APOSTILA VÁLVULAS INDUSTRIAIS PETROBRAS

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Válvulas Industriais 1313
Válvulas
industriais
Válvulas
industriais
s tubulações industriais permitem o encaminhamento de produ-
tos líquidos ou gasosos de um equipamento a outro. Esses produtos se-
rão designados, genericamente, de fluidos de trabalho ou simplesmente
fluidos.
As válvulas, por sua vez, se configuram como acessórios importantes
de um sistema de tubulação, permitindo, de acordo com suas caracterís-
ticas construtivas, a execução de uma ou mais das seguintes atividades:
AA
Regulagem da vazão de um produto, adequando-a a uma
determinada condição de processo solicitada.
Bloqueio da passagem de um produto, permitindo a
remoção de equipamentos para atividades de manutenção.
Alívio, a partir de um valor predefinido, da pressão de um
sistema industrial, permitindo o restabelecimento de condições
seguras num processo.
Alinhamento de um fluido, de um equipamento a outro,
permitindo apenas um sentido de escoamento, isto é,
impedindo o seu retorno.
Em muitas situações, dependendo das condições de trabalho (pressão,
temperatura e corrosividade), as válvulas são flangeadas, construção que
permite a fácil instalação e remoção desses acessórios. Entretanto, qualquer
que seja sua concepção, as válvulas rigorosamente representam pontos de
possíveis vazamentos, os quais, se ocorrerem, podem determinar a inter-
rupção de um processo produtivo ou um acidente de grandes proporções.
As válvulas podem significar, em termos de custo, cerca de 6% a 10% do
investimento necessário para a construção de uma planta petroquímica, fato
que, aliado ao exposto anteriormente, orienta-nos para a definição de um
número adequado (nem mais, nem menos) de válvulas em um projeto.
Pe
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e A
no
te
Pe
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e A
no
te
1414
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Considera-se que a falta desses componentes pode conduzir a proces-
sos industriais limitados, pouco flexíveis ou mesmo fadados a paradas
constantes por falta de opções operacionais e, em contrapartida, o exces-
so desses componentes pode levar a processos de alto investimento e
suscetíveis a emergências. O Anexo 1 apresenta a simbologia utilizada para
os acessórios de tubulação.
Outro aspecto importante é que as válvulas, como quaisquer outros
acessórios ou componentes de tubulação, introduzem resistência ao es-
coamento do fluido de trabalho, , , , , a conhecida “perda de carga”, exigin-
do que equipamentos, como bombas ou compressores, imponham ao
sistema aos quais estão ligados pressão suficiente na descarga para pro-
duzir o escoamento à custa de maior potência desenvolvida pelos aciona-
dores correspondentes (motores elétricos, turbi-
nas etc.). Tais perdas de carga dependem da con-
figuração interna da válvula, da sua dimensão e
da vazão do fluido nas diversas condições de tra-
balho. Ver Anexo 2.
Inúmeras são as normas que orientam a fabri-
cação e os testes a que devem ser submetidas as
válvulas para uma determinada aplicação. O Ane-
xo 3 relaciona as normas brasileiras, voltadas para o assunto em pauta.
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Perda de carga é perda
de energia! É provocada
pela resistência do equipamento ao
escoamento do fluido!
Classificação
Várias são as formas de classificação das válvulas, destacando-se, entre elas,
as que enfatizam a função específica de cada um desses acessórios dentro
de um processo produtivo e as que consideram a forma de acionamento
que podemos encontrar para cada um desses acessórios. Assim, temos:
Não se devem exagerar ou eliminar
válvulas. Se, de um lado, um número
excessivo pode representar problemas,
de outro, um número inferior sempre
será um problema ainda maior.
A escolha adequada do equipamento
é a chave do sucesso de um processo.
1515
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Válvulas Industriais
 São utilizadas para permitir a passagem to-
tal ou o bloqueio completo de um fluido. São projetadas para trabalhar
totalmente fechadas ou totalmente abertas.
Os tipos existentes são: válvulas gaveta ( ( ( ( (gate valvesgate valvesgate valvesgate valvesgate valves) ) ) ) ) e válvulas ma-
cho ( ( ( ( (plugplugplugplugplug, , , , , clockclockclockclockclock valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))). Como variantes das válvulas gavetas, temos as
válvulas comporta ( ( ( ( (slideslideslideslideslide, , , , , blastblastblastblastblast valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))), as válvulas de fechamento rá-
pido (((((quick-acting valvesquick-acting valvesquick-acting valvesquick-acting valvesquick-acting valves))))) e as válvulas de passagem plena ( ( ( ( (through con-through con-through con-through con-through con-
duit valvesduit valvesduit valvesduit valvesduit valves) ) ) ) ) e como variantes das válvulas macho as válvulas de esfera
(((((ballballballballball valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))) e as válvulas de 3 ou 4 vias ( ( ( ( (three&four way valvesthree&four way valvesthree&four way valvesthree&four way valvesthree&four way valves).).).).).
Quanto à função ou
natureza da aplicação
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no
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Pe
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no
te
Controlam o fluxo de um fluido, adequan-
do-o a uma necessidade específica de processo. Trabalham parcialmente
abertas.
Os tipos existentes são: válvulas globo ( ( ( ( (globeglobeglobeglobeglobe valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))), válvulas agu-
lha ( ( ( ( (needleneedleneedleneedleneedle valvesvalvesvalvesvalvesvalves), ), ), ), ), válvulas de controle (((((controlcontrolcontrolcontrolcontrol valvesvalvesvalvesvalvesvalves), ), ), ), ), válvulas bor-
boleta (((((batterflybatterflybatterflybatterflybatterfly valvesvalvesvalvesvalvesvalves) ) ) ) ) e válvulas diafragma ( ( ( ( (diaphragmdiaphragmdiaphragmdiaphragmdiaphragm valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))).
Os tipos são os seguintes: válvulas de
retenção (((((check valvescheck valvescheck valvescheck valvescheck valves),),),),), válvulas de retenção e fechamento ( ( ( ( (stopstopstopstopstop-----checkcheckcheckcheckcheck
vvvvvalvalvalvalvalveseseseses) ) ) ) ) e válvulas de pé ( ( ( ( (fffffootootootootoot vvvvvalvalvalvalvalveseseseses).).).).).
Como as válvulas redutoras e regula-
doras de pressão.
Como as válvulas de segurança e alí-
vio ( ( ( ( (safetysafetysafetysafetysafety e e e e e reliefreliefreliefreliefrelief valvesvalvesvalvesvalvesvalves) ) ) ) ) e as válvulas de contrapressão ( ( ( ( (backbackbackbackback pressu-pressu-pressu-pressu-pressu-
rerererere valvesvalvesvalvesvalvesvalves).).).).).
Quanto à forma de acionamento
Podem ser: manuais, motorizadas ou automáticas, subdivididas confor-
me esquematizado a seguir:
Manuais
Operadas por volante (com ou sem o uso de extensões ou correntes), ala-
vanca ou por meio de engrenagens (Figuras 1, 2 e 3).
VÁLVULAS DE BLOQUEIO
OUOUOUOUOU DE FECHAMENTO
(block valves)
VÁLVULAS DE REGULAGEM
(throttling valves)
VÁLVULAS QUE PERMITEM O
FLUXO EM UM ÚNICO SENTIDO
VÁLVULAS QUE CONTROLAM
A PRESSÃO A JUSANTE
VÁLVULAS QUE CONTROLAM
A PRESSÃO A MONTANTE
1616
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Válvulas Industriais
Pense e
Anote
Pense e
Anote
VÁLVULA OPERADA POR VOLANTE
FIGURA 1
VÁLVULA OPERADA POR ALAVANCA
FIGURA 2
VÁLVULA OPERADA POR MEIO DE ENGRENAGEM
FIGURA 3
A – VÁLVULA ACIMA DO OPERADOR
Volante
para corrente
Piso de operação
Volante
B – VÁLVULA ABAIXO DO OPERADOR
Haste de
extensão
Volante
Engrenagens de redução
Castelo
Flange
Haste
Orifício de
passagem
Anéis
retentores
Alavanca de manobra
Engaxetamento
Macho
(esfera oca)
1717
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Válvulas Industriais
MotorizadasOperadas por acionamento hidráulico, pneumático ou elétrico (Figuras 4,
5 e 6).
Pense e AnotePense e Anote
VÁLVULA OPERADA POR ACIONAMENTO HIDRÁULICO
FIGURA 4
VÁLVULA OPERADA POR ACIONAMENTO PNEUMÁTICO
FIGURA 5
VÁLVULA OPERADA POR ACIONAMENTO ELÉTRICO
FIGURA 6
Cilindro
hidráulico
Conexões para o
líquido acionador
Haste
deslizante
Gaxetas
Gaveta
1818
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Válvulas Industriais
VÁLVULA OPERADA POR MOLAS OU CONTRAPESO
Automáticas
Operadas por meio de molas ou contrapesos, ou, ainda, por meio da dife-
rença de pressão do fluido nos pontos de entrada e saída da válvula (Figu-
ras 7 e 8).
Pense e AnotePense e Anote
FIGURA 7
VÁLVULA OPERADA POR DIFERENÇA DE PRESSÃO
FIGURA 8
Escolha pensando nas suas necessidades,
mas coloque a segurança sempre em
primeiro lugar!
Tampa
Guia
Pino
Sede
Tampão
ENTRADA SAÍDA
1919
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Válvulas Industriais
Alguns componentes são básicos e estão presentes em todas as válvulas,
como o corpo ( ( ( ( (bodybodybodybodybody))))), o castelo ( ( ( ( (bonnetbonnetbonnetbonnetbonnet))))) e o trim, componente móvel
composto basicamente pela haste ( ( ( ( (stemstemstemstemstem))))) e pelo obturador ou tampão
(((((plugplugplugplugplug) ) ) ) ) com formato de cunha, disco, comporta e que responde pela regu-
lagem ou pelo bloqueio do fluxo do fluido de trabalho. A Figura 9 ilustra
uma válvula gaveta, em que os componentes mencionados podem ser ob-
servados. Nessa ilustração, o obturador assume a forma de uma cunha.
Em outras válvulas, a sua forma pode corresponder a um disco, a um ele-
mento deslizante tipo comporta etc.
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
Componentes e
aspectos construtivos
VÁLVULA GAVETA
FIGURA 9
A haste, que é um elemento móvel, quando existente, atravessa o cor-
po da válvula, um componente fixo. Entre eles, é necessário introduzir um
elemento de vedação, o qual recebe o nome de gaxeta e deve ser conve-
nientemente escolhido em função da aplicação. Sua instalação tem que
ser feita com o devido cuidado, uma vez que sua falha pode gerar vaza-
mentos para a atmosfera. O Anexo 5 apresenta várias gaxetas, aplicáveis
conforme as condições de trabalho previstas.
O corpo conecta-se ao castelo por rosca ou parafusos ou, ainda, por
meio de uma união ( ( ( ( (unionunionunionunionunion bonnetbonnetbonnetbonnetbonnet). ). ). ). ). A escolha por uma opção ou por outra
depende das condições de trabalho do fluido.
A fixação por meio de parafusos é muito confiável em termos de con-
tenção de vazamentos e é utilizada para válvulas de 3" ou maiores e para
condições de trabalho severas. Nesse caso, entre o castelo e o corpo da
válvula, uma junta atua como elemento de vedação, a qual deve ser espe-
cificada em conformidade com o fluido de trabalho no que diz respeito à
Haste com
rosca externa
Volante
Sobrecastelo
Gaxetas
Castelo aparafusado
Junta
Corpo
Gaveta
Sedes
Flanges
2020
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Válvulas Industriais
sua corrosividade e à severidade do trabalho. Para válvulas abaixo de 3",
a utilização da união antes mencionada é considerada eficaz e pode tam-
bém ser utilizada para condições de trabalho severas.
Em válvulas que atuam em condições de trabalho consideradas não se-
veras, a fixação direta por rosca é aceitável. Nessas duas situações, entre-
tanto, a exemplo do que ocorre quando da fixação por parafusos, o uso de
uma junta é fundamental, valendo a observação feita anteriormente no que
diz respeito à necessidade de definição da junta em função do fluido de tra-
balho (corrosividade) e do produto pressão x temperatura.
A fixação do corpo à tubulação se dá por rosca, solda ou flange, sendo
que a primeira forma de fixação (rosca) é utilizada para válvulas de peque-
no porte (até 4"), desde que as condições de trabalho assim o permitam.
Com relação ao uso de solda para fixação das válvulas, duas possibili-
dades existem: uso de solda tipo encaixe e uso de solda de topo.
A soldagem de topo válvula/tubulação é empregada para condições de
trabalho severas, exigindo chanfros adequados para as extremidades dos
tubos e da válvula, com configurações que dependem da espessura dos
materiais envolvidos, como ilustrado na Figura 10.
Os materiais utilizados na construção dos diversos componentes das vál-
vulas devem ser adequados para as condições de trabalho. Evidentemente,
definido o material em função da corrosividade, as espessuras dos compo-
nentes devem ser calculadas pela aplicação de procedimentos estabelecidos
em norma e que levam em conta os valores de pressão e temperatura do
fluido de trabalho, bem como da tensão admissível do material escolhido.
Uma relação orientadora da definição dos materiais existentes x corro-
sividade do produto é apresentada no Anexo 4. Após fabricação, a válvula
deve ser testada, normalmente com água, à temperatura ambiente e à
pressão equivalente a 1 1/2 vezes a pressão máxima de trabalho prevista.
Uma tabela prática, apresentada no capítulo correspondente à manuten-
ção de válvulas, orienta sobre a definição da pressão de teste.
Se construídas em aço-carbono em grandes espessuras ou, ainda, em
materiais tipo liga, como 4% a 6% Cr
 
com
 
0,5% Mo, após soldagem, tor-
na-se necessário um tratamento térmico de alívio de tensões. A qualida-
de da soldagem é acompanhada por teste com líquido penetrante para
localização de eventuais trincas.
Posteriormente, as soldas são radiografadas, inspeção que pode reve-
lar trincas, poros ou escórias presentes na solda. Enquanto as trincas são
inadmissíveis, os poros e as escórias presentes podem ou não ser aceitos,
dependendo da dimensão desses defeitos, bem como da sua forma.
A soldagem e o posterior tratamento térmico de alívio de tensões po-
dem distorcer a válvula, bem como afetar a junta corpo/castelo, razão pela
qual, em muitas situações, essa atividade é desenvolvida apenas com o
corpo da válvula, sem os seus internos.
Pense e
Anote
Pense e
Anote
2121
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Válvulas Industriais
Uma soldagem com características diferentes, utilizada para válvulas
menores que 2" e, portanto, para pequenas espessuras, é a tipo encaixe,
como ilustrado na Figura 11.
Pense e AnotePense e Anote
SOLDAGEM DE TOPO
FIGURA 10
B – CHANFRO EM DUPLO V VÁLVULA E TUBULAÇÃO
A – CHANFRO EM V
B – CHANFRO EM DUPLO V VÁLVULA E TUBULAÇÃO
A – CHANFRO EM V
Corpo
da válvula Tubulação
30O
1/16”
1/16”
Corpo
da válvula Tubulação
30O
1/16”
1/16”
Corpo
da válvula
TubulaçãoSolda
Solda
SOLDAGEM TIPO ENCAIXE
FIGURA 11
2222
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Válvulas Industriais
Válvulas são aplicadas em diversas situações e cumprem objetivos que
podem ser diferentes, razão pela qual tais acessórios apresentam diver-
sas formas construtivas e características próprias.
Válvula gaveta
Tal válvula, muito utilizada nas instalações industriais, é projetada, em
princípio, para operar totalmente aberta ou totalmente fechada. Se utili-
zadas parcialmente abertas, provocam grande perda de carga, fato que de-
corre da geometria, em forma de cunha, do seu obturador. Por outro lado,
totalmente aberta, dá passagem plena ao fluido de trabalho, impondo,
portanto, pequena perda de carga ao fluido.
O obturador, designado simplesmente por gaveta, em forma de cu-
nha ou provido de faces paralelas, acompanha o movimento da haste ao
qual está conectado, deslizando, durante o fechamento ou a abertura, por
meio de duas sedes. Tais sedes, em válvulas de pequeno diâmetro, po-
dem ser usinadas no próprio corpoou, como ocorre na maior parte das
aplicações, podem ser constituídas de duas peças independentes do cor-
po da válvula, fixadas por pressão, rosca ou pressão seguida de soldagem,
nos casos de operação em condições mais severas.
Os materiais utilizados internamente às válvulas podem ser de alto
ponto de fusão, acima de 1.100ºC, condição que confere a designação de
válvulas de segurança contra incêndio.
Nessas válvulas, a vedação é obtida de metal contra metal, exigindo
ajustes mais perfeitos e, portanto, trabalhosos, entre a sede e a gaveta.
Dessa forma, válvulas de segurança contra incêndio não admitem materi-
ais, tais como plástico, bronze, latão etc.
Sede e gaveta são componentes que podem ser recuperados ou substi-
tuídos, exigindo-se para isso um ajuste, cujo procedimento é mostrado
no capítulo referente à manutenção de válvulas.
A gaveta constituída de uma única peça, como ilustrado na Figura 9, é
utilizada para líquidos em geral, independentemente do diâmetro e das
condições de pressão e temperatura. Tais líquidos não devem ser excessi-
vamente corrosivos ou deixar sedimentos, os quais, se depositados na parte
inferior do alojamento da gaveta, impedem o total fechamento, dando
origem à passagem de fluido de trabalho (falta de vedação).
Para linhas de vapor, acima de 8" de diâmetro, as válvulas gavetas são
muito utilizadas, promovendo um bloqueio eficiente. O mesmo ocorre com
linhas de ar comprimido acima de 2".
As válvulas gaveta podem, ainda, apresentar gavetas constituídas de
mais de uma peça, como a ilustrada na Figura 12. Nela, há duas peças
articuladas entre si e que trabalham com uma haste cuja parte terminal
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Válvulas/Tipos
2323
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Válvulas Industriais
está rosqueada em um componente em forma de cunha. Com o movimen-
to descendente da haste, a cunha mencionada abre as partes articuladas
da gaveta, jogando-as contra a sede, promovendo-se, dessa forma, veda-
ção eficiente.
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
VÁLVULA GAVETA/GAVETA ARTICULADA
FIGURA 12
A válvula de gaveta única e a articulada, apresentada na Figura 12,
podem operar em qualquer posição.
Outra variante de válvula gaveta, muito utilizada para válvulas de gran-
des diâmetros em tubulações de vapor, alta pressão, é constituída de dois
discos livres, um dos quais contém um pequeno furo e fica do lado de
maior pressão da tubulação. Em função do furo, o fluido que está sendo
bloqueado penetra entre os discos e os afasta de modo a jogá-los contra
as respectivas sedes, estabelecendo-se, dessa forma, um procedimento de
vedação eficiente (Figura 13).
Existe um problema importante e que está relacio-
nado com a abertura de válvulas de grande diâmetro
(acima de 8") que operam em sistemas de alta pres-
são (acima de 16kgf/cm2).
Nessas válvulas, a pressão exercida pelo fluido so-
bre a gaveta é alta e o esforço para abertura é signifi-
cativo, em face do atrito desenvolvido entre a gaveta
e a sede durante a abertura.
Para contornar essa dificuldade, uma tubulação de
pequeno diâmetro, provida de uma válvula gaveta,
ligando os dois lados da válvula, pressurizados e não
pressurizados, é a solução normalmente utilizada.
VÁLVULA GAVETA/SEDE DE DISCOS
FIGURA 13
Conexões para o
líquido acionador
Cilindro
hidráulico
Gaxetas
Haste deslizante
Gaveta
Discos
livres
2424
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Válvulas Industriais
Do ponto de vista construtivo da haste, existem, no mercado, três
possibilidades:
A rosca da haste fica em contato
com a atmosfera, longe do contato com o fluido de trabalho, fato impor-
tante no que diz respeito à durabilidade da válvula.
Nesse tipo de válvula, o volante, ligado ao castelo por uma porca, ao
ser movimentado, transmite um movimento de translação para a has-
te, a qual passa a indicar, visualmente, a condição de abertura da válvu-
la. Para válvulas utilizadas em sistemas de vapor, pressão acima de 8kgf/
cm2, diâmetro acima de 3", utilizam-se, por orientação da Norma USAS
B.31.1, hastes ascendentes.
Pense e
Anote
Pense e
Anote
HASTE ASCENDENTE/ROSCA EXTERNA
(((((outsideoutsideoutsideoutsideoutside screw andscrew andscrew andscrew andscrew and yokeyokeyokeyokeyoke – OS&Y) – OS&Y) – OS&Y) – OS&Y) – OS&Y)
Durante o funcionamento normal do sistema, a válvula de grande
diâmetro está fechada, bem como a de menor porte, situada na
tubulação de contorno (by-pass). Por ocasião da abertura da válvula
de grande diâmetro (válvula principal),
faz-se, inicialmente, a abertura da válvula
de by-pass, obtendo-se, com isso, uma
equalização da pressão dos dois lados
da gaveta, o que reduz o esforço exigido
na abertura da válvula principal.
O by-pass equaliza
a pressão dos dois lados
da gaveta, permitindo
menor esforço na abertura!
VÁLVULA DE HASTE ASCENDENTE/ROSCA EXTERNA
Haste com
rosca externa
Volante
Sobrecastelo
Sobreposta
Gaxetas
Castelo
aparafusado
Junta
Corpo
Gaveta
Sedes
Flanges
FIGURA 14
2525
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Sistema barato e de pior qualidade que os
anteriormente apresentados, é constituído de haste sem movimento de trans-
lação. Nele, a gaveta é rosqueada à haste, e o acionamento, via volante, des-
loca a gaveta para cima e para baixo, abrindo ou fechando a válvula. Nesse
esquema, como a haste não tem movimento de translação, o posicionamento
da válvula, aberta ou fechada, não pode ser definido a partir da haste.
A haste, nesse caso, gira de forma
solidária ao volante, e a rosca penetra na válvula, condição que caracteri-
za essa válvula como de pior qualidade em relação ao modelo anterior.
Pense e AnotePense e Anote
HASTE ASCENDENTE/ROSCA INTERNA
(((((risingrisingrisingrisingrising stemstemstemstemstem – RS) – RS) – RS) – RS) – RS)
HASTE NÃO ASCENDENTE
(((((nonnonnonnonnon risingrisingrisingrisingrising stemstemstemstemstem)))))
VÁLVULA DE HASTE ASCENDENTE/ROSCA INTERNA
FIGURA 15
Porca de aperto
Volante
Sobreposta
Gaxetas
Castelo
rosqueado
Haste com
rosca interna
Corpo
Gaveta
Extremos
rosqueados
Porca do volante
L B
V
D
H (aberta)
Luva de segurança
Bucha rosqueada
Aperta-gaxeta
Gaxeta
Parafuso e porca de
base do castelo
Parafuso de ligação
Porca de ligação
Corpo
Anel sede
Volante
Engraxadeira
Haste
Castelo
Porca aperta-gaxeta
Prisioneiro aperta-gaxeta
Tampa
Junta da base
da tampa
Cunha
VÁLVULA DE HASTE NÃO ASCENDENTE
FIGURA 16
2626
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Algumas válvulas gavetas especiais são encontradas, como as válvu-
las de comporta ( ( ( ( (slideslideslideslideslide valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))), as válvulas de fechamento rápido ( ( ( ( (quickquickquickquickquick-----
actingactingactingactingacting valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))) e as válvulas de passagem plena ( ( ( ( (throughthroughthroughthroughthrough conduitconduitconduitconduitconduit valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))),
como segue:
A gaveta é dotada de um furo central
que permite o seu alinhamento com a tubulação, liberando totalmente a
passagem do fluido. Tais válvulas encontram aplicação em oleodutos nos
quais é necessária a utilização de dispositivo de limpeza, conhecido por
pig, que, acionado pelo próprio produto bombeado ou por água, desloca-
se ao longo da tubulação em um movimento que combina rotação com
translação, “raspando-a” internamente.
Operando de forma similar ao pig, no que diz respeito aos movimen-
tos de rotação e translação, um outro dispositivo, este dotado de fonte
radioativa, pode detectare posicionar, ao longo da tubulação, pontos de
menor espessura que precisam ser reparados.
Geralmente, oleodutos são utilizados para o escoamento de mais de
um produto. Assim, entre dois produtos diferentes, é necessária a utiliza-
ção de uma esfera de modo a definir perfeitamente a interface entre esses
produtos. Todos os dispositivos mencionados exigem passagem plena junto
às válvulas.
Pense e AnotePense e Anote VÁLVULAS DE PASSAGEM PLENA
São válvulas utilizadas em situa-
ções em que o fluxo do fluido precisa ser interrompido rapidamente, sen-
do o que ocorre em válvulas de descarregamento de caminhões. Nessas
válvulas (Figura 18), uma alavanca substitui o volante, deslocando de for-
ma rápida a gaveta e fazendo o fechamento da válvula.
VÁLVULA DE PASSAGEM PLENA
FIGURA 17
Haste
Volante
Sobreposta
VISTA
FRONTAL
DA GAVETA
Castelo
Corpo
Gaveta maciça
(em duas partes)
Sedes
Guias fixas
da gaveta
VÁLVULAS DE FECHAMENTO RÁPIDO
2727
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Válvulas cujas gavetas assemelham-se a chapas,
portanto, de superfícies planas e não em forma de cunha, que deslizam
sobre guias, controlando a passagem de gases, os quais podem conter par-
tículas sólidas dispersas. Tais válvulas encontram aplicação em dutos de
CO das unidades de craqueamento catalítico para controlar a pressão no
interior do reator. Nesse caso, a gaveta pode ser dupla, isto é, duas chapas
deslizantes. Trabalhando nas mesmas guias, deslizam sobre elas e se en-
contram no centro da válvula. Como as extremidades de cada chapa con-
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
VÁLVULA DE FECHAMENTO RÁPIDO
FIGURA 19
DISPOSITIVO DE LIMPEZA (PIG)
FIGURA 18
VÁLVULAS COMPORTA
Guia da
alavanca
Alavanca
de operação
Haste deslizante
Gaxeta
Castelo
aparafusado
Gaveta
Flange
Brushes
Brushes
pig
2828
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
VÁLVULA COMPORTA
FIGURA 20
Válvula macho
As válvulas macho, classificadas como válvulas de bloqueio ou de fecha-
mento, apresentam uma característica interessante, que é o acionamento
mediante a rotação de uma alavanca em apenas 1/4 de volta, tornando-
se, por essa razão, válvulas de fechamento rápido.
Do ponto de vista de sua construção, apresentam como obturador um
componente designado de macho, o qual, conectado à alavanca mencio-
nada, gira para definição das posições aberta e fechada. Normalmente, nes-
sas válvulas, o uso do macho em condições de fechamento parcial não é
recomendável diante da grande perda de carga nessa condição de trabalho.
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Guia
Comporta
têm um semicírculo, o encontro no centro da válvula dá origem a uma
abertura circular de passagem mínima do gás mencionado e necessária
para garantir a segurança operacional do reator. A Figura 20, esquemati-
camente, ilustra esse tipo de válvula.
2929
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
A graxa, evidentemente, tem de ser compatível com o fluido em esco-
amento. Por outro lado, como através das ranhuras mencionadas podem
ocorrer vazamentos de produto para a atmosfera, válvulas de retenção,
constituídas de esferas e molas, são dispostas no trajeto percorrido pela
graxa, como observado na Figura 22.
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
Precisou de bloqueio rápido?
Use uma válvula macho!
VÁLVULA MACHO
Tais válvulas são aplicáveis, quando em pequenos diâmetros e baixas
pressões, para bloqueio de água, vapor e líquidos e, em quaisquer diâme-
tros e pressões, para gases de um modo geral.
A Figura 21 mostra uma válvula macho com obturador em forma de
cone e que dispõe de uma passagem retangular para o fluido. Diante do
atrito que se desenvolve entre o macho e a sede, a válvula é dotada de
dispositivo de lubrificação, o qual conduz a graxa, sob pressão, através de
ranhuras existentes nesse obturador.
Engaxadeira
Sobreposta
Gaxetas
Sedes
Macho
Orifício de
passagem
Rasgos de lubrificação
Alavanca
de manobra
FIGURA 20
3030
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Pense e
Anote
Pense e
Anote
VÁLVULA MACHO/LUBRIFICAÇÃO
FIGURA 22
Válvulas macho, de grande diâmetro e de aplicação especial, dotadas
de obturador em forma de cone, podem conter um dispositivo que per-
mite promover um pequeno deslocamento do macho na direção perpen-
dicular à definida pelas linhas de fluxo, logo que acionada a alavanca. As-
sim, acionada a alavanca, num primeiro momento, o macho tem o deslo-
camento mencionado e, em seguida, gira, proporcionando a abertura ou
o fechamento da válvula. Tal movimento evita a impossibilidade de aber-
tura ou fechamento da válvula para situações em que o atrito que se de-
senvolve entre o macho e a sede é grande.
Para altas temperaturas, acima do limite de utilização das graxas usu-
ais, as válvulas macho, quando empregadas, não são lubrificadas.
O obturador de uma válvula macho pode ser em forma de esfera, a qual
é vedada normalmente por materiais como borracha, neoprene, ou Teflon,
limitando o uso a temperaturas abaixo do ponto de fusão desses materi-
ais. São válvulas eficientes, utilizadas para bloqueio de líquidos e gases
em quaisquer diâmetros e níveis de pressão. A Figura 23 ilustra uma vál-
vula que recebe a designação de válvula de esfera ( ( ( ( (ballballballballball valvesvalvesvalvesvalvesvalves).).).).).
Conexão para lubrificação
Porca/parafusos
da sobreposta
Porca de fixação da tampa
Tampa
Ranhura
lubrificação
Câmara de
lubrificação
Plugue cônico
Corpo
Junta
Anel de metal
Anel de gaxeta
Sobreposta
Encaixe quadrado
para uso de chave
Válvula de
retenção para
lubrificantes
3131
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Além da válvula esfera, uma outra variante de válvula macho é a vál-
vula de 3 ou 4 vias (((((threethreethreethreethree & & & & & fourfourfourfourfour waywaywaywayway valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))). O macho, nesse tipo de
válvula, é escavado em T, L ou X, e o corpo da válvula é dotado de 3 ou 4
conexões, permitindo mais de uma alternativa de alinhamento do produ-
to (Figura 24).
Pense e AnotePense e Anote
VÁLVULA MACHO DE 3 OU 4 VIAS
FIGURA 24
VÁLVULA ESFERA
FIGURA 23
Alavanca
de manobraHaste
Engaxetamento
Macho
(esfera oca)
Orifício de
passagem
Anéis retentores
Alavanca de manobra
Haste
Engaxetamento
Macho
(esfera oca)
Orifício de
passagem
Anéis retentores
Macho
POSIÇÃO ABERTA
CORTE EM PROJEÇÃO
HORIZONTAL
3232
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Válvula globo
São destinadas a controlar o fluxo de um produto
qualquer em uma tubulação por permitir várias posições de regulagem
(Figura 25).
Pense e AnotePense e Anote
VÁLVULAS GLOBO
(globeglobeglobeglobeglobe valvesvalvesvalvesvalvesvalves)
VÁLVULA GLOBO
FIGURA 25
Pela sua configuração, com o fluido que escoa da parte inferior para a
superior do obturador (“tampão”), a válvula globo impõe significativa
mudança na direção desse escoamento, tendo-se como conseqüência a
ocorrência de grande perda de carga. Fechadas, tais válvulas permitem
vedações estanques. Além disso, os seus internos podem ser de materiais
de alto ponto de fusão (acima de 1.100ºC), caracterizando-as como vál-
vulas de segurança contra incêncio. Em válvulas menores, aplicadas
em serviços que não exijam essa característica, alguns internos podem ser
de neoprene, borracha ou de outros materiais de baixo ponto de fusão.
Algumas válvulas globo possuem características especiais, comoas
válvulas angulares (((((angleangleangleangleangle valvesvalvesvalvesvalvesvalves), ), ), ), ), as válvulas em “Y” e as válvulas agu-
lha (((((needleneedleneedleneedleneedle valvesvalvesvalvesvalvesvalves).).).).).
Válvulas angulares
As válvulas angulares, conforme a Figura 26, apresentam os bocais de en-
trada e saída de produto dispostos a 90º, arranjo que confere perda de
carga menor que as válvulas globo. Entretanto, sua utilização é limitada
Haste com
rosca externa
Volante
Sobreposta
Castelo aparafusado
Tampão
Sede
Sentido
de fluxo
3333
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
em função de restrições ao seu posicionamento nas tubulações. Depen-
dendo desse posicionamento, particularmente em linhas que operam em
alta temperatura, esforços excessivos, gerados por efeito da dilatação, atu-
am sobre o corpo dessas válvulas, podendo, em determinadas situações,
provocar a ruptura.
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
Válvulas
agulha
As válvulas agulha
apresentam um tam-
pão (Figura 27), o qual,
deslocado por ação do
volante, libera passa-
gem pequena para o
fluido, permitindo
ajustes finos de vazão.
São utilizadas com fre-
qüência em linhas de
sistemas de lubrifica-
ção de equipamentos
dinâmicos por permi-
tirem regulagens ade-
quadas da pressão.
VÁLVULAS AGULHA
Castelo
de união
Agulha
Sede
Porca
Trajetória
do fluido
VÁLVULAS ANGULARES
FIGURA 26
Porca de aperto
Gaxetas
Haste com rosca
Tampão
Trajetória do fluido
FIGURA 27
3434
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Válvulas em “Y”
As válvulas em “Y” apresentam como diferença, comparativamente à vál-
vula globo tradicional, o posicionamento da sede, o qual é definido segun-
do um ângulo de 45º em relação à linha de centro da tubulação. Essa cons-
trução reduz a perda de carga através da válvula, minimizando o problema
existente nas válvulas globo tradicionais. São utilizadas mais intensamente
em linhas de vapor nas atividades de bloqueio e regulagem de fluxo.
Pense e
Anote
Pense e
Anote
VÁLVULAS EM “Y”
FIGURA 28
Válvula de retenção
As válvulas de retenção ( ( ( ( (checkcheckcheckcheckcheck valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))) permitem o escoamento do flui-
do de trabalho em apenas um sentido. O seu obturador, também cha-
mado de tampão, é pressionado pelo próprio fluido contra a sede, quan-
do o escoamento ocorre em um determinado sentido, vedação que pode
ou não ser auxiliada por uma mola. No sentido oposto, o mesmo fluido
atua sobre o tampão, afastando-o da sede; ele vence, nesse caso, a força
da mola, se existente.
Um tipo de válvula de retenção, que atua no sentido de impedir o va-
zamento do produto em escoamento para a atmosfera, constituído de
esferas e válvulas, foi apresentado anteriormente. No caso mencionado, a
válvula permitia a injeção da graxa de fora para dentro da válvula, lubrifi-
cando as faces do macho em forma de cone e também a sede. No sentido
oposto, entretanto, impedia não só o retorno da própria graxa, como o
vazamento de produto para a atmosfera.
Dispositivo similar é o caso do pneu de automóvel pressurizado com ar
comprimido injetado através de uma válvula de retenção. Retirado o bico de
injeção de ar comprimido, o ar pressurizado do pneu tenderia a escoar para
a atmosfera, no que é impedido pela válvula de retenção existente no pneu.
Tampão
Sede
Trajetória
do fluido
3535
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Em instalações industriais, particularmente quando duas bombas centrí-
fugas operam com a mesma finalidade, uma reserva da outra (Figura 29), o
produto da descarga da bomba em operação pode, em face do arranjo de
tubulações normalmente utilizado, injetar produto na bomba parada em fluxo
reverso, fazendo-a girar ao contrário. Nessa situação, o rotor da bomba des-
conecta-se do eixo, gerando um acidente de proporções consideráveis.
Um tipo particular de válvula, o qual não pode, rigorosamente, ser classi-
ficado como válvula de retenção, designado como válvula de passagem mí-
nima ou de recirculação, também é utilizado na descarga de algumas bom-
bas, que não podem operar abaixo de uma determinada vazão sem mostrar
aquecimento excessivo capaz de provocar o travamento da bomba.
Para a bomba que opera acima da vazão mínima, a válvula opera como
uma retenção comum, permitindo o fluxo de produto no sentido da bomba
para o sistema de descarga. Porém, quando a vazão da bomba está abaixo
da vazão mínima, uma linha lateral, acionada mecanicamente por um
sistema de alavancas, é aberta, permitindo ao fluido retornar parcialmen-
te para a sucção. Assim, uma parte do fluido bombeado segue o trajeto
bomba/sistema de descarga, e uma segunda parte retorna para a sucção
da bomba, via linha lateral. Dessa forma, por meio da bomba, o fluxo de
produto é a soma dos fluxos mencionados, cuja totalidade supera o fluxo
mínimo necessário para a bomba.
O produto, na válvula de passagem míni-
ma, opera com grande velocidade e, como o
desgaste é em geral proporcional ao quadra-
do da velocidade, os internos desse acessó-
rio são normalmente de grande dureza, ou
seja, da ordem de 70Rc (Figura 30).
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
Sem válvula de retenção, há um risco
enorme de se “perder” a bomba!
BOMBAS CENTRÍFUGAS/USO DA VÁLVULA DE RETENÇÃO
FIGURA 29
Bomba A
Bomba B
3636
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Pense e
Anote
Pense e
Anote
BOMBAS CENTRÍFUGAS/VÁLVULA DE PASSAGEM MÍNIMA
FIGURA 30
Várias configurações para o tampão dão origem a válvulas de retenção
diferentes. Destacam-se as válvulas de retenção de levantamento ( ( ( ( (liftliftliftliftlift-----
checkcheckcheckcheckcheck valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))), as válvulas de retenção de portinhola ( ( ( ( (swingswingswingswingswing-----checkcheckcheckcheckcheck val-val-val-val-val-
vesvesvesvesves) ) ) ) ) e as válvulas de retenção de esferas ( ( ( ( (ballballballballball-----checkcheckcheckcheckcheck valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))).
Válvulas de retenção
e de levantamento
A Figura 31 ilustra esse tipo de válvula, em que o tampão trabalha conecta-
do a um pino, o qual, sob a ação da pressão do fluido, promove o seu levan-
tamento e o escoamento desejado. Por outro lado, quando a pressão do flui-
do na parte superior do tampão é maior do que a existente na sua parte
inferior, esse obturador, jogado contra a sede, impede o retorno do fluido.
Tal tipo de válvula oferece, praticamente, a mesma resistência ao es-
coamento que as válvulas globo e é mais intensamente utilizado para sis-
temas gás ou vapor de diâmetros acima de 6". O sistema pino/guia, por
sua vez, está sujeito a emperramento, podendo, particularmente, quan-
do do manuseio de produtos com sedimentos ou corrosivos, deixar de
operar de forma satisfatória.
Guia superior
Tampão ou
disco (descarga)
Sede
Tampão ou disco
(passagem mínima)
Passagem
mínima
Sede
(passagem mínima)
Guia inferior
3737
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Válvulas de retenção de portinhola
Com a sede disposta quase que a 90º da linha de centro da tubulação, as
válvulas de retenção de portinhola (swing-check valves) têm perda
de carga menor que a apresentada anteriormente, podendo ser utilizadas,
de acordo com algumas características construtivas, nas posições horizon-
tal e vertical. São sujeitas a emperramento em face da existência do pino
articulado, ilustrado na Figura 32.
Pense e AnotePense e Anote
VÁLVULA DE RETENÇÃO DE LEVANTAMENTOFIGURA 31
VÁLVULA DE RETENÇÃO DE PORTINHOLA
FIGURA 32
Quando operam com fluido dotado de seguidas inversões de fluxo,
podem vibrar intensamente, provocando muito ruído e dando origem a
um fenômeno conhecido como chattering.
Tampa
Guia
Pino
Sede
Tampão
Entrada Saída
Tampa
Flange
de saída
Flange de
entrada
Tampão
Sede
3838
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
VÁVULA DE PÉ
Válvulas de retenção de esferas
Utilizadas mais intensamente para fluidos de grande viscosidade que es-
coam em sistemas de 2" ou de menor diâmetro, as válvulas de reten-
ção de esferas ( ( ( ( (ballballballballball-----chekchekchekchekchek valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))) encontram grande aplicação industrial
(Figura 33).
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Concluindo, temos as válvulas de pé ( ( ( ( (fffffootootootootoot vvvvvalvalvalvalvalveseseseses))))), mostradas na Fi-
gura 34, e as válvulas de retenção e fechamento ( ( ( ( (stopstopstopstopstop-----checkcheckcheckcheckcheck valvesvalvesvalvesvalvesvalves),),),),),
na Figura 35.
VÁVULA DE RETENÇÃO DE ESFERAS
FIGURA 33
FIGURA 34
Esfera
SaídaEntrada
Bocal de saída
Pino
Guia
Grade
de entrada
Tampão
3939
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
As válvulas de pé ( ( ( ( (fffffootootootootoot vvvvvalvalvalvalvalveseseseses) ) ) ) ) são utilizadas intensamente nas linhas
de alimentação de bombas centrífugas, que succionam de reservatórios
não pressurizados com ponto de captação abaixo da linha de centro da
bomba, como um rio ou tanque aberto. Nessa situação, o líquido, antes
da partida da bomba, deve preencher toda a tubulação de sucção, chegan-
do até o impelidor, numa operação conhecida como escorva.
Concluído o bombeamento e desligada a bomba, o líquido existente
na sucção tende a escoar espontaneamente de volta ao reservatório, de-
terminando a necessidade de um novo enchimento da tubulação de suc-
ção (escorva) por ocasião do bombeamento seguinte. Este procedimento
é evitado pela adição da válvula de pé na sucção, a qual, pela ação do
tampão, impede o retorno do líquido para o reservatório.
A válvula de pé, quando opera com líquidos que apresentam partícu-
las sólidas, é normalmente envolvida por uma tela, a qual retém, por
ocasião do bombeamento, tais partículas, impedindo que as mesmas cir-
culem pelo interior da bomba e sejam levadas ao ponto de utilização do
produto bombeado.
As válvulas de fechamento e retenção ( ( ( ( (stopstopstopstopstop-----checkcheckcheckcheckcheck valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))), utiliza-
das em linhas de saída de caldeira, operam segundo os conceitos de vál-
vula de retenção e válvula globo, em que o tampão, guiado por um pino,
atua de forma similar às válvulas de retenção de levantamento (liftliftliftliftlift-checkcheckcheckcheckcheck
valvesvalvesvalvesvalvesvalves). Além disso, uma haste, movimentada por um volante, trava o pino
mencionado, jogando o tampão contra a sede, o que fecha a válvula em
condição de eficiência similar à apresentada pelas válvulas globo.
VÁVULA DE RETENÇÃO E FECHAMENTO
FIGURA 35
Tampão
Haste rosqueada
Guia
Entrada Saída
Haste do
tampão
4040
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Válvulas de segurança e de alívio
Tais válvulas são fundamentais para a segurança operacional das instala-
ções industriais. Limitam, normalmente por ação de uma mola ou de um
contrapeso, a pressão no interior de um sistema, mantendo-o dentro das
condições limites de projeto. Excedida a pressão predefinida como segu-
ra, a válvula abre, descarregando para outros sistemas, como o sistema
de tocha (flare) ou para a atmosfera, situação que ocorre em compresso-
res de ar comprimido ou em caldeiras a vápor d´água.
No caso de caldeiras, a descarga dessas válvulas, as quais devem estar
sempre posicionadas de modo a não causarem riscos ao homem, é segui-
da de ruído intenso quando da passagem do fluido, razão pela qual, em
muitas situações, um silenciador também é utilizado na seqüência da
instalação.
Assim como as válvulas de retenção, as válvulas de segurança e de alí-
vio operam por ação da pressão ou diferença de pressão desenvolvida pelo
próprio fluido de trabalho, caracterizando-se, portanto, como válvulas
automáticas.
Nesse tipo de válvula, a pressão do fluido de trabalho, que atua sobre
a parte inferior do tampão, também chamado de disco ou sede superior,
vence a resistência da mola (ou contrapeso), abrindo-a e permitindo que
ela descarregue para um sistema de alívio.
Caso a válvula esteja alinhada para um sistema também pressurizado,
o esforço desenvolvido na parte inferior do tampão vence a resistência da
mola adicionada ao esforço desenvolvido pela pressão do fluido do siste-
ma de descarga, atuante na parte superior do tampão.
Tal pressão, designada de contrapressão ( ( ( ( (backbackbackbackback pressurepressurepressurepressurepressure))))), pode ser anu-
lada em algumas válvulas pelo uso de algum tipo de dispositivo, como
um fole, caso em que a válvula é dita balanceada.
A Figura 36 ilustra uma válvula de segurança convencional, e as Figu-
ras 37 e 38 mostram válvulas balanceadas, nas quais, com o auxílio ou
não de fole, a construção permite fazer com que sobre o disco, tanto na
sua parte inferior como na superior, os esforços gerados pelo produto da
descarga sejam os mesmos. Este esquema possibilita, portanto, anular os
esforços sobre ele automaticamente. Tanto as válvulas balanceadas como
as não balanceadas podem ser dotadas de uma alavanca externa para aci-
onamento manual, proporcionando uma verificação ou teste dessas vál-
vulas para certificação da funcionalidade das mesmas.
PSV ou PRV: a melhor forma
de deixar uma planta
operacionalmente segura!
Pense e
Anote
Pense e
Anote
4141
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
VALVULA DE SEGURANÇA CONVENCIONAL/ESQUEMA
FIGURA 36
Pense e AnotePense e Anote
Porca de
regulagem
Mola
Bocal
de saída
Tampão
Sede
Bocal de entrada
Castelo
VentM
ol
a 
(F
s)
PB
PB
PV
Guia
do disco
Tampão
ou disco
PB
PB
CASTELO COM VENT PARA
DESCARGA DA VÁLVULA
PV AN = Fs + (PB AN)
CASTELO COM VENT PARA
DESCARGA DA VÁLVULA
4242
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
As características operacionais dessas válvulas dependem da natureza
do fluido de trabalho, razão pela qual são designadas de válvulas de se-
gurança ( ( ( ( (safetysafetysafetysafetysafety valvesvalvesvalvesvalvesvalves))))) quando operam com gases, ou válvulas de alí-
vio ( ( ( ( (reliefreliefreliefreliefrelief valvesvalvesvalvesvalvesvalves) ) ) ) ) quando operam com líquidos. Assim, a abertura de uma
válvula que opera com vapor ou gás, devido à alta compressibilidade des-
tes, traduz-se por ação rápida conhecida como pop action, que permite
designar as válvulas de segurança como válvulas pop. Na prática, no ca-
pítulo que trata da manutenção de válvulas, as válvulas de segurança e de
VÁLVULA DE SEGURANÇA BALANCEADA
FIGURA 37
VÁLVULA DE SEGURANÇA BALANCEADA
FIGURA 38
Pense e AnotePense e Anote
Mola do
castelo ventrado
Vent do fole
FS
PV
Fole
com vent
Tampão
ou disco
PB
AB = AN
AB = Área efetiva do fole
AD = Área do disco
AN = Área de assentemento no bocal
AP = Área do pistão
FS = Força da mola
PV = Pressão no vaso/manométrica
PB = Contrapressãoimposta pelo
sistema em libras/pol2/manométrica
PS = Pressão de ajuste
Nota
Na figura PV = PS (PV) (AN) =
FS (típica) e PS = FS/AN
Mola docastelo ventado
Vent
Tampão
ou disco
PB
AP = AN
PBPB
Pi
st
ão
PV
PB PB
FS
DISCO OU TAMPÃO BALANCEADO
TIPO PISTÃO COM VENT
DISCO OU TAMPÃO BALANCEADO
TIPO PISTÃO COM VENT
4343
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
alívio, independentemente do estado físico do produto com os quais tra-
balham, são designadas apenas como válvulas de segurança.
Um equipamento, como uma caldeira, por exemplo, deve ser subme-
tido a teste hidrostático realizado a uma pressão da ordem de 1 1/2 vez a
pressão de trabalho do equipamento, valor superior à pressão de ajuste
da válvula de segurança. Durante o teste, a válvula deve ser removida ou,
na impossibilidade de sua remoção, particularmente nos casos em que a
válvula é soldada, ela deve ser travada na condição fechada para permitir
o referido teste. A Figuras 39 e 40 mostram, respectivamente, um plugue
e um grampo utilizados no teste.
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
Plugue
Pino
Cap
Anel “O”
Bocal
Parafuso do grampo
teste Rosqueado
Grampo de testePorca
HasteParafuso de ajuste
Porca de ajuste
Castelo
Grampo de teste
Conjunto grampo
de teste
VÁLVULA DE SEGURANÇA/PLUGUE DE TRAVAMENTO
FIGURA 39
VÁLVULA DE SEGURANÇA/GRAMPO DE TRAVAMENTO
FIGURA 40
4444
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Alguns termos são utilizados com freqüência quando estamos tratan-
do de válvulas de segurança e de alívio, sendo que os principais estão
relacionados a seguir.
Pressão de operação
É a pressão de operação do fluido de trabalho, entendendo-se que ele pode
estar em mais de uma condição de pressão e temperatura, todas conside-
radas condições de trabalho. Dentre elas, a que corresponde à maior pres-
são é utilizada como referência para definir pressão de abertura da válvu-
la, designada de pressão de ajuste.
Pressão de ajuste
É a pressão definida para abertura da válvula, valor evidentemente maior
que a pressão de operação usual, guardando entre elas diferença de pres-
são de 10%.
Na situação em que a válvula de segurança ou de alívio descarrega para
um sistema pressurizado, este impõe uma contrapressão à válvula, cujo
valor deve ser considerado para definição da pressão de ajuste.
Sobrepressão
Atingida a pressão de ajuste, o tampão desloca-se, iniciando a abertura
da válvula. A pressão, porém, ainda cresce, bem como a abertura da vál-
vula, até atingir valor que corresponde à máxima capacidade de escoamen-
to do fluido. A diferença entre essa pressão e a pressão de ajuste, normal-
mente expressa em termos percentuais, é a sobrepressão, a qual, de con-
formidade com o código ASME (American Society Mechanical Engineering),
tem os seguintes valores:
Acúmulo
É a diferença de pressão, expressa em geral em termos percentuais, entre
a máxima pressão alcançada durante a abertura da válvula e a máxima
pressão de trabalho permitida (Maximum Admitted Work Pressure – MAWP).
Caso a máxima pressão de trabalho permitida seja igual à pressão de ajuste,
os conceitos de sobrepressão e acúmulo coincidem.
Para ar e gases de um modo geral
Para vapor em linha
Para vapor/caldeira
Em condição de fogo
Para líquidos de um modo geral
10% (ASME, Seção VIII)
10% (ASME, Seção VIII)
3% (ASME, Seção I)
21% (ASME, Seção VIII)
25% (s/ref. no Código ASME)
Pense e AnotePense e Anote
4545
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Diferencial de alívio
Concluída a descarga, por ocasião do fechamento da válvula, a pressão cai
para um valor ligeiramente inferior ao da pressão de ajuste. A diferença
entre as pressões mencionadas, expressa em termos percentuais com re-
lação à pressão de ajuste, é designada de diferencial de alívio (blowdown).
O diferencial de alívio também é um valor normalizado pelo código
ASME. A seção VIII define o valor de 5% a 7% para as válvulas de processo,
e a seção X, o valor de 4% para caldeiras.
As válvulas de segurança possuem anel de regulagem a partir do qual,
em bancada, o diferencial de alívio pode ser ajustado. O anel de regula-
gem, entretanto, só tem aplicação para válvulas de segurança que ope-
ram com vapor ou gás, sendo inócuo para válvulas que operam com lí-
quidos.
Reunindo os conceitos até aqui apresentados, a Figura 41 mostra-os
em função da máxima pressão de ajuste.
PRESSÃO DE AJUSTE X DEMAIS CONCEITOS
FIGURA 41
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
Sobrepressão
ou
acúmulo
ÍndiceÍndice
150
140
130
125
121
116
110
105
103
100
98
95
90
50
40
30
25
21
16
10
5
3
0
– 2
– 5
– 10
Diferença
de alívio
Diferença
de alívio
%%
Sobrepressão
ou
acúmulo
Sobrepressão (Líquidos)
Sobrepressão (Fogo)
Máxima pressão alívio para
múltiplas válvulas (Processo)
Sobrepressão (Vapor/gás)
Máxima pressão ajuste permitida
para válvulas suplementares (Fogo)
 Máxima pressão de ajuste
permitida para válvulas
suplementares (Processo)
Sobrepressão (Caldeira)
Máxima pressão de trabalho
permitida – MAWP
Pressão de ajuste
Início da abertura
Reassentamento da válvula
(Diferencial de alívio)
Máxima pressão de operação
usual/pressão para teste de vedação
4646
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
A análise da seqüência operacional de uma válvula de segurança é
importante para caracterizar os conceitos apresentados. A Figura 42 retra-
ta uma válvula de segurança fechada e alguns de seus componentes (bo-
cal, tampão, anel do bocal, anel guia, a guia propriamente dita e a mola).
Seqüencialmente, ocorre:
Abertura inicial da válvula, condição em que o fluido deixa de atuar sobre
a área A
1 
do disco para atuar sobre a área A
 2
. Como se pode observar, A
 2
>
 
A
1
,
fato que promove um acréscimo instantâneo na força de abertura da válvu-
la, a qual passa a sobrepujar em muito a força da mola e, também, a contra-
pressão existente. O fluido, vapor ou gás expande-se por ocasião da abertura
da válvula, contribuindo para a continuidade desse processo. Nesse instante,
atinge a válvula uma abertura correspondente a 70% do curso total.
O processo de abertura continua, com o fluido parcialmente incidindo
sobre a parte inferior do tampão. Ele retorna para atuar sobre o bocal e
sobre o anel correspondente, região definida pela área anular C, e volta
novamente à parte inferior do tampão, atingindo a válvula a sua abertura
total. Nesse momento a descarga é máxima e a pressão reinante deve es-
tar no máximo no valor definido para pressão de ajuste mais a sobrepres-
são estabelecida (Figura 43).
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Força da mola
Válvula fechada
Área do disco “A1”
Pressão do sistema
VÁLVULA DE SEGURANÇA/ESQUEMA
FIGURA 42
4747
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
VÁLVULA DE SEGURANÇA/ESCOAMENTO NA ABERTURA DA VÁLVULA
FIGURA 43
VÁLVULA DE SEGURANÇA/FORÇAS DE EXPANSÃO
FIGURA 44
Pense e AnotePense e Anote
Abertura inicial
Área anular
secundária “A2”
Pressão do sistema
Guia de disco
Anel de regulagem
(ajuste)
Área anular “C”
Furo do bocal
Área anular
secundária “A2”
Pressão interna
durante o escoamento Totalmente aberta
Vazão total
Força da mola
Força da mola
4848
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Nas válvulas de segurança (Figura 36), o bocal é normalmente inserido
no corpo da válvula. Tanto o bocal como o tampão, disco ou ainda o fole,
quando utilizado, são normalmente constituídos de aços inoxidáveis. Na
região de assentamento (disco/bocal), em que a velocidade de escoamen-to é alta, o material é revestido com “Stellite”. Corpo e castelo, bem como
a mola, podem ser eventualmente de aço-carbono. Entretanto, em mui-
tas situações, materiais mais nobres são utilizados. Abaixo, são relaciona-
dos os materiais mais empregados para esses componentes.
Corpo e castelo
ASTM A 216 Gr WCB, ASTM A 217 Gr C5, ASTM A 217 Gr WC6,
ASTM A 217 Gr WC9, ASTM A 217 Gr CF8, ASTM A 351 Gr CF8,
ASTM A 351 Gr CF8M, Monel e Hastelloy.
Bocal e disco
AISI 304, AISI 316, AISI 316 L, Monel e Hastelloy, com os revestimentos
mencionados anteriormente na região de assentamento.
Mola
Aço-Carbono, Aço Inoxidável, Aço-Liga, Inconel, Monel e Hastelloy.
Fole
AISI 316, AISI 316 L, Monel, Hastelloy e Inconel.
Finalizando, um dispositivo que protege um sistema contra pressão
excessiva e que opera de forma diferente das válvulas de segurança e alí-
vio é o disco de ruptura.
Constituído por uma chapa calibrada, é colocado entre dois flanges. Atin-
gida uma pressão predefinida, o disco rompe-se, aliviando o sistema por
meio de escoamento de fluido para um outro reservatório (Figura 45).
DISCO DE RUPTURA
FIGURA 45
Pense e AnotePense e Anote
4949
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Válvula de controle
Malha de controle existe para obter-se determinado valor de uma variá-
vel de processo. Composta por diversos equipamentos e comandada por
programas de computador, possui como elemento final uma válvula de
controle.
Fundamentalmente, ela atua no sentido de manter em determinado
valor a pressão ou a vazão de um fluido de trabalho. Para isso, tal válvula
recebe um sinal de pressão ou de vazão de produto sob controle (ar de ins-
trumento), e esse sinal atua sobre a face superior de um diafragma ao qual
está conectada a haste de acionamento da válvula, fechando-a, por exem-
plo, de acordo com a necessidade do processo. Nesse esquema de fecha-
mento da válvula, uma mola, como ilustrado na Figura 46, é distendida,
provocando o retorno da haste e, portanto, a abertura da válvula sempre
que o sinal de pressão atuante na face superior do diafragma é reduzido.
A válvula apresentada na figura caracteriza-se como válvula globo, po-
rém dotada de duplo tampão, o qual tem por objetivo compensar os es-
forços provocados pelo fluido sobre a haste, não influenciando sua desci-
da ou subida.
O atuador da válvula da figura é pneumático, e o sinal pode vir direta-
mente de um ponto específico do sistema sob controle ou de uma central
de controle, a qual, após computar uma série de informações de proces-
so, emite sinais para diversas válvulas, ajustando-as dentro de uma con-
dição operacional definida.
A Figura 46 apresenta as curvas de funcionamento de diversos tipos de
válvulas para controle de vazão em função do
percentual de abertura da válvula. Dependen-
do das características de abertura das válvu-
las, têm-se aplicações específicas; portanto, é
necessário compatibilizar o tipo de válvula
utilizado com a função esperada para ela.
Válvula borboleta
As válvulas borboleta ( ( ( ( (butterflybutterflybutterflybutterflybutterfly valvesvalvesvalvesvalvesvalves), ), ), ), ), utilizadas para líquidos, gases e
materiais pastosos, apresentam um disco revestido ou não, o qual, sob a
ação de uma alavanca, gira, permitindo controlar a vazão de produto. O
revestimento do disco é feito sempre que exis-
te a necessidade de compatibilizar a corrosi-
vidade do produto com o material do disco,
o qual é, normalmente, de aço-carbono. Em-
bora deficiente em termos de vedação, tais
válvulas encontram grande aplicação indus-
trial (Figura 47).
O melhor computador
de processo nada faz se não
existirem as válvulas de controle!
Borboletas são muito usadas
para o bloqueio de células em
torre de água de resfriamento!
Pe
ns
e 
e A
no
te
Pe
ns
e 
e A
no
te
5050
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
VÁLVULAS DE CONTROLE/PERCENTAGEM
DE ABERTURA X PERCENTAGEM DE VAZÃO
FIGURA 46
VÁLVULA BORBOLETA
FIGURA 47
Pense e AnotePense e Anote Porca deregulagem da mola
Mola calibrada regulável
(para abrir a válvula)
Admissão de ar comprimido
(para fechar a válvula)
Diafragma flexível
Indicador
de posição
de abertura
Haste
Sobreposta
Gaxeta
Tampões
duplos balanceadosSedes
Ab
er
tu
ra
 d
a 
vá
lv
ul
a 
(%
)
Vazão através da válvula
(% da vazão máxima)
Atuador
pneumático
1. Válvula de gaveta comum
2. Igual percentagem
3. Abertura rápida
4. Linear
Flanges da
tubulação
Disco de
fechamento
Corpo da válvula
(entre os flanges)
AbertoFechado
1
3
4
2
5151
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
MATERIAIS CONSTRUTIVOS DE VÁLVULAS DIAFRAGMA
TABELA 1
VÁLVULA DIAFRAGMA
Corpo Disco Eixo
Ferro fundido
Ferro fundido
Aço-carbono
Aço-carbono
AISI 316
Aplicação normal
Aplicação em
serviços corrosivos
Especial
Ferro fundido
Ferro fundido
Aço-carbono
AISI 316
AISI 316
AISI 410
SAE 1045
AISI 410
AISI 316
AISI 316
Bronze
Bronze-alumínio
Ferro fundido
nodular
AISI 316 revestido AISI 316
Bronze
Bronze-alumínio
AISI 410
AISI 410
FIGURA 48
Pe
ns
e 
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no
te
Pe
ns
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e A
no
te
Volante
Castelo
Diafragma
flexível (aberto)
Posição fechada
Tampão
Haste
Sede
Válvula diafragma
As válvulas diafragma ( ( ( ( (diaphragmdiaphragmdiaphragmdiaphragmdiaphragm valvesvalvesvalvesvalvesvalves) ) ) ) ) (Figura 48) são de construção
simples, em que um diafragma fixo a um eixo, resistente à corrosividade
do produto, controla, por ação de um volante, o fluxo de um produto.
Os materiais utilizados nessas válvulas são apresentados a seguir:
5252
P E T R O B R A S A B A S T E C I M E N T O
Válvulas Industriais
Pense e
Anote
Pense e
Anote
Válvula mangote
Aplicada de forma similar à válvula diafragma, é constituída por um man-
gote fixado à tubulação por meio de flanges. O estrangulamento do man-
gote, efetuado por ação de uma haste acionada por um volante ou pneu-
maticamente, controla a vazão do produto.
O mangote é de material flexível e resistente à ação corrosiva do produto.
VÁLVULA MANGOTE
FIGURA 49