Selecção de Válvulas Industriais: Guia Definitivo

As válvulas podem ser utilizadas para controlar o fluxo de todos os tipos de fluidos, tais como ar, lama, óleo, água, vapor, metais líquidos, meios corrosivos, e meios radioactivos. Por conseguinte, é muito importante escolher as válvulas mais adequadas para o sistema de tubagem. Para escolher a válvula mais adequada para o sistema de tubagem é importante conhecer as Características da Válvula e descobrir os passos e critérios de selecção.

Classificação das Válvulas:

As válvulas industriais podem ser classificadas em função de vários parâmetros.

1. Categorização geral

a. Válvulas automáticas: Válvulas que actuam por si próprias, dependendo do tipo de meios (líquido, gás, etc.).
Exemplos: Válvulas de retenção, Válvulas de segurança, Válvulas de regulação, Válvulas de purga, Válvulas redutoras de pressão, etc.
b. Válvulas actuadas: Válvulas que podem ser accionadas manualmente, electricamente, hidraulicamente, ou pneumaticamente.

Exemplos: Válvulas de gaveta, válvulas de globo, válvulas de acelerador, válvulas de borboleta, válvulas de esfera, válvulas de tampão, etc.

2. Classificação das válvulas de acordo com as suas estruturas

a. Válvulas Globo: A parte do bloco move-se ao longo do centro do assento.
b. Válvulas de gaveta: A parte do bloco move-se ao longo do centro do assento vertical.
c. Válvulas de Plug and Ball: A parte do bloco é um êmbolo ou uma bola que gira ao redor do seu centro.
d. Válvulas de Balanço: A peça de bloco gira em torno do eixo fora do assento.
e. Válvulas Borboleta: Um disco da parte do bloco gira em torno de um eixo do assento.

f. Válvulas de deslizamento: A peça do bloco desliza na direcção vertical do canal.

3. Classificação das válvulas de acordo com as aplicações:

a. Válvulas para ligar e desligar: Utilizadas para passar ou desligar os meios nas condutas.
Exemplos: Válvula globo, válvulas de gaveta, válvulas de esfera, válvulas de borboleta, etc.
b. Válvulas para parar a reciclagem: Utilizadas para impedir o refluxo dos meios
Exemplo: Válvulas de retenção
c. Válvulas de Regulagem: Utilizadas para regular a pressão e o caudal dos meios.
Exemplos: Válvulas de regulação e válvulas redutoras de pressão.
d. Válvulas de distribuição: Utilizadas para alterar a direcção do fluido fluido e a sua distribuição.
Exemplos: Válvulas de Forro T-Cock, Válvulas de Distribuição e Válvulas de Deslizamento.
e. Válvulas para fins de segurança: Utilizadas para descarregar fluido em excesso para garantir a segurança do sistema de tubagem e equipamento quando a pressão média excede os valores especificados.
Exemplos: Válvulas de segurança e Válvulas de protecção.

f. Válvulas para outros fins especiais: Válvulas de purgador, válvulas de respiro e válvulas de drenagem.

4. Classificação das válvulas de acordo com os modos de condução:

a. Válvulas de accionamento manual: Conduzidas com a ajuda de volante, manípulo, alavanca, ou correntes, etc.
b. Válvulas de accionamento eléctrico: Accionadas com a ajuda de um motor ou outro dispositivo eléctrico.
c. Válvulas accionadas hidraulicamente: Accionadas por água ou óleo.

d. Válvulas accionadas pneumaticamente: Accionadas por ar comprimido.

5. Classificação das válvulas de acordo com a pressão nominal da válvula:

a. Válvulas de vácuo: Pressão absoluta < 0,1Mpa, ou seja, válvulas com 760mm Hg de pressão (são utilizados milímetros de mercúrio ou milímetros de água para indicar a pressão).
b. Válvulas de baixa pressão: Válvulas com pressão normal PN ≤ 1,6 Mpa (válvulas de aço com pressão ≤ 1,6 Mpa estão incluídas no âmbito de aplicação).
c. Válvulas de pressão média: Válvulas com pressão normal entre PN 2,5~6,4 Mpa.
d. Válvulas de alta pressão: Válvulas com pressão normal entre PN 10.0~80.0 Mpa.

e. Válvulas com pressão super alta: Válvulas com pressão normal PN ≥ 100.0 Mpa

6. Classificação das válvulas de acordo com a temperatura do meio de trabalho:

a. Válvulas gerais: Válvulas utilizadas quando a temperatura do meio de trabalho se situa entre 40℃～425℃.
b. Válvulas para altas temperaturas: Válvulas utilizadas quando a temperatura do meio de trabalho se situa entre 425℃～600℃.
c. Válvulas resistentes ao calor: Válvulas utilizadas quando a temperatura do meio de trabalho se situa acima de 600℃.
d. Válvulas subzero: Válvulas utilizadas quando a temperatura do meio de trabalho se encontra entre -150℃～-40℃

e. Válvulas criogénicas: Válvulas utilizadas onde a temperatura do meio de trabalho é inferior a -150℃.

7. Classificação das válvulas segundo os diâmetros nominais internos:

a. Válvulas de pequeno diâmetro: Válvulas com diâmetro nominal interno DN<40mm.
b. Válvulas de diâmetro médio: Válvulas com diâmetro interior nominal entre DN50～300mm.
c. Válvulas de diâmetro grande: Válvulas com diâmetro interior nominal entre DN350～1200mm.

d. Válvulas de diâmetro superior: Válvulas com diâmetro interior nominal entre DN350～1200mm.

8. Classificação das válvulas de acordo com as suas ligações com os tubos:

a. Válvulas ligadas com flanges: Válvulas com ligação às tubagens entre flanges.
b. Válvulas ligadas com roscas de parafuso: Válvulas com roscas internas ou externas ligadas à tubagem por roscas.
c. Válvulas soldadas: Válvulas com junção soldada e soldadas com tubos.
d. Válvulas ligadas com braçadeiras: Válvulas com porta de aperto nos corpos das válvulas e ligadas aos tubos através de braçadeiras.

e. Válvulas com ligação por ponteira: Válvulas ligadas com tubagens através de conexão de virola.

Características da Válvula

As válvulas têm geralmente as duas características seguintes:

1. Características de aplicação:

Determina o desempenho principal de serviço e a gama de serviço das válvulas. Os seguintes itens pertencem a este âmbito de aplicação:
– Objectivo das válvulas (válvulas de bloqueio, válvulas reguladoras, válvulas de segurança, etc.)
– Tipos de válvulas (válvulas de gaveta, válvulas de globo, válvulas borboleta, válvulas de esfera, etc.)
– Os materiais das peças principais (corpos de válvulas, tampas de válvulas, hastes, discos, superfície de vedação).
– Modos de transmissão das válvulas.

2. Características estruturais:

Determina a instalação, reparação, manutenção, e outros métodos de válvulas. Os seguintes itens pertencem ao âmbito de aplicação:
– O comprimento e a altura total da válvula.
– As formas de ligação com os tubos (flanges, braçadeiras, roscas internas e externas, e soldadura, etc.)
– As formas de vedação (anéis de inserção, anéis de rosca, soldadura de esferas, soldadura por spray, corpos de válvulas).

– Estrutura da haste da válvula (hastes rotativas, hastes de elevação, etc.)

Passos e Critérios de Selecção de Válvulas

Passos para a Selecção:

1) Para confirmar ambas, as aplicações da válvula no equipamento ou dispositivos, e as condições de trabalho da válvula, tais como meios aplicáveis, pressão e temperaturas de trabalho, etc.

2) Para garantir, tanto os diâmetros nominais como os métodos de ligação das condutas às válvulas, tais como flanges, roscas, ou soldadura, etc.

3) Determinar as formas de accionamento das válvulas, isto é, se as válvulas podem ser operadas manualmente, electricamente, electromagneticamente, pneumaticamente, ou hidraulicamente, ligação eléctrica ou ligação electro-hidráulica, etc.

4) Para determinar, ambas as caixas como por meio a ser transferido pelas condutas, pressão e temperatura de trabalho, e as partes internas de ferro fundido cinzento, ferro fundido maleável, ferro fundido nodular, aço carbono, aço liga, aço resistente ao ácido inoxidável, ou liga de cobre, etc.

5) Escolher a finalidade das válvulas, ou seja, válvulas de bloqueio, válvulas reguladoras, válvulas de segurança, etc.

6) Para garantir o tipo de válvulas, ou seja, válvulas de gaveta, válvulas de globo, válvulas de esfera, válvulas borboleta, válvulas de acelerador, válvulas de segurança, válvulas redutoras de pressão, válvulas de purgador, etc.

7) Determinar os parâmetros no caso de válvulas automáticas, ou seja, determinar a resistência ao fluxo admissível, capacidade de descarga, contrapressão, etc., e depois determinar os diâmetros nominais das condutas e os diâmetros dos orifícios dos assentos das válvulas de acordo com as diferentes necessidades.

8) Para determinar os parâmetros geométricos das válvulas seleccionadas, ou seja, comprimento da estrutura, forma e tamanhos da conexão de flange, altura das válvulas após abertura e fecho, tamanhos e números dos orifícios dos parafusos ligados, e os tamanhos totais das válvulas

9) Aproveitar os dados existentes, ou seja, catálogos de produtos de válvulas, amostras de produtos de válvulas, etc., para seleccionar produtos de válvulas adequados

Critérios de Selecção:

Depois de compreender os passos para seleccionar uma válvula, devemos compreender melhor os critérios de selecção de uma válvula.

1) Escolher de acordo com os objectivos, condições de funcionamento, e métodos de controlo de funcionamento das válvulas seleccionadas.

2) Escolher de acordo com as propriedades do meio de trabalho, ou seja, pressão de trabalho, temperatura de trabalho, desempenho de corrosão, viscosidade do meio, se este contém partículas sólidas, ou se é tóxico, inflamável, explosivo, etc.

3) Escolher a válvula de acordo com os requisitos das características do fluido, isto é, resistência ao fluxo, capacidade de descarga, características de fluxo e nível de vedação, etc.

4) Escolher de acordo com os requisitos das dimensões da instalação e das dimensões externas, ou seja, diâmetros nominais, métodos de ligação, dimensões de ligação com tubagens, dimensões externas, ou limitação de peso, etc.

5) Escolher de acordo com os requisitos adicionais de fiabilidade do produto da válvula, vida útil, e desempenho à prova de explosão dos seus dispositivos eléctricos.

Alguns Pontos Importantes nos Parâmetros de Selecção

– Se as válvulas forem utilizadas para fins de controlo, devem ser determinados os seguintes parâmetros adicionais:

– métodos de funcionamento,

– caudal máximo e mínimo,

– queda de pressão para fluxo normal e no fecho,

– pressão máxima e mínima das entradas de válvula.

– Para além das bases e passos acima mencionados, compreender as estruturas internas de vários tipos de válvulas em detalhes para uma selecção razoável e correcta das válvulas, para que se possa fazer a escolha preferida das válvulas.

– As válvulas são o controlo final nas condutas. A abertura e o fecho das válvulas controlam a forma de fluxo médio nas tubagens.

– A forma dos canais de fluxo das válvulas dá à válvula certas características de fluxo. Isto deve ser tido em conta na selecção das válvulas mais adequadas para o sistema de tubagem.

Princípios a seguir na selecção das válvulas

1. Válvulas para paragem e libertação do meio de escoamento

– Quando os canais de fluxo da válvula são do tipo de passagem directa, a sua resistência ao fluxo é pequena, são geralmente escolhidos como as válvulas para fins de paragem e libertação.

– As válvulas fechadas em baixo (válvulas de paragem, válvulas de êmbolo) são menos preferidas devido às suas trajectórias de fluxo tortuosas e maior resistência ao fluxo.

– Válvulas como as válvulas de bloqueio podem ser utilizadas onde é permitida uma maior resistência ao fluxo.

2. Válvulas para controlo de fluxo

As válvulas seleccionadas para um determinado fim devem ser capazes de regular facilmente o fluxo.

– As válvulas de fecho para baixo (como as válvulas de bloco) são adequadas para este fim porque as suas dimensões de assento são proporcionais ao curso das peças do bloco.

– As válvulas rotativas (válvulas de obturador, válvulas borboleta, válvulas de esfera) e as válvulas de tipo corpo flexível (válvulas de grampo, válvulas de diafragma) também podem ser utilizadas para controlo do acelerador, mas só são adequadas para aplicação dentro de uma gama limitada de diâmetros de válvulas.

– As válvulas de gaveta são uma válvula em forma de disco que faz um movimento transversal ao assento da válvula circular. Só podem controlar o caudal quando estão próximas da posição fechada. Assim, normalmente não são utilizadas para controlo do caudal.

3. Válvulas para inversão e desvio

De acordo com os requisitos de inversão e desvio, as válvulas podem ter três ou mais canais. As válvulas de tomada e as válvulas de esfera são mais adequadas para este fim. Portanto, a maioria das válvulas utilizadas para inversão e desvio são seleccionadas de uma delas. Contudo, em alguns casos, outros tipos de válvulas também podem ser utilizados para inversão e desvio, desde que duas ou mais válvulas estejam devidamente ligadas uma à outra.

4. Válvulas utilizadas em meio com partículas em suspensão

Quando há partículas suspensas no meio, é melhor utilizar válvulas com funções de limpeza enquanto as suas peças de bloco deslizam ao longo da superfície de vedação. Se o movimento de marcha atrás e para a frente das peças do bloco for vertical ao assento da válvula, estas podem conter partículas, pelo que estas válvulas só são adequadas para meios que não sejam partículas, a menos que os materiais da superfície de vedação permitam que as partículas sejam incorporadas. Tanto as válvulas de esfera como as válvulas de obturador têm uma função de limpeza na superfície de vedação durante o processo de abertura e fecho, pelo que são adequadas para utilização no meio com partículas em suspensão.

Instruções para Selecção de Válvulas

1. Selecção da válvula de porta

As válvulas de gaveta são o tipo de válvulas mais preferido. Não só são adequadas para meios como vapor e produtos petrolíferos, mas também para meios que contenham sólidos granulares e alta viscosidade. Estas válvulas são também adequadas para sistemas de ventilação e de baixo vácuo. Para meios com partículas sólidas, os corpos das válvulas de porta devem ter um ou dois orifícios de purga. Para meios de baixa temperatura, devem ser usadas válvulas de porta especiais de baixa temperatura.

2. Selecção de válvulas de globo

A válvula globo é adequada para tubagens que não têm requisitos rigorosos de resistência a fluidos, ou seja, a perda de pressão. Podem ser consideradas para as condutas ou equipamentos de alta temperatura e alta pressão, e condutas com meios de vapor e DN<200mm. Para válvulas pequenas, podem ser utilizadas válvulas de globo, tais como válvulas “pintle”, válvulas para instrumentos, válvulas para amostragem, válvulas para manómetros, etc. Com regulação de caudal ou de pressão, as válvulas de globo ou válvulas de acelerador são preferíveis para os diâmetros relativamente pequenos e de baixa precisão. Para meios altamente tóxicos, devem ser utilizadas válvulas de globo com selo de fole. No entanto, não devem ser utilizadas para um meio com elevada viscosidade e contendo partículas que se precipitam facilmente. Estas válvulas não podem ser utilizadas como válvulas de respiro e válvulas para sistemas de baixo vácuo.

3. Selecção de válvulas de esfera

A válvula de esfera é adequada para meios de baixa temperatura, alta pressão, e alta viscosidade. A maioria das válvulas de esfera podem ser utilizadas em meios com partículas sólidas pendulares e também podem ser utilizadas em meios em pó e granulados, de acordo com os requisitos dos materiais de vedação. As válvulas de esfera de canal completo não são adequadas para regulação de fluxo, mas são adequadas para ocasiões que exijam abertura e fecho rápidos para se desligarem em emergências ou acidentes. As válvulas de esfera são recomendadas em tubagens com estrito desempenho de vedação, desgaste, canais de retracção, acções rápidas de abertura e fecho, paragem a alta pressão (grande pressão diferencial), baixo ruído, gaseificação, baixo torque de funcionamento, e baixa resistência a fluidos. São também adequadas para estruturas leves, paragens a baixa pressão e meio corrosivo.

Embora sejam as válvulas ideais para baixa temperatura, as válvulas de esfera criogénicas de baixa temperatura com capotas são utilizadas em sistemas de tubagem e dispositivos do meio a baixa temperatura. Quando as válvulas de esfera flutuantes são seleccionadas, os materiais da sede devem suportar cargas da esfera e do meio de trabalho. As válvulas de esfera de grande diâmetro requerem maior torque durante o funcionamento. A transmissão de engrenagem sem fim para funcionamento é preferida para válvulas de esfera com DN≥200mm. Além disso, as válvulas de esfera utilizadas na tubagem de materiais altamente tóxicos e meio inflamável devem ser à prova de fogo e antiestáticas.

4. Selecção de válvulas de estrangulamento

As válvulas de estrangulamento são adequadas para locais onde a temperatura do meio é baixa, e a pressão é alta. São também adequadas para locais onde o caudal e a pressão têm de ser regulados. No entanto, não são adequadas para um meio com elevada viscosidade e que contenha partículas sólidas. Por conseguinte, não podem ser utilizadas como válvulas de isolamento.

5. Selecção de Válvulas de Tomada

Em geral, as válvulas de obturador são adequadas para ocasiões que requerem abertura e fecho rápidos. São também adequadas para meios de baixa temperatura e alta viscosidade, e para meios com partículas suspensas mas não adequadas para vapor e meios de alta temperatura.

6. Selecção de Válvulas Borboleta

As válvulas borboleta são adequadas para tubagens com grandes diâmetros (tais como DN > 600 mm) e comprimento estrutural curto, bem como regulação rápida do fluxo e requisitos de abertura e fecho rápidos. São geralmente utilizadas para água, óleo, ar comprimido e outros meios com temperatura ≤80℃ e pressão ≤1.0MPa. Em comparação com as válvulas de gaveta e válvulas de esfera, as válvulas borboleta são adequadas para sistemas de tubagem com perda de pressão menos rigorosa devido à sua perda de pressão relativamente grande.

7. Selecção de Válvulas de Retenção

As válvulas de retenção são normalmente adequadas para meio limpo, mas não são adequadas para meio contendo partículas sólidas e de alta viscosidade.

– Para DN≤40mm, as válvulas de retenção de elevação devem ser utilizadas (só é permitida a instalação em tubagens horizontais).

– Para DN=50～400mm, devem ser utilizadas válvulas de retenção de elevação oscilante (instaladas tanto em condutas horizontais como verticais). Se instaladas em condutas verticais, a direcção do fluxo médio deve ser de baixo para cima)

– Para DN≥450mm, devem ser utilizadas válvulas de retenção do tipo tampão.

– Para DN=100～400mm, também podem ser utilizadas válvulas de retenção de wafer.

A válvula de retenção de balanço pode ser feita para uma pressão de trabalho muito elevada, e a PN pode atingir até 42 MPa. De acordo com os materiais da caixa e da vedação, podem ser aplicadas a vários meios de trabalho tais como água, vapor, gás, meios corrosivos, óleo, etc. e temperaturas de trabalho na gama entre -196 a 800 ℃.

8. Selecção de válvulas de diafragma

As válvulas de diafragma são adequadas para óleo, água, meio ácido, e meios contendo partículas em suspensão com temperaturas de trabalho inferiores a 200℃ e pressão inferior a 1,0MPa, mas não são adequadas para meios solventes orgânicos e meios oxidantes fortes.

– As válvulas de diafragma tipo Weir devem ser seleccionadas para meio granular abrasivo. Consultar as suas tabelas de características de fluxo ao escolher válvulas de diafragma do tipo Weir.

– As válvulas de diafragma de passagem directa devem ser utilizadas para meios de fluidos viscosos, pastas de cimento, e sedimentos.

– As válvulas de diafragma não devem ser utilizadas em condutas de vácuo e equipamento de vácuo, a menos que se encontrem sob requisitos específicos.

Resumo

Vários tipos de válvulas têm uma vasta gama de aplicações e têm uma alta frequência de funcionamento. As aplicações das válvulas podem ser encontradas em vários aspectos no dia-a-dia. O papel das válvulas é muito crítico para assegurar o funcionamento normal do sistema de tubagem e para evitar a ocorrência do fenómeno de “gotejamento e fuga”. Por conseguinte, é muito importante compreender a estrutura da válvula, o seu funcionamento e as suas condições de trabalho para seleccionar correctamente a válvula.