar cavitação e flacheamento. 
3.2. Vazamento entre sede e 
obturador 
Causas 
1. Compressão insuficiente, devida ao 
mau ajuste do bench set, calibração e 
atrito. 
2. Irregularidades nas superfícies de 
assentamento. 
Soluções 
1. Corrigir os ajustes do bench set da 
válvula 
2. Lapidar as superfícies de 
assentamento. 
3.3. Vazamento entre anel da sede e 
o corpo 
Causas 
1. Baixa compressão, devida ao torque 
inadequado e juntas inadequadas. 
2. Superfície irregular devida a limpeza 
insuficiente e mau acabamento. 
3. Porosidade no corpo. 
Soluções 
1. Corrigir o aperto dos parafusos e juntas 
2. Limpar a superfície de assentamento 
das juntas 
3. Desbastar, soldar e tornear para 
eliminar a porosidade. 
3.4. Vazamento na caixa de gaxetas 
Causas 
1. Limpeza e acabamento da haste 
2. Haste empenada 
3. Compressão insuficiente 
4. Gaxetas erradas ou montagem errada 
5. Excesso de altura na pulha de gaxetas 
(grafite) 
6. Corrosão (grafite) 
7. Guias danificados 
Soluções 
1. Limpar e polir a haste para acabamento 
ótimo 
2. Alinhar a haste (0,002 polegadas em 
relação ao curso) 
3. Reapertar os parafusos 
4. Verificar o tipo das gaxetas e seu 
arranjo. Reengaxetar, se necessário 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.8
5. Instalar espaçadores para diminuir a 
altura das gaxetas 
6. Inspecionar e substituir partes 
danificadas, como flanges, porcas e 
guias 
7. Remover os anéis de grafite, se a 
válvula permanecer inativa por mais de 
duas semanas. 
8. Modificar o sistema de engaxetamento, 
usando um de alto desempenho. 
3.5. Desgaste da haste 
Causas 
1. Oscilação constante devida a 
instabilidade da malha de controle 
2. Desalinhamento ou empenamento 
3. Acabamento da superfície fora da 
especificação 
4. Material incorreto 
Soluções 
1. Sintonizar o controlador da malha 
2. Corrigir o alinhamento da haste 
3. Polir a superfície 
4. Rever o material selecionado 
3.6. Vazamento entre castelo e corpo 
Causas 
1. Compressão insuficiente dos parafusos 
do castelo 
2. Acabamento da superfície 
3. Vazamento pelos estojos 
Soluções 
1. Reapertar os parafusos 
2. Limpar as superfícies das juntas 
3. Verificar a porosidade ao redor dos 
orifícios dos parafusos. Desbastar, 
soldar, tornear, se necessário 
3.7. Haste quebrada ou conexão da 
haste quebrada 
Causas 
1. Torque incorreto2. Pino fixado incorretamente 
3. Vibração ou instabilidade 
Solução 
1. Usar obturador e haste como peça 
única 
2. Revisar a aplicação do tipo dos 
internos 
3. Reduzir as folgas entre gaiola e 
obturador 
4. Modificar para obturador ou conexão 
soldada 
3.8. Vazamento excessivo através do 
selo do pistão 
Causas 
1. Superfície interna da gaiola irregular ou 
com diâmetro excessivo 
2. Instalação inadequada do anel de 
grafite 
3. Temperatura além do normal 
4. Desgaste do anel devido à oscilação 
Soluções 
1. Polir a superfície interna da gaiola, 
verificando o diâmetro 
2. Substituir o anel de selagem. Para 
alguns anéis de selagem (e.g., grafite) 
é normal um alto vazamento. 
3. Modificar o corpo para um modelo 
adequado para alta temperatura 
4. Substituir o anel de vedação. Corrigir a 
estabilidade da malha, se esta for a 
causa da oscilação. 
3.9. Válvula não responde ao sinal 
Causas 
1. Suprimento de ar inexistente ou 
insuficiente 
2. Vazamento no atuador 
3. Solenóide fechada na entrada da linha 
de ar 
4. Inexistência do sinal do controlador 
5. Linhas de ar rompidas ou entupidas 
6. Vazamento nas conexões 
7. Válvula montada invertida, causando 
excesso de carga no obturador 
8. Ligações incorretas nas linhas de ar 
9. Posicionador ou transdutor i/p com 
defeito 
10. Engaxetamento excessivamente 
apertado 
11. Obturador preso na sede 
Soluções 
1. Verificar o sistema de acordo com o 
P&I. Certificar que todas as válvulas de 
suprimento de ar estejam abertas. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.9
2. Verificar se a pressão do suprimento 
de ar está correta 
3. Testar a válvula solenóide; substituí-la, 
se defeituosa 
4. A ausência do sinal do controlador 
eletrônico pode ser ruptura do fusível; 
substituí-lo 
5. Inspecionar as linhas de ar para a 
verificação de quebras e obstruções. 
Consertar ou substituir. 
6. Inspecionar as conexões para 
vazamento. Consertar ou substituir. 
7. Verificar a posição da seta que indica o 
sentido da vazão no interior da válvula; 
inverter o sentido, se estiver errado 
8. Verificar a montagem do 
engaxetamento; consertar, se preciso 
9. Verificar o posicionador e o transdutor 
i/p, certificando que o sinal de saída 
pode ser modificado manualmente. Se 
conjunto estiver com defeito, reparar 
ou substituir 
10. Soltar o engaxetamento, lubrificar, 
acionar diversas vezes e reapertar 
11. Separar o obturador da sede. Colocar 
no torno, se necessário. 
3.10. Válvula não atende o curso 
total 
Causas 
1. Pressão de ar insuficiente 
2. Vazamento no atuador e acessórios 
3. Calibração incorreta do posicionador 
ou do transdutor i/p 
4. Ajuste incorreto do curso 
5. Bench set incorreto 
6. Haste empenada 
7. Internos danificados 
8. Internos obstruídos 
9. Sentido incorreto da vazão 
10. Atuador subdimensionado 
11. Atrito excessivo no engaxetamento 
12. Posição incorreta do batente 
Soluções 
1. Verificar o suprimento correto do ar 
2. Corrigir todos os vazamentos 
3. Corrigir a calibração do posicionador 
ou do transdutor i/p 
4. Corrigir o ajuste do curso 
5. Corrigir o bench set 
6. Substituir a haste 
7. Substituir os Internos 
8. Desobstruir os Internos 
9. Inverter o sentido da vazão 
10. Substituir o atuador 
11. Soltar, lubrificar, acionar várias vezes e 
reapertar o engaxetamento 
12. Reajustar o batente 
3.11. Curso da válvula lento e 
atrasado 
Causas 
1. Atrito excessivo do engaxetamento 
2. Haste empenada 
3. Pressão de suprimento inadequada 
4. Volume de suprimento insuficiente 
5. Acessórios subdimensionados 
6. Resposta inadequada do posicionador 
Soluções 
1. Reajustar ou substituir o 
engaxetamento 
2. Substituir haste 
3. Aumentar a pressão de suprimento 
4. Aumentar o diâmetro ou capacidade da 
linha de suprimento 
5. Substituir acessórios 
6. Reparar ou substituir o posicionador 
 
 
 
 
 
 
 7.10
 
Fig. 7.5. Corte de uma válvula de controle, tipo globo e sede simples 
 
 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.11
 
 
Fig. 7.6. Corte de uma válvula de controle, tipo globo, sede dupla 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
 7.12
 
 
Fig. 7.7. Vista explodida de uma válvula de controle 
 
 
 
 
 8.1
8 
Tipos 
 
 
Objetivos de Ensino 
1. Descrever os principais parâmetros de 
seleção da válvula de controle mais 
adequada. 
2. Listar os principais tipos de válvulas 
usadas na indústria. 
3. Mostrar a descrição, vantagens, 
desvantagens, aplicações e restrições 
das válvulas de controle tipo gaveta, 
esfera, borboleta, globo, diafragma, 
macho (plug). 
4. Conceituar válvula auto-regulada, com 
suas vantagens, desvantagens e 
aplicações típicas. 
1. Parâmetros de Seleção 
Tão importante quanto a escolha do 
elemento sensor e do controlador do 
processo, é a seleção da válvula de 
controle. 
Os fatores que orientem e determinam a 
escolha da melhor válvula se referem 
principalmente à aplicação e à construção. 
Os parâmetros ligados à aplicação são: 
fluido do processo, função da válvula, 
condições do processo, vedação da vazão, 
queda de pressão. Os fatores relacionados 
com a construção incluem o atuador, 
elemento de controle, conexões, materiais, 
engaxetamento, sede, internos . 
O primeiro passo na seleção da válvula 
é o de determinar exatamente o que é 
esperado da válvula, ou seja, qual a função 
a ser desempenhada pela válvula depois 
dela ter sido instalada. Esta avaliação 
correta da função estreita os tipos de 
válvulas convenientes para a aplicação. 
Em muitas aplicações, há vários tipos de 
válvulas que funcionarão igualmente bem e 
a escolha pode ser baseada somente em 
fatores como custo e disponibilidade. Para 
outras aplicações, pode ser que a melhor 
escolhe é uma válvula não disponível 
industrialmente; a solução é mandar 
construir uma válvula especial ou usar a 
disponível que apresente mais vantagens, 
embora não seja a ideal. 
1.1. Aplicação da Válvula 
As válvulas podem ser classificadas 
conforme sua aplicação, como: 
1. bloqueio (stop): fecham 
completamente a vazão, em 
qualquer sentido. Exemplos: gaveta 
e macho. 
2. controle: controlam continuamente 
ou liga-desliga a vazão em qualquer 
direção. Exemplos: globo, esfera, 
agulha, borboleta, diafragma. 
3. retenção (check): permitem a vazão 
em um só sentido. Exemplos: 
retenção de portinhola, esfera e por 
levantamento. 
4. redutoras ou reguladoras de 
pressão: controlam a pressão a 
jusante (depois da válvula). 
5. alívio, segurança e contrapressão: 
controlam a pressão a montante 
(antes da válvula). 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.2 
1.2. Função da Válvula 
Para o controle proporcional e contínuo 
do processo, variando o valor da abertura, 
a válvula mais padrão é a globo, que é a 
mais estável e previsível das válvulas. 
Para o controle liga-desliga, as 
melhoras escolhas são as válvulas globo, 
esfera, gaveta e com plug. As válvulas 
esfera e de plug normalmente executam 
abertura mais rápida que as válvulas 
gaveta e globo. 
Para o controle da direção da vazão do 
fluido, usa-se a válvula de retenção, que 
bloqueia a vazão em uma direção e 
permite a passagem normalmente na outra 
direção ou a válvula de restrição que 
permite a passagem de uma determinada 
vazão, em uma ou mais direções 
especificadas. As válvulas com portinhola 
(swing) são as preferidas. 
Para a resposta rápida para a abertura 
para sobrepressão e grande vazão para a 
exaustão, deve-se usar as válvulas de 
alívio e de segurança. A válvula padrão é a 
poppet, acionada por mola. 
1.3. Fluido do Processo 
O fluido do processo passa dentro do 
corpo da válvula. As propriedades do fluido 
manipulado devem ser conhecidas. Estas 
propriedades incluem: densidade, 
viscosidade, corrosividade e abrasividade. 
Fluido é um termo genérico que pode 
significar gás, vapor, líquido puro ou líquido 
com sujeira (slurry). É importante analisar 
o sistema para ver se mais de um fluido 
passa através da válvula. 
Quando se manipulam fluidos que 
podem causar deposição de 
contaminantes,deve-se usar válvula com o 
mínimo de obstrução à vazão, como 
esfera, gaveta, globo ou diafragma. 
As válvulas esfera e globo são as 
recomendadas para a manipulação de 
vapor a alta pressão. 
1.4. Perdas de Carga 
Os vários tipos de válvulas exibem 
quedas de pressão diferentes, quando 
totalmente abertas e por isso este fator 
deve ser considerado na seleção. 
As válvulas podem ser classificadas 
conforme a resistência que elas oferecem 
à vazão, 
1. algumas exibem uma vazão direta, em 
linha reta, tais como gaveta, esfera, 
plug e borboleta, com baixa resistência 
e provocando pequena perda de carga, 
2. outras exibem uma vazão com 
mudança brusca, tais como globo, 
ângulo, com alta resistência e 
provocando grande perda de carga.. 
Um sistema típico que requer uma 
perda de pressão limitada e a tubulação de 
sucção de uma bomba. No projeto de tal 
sistema, deve se considerar a altura total 
da sucção, que deve incluir: perdas 
internas da bomba, levantamento estático 
de sucção, perdas de atrito, pressão de 
vapor e condições atmosféricas. É 
necessário diferenciar entre a altura 
necessária e a disponível. A altura 
requerida se refere as perdas internas da 
bomba e é determinada por teste de 
laboratório. A altura disponível é uma 
característica do sistema de sucção e pode 
ser calculada. A altura disponível sempre 
deve exceder a altura requerida pela 
bomba. 
1.5. Condições de Operação 
As pressões e temperaturas, máximas e 
mínimas, devem ser conhecidas. A 
resistência à corrosão do material de 
construção da válvula pode ser 
influenciada por estes fatores, 
principalmente quando se tem corpos e 
revestimentos de plástico. 
O controle de vazão em alta pressão 
geralmente requer o uso de válvula esfera 
ou globo, eventualmente válvula gaveta. 
Em aplicações de alta temperatura, 
deve-se cuidar para que a expansão termal 
não cause deformação nas partes 
molhadas da válvula. 
1.6. Vedação 
Todos os tipos de válvulas podem 
prover vedação total, quando totalmente 
fechadas, porém, muitas vezes, com alto 
custo e complexidade de construção. 
Assim, existem alguns tipos que fornecem 
vedação de modo natural e mais simples, 
como as válvulas esfera, gaveta, globo e 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.3 
de plug. A pior válvula para vedação é a 
borboleta. 
Geralmente a válvula de controle não é 
aplicada para prover vedação completa, 
mas para trabalhar com aberturas típicas e 
variáveis entre 25% e 85%, dependendo 
de sua característica de vazão. Quando se 
quer vedação total, quando não há 
controle, é boa prática usar uma válvula de 
bloqueio (stop) em série com a válvula de 
controle. 
1.7. Materiais de Construção 
O material de construção da válvula 
está relacionado diretamente com as 
propriedades de corrosividade e 
abrasividade do fluido que irá passar pela 
válvula. A escolha da válvula pode ficar 
limitada pela disponibilidade das válvulas 
em materiais específicos. 
As vezes, por questão econômica, deve 
se considerar separadamente o material do 
corpo e dos internos (plug, haste, anel, 
disco .) da válvula. Para certos tipos de 
válvulas revestidas, como a diafragma, 
Saunders, o material do revestimento 
normalmente é diferente do diafragma 
elástico. 
A combinação da pressão, da 
temperatura de operação e das 
características do fluido determinam os 
materiais de construção permissíveis. Os 
líquidos e gases corrosivos normalmente 
requerem aços inoxidáveis, ligas de níquel, 
materiais cerâmicos e plásticos especiais. 
Para serviço em alta pressão e/ou alta 
temperatura, deve-se considerar os vários 
tipos de aços, ligas de níquel, ligas de 
titânio e outros materiais de alta 
resistência. Para serviço em vapor d'água, 
considerar o aço carbono, bronze e metais 
similares. Em todos os casos de condições 
severas de uso, deve-se consultar a 
literatura dos fabricantes para determinar a 
conveniência de uma determinada válvula. 
1.8. Elemento de Controle da Vazão 
O tipo do elemento de controle ou de 
fechamento desejado ou necessário irá 
determinar o tipo da válvula a ser usada. 
Inversamente, a escolha do tipo da válvula 
irá determinar o tipo do elemento de 
fechamento. Os elementos mais comuns 
são a esfera, disco, cunha, plug e agulha. 
As peças da válvula que ficam em 
contato direto com o fluido do processo 
são chamadas de partes molhadas. Os 
formatos e variedades destas partes 
dependem do tipo da válvula; os mais 
comuns são a haste, plug, gaiola, sede ou 
assento . Em muitas válvulas, usa-se selos 
em torno da haste, para prover vedação 
para o exterior da válvula. Estes selos 
estão sujeitos a desgaste e por isso devem 
ser substituídos periodicamente. 
Há muitos estilos de sedes de válvula, 
com diferenças de geometria, material, 
rigidez . Os formatos determinam a 
característica da válvula (curva vazão x 
abertura da válvula) e sua capacidade de 
vedação, quando totalmente fechada. 
Efetivamente, há apenas quatro 
métodos básicos de controlar a vazão em 
uma tubulação, através de uma válvula: 
1. mover um disco ou um obturador (plug) 
em ou contra um orifício, como feito na 
válvula globo, ângulo, Y e agulha. 
2. deslizar uma superfície plana, cilíndrica 
ou esférica através de um orifício, 
como feito na válvula gate, plug, esfera 
e de pistão. 
3. rodar um disco ou elipse em torno de 
um eixo, através do diâmetro de uma 
caixa circular, como feito na válvula 
borboleta e no damper. 
4. mover um material flexível na 
passagem da vazão, como feito na 
válvula diafragma e pinch. 
Todas as válvulas atualmente 
disponíveis controlam a vazão por um ou 
mais de um dos métodos acima. Muitos 
refinamentos foram feitos e melhorias 
incorporadas nos projetos com as novas 
tecnologias e novos materiais. Cada tipo 
de válvula tem seu lugar na indústria. Cada 
tipo de válvula foi projetado para funções 
específicas e quando usada para 
desempenhar estas funções, a válvula irá 
operar corretamente e ter uma longa vida. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.4 
O movimento do elemento de controle 
da vazão é conseguido por meio de uma 
haste que é fixada ao elemento de controle 
e gira, move ou combina estes dois 
movimentos, de modo a estabelecer a sua 
posição. As exceções são as válvulas de 
retenção (check) e algumas válvulas de 
segurança e auto-reguladas, que são 
operadas pelas forças do fluido dentro da 
zona de pressão. 
Com o risco de simplificar demais, 
pode-se resumir a escolha da válvula 
assim: 
1. para serviços pouco exigentes, com 
custo pequeno, deve-se usar válvula 
gaveta para pequenos tubos e 
válvula borboleta para grandes 
diâmetros. 
2. para aplicações mais gerais, 
considerando os aspectos 
econômicos e técnicos, deve-se 
usar a válvula gaveta para 
pequenos diâmetros, a válvula globo 
para capacidades intermediárias e a 
válvula borboleta de alto 
desempenho para os maiores 
diâmetros. 
2. Tipos de Válvulas 
Há muitos tipos de válvulas de controle 
no mercado, pois as necessidades do 
processo também são numerosas. Quase 
todo mês aparece um válvula de controle 
nova e melhorada, tornando difícil a sua 
classificação. 
O número de válvulas usadas para o 
controle de fluidos é elevado, com válvulas 
variando de simples dispositivos de liga-
desliga até sistemas de servomecanismo 
complexos. Seus tamanhos variam de 
pequeníssimas válvulas medidoras usadas 
em aplicações aeroespaciais até válvulas 
industriais com diâmetros de vários metros 
e pesando centenas de quilos. As válvulas 
controlam a vazão de todos tipos de 
fluidos, variando de ar e água até produtos 
químicos corrosivos, sujos, metais líquidos 
e materiais radioativos. Elas podem operar 
em pressões na região do vácuo até 
pressões de 330 MPa (100 000 psig) e 
temperaturas variando da faixa criogênica 
(-200 oC) até as faixas de metais derretidos 
(2000 oC). Elas podem ter tempo de vida 
variando de apenas um ciclo até milhares 
de ciclos, sem a necessidade de reparo ou 
substituição. As válvulas podem ter 
exigência de vedação total, ondepequenos 
vazamentos podem ser catastróficos ou 
elas podem ser complacentes, permitindo 
a passagem de quantidades razoáveis de 
fluido quando totalmente fechadas, sem 
que isso seja grave. As válvulas podem ser 
operadas por uma variedade de modos: 
manual, pneumático, elétrico . Elas podem 
responder de um modo previsível a sinais 
provenientes de sensores de pressão, 
temperatura e outras variáveis do processo 
ou podem simplesmente abrir e fechar 
independentemente da potência do sinal 
de atuação. 
Aproximadamente todas as válvulas em 
uso hoje podem ser consideradas como 
modificações de alguns poucos tipos 
básicos. As válvulas podem ser 
classificadas de diferentes modos, tais 
como 
1. tamanho, 
2. função, 
3. material, 
4. tipo do fluido manipulado, 
5. classe de pressão, 
6. modo de atuação . 
Há válvulas com princípios de 
funcionamento já do domínio público, 
outras que ainda estão patenteadas e são 
propriedades e fabricadas por uma única 
firma. Um modo conveniente de classificar 
as válvulas é de acordo com a natureza do 
meio de operação empregado. Este modo 
é esquemático e simples, pois todas as 
válvulas caem em uma das oito categorias: 
1. Gaveta 
2. Globo 
3. Esfera 
4. Borboleta 
5. Plug (macho) 
6. Pinch 
7. Poppet 
8. Swing 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.5 
Tab. 8.1. Válvulas de controle 
 
 
 
 
 
 
Válvula de controle 
com atuador 
pneumático 
 
 
 
 
 
Válvula atuada por 
cilindro (ação dupla) 
 
 
 
 
 
Válvula auto 
regulada ou 
reguladora 
 
 
 
 
 
Reguladora com 
tomada de pressão 
externa 
 
 
 
 
 
 
Reguladora de 
vazão autocontida 
 
 
 
 
 
 
 
Válvula solenóide 
com três vias com 
reset 
 
 
 
 
 
 
Atuada por 
diafragma com 
pressão balanceada 
 
 
 
 
 
 
Válvula com atuador 
a diafragma e 
posicionador 
 
 
 
 
 
 
Ação da válvula 
FC – Falha fechada 
FO – Falha aberta 
 
 
 
 
 
 
Válvula de controle 
com atuador manual 
 
Tab. 8.2. Válvulas manuais 
 
(*) 
 
 
Válvula gaveta 
(*) Pode ser 
acoplado atuador ao 
corpo 
(*) 
 
 
 
Válvula globo 
 
 
 
 
Válvula retenção 
 
 
 
 
Válvula controle 
manual 
(*) 
 
 
 
Válvula esfera 
(*) 
 
 
Válvula borboleta ou 
damper 
 
 
 
Válvula de retenção 
e bloqueio 
 
 
 
 
Válvula de blowdown 
(*) 
 
 
 
Válvula diafragma 
(*) 
 
 
 
Válvula ângulo 
(*) 
 
 
 
Válvula três vias 
 
 
 
 
Válvula quatro vias 
 Corpo de válvula 
isolado 
 
 
 
 
Válvula agulha 
 
 
 
Outras válvulas com 
abreviatura sob o 
corpo 
 
S 
R 
FO ou FC 
IhV 
NV 
TSO 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.6 
3. Válvula Gaveta 
Simbologia de P&I 
 
 
 
Tipos 
A. Gaveta faca 
B. Inserto V 
C. Placa e disco (multi-orifício) 
D. Disco posicionado 
Tamanhos disponíveis 
A. Liga - desliga, 2 a 120 “ (50 a 3000 
mm), 
B. Controle contínuo: ½ a 24 “ (12 a 600 
mm) 
C. Controle contínuo: ½ a 6” (12 a 150 
mm) 
D. Controle contínuo: 1 e 2” (25 e 50 mm) 
Pressão 
A e B. Até ANSI Classe 150; acima com 
projeto especial 
C. Até ANSI Classe 300 
D. Até 59 MPa (10 000 psi) 
Temperatura 
A e B: De –270 a 260 oC 
C. –30 a 600 oC 
Rangeabilidade 
A. 10 : 1 
B. 20 : 1 
C. Até 50 : 1 
Característica 
Ver Fig. 5.2. 
Capacidade 
A. CV = 45 d2 
B. CV = 30 d2 
C. CV = (6 a 10)d2 
Estanqueidade 
A e B. ANSI Classe I ou II com sede 
metálica; melhor com sede mole ou 
revestimento 
C. ANSI Classe IV 
Materiais de construção 
Corpo 
Ferro fundido, bronze, aço carbono, aço 
inoxidável, ferro dúctil, alumínio, Monel, 
titânio, Hastelloy C, plástico, vidro e 
cerâmica (para abrasivos) 
Custo 
A. Varia de 1500 a 110 00 US$ de 4 a 
24” Ver Fig. 5.1. 
 
 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.7 
3.1. Válvula Gaveta 
Variar a vazão de uma válvula pelo 
deslizamento de um furo ou placa frente a 
um furo estacionário é um enfoque muito 
básico para fazer controle. Esta é a 
operação da válvula gaveta deslizante ou 
simplesmente gaveta. Embora 
ocasionalmente seja usada em controle 
automático, a válvula gaveta não é 
considerada válvula de controle. A válvula 
gaveta tipo guilhotina é muito usada na 
indústria de papel e celulose por causa de 
sua habilidade de não entupir. 
3.2. Custo 
O custo de válvulas gaveta deslizante 
com corpo de aço carbono, com atuador 
pneumático para controle liga – desliga é 
mostrado na Fig. 5.1. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.1. Custo de válvulas gaveta 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.2.. Características de válvulas gaveta 
 
3.3. Característica de vazão 
A característica da válvula gaveta 
depende basicamente do tipo: inserto V, 
disco posicionado e placa e disco. As 
diferentes características são mostradas 
na Fig. 8.2.. 
3.4. Descrição 
A válvula gaveta é caracterizada por um 
disco ou porta deslizante, que se desloca 
paralelamente ao orifício da válvula e 
perpendicularmente à direção da vazão. O 
fechamento é conseguido pelo movimento 
da gaveta. Há muitas variações na sede, 
haste e castelo das válvulas gaveta. Elas 
são disponíveis em vários tamanhos e 
pesos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.3. Válvula gaveta com placa e disco 
 
 
A norma API 600 (1973) define e 
descreve as duas principais classificações 
para a válvula gaveta: 
1. cunha (wedge) (a mais popular na 
indústria petroquímica) 
2. com disco duplo 
A válvula gaveta tipo cunha é disponível 
em três configurações diferentes: 
1. cunha sólida plana 
2. cunha sólida flexível 
3. cunha partida 
A válvula gaveta cunha sólida flexível se 
tornou mais popular que a sólida plana, 
dominando o mercado. Ela possui melhor 
desempenho de selagem, requer menor 
torque operacional e apresentar menor 
desgaste no material da sede. O único 
fator negativo é sua construção mecânica 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.8 
que não fornece alívio de pressão para o 
corpo da válvula. Recomenda-se 
especificar um furo de vent no lado a 
montante da cunha, para evitar pressão 
elevada na cavidade do corpo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.4. Válvula gaveta 
 
 
Os tipos da válvulas gaveta, quanto ao 
movimento da haste, são: 
1. haste ascendente com rosca 
externa. Usado em válvulas grandes 
e de boa qualidade. O volante gira e 
a haste se movimenta linearmente. 
A rosca da haste é externa à válvula 
e não é molhada pelo fluido do 
processo. A extensão da haste 
acima do volante indica diretamente 
a posição de abertura da válvula. 
2. haste ascendente com rosca 
interna. Usado em válvulas 
pequenas e de pior qualidade. A 
haste é interna à válvula. 
3. haste não ascendente. A haste e o 
volante possuem movimento de 
rotação; a gaveta da válvula fixada 
na extremidade da haste se 
movimenta linearmente. É um 
sistema simples, de construção fácil, 
econômico e usado nas válvulas 
pequenas e de preço baixo. 
3.5. Vantagens 
As principais vantagens da válvula 
gaveta são: 
1. Na posição totalmente aberta, a gaveta 
ou o disco fica fora da área de vazão 
do fluido, provocando pequena queda 
de pressão e pouca turbulência. 
2. Na posição totalmente fechada ela 
fornece uma excelente vedação. 
3. Sua geometria fica relativamente livre 
de acumulo de contaminantes. 
4. Sua construção possui a maior faixa de 
aceitação para a temperatura e 
pressão do fluido. 
5. Quase todo tipo de metal pode ser 
usado e trabalhado para seus 
componentes. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.5.. Válvula gaveta e seus componentes 
 
 
3.6. Desvantagens 
As numerosas vantagens da válvula 
gaveta não a tornam a válvula universal. 
Ela possui as seguintes limitações: 
1. A abertura entre a gaveta e o corpo da 
válvula, durante a subida ou descida, 
provoca distúrbios na vazão do fluido, 
resultando em vibração indesejável e 
causando desgaste ou erosão da 
gaveta. 
2. A turbulência do fluido pode também 
ser causada pelo movimento de subida 
ou descida da gaveta. A válvula gaveta 
é vulnerável à vibração, quando 
praticamente aberta e é sujeita ao 
desgaste da sede e do disco. 
3. O ganho da válvula é muitogrande, 
quando ela está próxima de sua 
abertura total. Isto significa que a 
operação da válvula é instável na 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.9 
operação próxima de sua abertura 
total. 
4. A lâmina percorre uma grande 
distância entre as posições totalmente 
aberta e fechada; como conseqüência, 
válvula gaveta possui resposta lenta e 
requer grandes forças de atuação. 
5. a operação da válvula é inadequada 
em alta pressão. 
6. a má lubrificação e o aperto excessivo 
das gaxetas podem acarretar 
problemas na operação da válvula. 
3.7. Aplicações 
A válvula gaveta é o tipo mais 
freqüentemente especificado e 
corresponde a cerca de 70-80% do total de 
válvulas da indústria petroquímica. A 
principal razão de sua popularidade é que 
a planta petroquímica necessita de 
válvulas de bloqueio (stop valve) e de 
válvulas liga-desliga. 
A válvula gaveta é ideal para aplicações 
de bloqueio (totalmente fechada) e de 
controle liga-desliga, onde ela opera ou 
totalmente aberta ou totalmente fechada e 
não necessitam ser operadas com grande 
freqüência. Ela é conveniente para 
aplicações com alta pressão e alta 
temperatura e para uma grande variedade 
de fluidos. 
Os fatores limitantes tornam a válvula 
gaveta inadequada para controle contínuo, 
para manipular fluidos em velocidades 
muito elevadas ou para serviço requerendo 
operação rápida e freqüente da válvula. 
Quando a válvula gaveta fica parcialmente 
aberta, ha turbulência em torno da cunha, 
podendo haver erosão. Não se recomenda 
usar a válvula gaveta em serviço de vapor 
d'água. 
A válvula gaveta com disco duplo é 
projetada de modo que o ângulo da cunha 
siga flexivelmente os vários ângulos da 
sede da válvula. Esta construção única 
mantém um alto desempenho de selagem, 
mesmo que o corpo da válvula seja 
deformado. A válvula gaveta com disco 
duplo é usada em serviço criogênico ou em 
altíssimo temperatura, onde o corpo da 
válvula pode se deformar com a variação 
da temperatura do processo. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.7. Válvula gaveta 
 
 
A válvula gaveta resistente a corrosão 
Classe 150 é descrita na norma API 603-
1977. O corpo da válvula é feito de aço 
inoxidável tipo 304, 316 ou 347 ou Alloy 
20, que apresenta resistência à corrosão 
da maioria dos produtos petroquímicos. 
A válvula gaveta de aço carbono 
compacta, descrita na norma API 602-
1974, é largamente usada em linhas de 
dreno, linhas de bypass ou com 
instrumentos na tubulação de processo. A 
válvula compacta pode ser disponível 
também na versão resistente à corrosão. 
A válvula gaveta de ferro fundido, 
descrita na norma API 593-1973, é usada 
em aplicações com água de utilidade, água 
do ar e vapor d'água à baixa pressão. 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.10 
4. Válvula Esfera 
Simbologia de P&I 
 
 
Padrão Três vias Gaiola Caracterizada 
 
Tipos 
E. Convencional 
F. Caracterizada 
G. Gaiola 
Tamanhos disponíveis e pressão 
D. ½ a 42 “ (12,5 a 1060 mm), ANSI 
Classe 150 
½ a 12”(12,5 a 300 mm) em ANSI 
Classe 2500 
E. 1 a 24 “ (25 a 600 mm) em ANSI 
Classe 150 
1 a 16” (25 a 400 mm) em ANSI Classe 
300 
1 a 12” (25 a 300 mm) em ANSI Classe 
600 
F. ¼ a 14” (6,3 a 350 mm) até 17 MPa 
(2500 psi) 
Temperatura 
A. Varia com tamanho e materiais 
usados, tipicamente de –160 a 315 
oC e especial de –185 a 1020 oC 
B. De –50 a 150 oC e especiais de –
250 a 550 oC 
C. De –250 a 980oC 
Rangeabilidade 
Variável, típica de 50 : 1. 
Característica 
Ver Fig. 8.9. 
Capacidade 
A e B convencional: CV = 30 d2 a 45 d2 
C. 20 d2 (vazão não crítica) 
Materiais de construção 
Corpo 
Ferro fundido, bronze, aço carbono, aço 
inoxidável, ferro dúctil, alumínio, Monel, 
titânio, Hastelloy C, plástico, vidro e 
cerâmica (para abrasivos) 
Esfera 
Bronze naval forjado, aço carbono, aço 
inoxidável, plástico, vidro, cerâmica, Alloy 
20, Monel, Hastelloy C, alumínio, titânio. 
Sede 
Teflon, Kel-F, Delrin, buna-N, neoprene, 
Perbunan, Hypalon, borracha natural, 
grafite. 
Classe de vedação 
A. Classe ANSI V 
B. ANSI IV (sede metal) e V 
Custo 
B. Varia de 300 a 1200 US$ de ½ a 1” 
Ver Fig. 8.8. 
Propriedades Especiais 
A. Três vias, corpo dividido e 
bidirecional 
B. Característica pode variar entre 
fabricantes diferentes 
C. Boa resistência à cavitação e 
vibração 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.11 
4.1. Válvula Esfera 
A válvula com esfera rotativa foi 
originalmente usada apenas como liga-
desliga, tornou-se recentemente uma 
válvula de controle contínuo. Comparada 
com a válvula globo tradicional, a válvula 
esfera possui as seguintes vantagens: 
1. mais barata 
2. mais leve 
3. maior capacidade (duas ou três 
vezes que a globo) 
4. vedação completa 
5. projeto para segura em fogo 
6. baixo vazamento na haste (satisfaz 
mais facilmente exigências da 
OSHA e EPA) 
7. possui característica de igual 
percentagem (caracterizada) 
As desvantagens são conseqüências 
das vantagens: 
1. por ter alta capacidade, é 
geralmente usada 
superdimensionada ou então possui 
diâmetro muito menor que o da 
tubulação, resultando em grande 
perda de pressão nos redutores. 
2. Como possui alta recuperação da 
pressão, a pressão de vena 
contracta é pequena, aumentando a 
probabilidade de cavitação e ruído. 
3. Nas válvulas rotatórias, o movimento 
linear do atuador diafragma – mola 
deve ser convertido por elos, que 
introduz histerese e banda morta. 
4. Há uma relação não linear entre o 
movimento do atuador e a rotação 
resultante da esfera. Isto requer 
sempre o uso de posicionador. 
4.2. Custo 
Os custos da válvula esfera estão 
mostrados na Fig. 8.8. Para as válvulas 
caracterizadas, adicionar 10% e para 
válvulas esfera tipo gaiola, adicionar 20%. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.8. Custo da válvula esfera 
 
 
4.3. Característica 
A válvula com esfera caracterizada com 
um corte parabólico é aproximadamente de 
igual percentagem. A válvula esfera e com 
gaiola possuem característica linear, 
quando usada em serviço com água. Em 
serviço com gás, em velocidades críticas, 
as linhas características se aproximam 
para a linear. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.9. Características da válvulas esfera 
 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.12 
4.4. Descrição 
A válvula tipo esfera possui um 
obturador esférico, que se posiciona dentro 
de uma gaiola, controlando a vazão que 
passa no seu interior. Quando o eixo de 
abertura coincide com o eixo da vazão, 
tem-se a máxima vazão. Quando o eixo da 
abertura é perpendicular à tubulação, a 
válvula está fechada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.10. Configurações da válvula esfera 
 
Válvula esfera convencional 
A válvula esfera é basicamente uma 
esfera alojada em um invólucro. A rotação 
da esfera de 90o muda a posição de 
totalmente aberta para totalmente fechada. 
A esfera fixa pode ter porte reduzido ou 
total. As válvulas esfera são disponíveis 
em uma variedade de tamanhos e com 
vários mecanismos de atuação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.11. Válvula esfera para controle 
 
 
A válvula esfera pode ser considerada 
um tipo modificado da válvula plug 
(macho); em vez do plug tem-se a esfera 
polida com um furo que gira, para dar 
passagem ou bloquear a vazão. 
Válvula com esfera caracterizada 
A válvula esfera caracterizada inclui 
1. esfera com corte em V 
2. esfera com corte em U 
3. esfera parabólica 
Estas válvulas foram desenvolvidas 
principalmente para resolver o problema de 
entupimento em aplicações na indústria de 
papel e celulose. 
Essencialmente, uma válvula com 
esfera caracterizada tem sua esfera 
modificada, de modo que apenas uma 
parte dela é usada. O canto ou contorno da 
esfera é feito para se obter a característica 
desejada. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.12. Posições da válvula esfera caracterizada 
 
 
O contorno de controle da válvula pode 
ter um rasgo ou um formato especial para 
produzir a característica de vazão 
desejada. Na prática, pode-se ter o furo em 
V ou em U ou o contornoparabólico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.13. Esfera caracterizada 
 
 
O corpo destas válvulas não foi 
projetado para alta pressão: hoje ele pode 
ser montado entre flanges de até 12” (300 
mm) e ANSI Classe 600. 
As características da válvula esfera 
convencional podem ser modificadas por 
projetos anti-ruído e anticavitação, quando 
se coloca um atenuador dentro da esfera, 
de modo que, quando ela estiver 
controlando, o fluido tem que passar pelo 
atenuador, criando vários estágios de 
queda de pressão. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.13 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.14. Válvula esfera com placas de atenuação 
interna anti-ruído e anticavitação 
Válvula esfera com gaiola 
A válvula do tipo esfera flutuante 
suporta a esfera com dois assentos 
esféricos colocados no corpo da válvula, 
um no lado da entrada e outro no lado da 
saída. Ela construção mecânica simples 
torna esta válvula mais popular que as 
outras do tipo esfera. A pressão a 
montante empurra a esfera e a esfera 
comprime a sede da bola do lado ajuda, 
para bloquear a vazão do fluido. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.15. Válvula com gaiola e esfera 
 
 
A válvula consiste de 
1. corpo da válvula com formato de 
tubo venturi, 
2. dois anéis da sede (somente o anel 
da entrada é ativo), 
3. uma esfera que varia a passagem 
4. uma gaiola que posiciona a esfera 
5. uma haste que posiciona a gaiola 
A gaiola gira a esfera para fora do 
assento quando ela é levantada pela haste 
e posiciona a esfera firmemente durante o 
controle. A esfera fica totalmente levantada 
na vazão máxima. A gaiola é contornada 
pela vazão sem obstrução na posição 
aberta. 
As válvulas com gaiola e esfera são 
disponíveis em tamanhos de ¼ “ a 14” (6,3 
a 350 mm), com pressão de 1 a 17 MPa 
(150 a 2500 psig). Os coeficientes de 
vazão são naturalmente altos. A 
rangeabilidade típica é de 50 : 1. 
A válvula pode fornecer vedação 
completa durante longa vida de operação, 
por causa da rotação contínua da esfera 
em cada operação. A válvula requer uma 
pequena força de atuação (25% da 
requerida por uma válvula globo). 
Como o caminho percorrido pelo líquido 
no interior da válvula é suave e por isso, 
como pequena turbulência, ela raramente 
provoca cavitação. A cavitação tende a 
ocorrer no tubo venturi e não na sede. 
4.5. Vantagens 
As propriedades da válvula esfera são: 
Mudança pequena na direção da vazão 
dentro do corpo da válvula, resultando em 
pequena queda de pressão ou em grande 
recuperação. A resistência hidráulica é 
similar à da válvula gaveta. 
A rotação da esfera de 90 graus fornece 
uma operação completa da válvula. 
Diferente das válvulas globo e gaveta, que 
requerem espaço vertical para o 
deslocamento da haste, a operação é fácil 
e o tamanho da válvula pode ser muito 
pequeno. 
A abertura da válvula e a quantidade da 
vazão podem ser determinadas muito 
precisamente, tornando-a adequada para 
controle proporcional, embora sua 
aplicação principal seja em operação de 
liga-desliga. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.16. Válvula esfera, em corte 
 
 
Ela provê boa vedação, quando 
totalmente fechada. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.14 
Elas são de operação rápida e 
relativamente insensíveis à contaminação. 
4.6. Desvantagens 
As principais limitações da válvula são: 
1. A sede da válvula esfera pode ser 
sujeitas à distorção, sob a pressão de 
um selo, nos espaçamentos entre 
metais, quando a válvula é usada para 
controle. 
2. O fluido entranhado na esfera na 
posição fechada pode causar 
problemas de travamento e 
entupimento. 
3. Por causa de sua abertura rápida, a 
válvula esfera pode causar os 
indesejáveis golpe de aríete ou pico de 
pressão no sistema. 
4.7. Aplicações 
A válvula esfera é usada em controle 
contínuo, quando de pequeno tamanho. 
Ela é mais adequada para serviço de 
desligamento (shutoff). Ela podem 
manipular fluidos corrosivos, líquidos 
criogênicos, fluidos muito viscosos e sujos. 
Elas podem ser usadas em alta pressões e 
medias temperaturas. Há limitação 
desfavorável da temperatura por causa do 
uso de elastômeros na sede da válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.17. Válvula esfera em passagem plena 
 
 
 
A válvula esfera não é recomendada 
para controle contínuo com grande 
diâmetro, pois quando ela estiver 
parcialmente aberta, o aumento da 
velocidade do fluido pode danificar os 
assentos da esfera expostos ao fluido. 
A aplicação da válvula esfera em 
controle é recente. Ela é usada no veículo 
espacial X-15 para controlar vazão de 
oxigênio líquido e no foguete Atlas para 
controlar a mistura de oxigênio líquido com 
amônia liquida. Em ambos os casos tem-
se um controle preciso e confiável. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.15 
5. Válvula Borboleta 
Simbologia de P&I 
 
 
Tipos 
A. Uso geral, eixo alinhado 
B. Alto desempenho, eixo excêntrico 
Tamanhos disponíveis 
A. 2 a 48 “ (51 a 1220 mm), são típicas e 
0,75 a 200” (19 a 5000 mm) são 
também encontradas. 
B. 4 a 16”(100 a 400 mm) e 2 a 80 “ (50 a 
2000 mm) 
Pressão 
A. Maioria entre ANSI Classe 300 e até 
1,4 MPa (200 psi) de queda de 
pressão. Especiais até 6000 psi 
B. Maioria até ANSI 600 e até 5 MPa 
(720 psi) de queda de pressão 
Temperatura 
A. Varia de –270 a 540 oC e com 
revestimento refratário até 1200 oC 
B. De –200 a 230 oC para válvulas com 
sede de teflon e 650 oC para sedes 
metálicas Especiais até 950oC 
Rangeabilidade 
Variável, típica de 50 : 1. 
Característica 
Ver Fig. 8.19, para válvulas com rotação 
de 90o . Para controle, a rotação limite é 
60o 
Capacidade 
A. Rotação de 60o CV = (17 a 30) d2 
(típica para controle) 
Rotação de 75o CV = (25 a 30) d2 
Rotação de 90o CV = (35 a 40) d2 
B. CV = (20 a 25) d2 
Materiais de construção 
Corpo e Disco 
A. Ferro fundido, bronze, aço carbono, 
aço inoxidável AISI 302 a 316), ferro 
dúctil, alumínio, Monel, titânio, 
Hastelloy C, Kynar, Nordel, Viton, 
EPDM, Buna-N, revestimento de 
neoprene e encapsulamento de 
teflon 
B. Aço inoxidável AISI 316, Monel, 
titânio, Hastelloy C, Durinet 20, 
bronze e alumínio, Alloy 20, 
tungstênio. 
Selo 
Bronze naval forjado, aço carbono, aço 
inoxidável, plástico, vidro, cerâmica, Alloy 
20, Monel, Hastelloy C, alumínio, titânio. 
Sede 
Teflon, Kel-F, EPT, polietileno 
Classe de vedação 
A. Sem revestimento: 2 a 5%. Com 
revestimento: Classe ANSI V 
B. Sede metal: ANSI IV e sede mole: 
ANSI VI 
Custo 
Varia de 1500 a 22 000 US$ de 3 a 24” 
Ver Fig. 8.18. 
Propriedades Especiais 
1. Projeto para torque reduzido do disco 
2. Selos para aplicação com fogo 
3. Selos do disco especiais 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.16 
5.1. Válvula Borboleta 
As válvulas com esfera rotativa, plug e 
borboletas foram inicialmente usadas 
apenas em aplicações de liga – desliga e 
recentemente passaram a ser usadas 
como válvulas de controle contínuo. Com 
relação à tradicional válvula globo, suas 
vantagens incluem: 
1. baixo custo 
2. pequeno peso 
3. maior capacidade de vazão (duas a 
três vezes que a da globo) 
4. projeto seguro a fogo 
5. baixo vazamento 
6. característica de igual percentagem 
7. vedação total 
As desvantagens são conseqüências 
das vantagens: 
1. Por ter alta capacidade, é 
geralmente usada superdimensionada 
ou então possui diâmetro muito menor 
que o da tubulação, resultando em 
grande perda de pressão nos 
redutores. 
2. Como possui alta recuperação da 
pressão, a pressão de vena contracta é 
pequena, aumentando a probabilidade 
de cavitação e ruído. Projetos com 
disco perfurado ou disco flautado 
diminuem o problema de cavitação e 
ruído. 
3. Como a válvula é rotativa, o 
movimento linear do atuador diafragma 
– mola deve ser convertido por elos, 
que introduz histerese e banda morta. 
4. Há uma relação não linear entre o 
movimento do atuador e a rotação 
resultante do disco. Isto requer sempre 
o uso de posicionador. 
5. A característica de torque é não 
linear, requerendo atuador super-
dimensionado para executarcontrole 
contínuo. 
5.2. Custo 
Os custos das válvulas borboleta com 
atuadores e atuadores para controle 
contínuo são mostrados na Fig. 8.18. 
5.3. Característica 
As características de vazão das válvulas 
borboleta, mostradas na Fig. 8.19., estão 
entre linear e abertura rápida. As válvulas 
convencionais apresentam grande 
vazamento e as válvulas com 
configurações especiais de sede mole 
provêem grande vedação. 
A característica da válvula borboleta é 
afetada pela posição do eixo (alinhado ou 
excêntrico) e o tamanho relativo do eixo 
com o da válvula. Na válvula de alto 
desempenho, a característica é também 
afetada se o eixo é movido da posição a 
montante para jusante. Para aplicações de 
controle contínuo, a válvula é limitada para 
girar entre as posições de 0 e 60o . 
 
 
 
Fig. 8.18. Custo da válvula borboleta de alto 
desempenho 
 
 
 
 
Fig. 8.19. Característica da válvula borboleta 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.17 
5.4. Descrição 
A válvula borboleta possui este nome 
por causa do formado da combinação 
disco e haste. É uma válvula totalmente 
diferente da convencional com sede-
obturador-haste. Ela possui vários séculos 
de história em serviço de controle 
contínuo. 
A válvula borboleta consiste de um 
disco, com aproximadamente o mesmo 
diâmetro externo que o diâmetro interno do 
corpo da válvula, que gira em torno de um 
eixo horizontal ou vertical, perpendicular à 
direção da vazão. O disco atua como 
basculante: na posição completamente 
paralela à direção da vazão, válvula está 
aberta; na posição perpendicular à direção 
da vazão, a válvula está fechada. Como 
ela não veda perfeitamente, pode haver 
pequeno vazamento. 
 
 
 
Fig. 8.20. Válvula de controle borboleta 
 
 
A válvula borboleta típica consiste de 
um disco que pode girar em torno de um 
eixo, em um corpo fechado. Válvulas 
borboletas modificadas são usadas em 
damper de fornalha, carburadores de carro 
e chuveiros caseiros. 
O disco da válvula borboleta se fecha 
contra um anel selante, para vedar a 
vazão. Para melhorar a vedação, pode-se 
revestir o interior da válvula com um 
material elastômero; a interação entre o 
disco e o revestimento fornece a vedação. 
Vários mecanismos de atuação, como 
alavanca e cam podem ser usados para 
operar a válvula. 
A válvula borboleta é geralmente 
disponível em carretel ou sanduíche 
(wafer), sem flange; sua instalação é mais 
econômica e simples, entre qualquer tipo 
de flanges da tubulação. Porém, esta 
conexão é politicamente incorreta, pois é 
provável haver vazamentos entre ela e por 
isso OSHA e EPA não gostam dela. 
Por questão de operação, o ângulo 
máximo de rotação da lâmina é de 60o e 
não 90o, a não ser que seja especialmente 
especificado. 
 
 
 
Fig. 8. 21. Componentes da válvula borboleta 
 
 
Atualmente são disponíveis válvulas 
borboleta com alto desempenho, com 
eixos mais robustos, discos mais pesados, 
corpos que resistem a uma classe de 
pressão mais elevada e selos que 
permitem boa vedação. Elas são 
disponíveis em diâmetros de 2" a 72", sem 
flange, de corpos com aço carbono ou 
inoxidável, com pressão de até ANSI 
Classe 2500. 
A norma API 609-1973 Butterfly valves 
descreve e define os principais tipos de 
válvulas borboleta, embora não especifique 
a sua construção mecânica. 
 
 
 
Fig. 8.22. Mecanismo de controle da válvula 
borboleta 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.18 
5.5. Vantagens 
As vantagens da válvula borboleta são: 
1. Produzir uma queda de pressão muito 
pequena, quando totalmente aberta. 
2. Ser barata, leve, de comprimento 
pequeno (raramente flangeada). O 
diâmetro da válvula pode ser do 
mesma dimensão que a tubulação. 
3. Possuir construção e operação 
extremamente simples. 
4. Fornecer controle liga-desliga e 
contínuo 
5. Manipular grandes vazões de água, 
líquidos contendo sólidos e gases 
sujos. 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.23. Formatos de disco 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.24. Efeito do perfil na área de passagem 
 
5.6. Desvantagens 
As desvantagens da borboleta são: 
1. A vedação da válvula borboleta é 
relativamente baixa, a não ser que seja 
usado selo especial. O selo pode ser 
danificado pela alta velocidade. 
2. Estas válvulas usualmente requerem 
grandes forças de atuação e são 
geralmente limitadas à baixa pressão. 
3. Quando usam materiais elastoméricos 
na sede, há limitação de temperatura. 
4. A válvula borboleta é usualmente 
construída para ser operada apenas 
em ar-para-abrir. Ela tende a fechar por 
si e a ficar em posição fechada na falta 
do sinal de atuação. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.25. Válvula de controle borboleta 
 
5.7. Aplicações 
As válvulas borboleta são usadas 
geralmente em sistemas de baixa pressão, 
onde não se necessita de vedação 
completa. Elas são normalmente usadas 
em linhas de grandes diâmetros (maiores 
que 20".) 
5.8. Supressão do ruído 
A válvula borboleta pode gerar ruído, 
como qualquer outro válvula, quando 
sujeita a determinada condição de vazão e 
queda de pressão. O disco abaulado e 
com formato de rabo de peixe geram 
menos ruído que o convencional. Porém, 
quando a vazão mássica é alta e há 
grande perda de carga, deve-se usar disco 
flautado, que pode reduzir o ruído em até 
10 dBA. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.26. Válvula borboleta com disco flautado para 
reduzir ruído 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.19 
5.9. Válvula Swing 
A válvula swing é semelhante à 
borboleta, exceto que elas giram em torno 
de um lado e não ao longo do diâmetro. 
Elas podem ser atuadas pela vazão, por 
molas de torção, por alavancas . 
As válvulas swing são usadas 
principalmente como válvulas de retenção, 
para bloquear a vazão em uma direção. 
As válvulas swing possuem 
praticamente todas as vantagens das 
válvulas borboleta: pequena queda de 
pressão, pequeno peso e custo 
relativamente pequeno. 
O vedação da válvula swing é muito 
alta, são sujeitas à deposição de 
contaminantes e introduz turbulência em 
baixas vazões. As superfícies de selagem 
sofrem erosão, quando o fluido está em 
alta velocidade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8. 27. Válvula borboleta tipo swing 
 
 
 
 
 
Tab. 9.1. Coeficiente de capacidade da válvula borboleta de alto desempenho, com vários graus de abertura, 
com o eixo a montante. Com o eixo a jusante o CV é pouco menor (10%). 
 
CV em graus de abertura, eixo a montante Diâmetro 
90 80 70 60 50 40 30 20 10 
2,0 59 59 58 56 50 40 28 14 2 
3,0 220 209 198 176 139 90 55 26 11 
4,0 420 400 376 338 265 172 104 52 20 
 
6,0 910 800 660 490 350 235 155 90 35 
8,0 1720 1620 1290 998 740 482 310 172 69 
10,0 2780 2610 2080 1610 1200 778 500 278 111 
 
12,0 4000 3820 3100 2420 1860 1240 750 410 170 
14,0 6640 6240 5050 3980 2920 1990 1200 664 266 
16,0 8400 7640 6130 4700 3700 2520 1510 840 336 
 
18,0 10350 9730 7870 6210 4550 3100 1860 1040 414 
20,0 13670 12850 10390 8200 6020 4100 2460 1370 547 
24,0 20200 19000 15400 12100 8890 6060 3649 2020 808 
 
 
 
 
 
 
 
 8.20
6. Válvula Globo 
Simbologia de P&I 
 
Convencional Três vias Angulo 
Notas: 
FC – falha fechada (fail close) 
FO – falha aberta (fail open) 
S marcada dentro da válvula significa corpo 
dividido (S – split) 
C marcada dentro da válvula significa gaiola (C – 
cage) 
Tipos 
A. Sede simples, plug caracterizado 
B. Sede simples, guiada pela gaiola 
C. Sede simples, corpo dividido (split) 
D. Sede dupla, plug guiado pelo topo 
E. Disco excêntrico, globo rotativo 
F. Ângulo 
G. Três vias ou tipo Y 
Tamanhos disponíveis 
Geralmente de ½ a 14” (12,5 a 356 
mm). Máximo diâmetro para C é 6” (152 
mm) e para E é 12 “ (305 mm) e para D é 
16 “ (406 mm). F pode ter até 42” (1050 
mm). 
Pressão 
Tipicamente todas as classes, até ANSI 
Classe 1500, com tipos B e D até ANSI 
Classe 2500 e tipos C e E limitadas a 
ANSI classe 600. 
Queda de pressão máxima admissível: 
até 6,9 MPa (1000 psi), se permitido pelo 
tamanho do atuador e classedo corpo. 
Temperatura 
Geralmente de–200 a 540 oC mas tipo B 
é limitado a 400 oC e tipo D pode operar 
desde –270 oC. Válvulas especiais podem 
operar até 650 oC 
Rangeabilidade 
Variável, típica de 20 : 1. 
Característica 
Ver Fig. 8.29 e detalhes no texto. 
Capacidade 
CV = (10 a 15) d2 com projeto de sede 
simples próximas de 10 d2 e com sede 
dupla e disco excêntrico próximas de 15d2 
Materiais de construção 
Corpo 
Ferro fundido, bronze, aço carbono, aço 
inoxidável (AISI 302 a 316), ferro dúctil, 
alumínio, Monel, titânio, Hastelloy C, 
Trim 
Aço inoxidável (AISI 302 a 316), Alloy 
20, Monel, titânio, Hastelloy C, 
Revestimento de teflon para proteção 
contra corrosão e sedes moles para 
vedação total. 
Selo 
TFE, Kel F, EPT, polietileno, 
Classe de vedação 
Sedes duplas de metal: ANSI Classe II 
e sede simples podem ser ANSI Classe IV. 
Sedes macias duplas podem ser Classe 
ANSI V e simples podem ser ANSI VI. 
Custo 
Ver Fig. 8.28. 
FC FO FC 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.21 
6.1. Válvula Globo 
Desde a década de 1970, a válvula 
globo é considerada a válvula de controle 
padrão, por causa de sua característica 
linear e associado com atuador com 
diafragma e mola. Nesta época, a válvula 
rotativa era para aplicação de liga – desliga 
e a globo era para controle contínuo. 
Atualmente, a válvula globo ainda 
predomina como válvula de controle, 
porém, é desafiada por outros tipos, como 
a esfera, borboleta e plug (macho), por 
causa de seus custos menores. 
As vantagens da válvula globo são: 
simplicidade do atuador diafragma – 
mola 
disponibilidade de variedade de 
características de vazão 
relativamente pequena probabilidade de 
cavitação e de geração de ruído 
disponibilidade de materiais diferentes 
para atender aplicações com erosão, 
corrosão, altas temperaturas e altas 
pressões 
relação linear entre sinal de controle e o 
movimento da haste 
pequena banda morta e pequena 
histerese, permitindo o seu uso sem 
posicionador. 
As desvantagens da válvula globo, 
quando comparada com as rotativas são: 
1. maior custo 
2. menor capacidade de vazão, para o 
mesmo diâmetro do corpo 
3. maior peso 
4. maior probabilidade de vazamentos 
para o exterior. 
5. maior tempo de resposta 
6. por ter menor CV , a diferença entre 
o diâmetro da válvula e o da 
tubulação é menor e por isso o 
custo é maior 
6.2. Custo 
Os custos da válvula globo estão 
mostrados na Fig. 8.28, baseados em 
corpo com flange ANSI Classe 150 com 
operador a pistão de dupla ação e 
posicionador. Podem ser usados outros 
operadores como atuador diafragma – 
mola, pistão simples ou acionado 
eletricamente. Corpos com materiais 
especiais tem o custo muitíssimo maior. 
Por exemplo, da Fig. 8.28, pode se estimar 
o custo de uma válvula globo de 4” (105 
mm), com corpo de aço carbono e trim 
guiado pela gaiola como de US$4 500. 
 
 
 
Fig. 8.28. Custo típico de válvula globo 
 
 
 
Fig. 8.29. Características da válvula globo, 
que depende do formato do plug 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.22 
6.3. Característica 
A característica da válvula globo muda 
em função da instalação. As linhas 
tracejadas refletem as características 
instaladas, a 100% da vazão, com 20% da 
queda da pressão do sistema atribuídos 
para a válvula de controle. 
6.4. Descrição 
A válvula globo é assim chamada 
porque possui um corpo com cavidade 
esférica (globo), com sede simples ou 
dupla, com obturador guiado pela haste ou 
pela gaiola e que pode apresentar várias 
características diferentes: liga-desliga, 
linear, igual percentagem. Elas são 
caracterizadas por um elemento de 
fechamento, geralmente um disco ou plug, 
que é movido por uma haste atuadora, 
perpendicular à sede em forma de anel. A 
vazão passa da entrada para a saída, 
através da sede. 
 
 
 
Fig. 8.30. Corte de uma válvula de controle tipo 
globo 
 
 
Quanto à direção da vazão, há três tipos 
principais de válvulas globo: 
1. globo, 
2. ângulo 
3. Y. 
Os três tipos diferem principalmente na 
orientação da sede em relação à direção 
da vazão através da válvula. 
A válvula ângulo possui a entrada 
defasada de 90 graus da saída, permitindo 
uma perda de carga menor que a válvula 
globo convencional. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.31. Válvula globo tipo ângulo 
 
 
A válvula tipo Y possui o corpo 
construído de modo que as mudanças na 
direção do fluido interior são minimizadas; 
é também chamada de válvula globo de 
vazão reta. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.32. Válvula globo tipo Y 
 
 
A válvula agulha é outra versão da 
globo; o seu plug é uma haste fina 
(agulha), que fornece um controle mais fino 
da vazão. É usada em linhas de até 2" (25 
mm), para o controle de vazões muito 
pequenas. É uma válvula de igual 
percentagem, com rangeabilidade típica de 
50 : 1. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.23 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.33. Válvula globo tipo agulha 
 
 
A válvula globo não é definida por 
nenhuma norma API. A indústria 
petroquímica usa a norma inglesa BS 1873 
(1975): Steel globe and globe stop and 
check valves for the petroleum, 
petrochemical and allied industries. 
6.4. Trim 
O trim da válvula consiste das peças 
internas contidas dentro do corpo e 
molhadas pelo fluido do processo. Os 
principais componentes do trim são: 
1. plug (obturador) 
2. haste 
3. anéis da sede (assento) 
Alguns modelos ainda incluem outras 
peças, tais como 
4. retentores 
5. espaçadores 
6. gaxetas guia 
7. elementos especiais 
A maior parte da perda da pressão 
dissipada na válvula é absorvida pelas 
principais peças do trim. 
O projeto do trim serve também para 
determinar a característica de vazão 
inerente da válvula. Há também trims feitos 
de material especial para aplicações com 
erosão, corrosão, cavitação e ruído. 
Característica de vazão do trim 
A válvula de controle é essencialmente 
um dispositivo para reduzir pressão. Ela 
deve variar o fluido do processo para 
conseguir o controle. O modo mais usado 
para controlar é com um conjunto de um 
único orifício e um plug. Elementos com 
vários orifícios são usados para reduzir 
ruído, evitar cavitação e combater erosão, 
mas são especiais e raros. 
Em qualquer caso, o trim da válvula é o 
seu coração e opera para dar uma relação 
específica entre a capacidade de vazão 
(ou a vazão) e o curso de levantamento do 
plug. Esta relação é definida como 
característica de vazão da válvula é 
conseguida por diferentes formatos e 
tamanhos de plug. 
As três características básicas 
fornecidas pelos fabricantes de válvula 
são: 
1. linear 
2. igual percentagem 
3. abertura rápida 
A característica ideal ou inerente é 
diferente da real ou instalada. Na ideal, 
supõe-se uma queda constante através da 
válvula e em sua operação real, a queda 
de pressão através da válvula é variável, 
sendo máxima com a válvula próxima do 
seu fechamento e mínima coma válvula 
próxima da abertura total. As variações 
também são devidas às variações da 
pressão da bomba com a vazão, perdas de 
atrito na tubulação, resistência hidrostática 
das conexões, válvulas de bloqueio e 
sensores de vazão. Há também distorções 
devidas ao tipo e projeto do trim, geometria 
do corpo da válvula, tolerâncias de 
fabricação e reprodutividade. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8. 34. Formatos de plug para produzir as três 
características mais comuns 
 
 
Compensadores e posicionadores 
podem desviar a característica instalada 
para perto da característica teórica. 
Sempre deve se usar trim com 
característica linear quando a queda de 
pressão através da válvula for 
relativamente constante. Quando a queda 
de pressão através da válvula é muito 
variável, deve-se usar característica de 
igual percentagem. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.24 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8. 35. Plug pistão guiado pela gaiola 
 
Vedação 
A válvula de controle é projetada e 
construída para executar controle e não 
para vedar a vazão da entrada para a sua 
saída. Mesmoassim, ela pode possuir 
diferente capacidade de vedação, 
dependendo do formato e tamanho dos 
seus internos. 
A válvula globo de sede simples provê 
maior vedação que a de sede dupla. Uma 
válvula globo com sede simples e com 
inserto da sede mole (e.g., teflon) pode ter 
vedação ANSI Classe VI. Sedes lapidadas 
metal – metal podem ter vedação também 
Classe VI, porém, somente quando novas. 
Em operação repetitiva de fechamento, o 
trim lapidado perde sua habilidade de 
vedação completa. 
O vazamento máximo da válvula pode 
ser calculado pela fórmula: 
 
L = 0,11 d2 
 
L é a vazão em mL/min 
d é o diâmetro interno nominal do corpo 
da válvula, em polegadas. 
A vedação da válvula, além dos 
materiais elastoméricos usados, depende 
também da temperatura e pressão do 
processo. 
6.5. Haste 
A haste da válvula conectada ao plug 
deve ser pesada e firme suficiente para 
suportar a carga do atuador para fechar e 
manter a posição, a despeito dos distúrbios 
e forças perturbadoras, sem vacilar. A 
haste não pode ser muito longa, por causa 
dos atritos do embuchamento. Porém, o 
uso do teflon ajuda a diminuir estes atritos, 
permitindo o uso de hastes pesadas e 
resistentes para suportar as forcas de 
vibração dinâmicas do fluido. 
As hastes geralmente são feitas do 
mesmo material do plug. A haste e plug 
podem ser soldados juntos ou a haste 
pode ser aparafusado no plug. 
O guia da haste deve ser de material 
mais duro do que o da haste (aço 17-4pH, 
440-C, Stellite ou aço inoxidável 
revestido de cromo duro). Alguns guias 
metálicos podem ser revestidos de teflon 
ou grafite. O bom embuchamento da haste 
da válvula evita o vazamento de fluido do 
seu interior para fora. 
6.6. Castelo 
O castelo da válvula é o conjunto de 
fechamento superior da válvula globo. 
Além de fechar o corpo da válvula, o 
castelo serve como suporte para o 
conjunto do atuador e deve selar a haste 
da válvula contra vazamento do fluido para 
o exterior. 
Como o castelo suporta pressão, o seu 
projeto é calculado de acordo com normas, 
que definem tamanho e espessura de 
flanges, espessura de parede e tamanho 
de parafusos. 
Os castelos podem ser classificados em 
três tipos: 
1. padrão 
2. estendido para aplicações muito 
quentes ou muito frias 
3. especiais, para aplicações 
criogênicas 
Castelo padrão 
O castelo padrão ou plano é o projeto 
normal fornecido na maioria das válvulas. 
Ele cobre a faixa de pressão e temperatura 
compatível com as gaxetas de selo padrão 
e os materiais de engaxetamento da haste 
padrão. Em geral, incluem as válvulas 
especificadas para ANSI Classe 150 a 
2500 de pressão e temperatura de –30 a 
315 oC. Acima de temperatura de 230 oC 
deve-se usar castelo estendido ou 
engaxetamento especial. Provavelmente 
90% das aplicações são atendidas pelo 
castelo padrão. 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.25 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8. 36. Castelo padrão flangeado 
 
 
Castelo estendido 
O castelo estendido é usualmente 
requerido quando a temperatura do fluido 
está além da faixa de temperatura 
especificada para o castelo padrão. 
Mesmo com temperaturas dentro da faixa 
de operação do castelo comum, é bom 
usar castelo estendido para proteger 
contra excursões da temperatura que 
geralmente ocorrem em distúrbios da 
operação. 
Antigamente, havia projetos diferentes 
para muito alta e muito baixa temperatura. 
O serviço quente requeria castelo com 
aletas de resfriamento, enquanto a 
aplicação fria exigia castelo alongado 
plano, sem aletas. Embora as aletas 
encarecessem o castelo, foi demonstrado 
sua inutilidade. Por isso, atualmente, a 
maioria dos projetos usa o mesmo castelo 
para aplicações quentes e frias. A exceção 
é para aplicações com temperaturas 
abaixo de –100 oC. Em geral a faixa de 
temperatura altera o material de 
construção do castelo. Assim, para a faixa 
de –30 a 430 oC usa-se o aço carbono e de 
–100 a 820 oC usa-se o aço inoxidável 
austenítico (AISI 304 e 316), embora 
alguns projetos desçam até –185 oC. 
Castelo criogênico 
O castelo criogênico é uma adaptação 
do estendido. Ele deve ser usado quando 
se trabalha na faixa de –185 a –100 oC até 
–255 oC. Quando se chega na temperatura 
extrema de –270 oC o castelo deve ser 
soldado ao corpo da válvula. O 
comprimento do castelo deve ser conforme 
a aplicação, tamanho do corpo da válvula, 
tubulação e temperatura do processo e 
geralmente mede de 300 a 900 mm. 
Pode se considerar duas criogenias: a 
padrão e a dura. O projeto padrão do 
castelo é similar ao castelo estendido 
padrão, exceto ser muito mais comprido. 
Ele pode ser aparafusado ou soldado ao 
corpo da válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.37. Castelo para temperaturas criogênicas 
 
 
O projeto para a criogenia dura é um 
sistema embutido especial, com tubos de 
aço inoxidável de paredes finas (para 
reduzir o peso do resfriamento), soldados 
diretamente ao corpo da válvula. O topo é 
soldado a um conjunto de flanges que 
aceita um castelo plano normal contendo o 
sistema de engaxetamento da haste. Há 
um sistema de selo da haste na 
extremidade do plug do castelo para 
manter o líquido criogênico afastado do 
castelo e da área de engaxetamento. O 
selo pode ter um vent ou não, mas em 
qualquer caso deve permitir o alívio da 
pressão do gás que aparece na área mais 
quente do castelo, aliviando-a para o corpo 
da válvula. 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.26 
A válvula de controle para aplicação 
criogênica deve ser montada com o castelo 
na vertical ou, no máximo, com inclinação 
de 20o da horizontal, para garantir que o 
líquido não vá se acumular na área de 
engaxetamento. Em geral estes castelos 
são limitados à pressão ANSI Classe 600. 
Selos do castelo 
Há castelo estendido com fole metálico 
de selagem, usado em aplicações onde é 
necessário vedação completa entre interior 
e exterior da válvula. Por exemplo, 
aplicações envolvendo material tóxico ou 
fluido radioativo, onde o vazamento para 
fora é perigoso para o pessoal. Estes selos 
devem ser testados com hélio e não 
podem ter vazamento maior que 1 x 10-6 
cm3/s, da atmosfera para o vácuo. 
Estes selos tem limitações de pressão e 
temperatura, usualmente cerca de 1030 
kPa (150 psi) e 40 oC ou 620 kPa (90 psi) e 
315 oC. Projetos especiais, usando 
paredes mais grossas do fole podem 
chegar até 20 MPa (2900 psi) e 590 oC. 
Embuchamento do castelo 
Para selar a haste da válvula contra 
vazamento do fluido do processo para a 
atmosfera, a parte superior do castelo 
contem uma seção chamada de caixa de 
embuchamento ou engaxetamento. Este 
conjunto consiste de flange, retentores e 
anéis. Os materiais padrão usados no 
engaxetamento são: teflon, asbesto e 
grafite. Estes materiais devem ser 
compatíveis com o fluido do processo, 
produzir o mínimo de atrito estático e 
dinâmico e ter longa vida útil. O teflon 
consegue atender tudo isso e o material 
default da maioria dos engaxetamentos da 
maioria dos fabricantes de válvulas, 
A aplicação do teflon é limitada a 230 oC 
e para temperaturas mais elevadas usa-se 
o asbesto e grafite (-20 a 450 oC) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.38. Embuchamento do castelo 
 
6.7. Corpo 
A parte principal da válvula que contem 
a pressão real e conduz o fluido é 
chamada de conjunto do corpo. Este 
conjunto consiste do corpo, castelo ou 
fechamento superior, às vezes, um flange 
no fundo e as peças internas chamadas de 
trim (plug, haste, bucha guia, anéis da 
sede, retentores da sede e anel da caixa 
de engaxetamento). 
O corpo da válvula pode ser conectado 
à tubulação por flange, rosca ou solda. 
O formato do corpo pode ser em linha 
reta, ângulo de 90o , Y ou três vias. O 
formato e estilo do corpo dependem do tipo 
do trim contido, tubulação e aplicação da 
válvula. O resultado final é um dispositivo 
que possa ser usado com um operador de 
potência (atuador) e usado para manipular 
a vazão do fluido do processo para regular 
variáveis como pressão, vazão, 
temperatura,nível. Esta regulação é 
conseguida pela redução da pressão do 
fluido e uma válvula de controle é, sempre, 
um equipamento para dissipar pressão. 
Sede simples 
O interior do corpo da válvula globo de 
sede simples oferece somente uma 
passagem do fluido. 
Válvula com sede simples é muito mais 
usada que a de sede dupla, pelas 
seguintes vantagens: 
1. disponibilidade de grande variedade 
de configurações, inclusive trims 
especiais 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.27 
2. boa capacidade de vedação (é mais 
fácil vedar um buraco do que dois) 
3. menos susceptível à vibração 
devida à massa reduzida do plug 
4. maior facilidade de manutenção 
5. pode manipular fluidos mais mal 
comportados 
A principal desvantagem é requerer 
maior força de atuação e maior atuador. 
O plug da válvula globo com uma única 
sede pode ser guiado por um dos três 
modos: 
1. pela haste 
2. pelo topo 
3. pelo topo e pelo fundo (pouco 
usado) 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.39. Válvula globo com sede simples e dupla 
 
Sede dupla 
A válvula com sede dupla ainda é 
usada, mesmo tendo várias desvantagens, 
quando comparada com a válvula de sede 
simples: 
1. válvula maior e mais pesada 
2. provê vedação ruim, pela dificuldade 
de assentar dois plugs em dois 
buracos 
A principal vantagem sobre a válvula de 
sede simples é ser semibalanceado, ou 
seja, as forças hidráulicas agindo nos dois 
plugs tendem a se cancelar, resultando em 
uma menor força requerida para atuação. 
Porém, na pratica, sempre há um 
desbalanço, por causa das pequenas 
diferenças de construção dos dois plugs. 
Válvulas globo com sede dupla são 
limitadas a diâmetros de 12 “ (300 mm), 
embora alguns fabricantes ofereçam até de 
24” (600 mm) 
Gaiola 
A válvula com gaiola é uma variante da 
válvula de sede simples e é a mais popular 
da indústria. As principais vantagens são: 
1. manutenção é muito fácil 
2. grande flexibilidade de alterar o 
plug, permitindo resolver problemas 
de cavitação e ruído. 
3. grande robustez 
Há dois projetos básicos de válvula a 
gaiola: 
1. a gaiola é usada apenas para juntar 
o anel da sede ao corpo da válvula . 
O plug da válvula não toca a gaiola. 
2. a gaiola é usada para guiar o plug, 
bem como juntar o anel da sede ao 
corpo. A gaiola possui aberturas que 
determinam a característica de 
vazão da válvula. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.40. Válvula globo com corpo bipartido 
 
Corpo dividido 
Outra variação da válvula globo de sede 
simples é a de corpo dividido ou bipartido, 
aplicada em serviço pesado da indústria 
petroquímica. O anel da sede é grampeado 
entre as duas metades do corpo e o corpo 
pode ser facilmente desmontado para 
manutenção. 
 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.28 
Válvula ângulo 
A válvula ângulo foi usada originalmente 
em aplicação com vazão para fechar, em 
alta queda de pressão. Isto é favorável 
para o corpo e trim da válvula, mas 
provoca uma alta velocidade na saída, 
gerando problema de erosão. Atualmente, 
válvula ângulo é usada para acomodar 
layout especial de tubulação, fazer dreno e 
em aplicações erosivas com sólidos em 
suspensão. Não deve ser usada em 
aplicação com alta queda de pressão, pois 
certamente há cavitação e ruído. 
Válvula Y 
A válvula globo tipo Y é aplicada 
quando se quer boa drenagem, alta 
capacidade de vazão, controle de metais 
derretidos, fluidos criogênicos e líquidos 
tipo lama. 
Segmento excêntrico 
Quando comparada com as válvulas 
rotativas, a válvula globo com segmento 
esférico excêntrico rotativo tem a 
vantagem de requerer baixo torque. Esta 
válvula de controle usa exageradamente o 
centro deslocado, como usado na válvula 
borboleta de alto desempenho, para obter 
um bom contato no fechamento. A porção 
da sede do plug tem a forma de um 
segmento esférico que é girado de 50o 
para a abertura máxima. 
 
 
 
Fig. 8.41. Válvula camflex (Masoneilan) 
 
A característica desta válvula é linear. A 
característica pode ser alterada com cam 
no posicionador ou modificando o sinal de 
saída do controlador. A sua capacidade 
está entre a capacidade da válvula de sede 
dupla e a borboleta de alto desempenho. 
Sua alta capacidade de vazão é 
conseguida com pequeno aumento de 
pressão no corpo, de modo que seu fator 
critico de vazão é muito maior do que o da 
válvula borboleta, embora seja menos 
susceptível à cavitação. 
Sua rangeabilidade é de 50 : 1. 
A válvula Camflex (Masoneilan) é um 
exemplo de válvula a segmento excêntrico. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Fig. 8.42. Válvula de 3 vias convergente e 
divergente 
 
Três vias 
A válvula de três vias é outra forma de 
configuração especial de corpo da válvula. 
Há dois tipos básicos: 
1. convergente 
2. divergente 
Na convergência, tem-se a mistura ou a 
combinação de dois fluidos entrando para 
uma saída comum. A aplicação pode ser a 
mistura de dois fluidos diferentes para 
produzir um terceiro fluido na saída. 
Na divergência tem-se a separação ou 
divisão de um fluido em uma única entrada 
em duas saídas. A aplicação pode ser o 
chaveamento de uma vazão de um vaso 
para outro vaso ou para controle de 
temperatura de um trocador de calor. 
Neste caso, uma porção do fluido pode ir 
para o trocador e o balanço contorna o 
trocador. A divisão relativa fornece o 
balanço de calor necessário para um bom 
controle de temperatura. 
As forças exercidas no plug de três vias, 
dupla sede, não são balanceadas, porque 
as pressões das três vias são diferentes e 
por isso elas não podem ser usadas em 
alta pressão . 
Calibração, Ajuste e Manutenção 
8.29 
6.8. Conexões 
A conexão mais usada entre a válvula e 
a tubulação é o flange. Nos EUA, o projeto 
e especificação do flange são 
padronizados pela norma ANSI B16.5. 
Outros países usam suas próprias normas; 
a Alemanha usa DIN. Estes sistemas são 
diferentes e não são intercambiáveis. Por 
exemplo, ANSI 16.5 estabelece nível de 
pressão em alta temperatura (400 oC ou 
750 oF), enquanto DIN define a pressão à 
temperatura ambiente (38 oC). Assim, um 
flange ANSI Classe 150 pode ser usada 
em pressões mais elevadas que um flange 
DIN 10, desde que o flange ANSI pode ser 
usado até 2,2 MPa (320 psi) à 
temperatura ambiente. 
Os flange podem ter face plana, face 
com ressalto, junta tipo anel (RTJ – ring 
type junction), entalhe e ressalto, macho e 
fêmea ou outra configuração para atender 
a aplicação. 
 
 
 
Fig. 8.43. Especificação de flange contra pressão e 
temperatura 
 
Flanges são disponíveis de 1,0 a 17,3 
MPa (150 a 2500 psi). Flange de ferro 
fundido, ferro dúctil e bronze geralmente 
tem face plana. Aço carbono e ligas são 
usualmente os materiais de flange com 
face com ressalto e acima de ANSI 600, é 
comum a junta tipo anel. Entre os flanges 
são colocadas gaxetas ou juntas, feitas de 
teflon, asbesto ou até de algum metal mais 
macio que o do flange. 
Há corpos de válvula com conexão lisa, 
sem flange, chamada wafer. O corpo sem 
flange é colocado entre dois flanges e é 
preso com parafusos transpassantes. 
O corpo da válvula pode ser soldado à 
tubulação, quando se trabalha com 
pressão muito elevada ou não se admite 
nenhum vazamento. A solda torna a 
instalação pouco flexível. 
A terceira conexão é a rosca. Ela não é 
recomendada porque elas podem vazar, 
são difíceis de manusear na tubulação e 
são sujeitas à corrosão. Mesmo assim, 
elas são comuns em válvulas com 
diâmetros pequenos (menores que 2” ou 
50 mm). 
Quando necessário, as conexões 
podem ser transformadas em outras 
diferentes, através de solda de flanges 
diferentes ou roscas. 
6.9. Materiais de construção 
Um corpo de válvula é um vaso 
contendo pressão e como tal, sua seleção 
deve seguir as recomendações das 
normas para vasos de pressão. Por 
exemplo, um material de corpo de válvula 
não pode ser usado para baixa 
temperatura se seu nível de impacto 
Charpy é abaixo de 100 kPa (15 psig) ou 
para alta temperatura se é sujeito à 
carbonização. Quando há solda no corpo, 
a solda deve ser examinada