Tubulações 3

Tubulações 3

(Parte 1 de 6)

ÍNDICE ANALÍTICO VOLUME 3

1VÁLVULAS 183

1.1. INTRODUÇÃO 184 1.2. UMA BREVE HISTÓRIA DA INDÚSTRIA DE VÁLVULAS 184 1.3. A INDÚSTRIA DA VÁLVULA 186 1.4. TIPOS DE VÁLVULAS 186 1.5. FUNÇÕES 186 1.6. ESPECIFICAÇÃO 186 1.7. SISTEMA CONSTRUTIVO DAS VÁLVULAS 187 1.8. CLASSES DE PRESSÃO 196 1.9. CONCEITOS SOBRE TIPOS DE VÁLVULAS 197 1.10. FABRICANTES DE VÁLVULAS 198

2. VÁLVULAS DE GAVETA 202

2.1. INTRODUÇÃO 203 2.2. APLICAÇÃO 203 2.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 203 2.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 203 2.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DE GAVETA 203 2.6. SISTEMA CONSTRUTIVO 204 2.7. SISTEMAS DE VEDAÇÃO 209 2.8. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 209 2.9. MATERIAIS CONSTRUTIVOS DAS VÁLVULAS 211 2.10. CLASSES DE PRESSÃO 213 2.1. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 213 2.12. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 215 2.13. TABELAS TÉCNICAS 216 2.14. FABRICANTES 221

3. VÁLVULAS DE ESFERA 2

3.1. INTRODUÇÃO 223 3.2. APLICAÇÃO 223 3.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 223 3.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 223 3.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DE ESFERA 223 3.6. SISTEMA CONSTRUTIVO 224 3.7. SISTEMAS DE VEDAÇÃO DA SEDE 227 3.8. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 227 3.9. MATERIAIS CONSTRUTIVOS DAS VÁLVULAS 228 3.10. CLASSES DE PRESSÃO 228 3.1. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 229 3.12. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 230 3.13. TABELAS TÉCNICAS 231 3.14. FABRICANTES 234

4. VÁLVULAS DE MACHO 235

4.1. INTRODUÇÃO 236 4.2. APLICAÇÃO 236 4.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 236 4.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 236 4.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DE MACHO 236 4.6. MEIOS DE LIGAÇÃO 237 4.7. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 237 4.8. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 237 4.9. MATERIAIS CONSTRUTIVOS DAS VÁLVULAS 237 4.10. CLASSES DE PRESSÃO 237 4.1. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 237 4.12. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 239 4.13. TABELAS TÉCNICAS 240 4.14. FABRICANTES 243

5. VÁLVULAS DE GUILHOTINA 244

5.1. INTRODUÇÃO 245 5.2. APLICAÇÃO 245 5.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 245 5.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 245 5.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DE GUILHOTINA 245 5.6. MATERIAIS CONSTRUTIVOS DAS VÁLVULAS 246 5.7. MEIOS DE LIGAÇÃO 246 5.8. CARACTERÍSTICAS CONSTRUTIVAS 246 5.9. CLASSES DE PRESSÃO 246 5.10. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 246 5.1. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 247 5.12. TABELAS TÉCNICAS 248 5.13. FABRICANTES 250

6. VÁLVULAS DE GLOBO 251

6.1. INTRODUÇÃO 252 6.2. APLICAÇÃO 252 6.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 252 6.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 253 6.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DE GLOBO 253 6.6. SISTEMA CONSTRUTIVO 254 6.7. SISTEMAS DE VEDAÇÃO 259 6.8. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 259 6.9. MATERIAIS CONSTRUTIVOS DAS VÁLVULAS 260 6.10. CLASSES DE PRESSÃO 261 6.1. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 262 6.12. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 265 6.13. TABELAS TÉCNICAS 266 6.14. FABRICANTES DE VÁLVULAS GLOBO 271 6.15. FABRICANTES DE VÁLVULAS DE AGULHA 271

7. VÁLVULAS BORBOLETA 272

7.1. INTRODUÇÃO 273 7.2. APLICAÇÃO 273 7.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 273 7.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 273

7.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA BORBOLETA 274 7.6. SISTEMA CONSTRUTIVO 274 7.7. SISTEMAS DE VEDAÇÃO 275 7.8. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 275 7.9. MATERIAIS CONSTRUTIVOS DAS VÁLVULAS 277 7.10. CLASSES DE PRESSÃO 279 7.1. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 279 7.12. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 281 7.13. TABELAS TÉCNICAS 282 7.14. FABRICANTES 284

8. VÁLVULAS DIAFRAGMA 285

8.1. INTRODUÇÃO 286 8.2. APLICAÇÃO 286 8.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 286 8.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 287 8.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DIAFRAGMA 287 8.6. MATERIAIS CONSTRUTIVOS 288 8.7. MEIOS DE LIGAÇÃO 289 8.8. FORMATO DO CORPO 289 8.9. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 290 8.10. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 290 8.1. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 292 8.12. TABELAS TÉCNICAS 293 8.13. FABRICANTES 295

9. VÁLVULAS DE MANGOTE 296

9.1. INTRODUÇÃO 297 9.2. APLICAÇÃO 297 9.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 297 9.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 297 9.5. IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DE MANGOTE 297 9.6. SISTEMA CONSTRUTIVO 298 9.7. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 299 9.8. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 300 9.9. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 302 9.10. TABELAS TÉCNICAS 303 9.1. FABRICANTES 305

10. VÁLVULAS DE RETENÇÃO 306

10.1. INTRODUÇÃO 307 10.2. APLICAÇÃO 307 10.3. O EMPREGO DO BY-PASS 308 10.4. VÁLVULA DE RETENÇÃO TIPO DISCO INTEGRAL 308 10.5. VÁLVULA DE RETENÇÃO TIPO FLAP 309 10.6. VÁLVULA DE RETENÇÃO TIPO PORTINHOLA SIMPLES 310 10.7. VÁLVULA DE RETENÇÃO TIPO PISTÃO 311 10.8. VÁLVULA DE RETENÇÃO VERTICAL TIPO DISCO 312 10.9. VÁLVULA DE RETENÇÃO TIPO DISCO DUPLO OU DUPLEX 313 10.10. VÁLVULA DE RETENÇÃO DE PÉ 314 10.1. EXEMPLO DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA DE VÁLVULA DE RETENÇÃO 315 10.12. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 317 10.13. TABELAS TÉCNICAS 318 10.14. FABRICANTES 323

1. VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO 324

1.1. INTRODUÇÃO 325 1.2. APLICAÇÃO 325 1.3. PRINCIPAIS VANTAGENS 325 1.4. PRINCIPAIS DESVANTAGENS 325 1.5.IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA REDUTORA DE PRESSÃO 326 1.6. SISTEMA CONSTRUTIVO 326 1.7. MATERIAIS CONSTRUTIVOS 327 1.8. ACIONAMENTO DAS VÁLVULAS 327 1.9. INSTALAÇÃO DAS VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO 327 1.10. ACESSÓRIOS PARA AS VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO AUTO-OPERADAS 328 1.1. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 329 1.12. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 331 1.13. TABELAS TÉCNICAS 3 1.14. FABRICANTES DE VÁLVULAS REDUTORAS DE PRESSÃO 335 1.15. FABRICANTES DE VÁLVULAS DE CONTROLE AUTO-OPERADAS 335

12. VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO 336

12.1. INTRODUÇÃO 337 12.2. APLICAÇÃO 337 12.3.IDENTIFICAÇÃO DAS PARTES DE UMA VÁLVULA DE SEGURANÇA E ALÍVIO 337 12.4. INSTALAÇÃO 338 12.5. SISTEMA CONSTRUTIVO 338 12.6. EXEMPLOS DE ESPECIFICAÇÃO TÉCNICA 329 12.7. EXEMPLO DE FOLHA DE DADOS 331 12.8. TABELAS TÉCNICAS 3 12.9. FABRICANTES 335

13. ACESSÓRIOS 344

13.1. INTRODUÇÃO 345 13.2. APLICAÇÃO 345 13.3. FILTROS 345 13.4. VISORES DE FLUXO 347 13.5. VENTOSAS 347 13.6. SEPARADOR DE UMIDADE 348 13.7. PURGADORES 349 13.8. MANÔMETROS 350 13.9. TERMÔMETROS 351

14. GLOSSÁRIO 353

15. BIBLIOGRAFIA 359 16. REFERÊNCIA BILBLIOGRÁFICA 359

1. VÁLVULAS

1.1. Introdução: Válvula é um acessório que raramente percebemos o seu funcionamento e, normalmente, ignoramos a sua importância. Sem os sistemas modernos de válvulas, não haveria água pura e fresca em abundância nos grandes centros, o refino e distribuição de produtos petrolíferos seriam muito lentos e não existiria aquecimento automático nas casas. Por definição, uma válvula é um acessório destinado a bloquear, restabelecer, controlar ou interromper o fluxo de uma tubulação. As válvulas de hoje podem, além de controlar o fluxo, controlar o nível, o volume, a pressão, a temperatura e a direção dos líquidos e gases nas tubulações. Essas válvulas, por meio da automação, podem ligar e desligar, regular, modular ou isolar. Seu diâmetro pode variar de menos de uma polegada até maiores que 72 polegadas. Podem ser fabricadas em linhas de produção, em bronze fundido, muito simples e disponível em qualquer loja de ferramentas ou até ser o produto de um projeto de precisão, com um sistema de controle altamente sofisticado, fabricada de uma liga exótica de metal para serviço em um reator nuclear. As válvulas podem controlar fluidos de todos os tipos, do gás mais fino a produtos químicos altamente corrosivos, vapores superaquecidos, abrasivos, gases tóxicos e materiais radioativos. Podem suportar temperaturas criogênicas à de moldagem de metais, e pressões desde altos vácuos até pressões altíssimas.

1.2. Uma breve história da indústria de válvulas: Ninguém sabe quando a idéia da válvula nasceu. Entretanto, os romanos são reconhecidos como os inventores de sofisticados sistemas de controle de água daquela época. Sua fundição era avançada o suficiente para construir sistemas para suprir água em dois prédios diferentes, para o qual eles desenvolveram a válvula macho e há também evidências que de os romanos usaram válvulas tipo portinhola para prevenir o contra-fluxo. Por séculos, não houve avanços no projeto de válvulas. Porém, no Renascimento, o artista e inventor Leonardo da Vinci desenvolveu canais, projetos de irrigação e outros grandes sistemas hidráulicos, os quais incluíram válvulas para serem utilizadas nestes projetos. Muitos de seus rascunhos técnicos existem ainda hoje. A história moderna da indústria de válvulas acontece paralela à revolução industrial, que começou em 1705 quando Thomas Newcomen inventou o primeiro sistema industrial a vapor. Devido às pressões do vapor que tinham que ser contidas e reguladas, as válvulas adquiriram uma nova importância. O sistema a vapor de Newcomen foi aperfeiçoado por James Watt e outros inventores, projetistas e fabricantes também ajudaram no aperfeiçoamento das válvulas para estes sistemas a vapor. Os interesses, entretanto, estava no projeto como um todo, e o fabricante de válvulas como um produto separado não estava comprometido numa larga escala por diversos anos. Então em 1842, a cidade de Nova York construiu um sistema de águas para trazer água para a cidade de uma distância de 56,3km. Este simples projeto demonstrou as vantagens do sistema municipal de água e criou uma grande demanda por válvulas, tubulações e instalações, assim como outras cidades seguiram a liderança de Nova York em um curto tempo, diversas fábricas foram estabelecidas para produzir seus produtos. Eles se tornaram os principais usuários de válvulas indústrias como têxteis, papel e celulose, química, alimentícias, farmacêutica e energia elétrica. Mais tarde, a indústria do petróleo nasceu, e com ela, a demanda para válvulas de alta performance que pudessem suportar as grandes pressões de óleo e gás vindas dos poços para a superfície. Assim como as condições e requerimentos se tornaram mais solicitadas, os fabricantes responderam com melhoras contínuas de engenharia, em materiais e modelos de válvulas. As primeiras válvulas foram a globo e a de retenção. Em 1920 surgiu o primeiro tipo de válvula rotativa que podia ser aberta ou fechada por um simples giro de 90º de um volante. As válvulas tipo plug tiveram um grande uso nas indústrias químicas e de gás. Durante a Segunda Guerra Mundial, um oficial do exército Britânico inventou a válvula tipo diafragma, sem vazamento, e resistente à corrosão que era caracterizada por um disco de borracha engastado entre o corpo e o castelo. Esta válvula se tornou muito popular na Europa. A Segunda Guerra Mundial apresentou um desafio especial para a indústria da válvula. A Marinha dos Estados Unidos descobriu que devido aos impactos das bombas perto dos navios criaram rachaduras nas válvulas a bordo. Centenas de válvulas tiveram que ser substituídas por válvulas resistentes ao impacto. E de novo, a indústria respondeu com novas fundições e fábricas espalhadas por todo o país para suprir a demanda. Grandes passos foram dados no desenvolvimento de materiais também. Antes as válvulas eram comumente feitas de bronze, ferro e aço, até novas ligas serem produzidas, assim como o titânio e o aço inox. Após a guerra, o desenvolvimento de materiais sintéticos, como o Teflon®, que era quimicamente destinado para praticamente qualquer serviço e ainda mais provido de capacidade de selar e vedar deu novos ímpetos para as válvulas rotativas. Também, a válvula de fechamento rápido, de quarto de volta, tipo borboleta se tornou popular. Até então, as válvulas borboletas estavam limitadas a serviços de regulagem por não apresentar uma boa estanqueidade. Os materiais sintéticos chegariam para dar um novo nível de performance a essas válvulas. Entre 1950 e 1960, o aumento de tamanho e sofisticação dos processos das plantas, combinados com aumento de custo de mão de obra, resultou numa crescente necessidade de sistemas automatizados de válvulas. As operações de válvulas quarto de volta eram facilmente efetuadas eletricamente, hidraulicamente ou pneumaticamente. Hoje, as válvulas em localizações distantes, por exemplo, a tubulação de óleo no Alaska é controlada automaticamente e à distância. Energia nuclear e combustível sintético fornece um desafio para a indústria de válvula. Eles requerem válvulas que sejam fabricadas com normas de alta performance e estrito controle de qualidade. Válvulas gaveta, esfera, globo e retenção continuam a preencher as necessidades tradicionais do mercado. Novas tecnologias de aplicação também fazem uso destas válvulas assim como algumas válvulas de fechamento rápido. A indústria de válvulas de hoje está orientada ao mercado e sensível às necessidades de mudança de seus clientes, criando válvulas que podem suportar pressões maiores que 20.0 psi e temperaturas acima de 815 graus Celsius.

1.3. A indústria da válvula: Equipamentos de alta tecnologia são requeridos para testes sísmicos, criogênicos, fogo, ruído e corrosão. Máquinas de controle numérico computadorizado são encontradas na maioria das plantas, ainda com equipamentos de CAD e CAM. Microscópios para procura de elétrons são utilizados para resolver muitos problemas metalúrgicos. O investimento em mão de obra e material é grande assim como os equipamentos. As empresas de válvulas investem fortemente em materiais de pesquisa, em novos conceitos em projetos, na automação de produtos e em custo efetivo de re-projetos. Enquanto algumas fábricas compram seus materiais fundidos, algumas operam suas próprias fundições e forjarias para projetar, desenvolver e produzir os fundidos e forjados que serão utilizados como componentes de suas válvulas. Os materiais fundidos e os componentes devem ser fabricados em todos os materiais que a empresa oferece em sua linha. E estão incluídos latão, bronze, ferro, aço, aço inoxidável e outras ligas especiais. Amplamente usados estão o PTFE (teflon®) e outros fluorcarbonetos e elastômeros para assentamentos e vedação das válvulas. Há poucos anos, surgiram válvulas feitas totalmente de plásticos para uso em aplicações especiais. Entre os maiores mercados, a indústria de válvulas atende empresas do setor de química, petroquímica, produção de petróleo, energia, água e esgoto, farmacêutica, alimentícia e outras indústrias de processo.

1.4.Tipos de válvulas: Existe uma grande variedade de válvulas, e, em cada tipo, existem diversos subtipos, cuja escolha depende não apenas da natureza da operação a realizar, mas também das propriedades físicas e químicas do fluido considerado, da pressão e da temperatura a que se achará submetido, e da forma de acionamento pretendida.

1.5. Funções: Para selecionar uma válvula é importante, primeiramente, estabelecer a sua função e o que se espera dela. A própria avaliação dessa função irá influir na escolha da válvula mais adequada. As válvulas são, normalmente, empregadas em duas funções básicas de bloquear e restabelecer o fluxo e regulagem desse fluxo. Outras funções podem ser consideradas, como a prevenção de contra fluxo, controles diversos e segurança.

1.6. Especificação: Existem vários fatores que precisamos considerar antes da escolha da melhor válvula. Segue alguns dos itens necessários: temperatura e pressão do fluido e suas propriedades, vazão, diâmetro da tubulação, modo de acionamento da válvula, sistema de deslocamento da válvula, tipo de extremidade, material de construção, classe de pressão, entre outras.

1.7. Sistema construtivo das válvulas.

Quanto ao meio de ligação dos extremos. As válvulas podem ter as suas extremidades com os mais variados meios de ligação.

Extremidades roscadas:

As válvulas com os extremos roscados são empregadas onde se deseja a facilidade da montagem e desmontagem ou ainda onde a solda se torna difícil ou em muitos casos impossíveis. Normalmente empregadas em válvulas de pequenos diâmetros fabricadas em bronze, que são especialmente indicadas para as instalações residenciais e prediais e para as instalações industriais de pequena responsabilidade como em serviços de baixa pressão e temperaturas ambientes e para fluidos não perigosos. Válvulas de ferro fundido ou de aço forjado para altas pressões e temperaturas também são fabricadas com seus extremos roscados. Encontramos no mercado dois tipos rosca para as válvulas, a rosca segundo a norma americana ASME / ANSI B1.20.1 (NPT) e a rosca segundo a norma

brasileira NBR 6414 (BSP).

Extremidades do tipo encaixe e solda (soquetadas): As válvulas com os extremos do tipo encaixe e solda são empregadas primordialmente em instalações industriais de responsabilidade e onde se deseja uma estanqueidade perfeita e ainda facilidade e rapidez na montagem. São indicadas para serviços com altas pressões e temperaturas. Normalmente empregadas em válvulas de pequenos diâmetros fabricadas em aço carbono forjado ou aço inox forjado. Este tipo de ligação é normalizado pela norma americana ASME / ANSI B16.1

Extremidades do tipo wafer:

São válvulas de corpo curto para serem instaladas entre flanges ou ainda em fundo de tanques e reatores. São válvulas leves e compactas e com seus extremos para instalação entre flanges conforme as normas

ASME/ANSI ou DIN.

Extremidades com sodas de topo: As válvulas com os extremos do tipo para solda de topo são empregadas em instalações industriais de grande responsabilidade e onde se deseja uma estanqueidade perfeita. São indicadas para serviços com altas pressões e temperaturas e para fluidos perigosos. Normalmente empregadas em válvulas de médios e grandes diâmetros fabricadas em aço carbono fundido ou aço inox fundido. Também empregado em válvulas de pequenos diâmetros onde não se pode empregar a solda de encaixe. Este tipo de ligação é normalizado pela norma americana ASME / ANSI B16.25

Extremidades flangeadas: As válvulas com os extremos flangeados são empregadas nos mais diversos serviços industriais desde os mais simples aos mais perigosos para as mais variadas classes de pressão e temperatura. Na fabricação de válvulas flangeadas são empregados os mais diversos materiais como o bronze, latão, alumínio, aços fundidos, aços forjados, ferros fundidos e ainda outros mais sofisticados e exóticos para aplicações especiais. Este tipo de ligação é normalizado pelas normas americanas ASME / ANSI B16.1, B16.5 e B16.24 e pelas normas alemãs DIN.

Extremidades com bolsas: As válvulas com os extremos com bolsas e junta elástica são empregadas principalmente para as válvulas fabricadas de materiais de difícil soldagem e para a facilidade de montagem e desmontagem. Empregadas principalmente em serviços de hidráulica e saneamento ambiental e também em serviços de irrigação. Este tipo de ligação é normalizado pela norma brasileira NBR 7674

Quanto aos materiais: As válvulas devem ser fabricadas de materiais que resistam à pressão e à temperatura do serviço a que se destinam.

Corpo e tampa: Para o corpo são empregados os mais diversos tipos de materiais como o bronze fundido, alumínio, aços carbono forjado ou fundido, aços inox forjados ou fundidos, ferros fundidos e ainda outros mais sofisticados e exóticos para aplicações especiais. Na especificação do corpo de uma válvula deve ser escolhido, de preferência o mesmo material do tubo ou um material compatível com o material do tubo a que se destina.

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