INSTITUITO FEDERAL DE EDUCAÇÃO, CIÊNCIA E TECNOLOGIA DA BAHIA
PRÁTICA DE DESMONTAGEM E AJUSTE DE VÁLVULAS DE CONTROLE
LAIARA MAINÁ SARA SANTANA SILMARA CORREA
SALVADOR 2014
LAIARA MAINÁ SARA SANTANA SILMARA CORREA
PRÁTICA DE DESMONTAGEM E AJUSTE DE VÁLVULAS DE CONTROLE
Relatório apresentado ao Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, como atividade para disciplina de Controle I, sob orientação da professora Andrea Bittencourt.
SALVADOR 2014
RESUMO Este trabalho tem como principal objetivo abordar os procedimentos aplicados para montagem, desmontagem e ajuste de uma válvula, tendo como base na aula pratica realizada pela disciplina de Controle I em sala, e conhecimentos já adquiridos sobre Válvulas de Controle. Pretende-se ainda, relatar a importância das válvulas nos processos industriais atuais e retratar a influência do processo de ajuste para a sua atuação. Todas essas ações são desencadeadas após o detalhamento e conhecimento do instrumento utilizado, que pode ser feita de forma adequada através da montagem e desmontagem das mesmas.
Palavras Chave: Válvulas, Controle, Montagem e Desmontagem.
Sumário 1. INTRODUÇÃO ............................................................................................... 4 2. FUNDAMENTAÇÃO TEÓRICA ..................................................................... 5 3. PARTE EXPERIMENTAL .............................................................................. 7 3.1 Materiais utilizados: ................................................................................ 7 3.2 Procedimento: ......................................................................................... 7 4. AVALIAÇÃO DA VÁLVULA ........................................................................ 10 5. AJUSTE DA VÁLVULA ............................................................................... 11 6. CONCLUSÃO .............................................................................................. 13 7. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS ............................................................ 14
1. Introdução Destinadas para diversas finalidades, desde o bloqueio do fluxo em uma tubulação até o controle de um processo, as válvulas, instrumentos que dentro de uma malha de controle são responsáveis pela atuação direta sobre os processos, recebendo sinal de comando do controlador para corrigir o desvio do valor desejado (set point), são um dos elementos finais mais utilizados no ambiente industrial. Sendo assim, este trabalho tem como principal objetivo além de ampliar o leque de conhecimento fornecido pela disciplina de controle, apresentar a desmontagem e montagem de uma válvula de controle, assim como exemplificar os procedimentos realizados mediante o ajuste da mesma. Durante a pratica desse procedimento, realizado em sala, foram utilizadas algumas ferramentas necessárias, e ao longo da mesma fizemos a análise das características gerais da válvula trabalhada, tais como: modelo da válvula, tipo de atuador, abertura de segurança, tipo do castelo e aspectos da sede e obturador. Espera-se com este trabalho conciliar com a prática os conceitos teóricos acerca de válvulas de controle, assim como nos familiarizar com o ajuste e calibração desses elementos finais de controle, os mais encontrados no ambiente industrial.
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2. Fundamentação Teórica Os instrumentos manuais ou automáticos implantados em processos indústrias, químicos ou petroquímicos, cuja principal finalidade é a de provocar uma obstrução na tubulação com o objetivo de permitir maior ou menor passagem de fluido, a fim de manter a variável controlada em um valor prédefinido, são denominados válvulas. A válvula de controle é o elemento final mais usado nos sistemas de controle industrial, resultando atualmente em 5%dos custos totais de uma indústria. Isso ocorre, pois a atuação de uma válvula afeta dinamicamente no ganho da malha de controle. Devido a sua multiplicidade de funções, existe uma grande variedade de tipos e subtipos de válvulas, cuja escolha depende não só das características de operação, como da natureza do fluido, condições de pressão, temperatura e forma de acionamento. A seleção da válvula é, portanto, da maior importância, tanto sob o ponto de vista da operação normal da instalação quanto do aspecto dos custos envolvidos. Uma escolha incorreta pode algumas vezes causar sérios problemas, provocando alterações consideráveis no desenho original e danos graves a instalação. Essa escolha pode ser definida com bases nos componentes de uma válvula. As válvulas possuem como principais componentes de sua classificação o atuador, o corpo e o castelo, como mostram a figura 1. Figura 1 - Principais componentes da válvula
Fonte: Ribeiro, Antônio (1999) 5
O castelo tem como função unir o atuador da válvula ao corpo da mesma, e auxiliar a haste, servindo de guia, além de servir de base para todo o sistema de vedação. O tipo de castelo deve ser cuidadosamente escolhido variando em função do processo e do material nele utilizado. Os tipos atuais no mercado são: aletado – para temperaturas acima de 230°C, que funciona de modo a dissipar o calor nas aletas; longo – temperaturas muito altas ou baixas; fole de selagem – utilizado para fluidos muitos corrosivos ou radioativos. Os internos do castelo são basicamente à impermeabilidade da válvula. Lá se encontram o prensa gaxeta que possui a função de pressionar as gaxetas, que é um elemento estanqueador. O atuador é responsável promover a força necessária para movimentação da haste da válvula. O mesmo recebe o sinal do controlador e o converte na abertura da válvula proporcional ao sinal que recebeu. O corpo, também conhecido como carcaça, é a parte mais nobre da válvula pois entra em contato direto com o fluido do processo. É nessa parte que se encontra o orifício variável da passagem do fluido e os internos (sede, plug, anéis de engaxetamento e vedação). O atuador aciona a haste que está no castelo, que por sua vez assenta o plug que esta na outra extremidade na sede que se encontra no corpo. O que determina a vazão do fluido é a posição do obturador, que proporciona a variação da área de passagem do fluido manipulado. Assim, a classificação da válvula é dada em função do tipo de corpo que a mesma possui.
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3. Parte experimental 3.1 Materiais utilizados: - Válvula pneumática
- Chave de fenda
- Chave de boca
- Talha
- Chave Allen
- Martelo
3.2 Procedimento: Inicialmente foi escolhida uma válvula pneumática de modo aleatório com a orientação da professora a fim de desmonta-la. Iniciando o estudo prático da válvula fomos orientados a deitá-la e retiramos os parafusos que conectavam o corpo ao castelo de forma simétrica afim de evitar o ''empenamento'' da mesma utilizando uma chave de boca número 22, como pode ser visto na imagem abaixo. Figura 2 - Corpo da válvula
A partir daí verificou-se os internos e especificidades da válvula escolhida que serão abordados em outro momento neste relatório. Em seguida destravou-se a haste do plug da haste do obturador utilizando a chave número 13 retiramos os parafusos que os unem, contudo para retirar o plug do obturador foi necessário utilizar uma chave número 19. Depois disso, retirou-se a porca de trava com a chave número 17 e conseguiu-se deslocar a haste do atuador, do castelo como pode ser visto na imagem 3.
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Figura 3 - Castelo da válvula
A partir daí a mola foi destencionada no ajuste de zero, no sentido anti-horário afim de abrir a tampa superior do atuador sem obter o risco da mola se elevar bruscamente, como pode ser vista na imagem 4. Figura 4 - Internos da válvula
A alimentação da válvula era direta e foi observado um suprimento de óleo acoplado ao castelo da válvula mostrando que esta, não é auto lubrificante. Em seguida retirou-se todo o atuador da válvula e através disto conseguiu-se uma boa visualização do diafragma da válvula como pode ser visto na figura 5.
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Figura 5 - Diafragma
Com a válvula completamente foram feitas algumas discussões sobre a mesma e em seguida ela foi montada seguindo a ordem inversa da sua montagem.
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4. Avaliação da válvula Corpo: Tabela 1 – Característica do corpo
Corpo
Irreversível
Ligação lateral
Rosqueada
Ligação superior
Flangeada
Sede
Simples
Modo de instalação
Fluido tendendo a abrir a válvula
Característica de vazão
Abertura rápida
Castelo: Tabela 2 – Característica do castelo
Castelo
Longo (Temperaturas muito altas/muito baixas)
Ligação inferior
Flangeada
Ligação superior
Flangeada
Gaxetas
Amianto grafitado
Lubrificação das gaxetas Engraxadeira Atuador: Tabela 3 – Característica do atuador
Atuador
Pneumático a mola e diafragma
Ação do atuador
Direta
Ligação entre os pratos
Parafusada
Ligação inferior
Flangeada
Vantagens
Baixo custo e Simplicidade
Desvantagem
Forças e torques limitados 10
5. Ajuste da válvula A primeira parte da prática teve como objetivo ajustar o ajuste de zero de uma válvula globo, tendo em vista que, a professora Andrea Bittencourt já havia as descalibrado. Para tal ação foi necessária a montagem de uma malha de teste. Foram utilizados os seguintes instrumentos: Três tubos de borracha, um T para tubos, um indicador e uma válvula reguladora. Com a válvula reguladora despressurizada, o tubo 1 foi conectado a uma ponta do T e a alimentação da válvula globo. Já o tubo 2, uma de suas pontas foi inserida a uma do T, e a outra no IN do indicador. O tubo 3, por sua vez, foi interligado entre o OUT da válvula reguladora e a última ponta livre do T, como demonstra a figura abaixo. Isso com o intuito de saber quanto de pressão era mandado para válvula globo. Figura 6 - Fluxograma da malha de teste
A primeira coisa a ser feita foi definir um ponto para o indicador e nivelá-los, pois os que estavam plugados à válvula se encontravam desordenados e desalinhados. A ferramenta utilizada para desempenhar tal ação foi uma chave de fenda. Após feito isso, tornou-se necessária a utilização de uma tabela com objetivo de verificar a situação em que a válvula estava. Ela foi montada de forma a ter 4 variáveis: Pressão padrão (3 – 15 PSI); Pressão de alimentação da válvula globo (0,2 – 1 Kg/cm²); Porcentagem padrão (0% - 100%); Porcentagem de alimentação testada (0% – 100%), tendo em vista que o indicador possuía 11 semi-retas, no qual, cada uma representava 10%. 11
Assim começou-se a inserir gradualmente pressão na válvula globo: 3 PSI (0%); 6 PSI (25%); 9 PSI (50%); 12 PSI (75%); 15 PSI (100%). Todos os resultados foram anotados na tabela abaixo. Tabela 4 - Tabela de calibragem
Tabela de ajuste de zero Variável Porcentagem padrão (%) Pressão (PSI)
Padrão
Valor 0%
25%
50%
75%
100%
3 PSI
6 PSI
9 PSI
12 PSI
15 PSI
Porcentagem de alimentação testada (%)
20%
45%
60%
80%
>100%
Pressão de alimentação (Kg/cm²)
0,2 0,4 (Kg/cm²) (Kg/cm²)
0,6 (Kg/cm²)
0,8 (Kg/cm²) 1 (Kg/cm²)
O zero da válvula foi posicionado rotacionando a peça, como mostra a figura 2, responsável pelo ajuste de zero. Figura 7 - Ajuste de zero
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6. Conclusão Este trabalho discorre os procedimentos realizados em sala de uma aula pratica
denominada
“Desmontagem
e
montagem
de
válvulas
de
controle
pneumáticas”, a qual foi realizada em duas etapas: montagem e desmontagem ,
onde as partes internas da válvula foram devidamente identificadas e analisadas, e o funcionamento de cada parte da válvula ficou evidente para os alunos que realizaram os procedimentos, e o ajuste de uma válvula. Além disso, a realização deste trabalho mostra-se importante para todos os alunos que o realizaram, visto que pode ajudar a elucidar os assuntos aprendidos teoricamente, bem como a assimilar o funcionamento das válvulas de controle, tão utilizadas no ambiente industrial. Também foi possível aperfeiçoar competências na área da manutenção de válvulas, visto que os procedimentos proporcionaram uma experiência inicial do trabalho comum nas empresas químicas e petroquímicas.
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7. Referências Bibliográficas RIBEIRO, Marco Antônio; Válvulas de Controle e Segurança. Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014 Válvulas e posicionadores. Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014 COELHO, Marcelo Saraiva; Projetos em instrumentação e automação Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014 Clélio; Tubulações industrias. Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014 RIBEIRO, Marco Antônio; Válvulas de Controle e Segurança. Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014 Válvulas e posicionadores. Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014 COELHO, Marcelo Saraiva; Projetos em instrumentação e automação Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014 Clélio; Tubulações industrias. Disponível em: Acesso em: 25 de agosto de 2014
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