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Parte 04 aplicação válvulas

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Parte 04 aplicação válvulas

  1. 1. Projeto de Sistemas de Vapor
  2. 2. Projeto de Sistemas de Vapor Aplicação de Vapor Controle de Pressão e Temperatura
  3. 3. Projeto de Sistemas de Vapor Redução de Pressão
  4. 4. Projeto de Sistemas de Vapor Por que reduzir a Pressão?  Observando as curvas características do vapor e a tabela de vapor saturado, notaremos que o calor latente aumenta com a diminuição da pressão, com isso consegue-se uma maior eficiência de troca térmica e uma redução no tempo de aquecimento do processo com pressão reduzida;  Com a diminuição da pressão, pode-se conseguir uma maior vida útil das máquinas, equipamentos e acessórios do sistema de vapor;  Além disso, com a redução da pressão é possível conseguir uma considerável economia no consumo de vapor, conforme mostrado no exemplo a seguir:
  5. 5. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas
  6. 6. Projeto de Sistemas de Vapor Por que reduzir a Pressão? Dados: Quantidade de Combustível (Óleo BPF):100.000 Kg Pressão de trabalho: 8 Kgf/cm2 Calor específico do Óleo BPF: 0,5 Kcal/ ºC Kg Temperatura inicial: 30 ºC Temperatura final: 60 ºC Qc = m . c . DT CL . c Onde: m - massa (kg) c - calor específico DT - diferencial de temperatura CL - calor latente do vapor (kcal/kg) c - título do vapor Considerando uma pressão de trabalho de 8 Kgf/cm² (calor latente = 485,6 Kcal/Kg) e o título do vapor igual a 0,8 teremos: 100.000 x 0,5 x (60-30) Q = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ Þ Q = 3.861,20 Kg/h de vapor 0,8 x 485,6
  7. 7. Projeto de Sistemas de Vapor Por que reduzir a Pressão? Dados: Quantidade de Combustível (Óleo BPF):100.000 Kg Pressão de trabalho: 8 Kgf/cm2 calor específico do Óleo BPF: 0,5 Kcal/ ºC Kg temperatura inicial: 30 ºC temperatura final: 60 ºC Se reduzíssemos a pressão de trabalho para 4 Kgf/cm² (calor latente = 503,7 Kcal/Kg), mantendo o título, teríamos: 100.000 x 0,5 x (60-30) Q = ¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾¾ Þ Q = 3.722,45 Kg/h de vapor 0,8 x 503,7 Uma redução de 5,0% no consumo de vapor!
  8. 8. Projeto de Sistemas de Vapor Por que reduzir a Pressão? Somando-se à melhoria do título do vapor: Qc = m . c . DT CL . c Onde: m - massa (kg) c - calor específico DT - diferencial de temperatura CL - calor latente do vapor (kcal/kg) c - título do vapor Para título do vapor igual a 0,8 teremos: m. Cp. Dt m. Cp. Dt Qi = ----------------- Þ Qi . 0,8 = ---------------------- Cl. 0,8. T Cl. T Para título do vapor igual a 0,95 teremos: m. Cp. Dt m. Cp. Dt Qi = ----------------- Þ Qi . 0,95 = ---------------------- Cl. 0,95. T Cl. T
  9. 9. Projeto de Sistemas de Vapor Por que reduzir a Pressão? Somando-se à melhoria do título do vapor: Qc = m . c . DT CL . c Onde: m - massa (kg) c - calor específico DT - diferencial de temperatura CL - calor latente do vapor (kcal/kg) c - título do vapor Qf x 0,95 = Qi x 0,8 Þ Qf = 0,84 . Qi kg/h Þ Qf = 84% de Qi. Ou seja, com a simples instalação de um separador de umidade conseguiremos uma economia da ordem de 16%.
  10. 10. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Auto Operadas
  11. 11. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Auto Operadas TIPOS: • AÇÃO DIRETA CARACTERÍSTICA: Única sede (Principal) • PILOTO OPERADA CARACTERÍSTICA: Duas sedes (Principal e Piloto)
  12. 12. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta - Vapor, ar comprimido, líquidos e outros gases; - Recomendadas para um só equipamento onde não haja variações de pressão montante da mesma ou grande variações de fluxo; - Não podem trabalhar em condições de escoamento crítico onde P2 é igual ou menor que 1/2 P1; - São compactas, o que permite maior aproximação do equipamento.
  13. 13. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta Funcionamento: Chegada do fluido (pressão) junto com a força da mola no obturador contra a sede, mantendo a válvula fechada.
  14. 14. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta Funcionamento: Girando a canopla no sentido horário, comprime-se a mola, que movimenta o eixo e a sede, permitindo assim a passagem do fluido.
  15. 15. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta Funcionamento: O fluido então ocupa a outra câmara da válvula, a tubulação jusante, e entrará em equilíbrio com a mola.
  16. 16. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta Funcionamento: A pressão a jusante aumenta e atua através do fole para conter a força da mola e fechar a sede quando a pressão for a de ajuste.
  17. 17. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta Funcionamento: Depois de equilibrada e com a sede fechada (set- point) todo o processo de controle se repete.
  18. 18. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta - Ranges: Mola cinza = 0,14 à 1,7 barg Mola verde = 1,4 à 4,6 barg Mola laranja = 3,5 à 8,6 barg - Benefícios: - Segurança no ajuste da pressão devido ao pino de trava da canopla; - Projeto compacto e leve, reduz custos de instalação; - Utilizando internos em aço inoxidável proporciona longa vida útil e redução dos problemas de manutenção.
  19. 19. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Ação Direta Dimensionamento:
  20. 20. Projeto de Sistemas de Vapor Panelões Encamisados Equipamentos de Lavanderias Válvulas de Ação Direta Instalações Típicas:
  21. 21. Projeto de Sistemas de Vapor Mola de Controle Conexão para o tubo de equilíbrio Mola de Retorno Saída da pressão regulada Diafragma Principal Válvulas Piloto-Operadas Ajuste da Pressão Diafragma do Piloto Sede do Piloto Sede da Válvula Principal Entrada do Fluxo
  22. 22. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas - Vapor, ar comprimido, líquidos e outros gases; - Recomendada para fornecimento de vários equipamentos, podendo operar com fluxo crítico; - Fluxo pode variar de zero a máxima capacidade, pois, o piloto, não permitirá uma grande variação da pressão - P1 pode variar até mais ou menos em 30% da diferencial sem provocar variações na pressão jusante; - Pilotos intercambiáveis permitem um controle de mais de uma variável.
  23. 23. Projeto de Sistemas de Vapor Pressão Base Temperatura VÁLVULA 25 SÉRIE Elétrico Pressão Tipos de Pilotos
  24. 24. Projeto de Sistemas de Vapor Tipos de Pilotos Detalhe da Válvula 25P:
  25. 25. Projeto de Sistemas de Vapor Tipos de Pilotos Detalhe da Válvula 25PT:
  26. 26. Projeto de Sistemas de Vapor Tipos de Pilotos Detalhe dos Pilotos 25PE, 25TE e 25 PPE:
  27. 27. Projeto de Sistemas de Vapor Tipos de Pilotos Detalhe da válvula 25G (para Gás Natural):
  28. 28. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  29. 29. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  30. 30. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  31. 31. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  32. 32. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  33. 33. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  34. 34. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  35. 35. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25P:
  36. 36. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25T:
  37. 37. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25T:
  38. 38. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25T:
  39. 39. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25T:
  40. 40. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25T:
  41. 41. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25T:
  42. 42. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Funcionamento 25T:
  43. 43. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Ranges das molas do piloto P: - Mola amarela = 0,2 à 2,1 barg - Mola azul = 1,4 à 7,0 barg - Mola vermelha= 5,6 à 14,0 barg
  44. 44. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Combinação de Pilotos: - Piloto P = Pressão; - Piloto PE = Pressão e Elétrico; - Piloto PD = Pressão c/ comando distância; - Piloto T = Temperatura p/ aquecimento; - Piloto TE = Temperatura e Elétrico; - Piloto E = Elétrico; - Piloto BP = Alívio pressão; - Piloto PT = Pressão e Temperatura; - Piloto PTE = Pressão, Temperatura e Elétrico; - Piloto CEL = Comando eletrônico PID;
  45. 45. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento SSuuppeerr DDiimmeennssiioonnaaddaa SSuubb DDiimmeennssiioonnaaddaa FFaaiixxaa ddee OOppeerraaççããoo 0000 1100 2200 3300 4400 5500 6600 7700 8800 9900 110000
  46. 46. Projeto de Sistemas de Vapor Para Vapor: Dimensionamento
  47. 47. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Exemplo: Condições de Trabalho: P1 = 9 barg P2 = 7 barg Q = 250 Kg/h Logo, a válvula de DN 3/4” é adequada.
  48. 48. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Pelo Ábaco: Condições de Trabalho: P1 = 9 barg P2 = 7 barg Q = 250 Kg/h
  49. 49. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Para Líquidos:
  50. 50. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Para Ar Comprimido:
  51. 51. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Instalações Típicas:
  52. 52. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Instalações Típicas:
  53. 53. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas Instalações Típicas:
  54. 54. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas
  55. 55. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas Piloto-Operadas
  56. 56. Projeto de Sistemas de Vapor Controle de Temperatura
  57. 57. Projeto de Sistemas de Vapor Controle de Temperatura Manual Simples Termômetro Alarme Termômetro Água Quente para o Processo Purgador Serpentina Vapor Água Fria
  58. 58. Projeto de Sistemas de Vapor Elementos do Controle Automático Aparelho de Controle (Válvula) Processo (Tanque) Sensor (Olho) Atuador (Músculo do Braço) MANIPULAÇÃO VARIÁVEL CONDIÇÃO CONTROLADA Controlador (Cérebro)
  59. 59. Projeto de Sistemas de Vapor O que acontece com o Sistema de Controle Manual? O processo é seguro, estável e preciso? O operador será capaz de antecipar as variações do processo? Qual o gasto com um operador permanente no local?
  60. 60. Projeto de Sistemas de Vapor O que a Válvula de Controle faz? A Válvula de Controle controla a vazão do fluido no processo, através de um orifício de área variável.
  61. 61. Projeto de Sistemas de Vapor Válvula de duas vias com sede simples Plug da Válvula Vazão do Fluido Sede da Válvula Força do Atuador Pressão P1 Pressão P2 Pressão Diferencial (DP)
  62. 62. Projeto de Sistemas de Vapor Válvula de duas vias com sede dupla Força do Atuador Vazão do Fluido
  63. 63. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura de Ação Direta
  64. 64. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura de Ação Direta Válvula Sensor
  65. 65. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura de Ação Direta Aquecimento Resfriamento Movimento causado pela mudança de temperatura no Sensor Fluxo Plug Haste Sensor de Temperatura Mecanismo com pistão acionado por mola para ajuste de temperatura Plug Haste
  66. 66. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura de Ação Direta Funcionamento
  67. 67. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura de Ação Direta Funcionamento
  68. 68. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura de Ação Direta Funcionamento
  69. 69. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura de Ação Direta Funcionamento
  70. 70. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Pelo Gráfico: Fator CV Diâm. 1/2” 3/4” 1” CV 2,5 3,75 6,60
  71. 71. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Pelo Gráfico: Fator CV Diâm. 1/2” 3/4” 1” CV 2,5 3,75 6,60
  72. 72. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Pelo Gráfico: Fator CV Diâm. 1/2” 3/4” 1” CV 2,5 3,75 6,60
  73. 73. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento Pelo Gráfico: Fator CV Diâm. 1/2” 3/4” 1” CV 2,5 3,75 6,60
  74. 74. Projeto de Sistemas de Vapor Instalações Típicas Armazenamento de Água Quente
  75. 75. Projeto de Sistemas de Vapor Instalações Típicas Tanques de Água de Alimentação de Caldeiras
  76. 76. Projeto de Sistemas de Vapor Instalações Típicas Tanques Serpentinados
  77. 77. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Temperatura Atuadas Elétrica ou Pneumaticamente
  78. 78. Projeto de Sistemas de Vapor SENSOR CCOONNTTRROOLLAADDOORR AATTUUAADDOORR VVVÁÁÁLLLVVVUUULLLAAA Elementos do Controle Automático
  79. 79. Projeto de Sistemas de Vapor Elementos do Sistema Típico de Controle de Processos Atuador Pneumático/ Elétrico CCoonntrtroolaladdoorr Tanque/Trocador de Calor/ Estufa Condição de Controle Variável Manipulada Ar Comprimido (0,2 a 1,0 bar) Corrente Elétrica 4 a 20 mA Elemento de Dispositivo de Válvula de 2 ou 3 vias Sensor de Pressão/Temp. Set point remoto Variável Medida Sinal de Temperatura / Pressão Proporcional (P) Prop +Integral (P+I) Prop. + Int.+ Derivativo (P+I +D) Dispositivo de Controle Controle SSeettPPooinintt Elemento de Controle Controle PPrroocceessssoo Elemento de Medida Elemento de Medida
  80. 80. Projeto de Sistemas de Vapor Válvula Globo Sede Simples Série KE KE/ KEA 41/ 43- WCB- DN 15- 200-PN 25, 150# e 300# KE/ KEA 71 e 73 -Ferro Dúctil - DN 15-50 e DN 15-200- PN 16 e 25, classe 150# e 250# KE/ KEA 61/ 63 - Aço Inox - DN 15-50 e DN 15-200
  81. 81. Projeto de Sistemas de Vapor Obturador Guiado KE - (1/2” - 1. 1/4”) DN 40 – 100 mm Obturador e sede endurecidos para alta resistência a erosão durante a cavitacão, Flashing ou fluxo em bifásico
  82. 82. Projeto de Sistemas de Vapor Materiais de Fabricação (Internos) Material dos Internos Limite Temp. ºC Dureza Rockwell C Resistência a Corrosão Resistência a Erosão •INOX. 316 -254 +315 8 Excelente Moderada •INOX. 420 -100 +427 40 Moderada Boa •INOX. 431 -100 +427 44 Moderada Boa/ Excelente •INOX. 440C -46 +427 55-60 Moderada Excelente •Stellite nº6 -254 + 815 44 Excelente Boa •Monel K -240 +315 32 Boa a excelente Moderada a Boa
  83. 83. Projeto de Sistemas de Vapor Erosão Corrosiva e Abrasiva
  84. 84. Projeto de Sistemas de Vapor Características de Vazão •Abertura Rápida •Igual Porcentagem •Linear •Parabólica Modificada
  85. 85. Projeto de Sistemas de Vapor Características de Vazão 1. Característica Linear A cada incremento na abertura da válvula, a vazão aumenta proporcionalmente. ABERTURA VAZÃO INSTANTÂNEA 20% 20% 33% 33% 48% 48% 51% 51%
  86. 86. Projeto de Sistemas de Vapor Características de Vazão 2. Característica Igual Porcentagem A cada incremento na abertura da válvula aumenta a vazão instantânea por uma porcentagem constante da vazão anterior. ABERTURA % INCREMENTO VAZÃO INSTANTÂNEA 20% --- 4% 30% +50% 6% 40% +50% 9% 50% +50% 13.5%
  87. 87. Projeto de Sistemas de Vapor Características de Vazão 3. Característica Abertura Rápida A cada incremento na abertura da válvula, a vazão aumenta desproporcionalmente ABERTURA VAZÃO INSTANTÂNEA 10% 90% 20% 92% 80% 97% 100% 100%
  88. 88. Projeto de Sistemas de Vapor Características de Vazão 3 4 % de Abertura da Válvula 1. Linear 2. Igual Porcentagem 3. Abertura Rápida 4. Borboleta 5. Esfera 50% 100% Abertura 100% 50% 0 % de Vazão 1 2 5
  89. 89. Projeto de Sistemas de Vapor Abertura Rápida Linear Igual Porcentagem Características de Vazão Tipos de Plugs
  90. 90. Projeto de Sistemas de Vapor Queda de Pressão através da Válvula 10 bar g Válvula Aberta Totalmente 7 bar g Queda de Pressão Através da Válvula = 3 Bar
  91. 91. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Duas Vias
  92. 92. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Duas Vias – Aplicações Típicas Controle de Temperatura Eletro-pneumático Válvula de 2 vias com Atuador e Posicionador Controlador Sensor Trocador de Calor Vapor/Líquido
  93. 93. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Duas Vias – Aplicações Típicas Secagem e Pré-Aquecimento de Ar Válvula 2 vias com atuador elétrico Controlador Sensor
  94. 94. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Duas Vias – Aplicações Típicas Sistemas com Abertura Lenta Válvula 2 vias com atuador elétrico timer
  95. 95. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Duas Vias – Aplicações Típicas Controle de Vazão Medidor de Vazão Válvula 2 vias com Atuador e Posicionador Controlador Filtro Regulador
  96. 96. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Duas Vias – Aplicações Típicas Controle de Pressão Filtro Regulador Controlador Pneumático Válvula 2 vias com Atuador e Posicionador
  97. 97. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Duas Vias – Aplicações Típicas Controle de Óleo Térmico Válvula 2 vias com Atuador e Controlador Posicionador Filtro Regulador Sensor
  98. 98. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Três Vias VÁLVULA CONVERGENTE Frio Quente Combinação ou Mistura da Vazão A B AB AB A B Para o Sistema ou Entrada Processo Desvio de Fluxo VÁLVULA DIVERGENTE
  99. 99. Projeto de Sistemas de Vapor AB A AB A Função Misturadora Serviço Divergente B B Tipo de Plug A AB B AB A B Tipo de Plug Válvulas de Controle de Três Vias
  100. 100. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Três Vias – Aplicações Típicas Bomba de circulação da linha secundária Retorno de Água secundária Fluxo de água secundário Válvula de 3 vias Entrada primária de água Saída primária de água Aquecimento Água/Água com válvula de 3 Vias utilizada para divergir
  101. 101. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Controle de Três Vias – Aplicações Típicas Fluxo de ar Baterias Chiller Válvula de 3 vias Bomba de circulação de água Controle de resfriamento de água com válvula de 3 vias usada para misturar
  102. 102. Projeto de Sistemas de Vapor Atuadores
  103. 103. Projeto de Sistemas de Vapor Atuadores Pneumáticos Entrada de ar Mola Diafragma Curso
  104. 104. Projeto de Sistemas de Vapor Atuadores Pneumáticos Atuador de ação reversa, ou seja, na falta de ar de alimentação a válvula fecha. Atuador de ação direta, ou seja, na falta de ar de alimentação a válvula abre.
  105. 105. Projeto de Sistemas de Vapor Dimensionamento de Válvula e Atuador
  106. 106. Projeto de Sistemas de Vapor Atuadores Elétricos O motor atua tanto na posição reversa como direta. Tensão de alimentação: 220 volts, 100 volts ou 24 volts. Pode ser fornecido com posicionador ou potenciômetro.
  107. 107. Projeto de Sistemas de Vapor Atuadores e Válvulas Válvula de Controle de Ação Pneumática Direta: Entrada de Ar Movimento com aumento da pressão de Ar Ação Direta: Força para fechar, normalmente aberta
  108. 108. Projeto de Sistemas de Vapor Atuadores e Válvulas Válvula de Controle de Ação Pneumática Reversa: Entrada de Ar Movimento com aumento da pressão do Ar Ação Reversa: Força para abrir normalmente fechada
  109. 109. Projeto de Sistemas de Vapor Atuadores e Válvulas Válvula de Controle de Ação Pneumática Direta: Entrada de Ar Movimento com aumento da pressão de Ar Força para abrir, normalmente fechada
  110. 110. Projeto de Sistemas de Vapor Válvula de Duas Vias AArr AArr AArr AArr Ação do Atuador Direta Reversa Reversa Direta Reversa Reversa Direta Direta Válvula Aberta Válvula Fechada Ação da Válvula Na falha do Ar
  111. 111. Projeto de Sistemas de Vapor AArr AArr Ação do Atuador Direta Reversa Na falha do Ar Sede superior fechada. Sede inferior aberta Sede inferior fechada. Sede superior aberta Válvula de Três Vias
  112. 112. Projeto de Sistemas de Vapor Acessórios Opcionais POSICIONADORES PNEUMÁTICO / PNEUMÁTICO ELETRO / PNEUMÁTICO ELETRO / PNEUMÁTICO (segurança intrínseca) CONVERSORES Transforma o sinal elétrico em pneumático FILTRO COALESCENTE E REGULADOR DE PRESSÃO VÁLVULA SOLENÓIDE DE 3 VIAS
  113. 113. Projeto de Sistemas de Vapor Ilustração básica do Posicionador Saída de Ar do posicionador para o diafragma do atuador 0 - 6 bar g Sinal de Ar para sistemas de controle 0.2 - 1.0 bar g Alimentação do compressor de Ar para o posicionador 2 - 6 bar g Posicionadores
  114. 114. Projeto de Sistemas de Vapor Válvula Pneumática/Atuador operado por Sinal de Controle usando Conversor I para P e Posicionador P para P Saída de Ar do Posicionador para Atuador Alimentação do Compressor de Ar Sinal Pneumático Sinal Eletrônico Alimentação do Compressor de Ar Posicionadores
  115. 115. Projeto de Sistemas de Vapor Posicionadores
  116. 116. Projeto de Sistemas de Vapor Posicionadores
  117. 117. Projeto de Sistemas de Vapor Diferença entre Posicionador e Conversor POSICIONADOR: Recebe um sinal elétrico ou pneumático do Controlador, envia um sinal pneumático para a válvula de controle, e verifica se o curso da válvula está na posição correta. Caso o curso da válvula esteja fora de posição, o posicionador recebe esta informação e corrige a posição, aumentando ou diminuindo o sinal para a válvula. EXEMPLO: Sinal Enviado = 50 % de abertura Sinal da Válvula = 46 % de abertura Resultado = o posicionador aumenta o sinal até a válvula ficar em 50% de abertura.
  118. 118. Projeto de Sistemas de Vapor Diferença entre Posicionador e Conversor CONVERSOR: Recebe um sinal elétrico do controlador e envia um sinal pneumático para a válvula de controle. O conversor não verifica se o curso da válvula está na posição correta, por isso não existe uma correção de posicionamento. EXEMPLO: Sinal Enviado = 50 % de abertura Sinal da Válvula = 46 % de abertura Resultado = o conversor não envia o sinal, pois acha que a válvula está em 50% de abertura.
  119. 119. Projeto de Sistemas de Vapor Histerese ou Agarramento Ocorre devido a desgastes de juntas e anéis de vedação. A haste da válvula pode sofrer leves atritos, provocando a histerese ou agarramento. Este fenômeno também pode ocorrer devido a uma instalação incorreta do atuador ou da válvula de controle. EXEMPLO: Sinal Enviado = 50 % de abertura Curso da Válvula = 46 % de abertura
  120. 120. Projeto de Sistemas de Vapor Classe de Vedação • Classe III - 0,05% do valor de CV • Classe IV - 0,01% do valor de CV • Classe V - 5x10-4 ml / min de água, por polegada do diâmetro do orifício, por psi diferencial • Classe VI – número de “bolhas por minuto” CV - é a quantidade de água (GPM), a 60 ºF, que passa através da válvula com um diferencial de pressão de 1 PSI.
  121. 121. Projeto de Sistemas de Vapor Sistemas de Controle
  122. 122. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança
  123. 123. Projeto de Sistemas de Vapor PRODUZ UMA ABERTURA GRADUAL Válvulas de Alívio
  124. 124. Projeto de Sistemas de Vapor PRODUZ UMA ABERTURA INSTANTÂNEA Válvulas de Segurança
  125. 125. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Definições:  Válvula de Segurança Dispositivo automático de alívio de pressão caracterizado por uma abertura instantânea (“pop”) uma vez atingida a pressão de abertura. Utilizadas em serviço com fluídos compressíveis (Gases e Vapores).  Válvula de Alívio Dispositivo automático de alívio de pressão caracterizado por uma abertura progressiva e proporcional ao aumento de pressão acima da pressão de abertura. Utilizadas em serviço com fluídos incompressíveis (Líquidos).
  126. 126. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Definições:  Válvula de Segurança e Alívio Dispositivo automático de alívio de pressão adequado para trabalhar como válvula de segurança ou válvula de alívio , dependendo da aplicação desejada.
  127. 127. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA) É a pressão máxima de trabalho de um vaso, compatível com o código de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais. Pressão de Operação É a pressão a que está sujeito o vaso em condições normais de operação. Uma margem razoável deve ser estabelecida entre a pressão de operação e a de trabalho máxima admissível. Para uma operação segura, a pressão de operação deve ser pelo menos 10% menor que a PMTA.
  128. 128. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Pressão de Abertura (“Set Pressure”) Pressão manométrica na qual a válvula é ajustada para abrir. Pressão de Fechamento Pressão em que a válvula fecha, retomando a sua posição original, depois de restabelecida a normalidade operacional, e é igual a pressão de abertura menos o diferencial de alívio.
  129. 129. Projeto de Sistemas de Vapor Terminologia
  130. 130. Projeto de Sistemas de Vapor Terminologia
  131. 131. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Sobrepressão Incremento de pressão acima da pressão de abertura da válvula que permitirá a máxima capacidade de descarga. Normalmente expressa em porcentagem da pressão de abertura. Diferencial de Alívio (“BlowDown”) Diferença entre a pressão de abertura e a de fechamento. Expressa em porcentagem da pressão de abertura.
  132. 132. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Valores de Sobrepressão adotados no Dimensionamento: Equipamento Norma de Projeto Fluido Critério Sobrepressão Caldeiras ASME I Vapor Bloqueio Inadvertido ou Falha Operacional 3% Vasos de Pressão ASME VIII Todos Falha Operacional 10% Falha Operacional Vasos de Pressão ASME VIII Todos ( Válvulas Múltiplas) 16% Vasos de Pressão ASME VIII Todos Fogo 21% Tubulação Todos Falha Operacional 33% Bombas Líquidos Falha Operacional 25% Compressores Gases Falha Operacional 10%
  133. 133. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Princípio de Funcionamento: O funcionamento das Válvulas de Segurança e Alívio baseia-se no equilíbrio entre a força provocada pela carga (da mola, que pressiona o disco de vedação contra o bocal) e a força decorrente da pressão de operação do vaso (estática), aplicada na parte inferior do disco de vedação.
  134. 134. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Princípio de Funcionamento: A medida que a pressão no vaso aumenta, a diferença (Força da mola- Força do fluido) diminui até tornar-se zero, pois a Força da mola permanece constante enquanto a válvula permanece fechada.
  135. 135. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Princípio de Funcionamento: Quando a pressão no vaso atinge o valor da pressão de abertura, rompe-se o equílibrio entre a Força da mola e Força do fluido, e inicia-se o escoamento do fluído da parte interna para a parte externa do bocal da válvula, iniciando-se assim o processo de alívio de pressão do vaso.
  136. 136. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Princípio de Funcionamento: Quando a pressão no equipamento atinge o valor máximo permitido pelo código de projeto, o disco estará no seu curso máximo e a válvula totalmente aberta (Força da mola=Força do fluido). A válvula deve ter uma área de passagem suficiente para aliviar todo o volume previsto e evitar o aumento de pressão acima dos valores estabelecidos em projeto.
  137. 137. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Instalação:  Quando a válvula for instalada deverá ser previsto espaço para trabalhos de inspeção e manutenção;  As válvulas deverão ser instaladas próximas dos equipamentos que irão proteger;  Deve-se evitar instalar as válvulas na posição horizontal, pois pode ocorrer o acúmulo de resíduos que tendem a restringir ou bloquear a válvula. Programação de inspeção especial;  A máxima perda de carga permissível a montante, para a maior envolvida, não poderá ultrapassar o valor de 3% da pressão de ajuste;  A jusante o diâmetro nominal da linha não deve ser inferior ao da tomada de saída da válvula;
  138. 138. Projeto de Sistemas de Vapor Válvulas de Segurança Instalação:

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