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Teflon o uso deste tipo de junta é limitado a temperatura de nomáximo 232ºC, enquanto que

b) Juntas metálicas em espiral (figura 2-c) - juntas metálicas, normalmente em aço inoxidável, torcidas, em espiral e com enchimento de amianto ou Teflon, para serem utilizadas em aplicações com grandes variações de pressão e temperatura. Caso o enchimento seja de as com amianto, até uma temperatura de aproximadamente 540ºC.

c) Juntas Metálicas Folhadas (figura 2-d) – juntas metálicas, normalmente em aço inoxidável com formato corrugado e enchimento de amianto ou Teflon. Para utilização em

SENAI Departamento Regional do Espírito Santo34 casos iguais à juntas metálicas em espiral.

d) Juntas metálicas maciças (figura 2-e) – são juntas metálicas com faces planas ou ranhuradas. Usam-se essas juntas com flanges de faceamento com ressalto (para pressões muito altas), e com flanges de faceamento tipo macho e fêmea. Os materiais normalmente são de aço inoxidável ou aço carbono, ou outros conforme a aplicação. Esta junta é aplicadas em temperaturas superiores a 540ºC.

e) Juntas metálicas de anel (figura 2-f e g) – são anéis metálicos e maciços de seção ovalada ou octogonal, sendo a ovalada a mais comum. As dimensões do anel são padronizadas pela ANSI B 16.20. Esses anéis são geralmente de aço inoxidável ou aço carbono ou outros conforme a aplicação. Este tipo de junta é apenas utilizada exclusivamente são os flanges de faceamento para junta de anel classes 900 e 1500 lbs.

Fig. 2 – Tipos de Juntas para as Conexões Flangeadas

rotativasBasicamente estes tipos de válvulas apresentam vantagens e desvantagens. Nas

3.4 – VÁLVULAS DE DESLOCAMENTO ROTATIVO DA HASTE Nos últimos anos tem-se notado um substancial aumento no uso das válvulas denominadas de vantagens podemos considerar baixo peso em relação aos outros tipos de válvulas, desenho simples, capacidade relativa maior de fluxo, custo inicial mais baixo, etc. Dentre as desvantagens citamos a limitação em diâmetros inferiores a 1" ou 2" e quedas de pressão limitadas principalmente em grandes diâmetros e forte tendência a cavitação.

3.4.1 - Válvulas de Controle Tipo Borboleta É talvez a mais comum das válvulas rotativas utilizadas para controle. A válvula borboleta,

SENAI Departamento Regional do Espírito Santo35 conforme vemos pela figura 23, consiste de um corpo tipo anel circular, no interior do qual oscila entre dois mancais um disco que faz a função do obturador. A sede nesta válvula é a própria parede interna do corpo. Nota-se desde já uma enorme simplicidade de desenho. O seu corpo na maioria dos desenhos é sem flange ou como mais comumente conhecido tipo “wafer”, com construção possível em diâmetros de 2” até 24". Para diâmetros superior, 30" até 60", o corpo possui flanges conforme a norma específica.

Fig. 23 – Válvula Tipo Borboleta

O desenho de corpo mais comum é o tipo "wafer", sendo preso à tubulação entre par de flanges conforme mostra a figura 24. Pelo fato do corpo não possuir flanges, não é costume especificar a válvula borboleta "wafer" pela classe de pressão conforme ANSI, como é feito nas válvulas flangeadas.

Convenciona-se especificar a válvula borboleta "wafer” para uma determinada queda máxima de pressão quando totalmente fechada e a 60º de abertura, posição esta definida como curso máximo para aplicações em controle modulado.

Quando adequadamente selecionada, a válvula borboleta geralmente em diâmetros de 4" e superiores, oferece a vantagem de simplicidade, baixo custo, pouco peso, menor espaço de instalação e razoável característica de vazão. Para temperaturas e pressões elevadas, a válvula borboleta com corpo internamente revestido oferece ainda uma vedação estanque.

Fig. 24 - Montagem da Válvula Borboleta Tipo “Wafer”.

Vamos, da mesma forma que fizemos na válvula globo, analisar o desempenho da força do fluido sobre o disco da válvula borboleta.

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Quando a válvula esta fechada ou completamente aberta figura 25-a, as forças originarias da pressão do fluido são balanceadas em ambos os lados e portanto não há resultante de força torsora para nenhum lado.

Quando porem, a válvula esta parcialmente aberta como mostra a figura 25-b, não existe mais tal equilíbrio, surgindo uma força resultante, que tende fechar sempre a válvula, qualquer que seja a direção do fluido, fato pelo qual cria-se uma região de distribuição desigual de pressão através de toda a extensão do disco entre uma e outra borda no lado de entrada do fluxo.

Podemos notar pela figura 25-b, que a resultante das forças atuantes no semi-disco primeiro (vai desde a primeira borda até o centro do disco) é maior que a resultante das forças agindo no semi-disco segundo (vai do centro do disco até a segunda borda).

Essa desigualdade de força produz um momento torsor que tende fechar a válvula, e é esse momento torsor que limita a pressão diferencial de operação da válvula em diferentes graus de abertura, já que para cada ângulo de abertura teremos uma força torsora diferente e portanto um momento torsor diferente.

Do lado do disco à jusante temos a formação de forças que aumentam conforme a velocidade do fluxo.

Através do gráfico da figura 26, podemos ver o desempenho e gradiente do torque resultante agindo sobre o disco, em função do grau de abertura da válvula. Nota-se que o torque aumenta rapidamente a partir da abertura de 40º alcançando um máximo aproximadamente a 70º para depois cair abruptamente indo a zero para 90º de abertura.

Em função disso, aconselha-se restringir a utilização das válvulas borboleta para controle em cursos de 0 a 60º de abertura, isto é, proporcionar a máxima capacidade de fluxo a 60º de abertura. Desta forma podemos utilizar atuadores de tamanho normal.

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Fig. 26 – Gráfico do Torque VS abertura da válvula borboleta.

Possuindo um corpo cujo formato lhe possibilita a utilização de revestimento interno com elastômeros, a válvula borboleta encontra uma ampla faixa de aplicações, mesmo em fluidos corrosivos, tornando-se para tais aplicações uma solução bastante econômica.

Em função do tipo de assentamento podemos classificar as válvulas borboleta da seguinte forma:

a) Válvula borboleta com corpo revestido internamente. Assento tipo composto, ou seja metalelastômero, conforme mostra a figura 27-a.

b) Válvula borboleta com corpo sem revestimento. Assento tipo composto, conforme mostram as figuras 27-b e 27-c c) Válvula borboleta com corpo sem revestimento e assento tipo metal-metal: conforme mostra a figura 27-d

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Fig. 27 – Tipos de Assentamento das Válvulas Borboleta

3.4.1.1 – Válvula borboleta com corpo revestido internamente É utilizada em aplicações, onde a vedação estanque seja uma necessidade, ou ainda em aplicações com fluidos corrosivos, através da seleção de um elastômero quimicamente inerte ao fluido, evitando-se assim, o encarecimento da válvula. Na figura 28 vemos uma válvula desse tipo, enquanto que a figura 27-a mostra o seu assentamento. A sua construção é bastante simples, consistindo de um anel de borracha que forra internamente a parede do corpo e é facilmente removível. A utilização deste tipo de válvula, que pertence a categoria denominada linha leve, é limitada pela reduzida capacidade que tem de suportar a pressão diferencial (no máximo da ordem de 150 psi) e pela limitação do tipo de borracha em função da temperatura do fluido.

O disco neste tipo de válvula pode ser convencional (disco concêntrico) ou de duplo efeito (disco excêntrico), como podemos ver pela figura 29. O disco tipo de duplo efeito permite um maior aproveitamento do assento de borracha, prolongando assim a vida útil da válvula.

A válvula borboleta de corpo revestido, é fabricada em diâmetros de 2” até 24” com conexões sem flanges e apresenta uma capacidade de vedação estanque classe VI, conforme a Norma ANSI B16.104.

Fig. 28 – Válvula Borboleta com corpo revestido internamente. Fig. 29 – Tipos de disco (a) Convencional; (b) duplo efeito.

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Fig. 30 – válvula borboleta com anel de TFE Fig. 31 – Válvula borboleta com assento de encosto.

3.4.1.2 – Válvula borboleta sem revestimento e com assento composto. Trata-se de uma variante da construção anterior, basicamente utilizada em grandes diâmetros.

O anel de vedação de borracha, normalmente Buna N, é encaixado tanto no próprio corpo (figura 27-b) como na borda do disco (figura 27-c), dependendo do tipo de construção. Esta válvula é normalmente utilizada em aplicações com fluidos auxiliares e a baixa temperatura, tais como por exemplo água e ar.

É fabricada em diâmetros de 30 a 60” com extremidades flangeadas, conforme o disco é do tipo excêntrico.

3.4.1.3 – Válvula borboleta com assento metal-metal

É utilizada em aplicações onde a temperatura do fluido não permite o uso de elastômero para possibilitar a vedação.

Assim sendo, deve ser previsto um índice de vazamento, quando totalmente fechada, da ordem de 3 a 5% da máxima capacidade de vazão da válvula.

É fabricada em diâmetros de 2" a 24" com extremidades sem flanges, para ser instalada entre par de flanges 150 e 300 lbs, e de 30" a 60" com extremidades flangeadas conforme norma.

Na figura 32 vemos uma válvula borboleta com assento metal-metal.

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Fig. 32 – Válvula Borboleta sede metal-metal

3.4.2 – Válvula Tipo Esfera. Trata-se de um tipo de válvula cujo obturador é nada menos que uma esfera criteriosamente vazada para permitir passagem plena ou parcial de um determinado fluido.

Inicialmente essa válvula encontrava plena atuação em aplicações de bloqueio/shut-off, porém face alguma de suas vantagens e em função do desenvolvimento de desenhos de engenharia que permitiriam sua utilização em controle modulado, essa válvula é hoje bastante utilizada em malhas fechadas de controle, principalmente nas industrias de papel e celulose e em aplicações para líquidos viscosos, corrosivos e com sólidos em suspensão.

Face ao seu sistema de assentamento com dupla sede, essa válvula alia o seu bom desempenho de controle com excelente performance quanto a estanqueidade (tipicamente classe IV) e possibilita obter controle do fluido em qualquer direção sem problemas dinâmicos. Como desvantagem, esse tipo de válvula, face características geométricas dos seus internos, apresenta uma alta tendência a cavitação e a atingir condições de fluxo crítico à relativas diferenciais de pressão menores que outros tipos de válvulas.

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