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TA 631 – OPERAÇÕES UNITÁRIAS I

Aula 06: 22/03/2012

Tubulações, válvulas e acessórios



6.1. Tubulações

Os tubos são dutos fechados destinados ao transporte defluidos, e geralmente são de seção circular.

O termo usado para denominar um conjunto de tubos e

seus acessórios é tubulação ou sistema de escoamento.

O valor da tubulação está entre 30 e 70% do valor totaldos equipamentos de uma indústria, dependendo do tipode processo.

Os tubos podem ser fabricados de vários materiais, masas tubulações sanitárias são, normalmente, fabricadas emaço inoxidável austenístico AISI 304 ou AISI 316.



O aço inoxidável austenístico tem em sua composiçãomaior quantidade de cromo que os ferríticos, além depossuir níquel na liga. A vantagem é a extraordináriaresistência à oxidação e a temperatura, o que justifica opagamento do seu alto preço em instalações deprocessamento de alimentos.

Se for necessário, os tubos podem ter acabamento maisliso (sanitário) que os de fabricação padrão.

Os tubos geralmente são definidos pelo diâmetro externo e a espessura da parede é de 1,5 mm para todos osdiâmetros disponíveis no mercado, com exceção do tubode 4" (tabela 6.1).



Tabela 6.1. Diâmetro externo ou Bitola (em polegadas) eespessura (mm) dos tubos disponíveis no mercado.

Bitola(polegada)

1 1,5 2 2,5 3 4

Espessura daparede do

tubo (mm)

1,5 1,5 1,5 1,5 1,5 2,0



Existem 4 tipos de união em tubulações

sanitárias:a) Tri-clamp: é uma união do tipo

abraçadeira, sanitária, com acabamentoliso que dificulta a contaminação doproduto. É a mais indicada onde existesistema de limpeza CIP (Cleaning in

Place; Limpeza no Local). É de fácil

desmontagem e é composta de doisencaixes iguais côncavos.

b) Flange: união não sanitáriacomposta por duas flanges

de face plana e anel.



c) Rosca: de tiposanitária de fácil

desmontagem paralimpeza e inspeção.É composta de macho,fêmea, porca e anel devedação.

d) Solda: é um sistema sanitário eresistente à corrosão. Minimiza a

perda de carga e a contaminação.Muito usado em instalações com

sistema de limpeza CIP.



6.2. Válvulas

São os acessórios mais importantes nas tubulações,sem os quais estas seriam praticamente inúteis.

Destinam-se a estabelecer, controlar e interromper o

escoamento.

Em qualquer instalação deve-se usar o menor númerode válvulas possível, porque são peças caras, sujeitasa vazamentos e que introduzem perdas de carga (quepodem ser elevadas).



Os principais tipos de válvula são:

- Válvulas de bloqueio

- Válvulas de regulagem- Válvulas que permitem o escoamento em um só sentido

- Válvulas de controle de pressão

Há uma grande variedade de sistemas usados para aoperação das válvulas e os principais são:

1) Operação manual: por meio de volante, alavanca,engrenagens, parafusos sem-fim,etc.

2) Operação motorizada: pneumática, hidráulica e elétrica.

3) Operação automática: pelo próprio fluido (por diferença depressões gerada pelo escoamento), por meio de molas econtrapesos.



6.2.1. Válvulas de bloqueio

São as válvulas que destinam-se a estabelecer ouinterromper o fluxo e devem funcionar completamenteabertas ou completamente fechadas.

6.2.1.1. Válvulas gavetaÉ a válvula de uso mais generalizado, mas que com aaparição de válvulas mais leves e mais baratas (esfera eborboleta, principalmente), seu uso é cada vez menor.

Não aparecem entre as válvulas sanitárias. O fechamentonessas válvulas é feito pelo movimento de uma peçadenominada gaveta, que se desloca paralelamente aoorifício da válvula (Figura 6.1).



Quando estão totalmente abertas, a trajetória de circulação dofluido fica reta e desimpedida, havendo pouca perda de carga.

Quando estão parcialmente abertas causam perdas de carga

muito elevadas, cavitação e violenta corrosão e erosão.

a) b)

Figura 6.1. Válvulas gaveta. a) Pequena com castelo rosqueado.

b) Grande com castelo parafusado.



6.2.1.2. Válvulas macho

Não é sanitária.

São aplicadas nos serviços debloqueio de gases (emqualquer diâmetro,temperatura ou pressão) e,também, no bloqueio rápidode água, vapor e líquidos emgeral, inclusive com sólidos

em suspensão (pequenosdiâmetros e baixas pressões).

Figura 6.2. Válvula macho.



Uma das vantagens dessa válvula sobre a válvula gaveta éo menor espaço ocupado. O fechamento dessas válvulasse faz pela rotação de uma peça (macho), na qual há um

orifício, no interior do corpo da válvula (Figura 6.2).Quando o macho gira, o furo se alinha à tubulação, dandopassagem ao fluido. Quando estão totalmente abertas, aperda de carga é bastante pequena, porque a trajetória do

fluido é reta e livre. As variantes das válvulas macho são:A) Válvulas esfera

a) b)

Figura 6.3. Válvula esfera.a) esquema com as partesprincipais.b) válvula esfera sanitáriacomercial.



O macho dessas válvulas é uma esfera, que tambémé furada de lado a lado. O material de vedação ébastante flexível, que no caso de válvulas sanitárias

devem ser elastômeros sanitários, de grau alimentício(buna-N, viton), para garantir que não hajavazamentos.

B) Válvulas de 3 vias:

O macho dessas válvulasé furado em "T" ou "L", ou

ainda, em forma de cruz,dispondo a válvula de 3locais para que seja feita aligação a tubulações.

Figura 6.4. Válvula de três

vias



6.2.2. Válvulas de regulagem

São destinadas a controlar o escoamento, podendotrabalhar em qualquer posição de fechamento parcial.

6.2.2.1. Válvulas globo

Nessas válvulas o fechamento é feito por meio de umtampão que se ajusta contra uma única sede, cujoorifício está geralmente em posição paralela ao sentidodo escoamento.

Causam, em qualquer posição de fechamento, fortesperdas de carga, devido às mudanças de direção eturbilhonamento do fluido dentro da válvula.



Figura 6.5. Válvula globo.

Não é sanitária!

Destina-se a serviços deregulagem e de fechamentoestanque em linhas de água, óleosindustriais, que não sejam muitocorrosivos, e para o bloqueio eregulagem em linhas de vapor ede gases.

As variantes da válvula globo são:

Válvulas em "Y":

Nessas válvulas, a haste fica em um ângulo de 45 com o corpo,o de modo que a trajetória da corrente de líquido fica quaseretilínea, com um mínimo de perda de carga.



São usadas para bloqueio e regulagem de vapor esão preferidas para uso com produtos corrosivos.

Figura 6.6. Válvula em "Y"

a) b)



B) Válvulas agulha:

O tampão é substituído por uma peça cônica, a agulha,que permite um controle preciso do escoamento.

São válvulas para regulagem fina de líquidos e gases, emdiâmetros de até 2".

Figura 6.7. Esquema de uma válvula agulha.



6.2.2.2. Válvulas borboleta

São basicamente válvulas de regulagem, mas tambémpodem trabalhar como válvulas de bloqueio.

O emprego dessas válvulas tem aumentado por seremleves, baratas e facilmente adaptáveis a comando remoto.

O fechamento da válvula é feito por meio de uma peçacircular que gira em torno de um eixo perpendicular aosentido de escoamento do fluido.

Podem ser manuais ou com controle pneumático.

A válvula borboleta, além de ser barata, provoca pequenaperda de carga e pode ser usada com líquidos de alta ebaixa viscosidade.



Figura 6.8. Válvula borboleta.

a) Esquema de funcionamento de uma válvula manual.

b) Válvula comercial de acionamento automático.



6.2.2.3. Válvulas de diafragma

São válvulas muito usadas pararegulagem ou bloqueio de fluidoscorrosivos (alimentos ácidos).

A válvula se fecha por meio de umdiafragma flexível que é apertadocontra a sede.

O mecanismo que controla odiafragma não tem contato com ofluido e, por isso, são recomendadas

para processamentos estéreis.

Não possuem fendas e asseguramque não há retenção de partículas.



6.2.3. Válvulas que permitem o

escoamento em um só sentido

Essas válvulas permitem a passagem do fluido em apenas umsentido, fechando-se automaticamente por diferença de pressões,exercidas pelo fluido em conseqüência do escoamento, no casode haver a tendência à inversão no sentido do fluxo.

São, portanto, válvulas de operação automática. Costumam

provocar elevada perda de carga, como todas as válvulas, e sódevem ser usadas quando for imprescindível.

Existem três tipos principais de válvulas de retenção:

6.2.3.1. Válvulas de retenção



A) Válvula de retenção de levantamento: o fechamentoé feito por um tampão semelhante aos das válvulas globo.Esse tampão é mantido suspenso, afastado da sede, por

efeito da pressão do fluido sobre a face inferior. Caso hajatendência à inversão do sentido do fluxo, a pressão do fluidosobre a face superior do tampão, aperta-o contra a sede,interrompendo o escoamento

Figura 6.9. Válvula de

retenção de levantamento.



B) Válvula de retenção de portinhola: é o tipo mais usual. Ofechamento é feito por uma portinhola que se assenta no orifícioda válvula. Embora, a perda de carga seja elevada, costuma ser

menor que a introduzida por válvulas de retenção delevantamento, porque a trajetória do fluido é retilínea.

Figura 6.10. Válvula de retenção de portinhola. a) Esquema com partesprincipais. b)Escoamento vertical.

a) b)



C) Válvula de retenção de esfera: são semelhantes àsválvulas de retenção de levantamento, porém, neste caso, o

tampão é substituído por uma esfera. É a válvula de retençãode fechamento mais rápido.

a) b)

Figura 6.11. a) Válvula de retenção de esfera.



6.2.3.2. Válvulas de pé

São instaladas na extremidade livre da linha, ficando

mergulhadas dentro do líquido no reservatório de sucção.Elas impedem o esvaziamento do tubo de sucção da bomba,colocada acima do reservatório, eliminando a necessidadedo escorvamento cada vez que a bomba é posta em

funcionamento.



6.2.4. Válvulas controladoras de

pressão

Essas válvulas abrem-se automaticamente, quando essapressão ultrapassa um determinado valor para o qual a válvulafoi ajustada. A válvula fecha-se em seguida,automaticamente,quando a pressão cair abaixo do valor de abertura. Essasválvulas são denominadas de "segurança", quando destinadasa trabalhar com fluidos compressíveis (vapor,ar, gases) e "de

alívio" quando trabalham com líquidos, que são fluidosincompressíveis.

Figura 6.12. Válvula de segurança.

6.2.4.1. Válvulas de segurança e alívio



6.2.4.2. Válvulas redutoras de

pressão

Figura 6.13. Funcionamento de uma válvulareguladora de pressão. 1) Válvula em equilíbrio.2) Abaixa a pressão e a válvula fecha. 3)

Aumenta a pressão e a válvula abre.

Regulam a pressão dentro de limites pré-

estabelecidos. São automáticas e fecham-se por meio de molas de tensão regulável,de acordo com a pressão desejada. Essetipo de válvula mantém controle preciso debaixas pressões, independente das

variações de vazão ou da pressão deentrada. São muito utilizadas nasinstalações de vapor e ar comprimido, nasredes de abastecimento de água nascidades e nas instalações de água emprédios altos.



6.5. AcessóriosOs acessórios se classificam de acordo com a sua finalidade:

1) Fazer mudança da direção do fluxo (45º , 90º e 180º ): Curvas de raio longo

Curvas de raio curto

Cotovelos



2) Fazer derivações em tubos:

Tês normais (90º )

Tês de 45º Tês de redução

Derivações em "Y"

Cruzetas

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3) Fazer mudanças de diâmetro em tubos:



4) Fazer ligações de tubos entre si ou de

equipamentos a tubos: Niples e luvas

Abraçadeira: facilita a limpeza da instalação Flanges Uniões: facilita a troca de peças

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5) Fazer o fechamento da extremidade de tubos

Tampão

Porca-tampão

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