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DESENHO DE MÁQUINAS IV DESENHO DE TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Professor: BRUNO CAMPOS PEDROZA, D.Sc.

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1 DESENHO DE MÁQUINAS IV DESENHO DE TUBULAÇÕES INDUSTRIAIS UNIVERSIDADE FEDERAL FLUMINENSE Professor: BRUNO CAMPOS PEDROZA, D.Sc. Celular: (21) Marca Instituição Ensino

2 PROGRAMAÇÃO DA AULA 1.VÁLVULAS 2.IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

3 VÁLVULAS DEFINIÇÃO Válvulas são dispositivos destinados a estabelecer, controlar e interromper o fluxo em uma tubulação.

4 VÁLVULAS OBSERVAÇÕES IMPORTANTES São os acessórios mais importantes existentes nas tubulações, portanto, merecem o maior cuidado na sua seleção, especificação e localização. Em qualquer instalação deve haver sempre o menor número possível de válvulas, compatível com o funcionamento da mesma, pois são peças caras, onde há sempre possibilidade de vazamentos e que introduzem perdas de carga, às vezes de grande valor.

5 VÁLVULAS OBSERVAÇÕES IMPORTANTES Representam, em média, cerca de 8% do custo total de uma instalação de processo. Sua localização deve ser estudada com cuidado, para que a manobra e a manutenção das mesmas sejam fáceis, e para que as válvulas possam ser realmente úteis.

6 VÁLVULAS CLASSIFICAÇÃO DAS VÁLVULAS VÁLVULAS DE BLOQUEIO São válvulas que se destinam apenas a estabelecer ou interromper o fluxo, isto é, só devem funcionar completamente aberta ou completamente fechada. Costumam ser sempre do mesmo diâmetro nominal da tubulação.

7 VÁLVULAS CLASSIFICAÇÃO DAS VÁLVULAS VÁLVULAS DE REGULAGEM São destinadas especificamente para controlar o fluxo, podendo por isso trabalhar em qualquer posição de fechamento parcial. Por motivo de economia são, às vezes, de diâmetro nominal menor do que a tubulação.

8 VÁLVULAS CLASSIFICAÇÃO DAS VÁLVULAS VÁLVULAS QUE PERMITEM O FLUXO EM UM SÓ SENTIDO VÁLVULAS QUE CONTROLAM A PRESSÃO A MONTANTE

9 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS CORPO É a parte principal da carcaça na qual estão as sedes onde se assenta a peça de fechamento, bem como as extremidades para ligação às tubulações.

10 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS CORPO

11 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS CASTELO É a parte superior da carcaça, que se desmonta para acesso ao interior da válvula

12 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS CASTELO

13 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS MECANISMO INTERNO E GAXETAS O mecanismo interno da válvula (haste, peças de fechamento) e as sedes, no orifício da válvula, onde o mesmo se assenta, chama-se “trim” da válvula. São as partes mais importantes da válvula. Estão sujeitas a grandes esforços e devem ter uma usinagem cuidadosa para que a válvula tenha fechamento estanque.

14 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS MECANISMO INTERNO E GAXETAS Não podem sofrer desgaste por corrosão ou erosão nem deformações por fluência, que comprometeriam a estanqueidade – ou o próprio funcionamento – da válvula. Freqüentemente é feito de um material diferente e mais nobre do que o da carcaça.

15 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS MECANISMO INTERNO E GAXETAS

16 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS EXTREMIDADES Extremidades Flangeadas. Extremidades para Solda de Encaixe. Extremidades Rosqueadas. Extremidades para Solda de Topo. Outros Tipos.

17 VÁLVULAS CONSTRUÇÃO DAS VÁLVULAS MECANISMO INTERNO E GAXETAS

18 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE GAVETA É o tipo mais importante e de uso mais generalizado. Até alguns anos atrás as válvulas de gaveta dominavam largamente a maior parte das válvulas de uso industrial, chegando a representar cerca de 75% do total. O desenvolvimento de outros tipos de válvulas de bloqueio, mais leves, mais rápidas e mais baratas (válvulas de esfera e de borboleta), fez com que a participação das válvulas de gaveta caísse bastante, estando, em média, por volta de 50%).

19 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE GAVETA São, por excelência, válvulas de bloqueio de líquidos, empregadas em quaisquer diâmetros, na maioria das tubulações de água, óleos e líquidos em geral, desde que não sejam muito corrosivos, não deixem muitos sedimentos ou tenham grande quantidade de sólidos em suspensão. São empregadas também em diâmetros acima de 8”, para bloqueio em tubulações de ar e de vapor. Em qualquer um desses serviços, as válvulas de gaveta são usadas para quaisquer pressões e temperaturas.

20 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE GAVETA

21 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE GAVETA O fechamento dessas válvulas é feito pelo movimento de uma peça chamado gaveta, ou de cunha, que se desloca paralelamente ao orifício da válvula, e perpendicularmente ao sentido de escoamento do fluido. Quando totalmente abertas, a trajetória de circulação de fluido fica reta e inteiramente desimpedida, de forma que a perda de carga causada é muito pequena.

22 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE GAVETA Quando parcialmente abertas, causam perdas de carga muito elevadas e também laminagem da veia fluida, acompanhada muitas vezes de cavitação e violenta corrosão e erosão. Estas válvulas só devem trabalhar completamente abertas ou completamente fechadas, isto é, são válvulas de bloqueio e não de regulagem.

23 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE GAVETA Seu fechamento é sempre lento: quanto maior for a válvula, maior será o tempo necessário para fecha-lá. Essa é uma grande vantagem, por assim evitam-se os efeitos de golpes de aríete conseqüentes da paralisação repentina da circulação de um fluido. As válvulas de gaveta dificilmente dão uma vedação absolutamente estanque; entretanto, na maioria das aplicações práticas, tal vedação não é necessária.

24 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE GAVETA Como as válvulas de gaveta têm o fechamento de metal contra metal, são consideradas de segurança em caso de incêndio., desde que os metais empregados sejam de alto ponto de fusão (acima de o C).

25 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE MACHO As válvulas de macho representam, em média, 10% de todas as válvulas usadas em tubulações industriais. Aplicam-se principalmente nos serviços de bloqueio de gases (em quaisquer diâmetros, temperaturas e pressões) e também no bloqueio rápido de água, vapor e líquidos em geral (em pequenos diâmetros e baixas pressões). Também são recomendadas para serviços com líquidos que deixem sedimentos ou que tenham sólidos em suspensão.

26 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE MACHO

27 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE MACHO Seu fechamento é feito pela rotação de uma peça (macho), onde há um orifício broqueado, geralmente de formato trapezoidal, no interior do corpo da válvula. O macho é quase sempre um tronco-cônico. São válvulas de fecho rápido, porque fecham-se com ¼ de volta do macho ou da haste.

28 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE MACHO As válvulas de macho só devem ser usadas como válvulas de bloqueio, isto é, não devem ser utilizadas em posições de fechamento parcial. Quando totalmente abertas, a perda de carga causada é pequena, pois a trajetória do fluido é reta e livre.

29 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE ESFERA Variantes das válvulas de macho. O macho nessas válvulas é uma esfera que gira sobre um diâmetro, deslizando entre anéis retentores de material resiliente não-metálico (materiais plásticos, borrachas, neoprene, etc.) tornando a vedação absolutamente estanque.

30 VÁLVULAS DE BLOQUEIO VÁLVULAS DE ESFERA

31 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE GLOBO Nas válvulas de globo o fechamento é feito por meio de um tampão que se ajusta contra uma única sede, cujo orifício está geralmente em posição paralela ao sentido geral de escoamento do fluido.

32 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE GLOBO

33 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE GLOBO O tampão, também chamado “obturador”, pode ter a superfície de assentamento cônica, plana, esférica, etc. As válvulas de globo podem trabalhar não só em posição aberta e fechada, como em qualquer posição intermediária de fechamento, isto é, são válvulas de regulagem.

34 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE GLOBO Diz-se que uma válvula é de regulagem quando é possível estabelecer uma relação predeterminada de interdependência entre a percentagem de abertura da válvula e a percentagem de vazão, em qualquer posição de abertura parcial. Isso é possível quanto as seções de escoamento da válvula, em abertura parcial, são figuras geométricas semelhantes à figura das seção de abertura total. Nas válvulas globo, por exemplo, todas as seções de escoamento são coroas circulares.

35 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE GLOBO Causam em qualquer posição fortes perdas de carga devido às mudanças de direção e turbilhonamentos do fluido dentro da válvula. Dão uma vedação bem melhor do que as válvulas de gaveta, podendo-se conseguir, principalmente em válvulas pequenas, uma vedação absolutamente estanque.

36 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE GLOBO Na maioria dos casos o fechamento é de metal contra metal, o que torna essas válvulas a prova de fogo desde que todos os metais sejam de alto ponto de fusão (acima de o C). Como regra geral, devem ser instaladas de forma que o fluido entre pela face inferior do tampão. Essa disposição tem a vantagem de poupar as gaxetas, pois a pressão não fica agindo permanentemente sobre elas.

37 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE GLOBO Para vapor e outros serviços em temperatura elevada há vantagem em que o fluido entre por cima do tampão, pois, com a disposição usual, haveria dilatação diferencial entre o corpo e a haste da válvula (haste mais fria), que tenderia a afrouxar o aperto do tampão com a sede.

38 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS ANGULAR Variação das válvulas de globo. Apresenta perda de carga inferior a da válvula globo. São pouco utilizadas, pois em função de sua construção absorvem esforços da tubulação. Só devem ser usadas em uma extremidade livre da linha, principalmente tratando-se de linhas quentes.

39 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS ANGULAR

40 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE AGULHA Variação das válvulas de globo. O tampão é substituído por uma peça cônica (agulha). Apresentam preciso controle de fluxo. Usadas para regulagem fina de líquidos e gases em ø de até 2”.

41 VÁLVULAS DE REGULAGEM VÁLVULAS DE AGULHA

42 VÁLVULAS DE RETENÇÃO Permitem o fluxo em um só sentido. Seu fechamento é automático por diferença de pressão. Perda de carga elevada

43 VÁLVULAS DE RETENÇÃO VÁLVULAS DE RETENÇÃO DE PORTINHOLA É o tipo mais usual (diâmetros de 2” ou maiores). Devido à necessidade de fechamento por gravidade, existem modelos diferentes para instalação em tubulações industriais. São indicadas para serviços com líquidos. Seu fechamento é quase que instantâneo. Perda de carga menor às de retenção por pistão (trajetória retilínea). Não devem ser usadas em tubulações sujeita a freqüentes inversões do sentido de fluxo.

44 VÁLVULAS DE RETENÇÃO VÁLVULAS DE RETENÇÃO DE PORTINHOLA

45 VÁLVULAS DE RETENÇÃO VÁLVULAS DE RETENÇÃO DE ESFERA São indicadas para fluídos com alta viscosidade.

46 VÁLVULAS DE RETENÇÃO VÁLVULAS DE PÉ São indicadas em tubulação de sucção de bomba, a fim de manter a escorva.

47 VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO Seu funcionamento é automático. Abre-se quando a pressão a montante ultrapassa o valor de calibragem “set pressure”. Seu fechamento é feito por mola ou contrapeso, possui sistema de regulagem. Sua construção é similar a da válvula globo angular.

48 VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO TIPOS: Válvulas de segurança - trabalha com gases e deve ter abertura rápida. Válvulas de alívio - trabalha com líquidos, pode ter abertura gradual A diferença entre os tipos apresentados acima se dá no perfil do tampão e da sede.

49 VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO

50 VÁLVULAS DE CONTROLE É um nome genérico para designar uma grande variedade de válvulas utilizadas para controlar automaticamente variáveis como pressão, temperatura, vazão, nível etc. Sua operação é motorizada, sendo comandada por instrumento automático que administra a pressão do ar e varia a abertura da válvula. Construídas com tampões duplos balanceados.

51 VÁLVULAS DE CONTROLE

52 VÁLVULAS DE BORBOLETA São válvulas utilizadas para bloqueio e regulagem. Indicadas para tubulações de grande diâmetro em serviços de baixa pressão e temperaturas moderadas. Utilizadas em fluidos líquidos com sólidos em suspensão, água, materiais pastosos, ar e gases.

53 VÁLVULAS DE BORBOLETA

54 IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS Todo projeto industrial deve apresentar o TAG dos equipamentos, tubulações, válvulas e instrumentos. Não existe uma norma geral que especifique a codificação a ser utilizada nos projetos industriais. Neste curso faremos uso da Norma PETROBRÁS N-1710.

55 DOCUMENTOS TÉCNICOS DE ENGENHARIA I-ET PPC-001 Grupo 0: Idioma. Grupo 1: Categoria do documento técnico (anexo I). Grupo 2: Identificação da instalação industrial (anexo II). Grupo 3: Área ou sistema da instalação industrial (anexo III). Grupo 4: Classe de serviço (anexo IV). Grupo 5: Origem do documento (anexo V). Grupo 6: Ordem cronológica do documento técnico. IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

56 EQUIPAMENTOS M-B A Grupo 0: Classe do equipamento auxiliar (anexo VI). Grupo 1: Classe do equipamento principal (anexo VI). Grupo 2: Área de atividade com quatro algarismos (anexo III). Grupo 3: Número seqüencial do equipamento com dois algarismos. Grupo 4: Letra maiúscula adicionada ao final da série numérica no caso de equipamentos iguais, localizados em uma mesma área e com função similar. IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

57 EQUIPAMENTOS IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

58 TUBULAÇÕES – ABASTECIMENTO E REFINO 8”-PE Ac Primeiro grupo: Diâmetro nominal da tubulação. Segundo grupo: Classe de fluido conduzido (anexo VII). Terceiro grupo: Área de atividade (anexo III). Quarto grupo: Ordem seqüencial da tubulação. Quinto grupo: Padronização do material da linha (anexos VIII e IX). IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

59 TUBULAÇÕES – EXPLORAÇÃO E PRODUÇÃO 20”-PC-B9-022-IP Primeiro grupo: Diâmetro nominal da linha. Segundo grupo: Sigla do fluido de trabalho (anexo X). Terceiro grupo: Especificação da tubulação (anexo X). Quarto grupo: Número de ordem da linha. Quinto grupo: Indicação do isolamento térmico. IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

60 TUBULAÇÕES IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

61 TUBULAÇÕES Para tubos de aço-carbono: 14” < D.N. < 36”: D.N.=diâmetro externo 1/8” < D.N. < 12”: D.N. não corresponde a nenhuma dimensão física do tubo Para cada D.N. existem várias séries: IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

62 VÁLVULAS V Grupo 1: Símbolo identificador do tipo de válvula. Grupo 2: Número seqüencial com no máximo cinco algarismos. IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

63 VÁLVULAS IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

64 INSTRUMENTAÇÃO I Grupo 1: Símbolo identificador do tipo de instrumento. Grupo 2: Número seqüencial com no máximo cinco algarismos. IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

65 INSTRUMENTAÇÃO VMFN-XXXXYYYZ Grupo V: Código da variável medida (anexo XI). Grupo M: Código do modificador da variável medida (anexo XI). Grupo F: Código da função do instrumento (anexo XI). Grupo N: Código do modificador da função do instrumento (anexo XI). Grupo XXXX: Área de atividade (anexo III). Grupo YYY: Número da malha. Grupo Z: Indicação de instrumentos com a mesma especificação. IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS

66 INSTRUMENTAÇÃO IDENTIFICAÇÃO DE ELEMENTOS INDUSTRIAIS


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