instrumentista de sistemas_instrumentacao basica - parte 4

82
151 Recomenda-se não dobrar o capilar com curvatura acentuada para que não se formem restrições que prejudiquem o movimento do líquido em seu interior, causando problemas de medição. Figura 6.6- Instalação de um termostato com bulbo e capilar 6.2.2 Termômetros à pressão de gás 6.2.2.1 Princípio de funcionamento Fisicamente idêntico ao termômetro de dilatação de líquido, consta de um bulbo, elemento de medição e capilar de ligação entre estes dois elementos, conforme a Figura 6.7. O volume do conjunto é constante e preenchido com um gás a alta pressão. Com a variação da temperatura, o gás varia sua pressão conforme, aproximadamente, a lei dos gases perfeitos, com o elemento de medição operando como medidor de pressão. A Lei de Gay-Lussac expressa matematicamente este conceito: P1 = P2 = . . . = Pn T1 T2 Tn Observa-se que as variações de pressão são linearmente dependentes da temperatura, sendo o volume constante.

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Instrumentista de Sistemas_Instrumentacao Basica - Parte 4

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151

Rec

omen

da-s

e nã

o do

brar

o

capi

lar

com

cu

rvat

ura

acen

tuad

a pa

ra

que

não

se

form

em

rest

riçõe

s qu

e pr

ejud

ique

m o

mov

imen

to d

o líq

uido

em

seu

inte

rior,

cau

sand

o pr

oble

mas

de

med

ição

.

F

igur

a 6.

6- In

stal

ação

de

um te

rmos

tato

com

bul

bo e

cap

ilar

6.2.

2T

erm

ôm

etro

s à

pre

ssão

de

gás

6.2.

2.1

Pri

ncí

pio

de

fun

cio

nam

ento

Fis

icam

ente

idên

tico

ao t

erm

ômet

ro d

e di

lata

ção

de lí

quid

o, c

onst

a de

um

bul

bo,

elem

ento

de

med

ição

e c

apila

r de

liga

ção

entr

e es

tes

dois

ele

men

tos,

con

form

e a

Fig

ura

6.7.

O v

olum

e do

con

junt

o é

cons

tant

e e

pree

nchi

do c

om u

m g

ás a

alta

pre

ssão

. C

om a

var

iaçã

o

da t

empe

ratu

ra,

o gá

s va

ria s

ua p

ress

ão c

onfo

rme,

apr

oxim

adam

ente

, a

lei d

os g

ases

per

feito

s, c

om

o el

emen

to

de

med

ição

op

eran

do

com

o m

edid

or

de

pres

são.

A

Le

i de

G

ay-L

ussa

c ex

pres

sa

mat

emat

icam

ente

est

e co

ncei

to:

P1

= P

2 =

. .

. =

Pn

T1

T

2

Tn

Obs

erva

-se

que

as v

aria

ções

de

pres

são

são

linea

rmen

te d

epen

dent

es d

a te

mpe

ratu

ra,

send

o

o vo

lum

e co

nsta

nte.

152

F

igur

a 6.

7- T

erm

ômet

ros

a pr

essã

o de

gás

6.2.

2.2

Car

acte

ríst

icas

O g

ás m

ais

utili

zado

é o

N2,

ger

alm

ente

pre

ssur

izad

o co

m u

ma

pres

são

de 2

0 a

50 a

tm,

na

tem

pera

tura

mín

ima

a m

edir.

Sua

faix

a de

med

ição

vai

de

-100

a 6

00o C

, sen

do o

lim

ite in

ferio

r de

vido

à pr

ópria

te

mpe

ratu

ra

críti

ca

do

gás

e o

supe

rior,

pr

oven

ient

e do

re

cipi

ente

ap

rese

ntar

m

aior

perm

eabi

lidad

e ao

gás

nes

ta te

mpe

ratu

ra, o

que

aca

rret

aria

sua

per

da, i

nutil

izan

do o

term

ômet

ro.

A T

abel

a 6.

5 ap

rese

nta

os t

ipos

de

gás

de e

nchi

men

to e

a F

igur

a 8

indi

caçõ

es d

e um

term

ômet

ro a

gás

.

Tab

ela

6.5-

Tip

os d

e gá

s de

enc

him

ento

Gás

T

emp

erat

ura

Crí

tica

Hél

io (

He

) -

267,

8 o C

Hid

rogê

nio

( H

2 )

- 23

9,9

o C

Nitr

ogên

io (

N2

) -

147,

1 o C

Dió

xido

de

Car

bono

( C

O2

) -

31,1

o C

F

igur

a 6.

8- In

dica

ção

de u

m te

rmôm

etro

a g

ás

153

6.2.

3T

erm

ôm

etro

à p

ress

ão d

e va

po

r

6.2.

3.1

Pri

nci

pio

de

fun

cio

nam

ento

Sua

co

nstr

ução

é

bast

ante

se

mel

hant

e ao

de

di

lata

ção

de

líqui

dos,

ba

sean

do

o se

u

func

iona

men

to n

a Le

i de

Dal

ton:

"A

pre

ssão

de

vapo

r sa

tura

do d

epen

de s

omen

te d

e su

a te

mpe

ratu

ra

e nã

o de

seu

vol

ume"

.

Por

tant

o, p

ara

qual

quer

var

iaçã

o de

tem

pera

tura

hav

erá

uma

varia

ção

na t

ensã

o de

vap

or d

o

gás

lique

feito

col

ocad

o no

bul

bo d

o te

rmôm

etro

e,

em c

onse

qüên

cia

dist

o, u

ma

varia

ção

na p

ress

ão

dent

ro d

o ca

pila

r, c

onfo

rme

a F

igur

a 6.

9.

A

rela

ção

exis

tent

e en

tre

pres

são

de

vapo

r de

um

líq

uido

e

sua

tem

pera

tura

é

do

tipo

loga

rítm

ica

e po

de s

er s

impl

ifica

da p

ara

pequ

enos

inte

rval

os d

e te

mpe

ratu

ra e

m:

P1/

P2

= H

e x

(1/T

1 -

1/T

2)/4

,58

onde

:

P1

e P

2 =

Pre

ssõe

s ab

solu

tas

rela

tivas

às

tem

pera

tura

s

T1

e T

2 =

Tem

pera

tura

s ab

solu

tas

He

= R

epre

sent

a o

calo

r la

tent

e de

eva

pora

ção

do lí

quid

o em

que

stão

Fig

ura

6.9-

Ter

môm

etro

a p

ress

ão d

e va

por

154

A T

abel

a 6.

6 m

ostr

a os

líqu

idos

mai

s ut

iliza

dos

e se

us p

onto

s de

fusã

o e

ebul

ição

.

Tab

ela

6.6-

Líq

uido

s m

ais

utili

zado

s e

seus

pon

tos

de fu

são

e eb

uliç

ão

Líq

uid

o

Po

nto

de

Fu

são

(o C

) P

on

to d

e eb

uliç

ão (

o C)

Clo

reto

de

Met

ila

- 13

9 -

24

But

ano

- 13

5 -

0,5

Éte

r E

tílic

o -

119

34

Tol

ueno

-

95

110

Dió

xido

de

enxo

fre

- 73

-

10

Pro

pano

-

190

- 42

6.2.

4T

erm

ôm

etro

s à

dila

taçã

o d

e só

lido

s (t

erm

ôm

etro

s b

imet

álic

os)

6.2.

4.1

Pri

ncí

pio

de

fun

cio

nam

ento

Bas

eia-

se n

o fe

nôm

eno

da d

ilata

ção

linea

r do

s m

etai

s co

m a

tem

pera

tura

. Sen

do:

Lt =

Lo.

( 1

+

.t)

onde

:

t= te

mpe

ratu

ra d

o m

etal

em

o C

Lo =

com

prim

ento

do

met

al à

tem

pera

tura

inic

ial d

e re

ferê

ncia

t o

Lt =

com

prim

ento

do

met

al à

tem

pera

tura

fina

l t

= c

oefic

ient

e de

dila

taçã

o lin

ear

t= t

- t o

6.2.

4.2

Car

acte

ríst

icas

de

con

stru

ção

O t

erm

ômet

ro b

imet

álic

o co

nsis

te e

m d

uas

lâm

inas

de

met

ais

com

coe

ficie

ntes

de

dila

taçã

o

dife

rent

es s

obre

post

as,

form

ando

um

a só

peç

a. V

aria

ndo-

se a

tem

pera

tura

do

conj

unto

, ob

serv

a-se

um e

ncur

vam

ento

que

é p

ropo

rcio

nal à

tem

pera

tura

, con

form

e a

Fig

ura

6.10

.

Na

prát

ica

a lâ

min

a bi

met

álic

a é

enro

lada

em

for

ma

de e

spira

l ou

hél

ice,

o q

ue a

umen

ta

bast

ante

a s

ensi

bilid

ade.

155

F

igur

a 6.

10-

Prin

cípi

o de

func

iona

men

to d

o te

rmôm

etro

bim

etál

ico

O t

erm

ômet

ro m

ais

usad

o é

o de

lâm

ina

helic

oida

l, co

nfor

me

a F

igur

a 6.

11,

e co

nsis

te e

m u

m

tubo

bom

con

duto

r de

cal

or,

no in

terio

r do

qua

l é f

ixad

o um

eix

o qu

e po

r su

a ve

z re

cebe

um

pon

teiro

que

se d

eslo

ca s

obre

um

a es

cala

. N

orm

alm

ente

usa

-se

o in

var

(aço

com

64%

de

Fe

e 36

% d

e N

i)

com

bai

xo c

oefic

ient

e de

dila

taçã

o e

o la

tão

com

o m

etal

de

alto

coe

ficie

nte

de d

ilata

ção.

A f

aixa

de

trab

alho

dos

ter

môm

etro

s bi

met

álic

os v

ai a

prox

imad

amen

te d

e -5

0 a

800o C

, se

ndo

sua

esca

la b

asta

nte

linea

r. P

ossu

i exa

tidão

na

orde

m d

e ±

1%.

A F

igur

a 6.

12 a

pres

enta

a in

stal

ação

de u

m te

rmôm

etro

bim

etál

ico.

F

igur

a 6.

11-

Ter

môm

etro

bim

etál

ico

de lâ

min

a he

licoi

dal

F

igur

a 6.

12-

Inst

alaç

ão d

e um

term

ômet

ro b

imet

álic

o

156

6.3

Med

ição

de

tem

per

atu

ra c

om

ter

mo

par

Um

ter

mop

ar c

onsi

ste

de d

ois

cond

utor

es m

etál

icos

, de

nat

urez

a di

stin

ta,

na f

orm

a de

met

ais

puro

s ou

de

ligas

hom

ogên

eas.

Os

fios

são

sold

ados

em

um

ext

rem

o, a

o qu

al s

e dá

o n

ome

de ju

nta

quen

te o

u ju

nta

de m

ediç

ão.

A o

utra

ext

rem

idad

e do

s fio

s é

leva

da a

o in

stru

men

to d

e m

ediç

ão d

e

f.e.m

. (fo

rça

elet

rom

otriz

), fe

chan

do u

m c

ircui

to e

létr

ico

por

onde

flui

a c

orre

nte.

O p

onto

ond

e os

fio

s qu

e fo

rmam

o t

erm

opar

se

cone

ctam

ao

inst

rum

ento

de

med

ição

é

cham

ado

de ju

nta

fria

ou

de r

efer

ênci

a, c

onfo

rme

a F

igur

a 6.

13.

Fig

ura

6.13

- E

sque

ma

de li

gaçã

o de

um

term

opar

O a

quec

imen

to d

a ju

nção

de

dois

met

ais

gera

o a

pare

cim

ento

de

uma

f.e.m

.. E

ste

prin

cípi

o,

conh

ecid

o po

r ef

eito

See

beck

, pr

opic

iou

a ut

iliza

ção

de t

erm

opar

es p

ara

a m

ediç

ão d

e te

mpe

ratu

ra.

Nas

apl

icaç

ões

prát

icas

, o

term

opar

apr

esen

ta-s

e co

nfor

me

a F

igur

a 6.

14.

O s

inal

de

f.e.m

. ge

rado

pelo

gra

dien

te d

e te

mpe

ratu

ra (

T)

exis

tent

e en

tre

as j

unta

s qu

ente

e f

ria s

erá,

de

um m

odo

gera

l,

indi

cado

, reg

istr

ado

ou tr

ansm

itido

. A F

igur

a 6.

15 a

pres

enta

um

exe

mpl

o de

inst

alaç

ão d

e te

rmop

ar.

F

igur

a 6.

14-

Asp

ecto

físi

co d

o te

rmop

ar

157

F

igur

a 6.

15-

Inst

alaç

ão d

e um

term

opar

6.3.

1E

feit

os

term

oel

étri

cos

Qua

ndo

dois

met

ais

ou s

emic

ondu

tore

s di

ssim

ilare

s sã

o co

nect

ados

e a

s ju

nçõe

s m

antid

as a

dife

rent

es t

empe

ratu

ras,

qua

tro

fenô

men

os o

corr

em s

imul

tane

amen

te:

o ef

eito

See

beck

, o

efei

to

Pel

tier,

o e

feito

Tho

mso

n e

o ef

eito

Vol

ta.

A

aplic

ação

ci

entíf

ica

e te

cnol

ógic

a do

s ef

eito

s te

rmoe

létr

icos

é

mui

to

impo

rtan

te

e su

a

utili

zaçã

o no

fut

uro

é ca

da v

ez m

ais

prom

isso

ra.

Os

estu

dos

das

prop

rieda

des

term

oelé

tric

as d

os

sem

icon

duto

res

e do

s m

etai

s le

vam

, na

prá

tica,

à a

plic

ação

dos

pro

cess

os d

e m

ediç

ões

na g

eraç

ão

de e

nerg

ia e

létr

ica

(bat

eria

sol

ar)

e na

pro

duçã

o de

cal

or e

frio

. O

con

trol

e de

tem

pera

tura

fei

to p

or

pare

s te

rmoe

létr

icos

é u

ma

das

impo

rtan

tes

aplic

açõe

s do

efe

ito S

eebe

ck.

Atu

alm

ente

, bu

sca-

se o

apr

ovei

tam

ento

ind

ustr

ial

do e

feito

Pel

tier,

em

gra

nde

esca

la,

para

obte

nção

de

calo

r ou

frio

no

proc

esso

de

clim

atiz

ação

am

bien

te.

6.3.

1.1

Efe

ito

ter

mo

elét

rico

de

See

bec

k

O f

enôm

eno

da t

erm

oele

tric

idad

e fo

i de

scob

erto

em

182

1 po

r T

.J.

See

beck

qua

ndo

ele

noto

u

que

em u

m c

ircui

to f

echa

do,

form

ado

por

dois

con

duto

res

dife

rent

es A

e B

, oc

orre

um

a ci

rcul

ação

de

corr

ente

enq

uant

o ex

istir

um

dife

renç

a de

tem

pera

tura

T

ent

re a

s su

as j

unçõ

es.

Den

omin

amos

a

junt

a de

med

ição

de

Tm

, e

a ou

tra,

junt

a de

ref

erên

cia,

de

Tr.

A e

xist

ênci

a de

um

a f.e

.m.

térm

ica

AB

no c

ircui

to é

con

heci

da c

omo

efei

to S

eebe

ck,

Fig

ura

6.16

. Q

uand

o a

tem

pera

tura

da

junt

a de

refe

rênc

ia é

man

tida

cons

tant

e, v

erifi

ca-s

e qu

e a

f.e.m

. té

rmic

a é

uma

funç

ão d

a te

mpe

ratu

ra T

m d

a

junç

ão d

e te

ste.

Est

e fa

to p

erm

ite u

tiliz

ar u

m p

ar te

rmoe

létr

ico

com

o um

term

ômet

ro.

158

F

igur

a 6.

16-

Efe

ito te

rmoe

létr

ico

de S

eebe

ck

O e

feito

See

beck

se

prod

uz p

elo

fato

de

que

os e

létr

ons

livre

s de

um

met

al d

ifere

m d

e um

cond

utor

par

a ou

tro

e de

pend

e da

tem

pera

tura

. Q

uand

o do

is c

ondu

tore

s di

fere

ntes

são

con

ecta

dos

para

for

mar

dua

s ju

nçõe

s e

esta

s sã

o m

antid

as a

dife

rent

es t

empe

ratu

ras,

a d

ifusã

o do

s el

étro

ns n

as

junç

ões

se p

rodu

z a

ritm

os d

ifere

ntes

.

6.3.

1.2

Efe

ito

ter

mo

elét

rico

de

Pel

tier

Em

183

4, P

eltie

r de

scob

riu q

ue,

dado

um

par

ter

moe

létr

ico

com

am

bas

as j

unçõ

es à

mes

ma

tem

pera

tura

, se,

med

iant

e um

a ba

teria

ext

erio

r, p

rodu

z-se

um

a co

rren

te n

o te

rmop

ar, a

s te

mpe

ratu

ras

das

junç

ões

varia

m e

m u

ma

quan

tidad

e nã

o in

teira

men

te d

evid

a ao

efe

ito J

oule

. E

sta

varia

ção

adic

iona

l de

tem

pera

tura

é o

efe

ito P

eltie

r, c

onfo

rme

a F

igur

a 6.

17.

O e

feito

Pel

tier

prod

uz-s

e ta

nto

pela

cor

rent

e pr

opor

cion

ada

por

uma

bate

ria e

xter

ior

com

o pe

lo p

rópr

io p

ar te

rmoe

létr

ico.

Fig

ura

6.17

- E

feito

term

oelé

tric

o de

Pel

tier

O c

oefic

ient

e P

eltie

r de

pend

e da

tem

pera

tura

e d

os m

etai

s qu

e fo

rmam

um

a ju

nção

, se

ndo

inde

pend

ente

da

tem

pera

tura

da

outr

a ju

nção

. O

cal

or P

eltie

r é

reve

rsív

el.

Qua

ndo

se i

nver

te o

159

sent

ido

da c

orre

nte,

per

man

ecen

do c

onst

ante

o s

eu v

alor

, o

calo

r P

eltie

r é

o m

esm

o, p

orém

em

sent

ido

opos

to.

6.3.

1.3

Efe

ito

ter

mo

elét

rico

de

Th

om

son

Em

185

4, T

hom

son

conc

lui,

atra

vés

das

leis

da

term

odin

âmic

a, q

ue a

con

duçã

o de

cal

or,

ao

long

o do

s fio

s m

etál

icos

de

um p

ar te

rmoe

létr

ico

que

não

tran

spor

ta c

orre

nte,

orig

ina

uma

dist

ribui

ção

unifo

rme

de te

mpe

ratu

ra e

m c

ada

fio.

Qua

ndo

exis

te

corr

ente

, m

odifi

ca-s

e em

ca

da

fio

a di

strib

uiçã

o de

te

mpe

ratu

ra

em

uma

quan

tidad

e nã

o in

teira

men

te d

evid

a ao

efe

ito J

oule

. E

ssa

varia

ção

adic

iona

l na

dis

trib

uiçã

o da

tem

pera

tura

den

omin

a-se

efe

ito T

hom

son.

O e

feito

Tho

mso

n de

pend

e do

met

al d

e qu

e é

feito

o f

io e

da

tem

pera

tura

méd

ia d

a pe

quen

a

regi

ão c

onsi

dera

da.

Em

cer

tos

met

ais

há a

bsor

ção

de c

alor

, qu

ando

um

a co

rren

te e

létr

ica

flui

da

part

e fr

ia p

ara

a pa

rte

quen

te d

o m

etal

e q

ue h

á ge

raçã

o de

cal

or q

uand

o se

inv

erte

o s

entid

o da

corr

ente

. E

m o

utro

s m

etai

s oc

orre

o o

post

o de

ste

efei

to,

isto

é,

há l

iber

ação

de

calo

r qu

ando

um

a

corr

ente

elé

tric

a flu

i da

part

e qu

ente

par

a a

part

e fr

ia d

o m

etal

. C

oncl

ui-s

e qu

e, c

om a

circ

ulaç

ão d

e

corr

ente

ao

long

o de

um

fio

con

duto

r, a

dis

trib

uiçã

o de

tem

pera

tura

nes

te c

ondu

tor

se m

odifi

cará

,

tant

o pe

lo c

alor

dis

sipa

do p

or e

feito

Jou

le, c

omo

pelo

efe

ito T

hom

son.

6.3.

1.4

Efe

ito

ter

mo

elét

rico

de

Vo

lta

A

expe

riênc

ia

de

Pel

tier

pode

se

r ex

plic

ada

atra

vés

do

efei

to

Vol

ta

enun

ciad

o a

segu

ir:

"Qua

ndo

dois

met

ais

estã

o em

con

tato

a u

m e

quilí

brio

tér

mic

o e

elét

rico,

exi

ste

entr

e el

es u

ma

dife

renç

a de

pot

enci

al q

ue p

ode

ser

da o

rdem

de

Vol

ts".

Est

a di

fere

nça

de p

oten

cial

dep

ende

da

tem

pera

tura

e n

ão p

ode

ser

med

ida

dire

tam

ente

.

6.3.

2L

eis

term

oel

étri

cas

Da

desc

ober

ta d

os e

feito

s te

rmoe

létr

icos

par

tiu-s

e at

ravé

s da

apl

icaç

ão d

os p

rincí

pios

da

term

odin

âmic

a,

a en

unci

ação

da

s tr

ês

leis

qu

e co

nstit

uem

a

base

da

te

oria

te

rmoe

létr

ica

nas

med

içõe

s de

tem

pera

tura

com

ter

mop

ares

. P

orta

nto,

fun

dam

enta

dos

nest

es e

feito

s e

nest

as l

eis,

pode

mos

com

pree

nder

tod

os o

s fe

nôm

enos

que

oco

rrem

na

med

ida

de t

empe

ratu

ra c

om e

stes

sens

ores

.

6.3.

2.1

Lei

do

cir

cuit

o h

om

og

êneo

“A f.

e.m

. ter

mal

, des

envo

lvid

a em

um

circ

uito

term

oelé

tric

o de

doi

s m

etai

s di

fere

ntes

, com

sua

s

junç

ões

às t

empe

ratu

ras

T1

e T

2, é

inde

pend

ente

do

grad

ient

e de

tem

pera

tura

e d

e su

a di

strib

uiçã

o

160

ao

long

o do

s fio

s".

Em

ou

tras

pa

lavr

as,

a f.e

.m.

med

ida

depe

nde

únic

a e

excl

usiv

amen

te

da

com

posi

ção

quím

ica

dos

dois

met

ais

e da

s te

mpe

ratu

ras

exis

tent

es n

as j

unçõ

es,

conf

orm

e a

Fig

ura

18.

F

igur

a 6.

18-

Lei d

o ci

rcui

to h

omog

êneo

U

m e

xem

plo

de a

plic

ação

prá

tica

dest

a le

i é

que

pode

mos

ter

um

a gr

ande

var

iaçã

o de

tem

pera

tura

em

um

pon

to q

ualq

uer,

ao

long

o do

s fio

s do

s te

rmop

ares

, qu

e es

ta n

ão in

fluirá

na

f.e.m

.

prod

uzid

a pe

la d

ifere

nça

de t

empe

ratu

ra e

ntre

as

junt

as.

Por

tant

o, p

odem

ser

fei

tas

med

idas

de

tem

pera

tura

s em

pon

tos

bem

def

inid

os c

om o

s te

rmop

ares

, po

is o

im

port

ante

é a

dife

renç

a de

tem

pera

tura

ent

re a

s ju

ntas

.

6.3.

2.2

Lei

do

s m

etai

s in

term

ediá

rio

s

“A s

oma

algé

bric

a da

s f.e

.m.

term

ais

em u

m c

ircui

to c

ompo

sto

de u

m n

úmer

o qu

alqu

er d

e

met

ais

dife

rent

es é

zer

o, s

e to

do o

circ

uito

est

iver

à m

esm

a te

mpe

ratu

ra".

Ded

uz-s

e da

í qu

e um

circ

uito

ter

moe

létr

ico,

com

post

o de

doi

s m

etai

s di

fere

ntes

, a

f.e.m

. pr

oduz

ida

não

será

alte

rada

ao

inse

rirm

os,

em q

ualq

uer

pont

o do

circ

uito

, um

met

al g

enér

ico,

des

de q

ue a

s no

vas

junç

ões

seja

m

man

tidas

a te

mpe

ratu

ras

igua

is, c

onfo

rme

a F

igur

a 6.

19.

F

igur

a 6.

19-

Lei d

o ci

rcui

to in

term

ediá

rio

Ond

e se

con

clui

que

:

T

3 =

T4

� E

1 =

E2

T3

T4

� E

1 E

2

161

Um

exe

mpl

o de

apl

icaç

ão p

rátic

a de

sta

lei

é a

utili

zaçã

o de

con

tato

s de

lat

ão o

u co

bre,

par

a

inte

rliga

ção

do te

rmop

ar a

o ca

bo d

e ex

tens

ão n

o ca

beço

te.

6.3.

2.3

Lei

das

tem

per

atu

ras

inte

rmed

iári

as

"A f

.e.m

. pr

oduz

ida

em u

m c

ircui

to t

erm

oelé

tric

o de

doi

s m

etai

s ho

mog

êneo

s e

dife

rent

es e

ntre

si,

com

sua

s ju

nçõe

s às

tem

pera

tura

s T

1 e

T3

resp

ectiv

amen

te,

é a

som

a al

gébr

ica

da f

.e.m

. de

ste

circ

uito

, co

m a

s ju

nçõe

s às

tem

pera

tura

s T

1 e

T2

e a

f.e.m

. de

ste

mes

mo

circ

uito

com

as

junç

ões

as

tem

pera

tura

s T

2 e

T3”

, con

form

e a

Fig

ura

6.20

.

Um

exe

mpl

o pr

átic

o da

apl

icaç

ão d

esta

lei

é a

com

pens

ação

ou

corr

eção

da

tem

pera

tura

ambi

ente

pel

o in

stru

men

to r

ecep

tor

de m

ilivo

ltage

m.

Fig

ura

6.20

- Le

i das

tem

pera

tura

s in

term

ediá

rias

6.3.

3C

orr

elaç

ão d

a f.

e.m

. em

fu

nçã

o d

a te

mp

erat

ura

Vis

to q

ue a

f.e

.m.

gera

da e

m u

m t

erm

opar

dep

ende

da

com

posi

ção

quím

ica

dos

cond

utor

es e

da d

ifere

nça

de te

mpe

ratu

ra e

ntre

as

junt

as, i

sto

é, a

cad

a gr

au d

e va

riaçã

o de

tem

pera

tura

pod

emos

obse

rvar

um

a va

riaçã

o da

f.e

.m.

gera

da p

elo

term

opar

. P

odem

os,

port

anto

, co

nstr

uir

uma

tabe

la d

e

corr

elaç

ão e

ntre

tem

pera

tura

e a

f.e

.m.

Por

um

a qu

estã

o pr

átic

a, p

adro

nizo

u-se

o l

evan

tam

ento

dest

as c

urva

s co

m a

junt

a de

ref

erên

cia

à te

mpe

ratu

ra d

e 0°

C.

Ess

as t

abel

as f

oram

pad

roni

zada

s po

r di

vers

as n

orm

as in

tern

acio

nais

e le

vant

adas

de

acor

do

com

a E

scal

a P

rátic

a In

tern

acio

nal d

e T

empe

ratu

ra d

e 19

68 (

IPT

S-6

8),

rece

ntem

ente

atu

aliz

ada

pela

ITS

-90,

par

a os

term

opar

es m

ais

utili

zado

s.

A p

artir

des

sas

tabe

las

pode

mos

con

stru

ir um

grá

fico,

con

form

e a

Fig

ura

6.21

, on

de e

stá

rela

cion

ada

a m

ilivo

ltage

m g

erad

a em

fun

ção

da t

empe

ratu

ra,

para

os

term

opar

es s

egun

do a

nor

ma

AN

SI,

com

a ju

nta

de r

efer

ênci

a a

0°C

.

162

Fig

ura

6.21

- C

orre

laçã

o da

f.e.

m. v

ersu

s te

mpe

ratu

ra p

ara

os te

rmop

ares

6.3.

4T

ipo

s e

cara

cter

ísti

cas

do

s te

rmo

par

es

Exi

stem

rias

com

bina

ções

de

do

is

met

ais

cond

utor

es

oper

ando

co

mo

term

opar

es.

As

com

bina

ções

de

fios

deve

m p

ossu

ir um

a re

laçã

o ra

zoav

elm

ente

lin

ear

entr

e te

mpe

ratu

ra e

f.e

.m.

e

deve

m d

esen

volv

er u

ma

f.e.m

. po

r gr

au d

e m

udan

ça d

e te

mpe

ratu

ra,

que

seja

det

ectá

vel

pelo

s

equi

pam

ento

s no

rmai

s de

med

ição

.

For

am

dese

nvol

vida

s di

vers

as c

ombi

naçõ

es

de

pare

s de

lig

as

met

álic

as,

desd

e os

mai

s

corr

ique

iros

de u

so in

dust

rial,

até

os m

ais

sofis

ticad

os p

ara

uso

espe

cial

ou

rest

rito

a la

bora

tório

.

Ess

as c

ombi

naçõ

es f

oram

fei

tas

de m

odo

a se

obt

er u

ma

alta

pot

ênci

a te

rmoe

létr

ica,

alia

ndo-

se a

inda

as

mel

hore

s ca

ract

erís

ticas

, com

o ho

mog

enei

dade

dos

fios

e r

esis

tênc

ia a

cor

rosã

o, n

a fa

ixa

de u

tiliz

ação

. Ass

im, c

ada

tipo

de te

rmop

ar te

m u

ma

faix

a de

tem

pera

tura

idea

l de

trab

alho

, que

dev

e

ser

resp

eita

da, p

ara

que

se te

nha

a m

aior

vid

a út

il do

mes

mo.

Pod

emos

div

idir

os te

rmop

ares

em

três

grup

os, a

sab

er:

Ter

mop

ares

Bás

icos

Ter

mop

ares

Nob

res

Ter

mop

ares

Esp

ecia

is

6.3.

4.1

Ter

mo

par

es b

ásic

os

São

ass

im c

ham

ados

os

term

opar

es d

e m

aior

uso

ind

ustr

ial,

em q

ue o

s fio

s sã

o de

cus

to

rela

tivam

ente

bai

xo e

sua

apl

icaç

ão a

dmite

um

lim

ite d

e er

ro m

aior

. A

seg

uir,

dar

emos

inf

orm

açõe

s

sobr

e os

term

opar

es d

a no

rma

AN

SI M

C–9

6.1

e ba

sead

os n

a IT

S–9

0.

163

TIP

O T

Cor

do

fio: (

+)

Azu

l e (

-) V

erm

elho

Cor

do

cabo

: Azu

l

Liga

: (+

) C

obre

- (

99,9

%)

(-)

Con

stan

tan

- S

ão a

s lig

as d

e C

u-N

i com

pree

ndid

os n

o in

terv

alo

entr

e C

u (5

0%)

e C

u (6

5%)

e N

i (35

%).

A c

ompo

siçã

o m

ais

utili

zada

par

a es

te ti

po d

e te

rmop

ar é

de

Cu

(58

%)

e N

i (42

%).

Car

acte

ríst

icas

: Fai

xa d

e ut

iliza

ção:

-18

4°C

a 3

70°C

f.e.

m. p

rodu

zida

: -6,

258

mV

a 2

0,81

0 m

V

Apl

icaç

ões:

C

riom

etria

(b

aixa

s te

mpe

ratu

ras)

, In

dúst

rias

de

refr

iger

ação

, P

esqu

isas

agro

nôm

icas

e a

mbi

enta

is, Q

uím

ica

e P

etro

quím

ica.

TIP

O

J

Cor

do

fio: (

+)

Bra

nco

e (-

) V

erm

elho

Cor

do

cabo

: Pre

to

Liga

: (+

) F

erro

- (

99,5

%)

(-)

Con

stan

tan

- C

u (5

8%)

e N

i (4

2%),

nor

mal

men

te s

e pr

oduz

o f

erro

, a

part

ir de

sua

cara

cter

ístic

a ca

sa-s

e o

Con

stan

tan

adeq

uado

.

Car

acte

ríst

icas

: Fai

xa d

e ut

iliza

ção:

-0°

C a

760

°C

f.e.

m. p

rodu

zida

: -8,

095

mV

a 4

3,55

9 m

V

Apl

icaç

ões:

Cen

trai

s de

ene

rgia

, Met

alúr

gica

, Quí

mic

a, P

etro

quím

ica,

indú

stria

s em

ger

al.

TIP

O E

Cor

do

fio: (

+ V

iole

ta e

(-)

Ver

mel

ho

Cor

do

cabo

: Vio

leta

Liga

: (+

) C

hrom

el -

Ni (

90%

) e

Cr

(10%

)

(-)

Con

stan

tan

- C

u (5

8%)

e N

i (42

%)

Car

acte

ríst

icas

: Fai

xa d

e ut

iliza

ção:

0°C

a 8

70°C

f.e.

m. p

rodu

zida

: -9,

835

mV

a 7

6,29

8 m

V

Apl

icaç

ões:

Quí

mic

a e

Pet

roqu

ímic

a

TIP

O K

Cor

do

fio: (

+)

Am

arel

o e

(-)

Ver

mel

ho

Cor

do

cabo

: Am

arel

o

Liga

: (+

) C

hrom

el -

Ni (

90%

) e

Cr

(10%

)

(-)

Alu

mel

- N

i(95,

4%),

Mn(

1,8%

), S

i(1,6

%),

Al(1

,2%

)

Car

acte

ríst

icas

: Fai

xa d

e ut

iliza

ção:

0°C

a 1

260°

C

f.e.

m. p

rodu

zida

: -6,

458

mV

a 5

4,85

2 m

V

164

Apl

icaç

ões:

Met

alúr

gica

s, S

ider

úrgi

cas,

Fun

diçã

o, U

sina

de

Cim

ento

e C

al,

Vid

ros,

Cer

âmic

a,

Indú

stria

s em

ger

al.

A F

igur

a 6.

22 a

pres

enta

um

a ap

licaç

ão d

o te

rmop

ar ti

po “

K”.

F

igur

a 6.

22-

Inst

alaç

ão d

e um

term

opar

tipo

“K

6.3.

4.2

Ter

mo

par

es n

ob

res

São

aqu

eles

que

os

pare

s sã

o co

nstit

uído

s de

pla

tina.

Em

bora

pos

suam

cus

to e

leva

do e

exija

m

inst

rum

ento

s re

cept

ores

de

al

ta

sens

ibili

dade

, de

vido

à

baix

a po

tênc

ia

term

oelé

tric

a,

apre

sent

am u

ma

altís

sim

a pr

ecis

ão, d

ada

a ho

mog

enei

dade

e p

urez

a do

s fio

s do

s te

rmop

ares

.

TIP

O S

Cor

do

fio: (

+)

Pre

to e

(-)

Ver

mel

ho

Cor

do

cabo

: Ver

de

Liga

: (+

) P

latin

a 90

% R

hodi

o 10

%

(-)

Pla

tina

100%

Car

acte

ríst

icas

: Fai

xa d

e ut

iliza

ção:

0°C

a 1

480°

C

f.e.

m. p

rodu

zida

: -0,

236

mV

a 1

8,69

3 m

V

Apl

icaç

ões:

Sid

erúr

gica

, Fun

diçã

o, M

etal

úrgi

ca, U

sina

de

Cim

ento

, Cer

âmic

a, V

idro

e P

esqu

isa

Cie

ntífi

ca.

Obs

erva

ção:

É u

tiliz

ado

em s

enso

res

desc

artá

veis

na

faix

a de

120

0 a

1768

°C,

para

med

ição

de m

etai

s líq

uido

s em

sid

erúr

gica

s e

fund

içõe

s.

TIP

O R

Cor

do

fio: (

+)

Pre

to e

(-)

Ver

mel

ho

Cor

do

cabo

: Ver

de

Liga

: (+

) P

latin

a 87

% R

hodi

o13%

165

(-)

Pla

tina

100%

Car

acte

ríst

icas

: Fai

xa d

e ut

iliza

ção:

0°C

a 1

480°

C

f.e.

m. p

rodu

zida

: -0,

226

mV

a 2

1,10

1 m

V

Apl

icaç

ões:

As

mes

mas

do

tipo

S

A F

igur

a 6.

23 a

pres

enta

um

a ap

licaç

ão d

o te

rmop

ar ti

po “

R”.

F

igur

a 6.

23-

Inst

alaç

ão d

e um

term

opar

tipo

“R

TIP

O B

Cor

do

fio: (

+)

Cin

za e

(-)

Ver

mel

ho

Cor

do

cabo

: Cin

za

Liga

: (+

) P

latin

a 70

% R

hodi

o 30

%

(-)

Pla

tina

94 %

Rho

dio

6%

Car

acte

ríst

icas

: Fai

xa d

e ut

iliza

ção:

870

a 1

705°

C

f.e.

m. p

rodu

zida

: 0 m

V a

13,

809

mV

Apl

icaç

ões:

Vid

ro, S

ider

úrgi

ca, a

lta te

mpe

ratu

ra e

m g

eral

.

6.3.

4.3

Ter

mo

par

es e

pec

iais

Ao

long

o do

s an

os, o

s tip

os d

e te

rmop

ares

pro

duzi

dos

ofer

ecem

, cad

a qu

al, u

ma

cara

cter

ístic

a

espe

cial

, por

ém, a

pres

enta

m r

estr

içõe

s de

apl

icaç

ão, q

ue d

evem

ser

con

side

rada

s.

Nov

os t

ipos

de

term

opar

es f

oram

des

envo

lvid

os p

ara

aten

der

as c

ondi

ções

de

proc

esso

ond

e

os te

rmop

ares

bás

icos

não

pod

em s

er u

tiliz

ados

.

TU

NG

ST

ÊN

IO–R

NIO

: E

sses

te

rmop

ares

po

dem

se

r us

ados

co

ntin

uam

ente

at

é

2300

°C e

por

cur

to p

erío

do a

té 2

750°

C.

IRÍD

IO 4

0% -

RH

OD

IO/IR

ÍDIO

: E

sses

ter

mop

ares

pod

em s

er u

tiliz

ados

por

per

íodo

s

limita

dos

até

2000

°C.

PLA

TIN

A -

40%

RH

OD

IO/P

LAT

INA

- 2

0% R

HO

DIO

: E

sses

ter

mop

ares

são

util

izad

os

em s

ubst

ituiç

ão a

o tip

o B

ond

e te

mpe

ratu

ras

um p

ouco

mai

s el

evad

as s

ão r

eque

ridas

.

166

Pod

em s

er u

sado

s co

ntin

uam

ente

até

160

0°C

e p

or c

urto

per

íodo

até

180

0°C

ou

1850

°C.

OU

RO

-FE

RR

O/C

HR

OM

EL:

Ess

es t

erm

opar

es s

ão d

esen

volv

idos

par

a tr

abal

har

em

tem

pera

tura

s cr

iogê

nica

s.

NIC

RO

SIL

/NIS

IL:

Bas

icam

ente

, es

te n

ovo

par

term

oelé

tric

o é

um s

ubst

ituto

par

a o

par

tipo

K, a

pres

enta

ndo

uma

forç

a el

etro

mot

riz u

m p

ouco

men

or e

m r

elaç

ão a

o tip

o K

.

6.3.

5C

orr

eção

da

jun

ta d

e re

ferê

nci

a

As

tabe

las

exis

tent

es d

a f.e

.m.

gera

da e

m f

unçã

o da

tem

pera

tura

par

a os

ter

mop

ares

, tê

m

fixad

o a

junt

a de

ref

erên

cia

a 0°

C (

pont

o de

sol

idifi

caçã

o da

águ

a).

Por

ém,

nas

aplic

açõe

s pr

átic

as

dos

term

opar

es,

a ju

nta

de r

efer

ênci

a é

cons

ider

ada

nos

term

inai

s do

inst

rum

ento

rec

epto

r e

esta

se

enco

ntra

à t

empe

ratu

ra a

mbi

ente

, qu

e é

norm

alm

ente

dife

rent

e de

0°C

e v

ariá

vel

com

o t

empo

,

torn

ando

ass

im n

eces

sário

que

se

faça

um

a co

rreç

ão d

a ju

nta

de r

efer

ênci

a, p

oden

do e

sta

ser

auto

mát

ica

ou m

anua

l.

Os

inst

rum

ento

s ut

iliza

dos

para

med

ição

de

tem

pera

tura

com

ter

mop

ares

cos

tum

am f

azer

a

corr

eção

da

junt

a de

ref

erên

cia

auto

mat

icam

ente

, se

ndo

um d

os m

étod

os u

tiliz

ados

, a

med

ição

da

tem

pera

tura

nos

ter

min

ais

do i

nstr

umen

to,

atra

vés

de c

ircui

to e

letr

ônic

o, s

endo

que

est

e ci

rcui

to

adic

iona

a m

ilivo

ltage

m q

ue c

hega

aos

ter

min

ais,

um

a m

ilivo

ltage

m c

orre

spon

dent

e a

dife

renç

a de

tem

pera

tura

de

0°C

à te

mpe

ratu

ra a

mbi

ente

.

Exi

stem

, ta

mbé

m,

algu

ns in

stru

men

tos

em q

ue a

com

pens

ação

da

tem

pera

tura

é f

ixa

em 2

0°C

ou 2

5°C

. N

este

cas

o, s

e a

tem

pera

tura

am

bien

te f

or d

ifere

nte

do v

alor

fix

o, o

inst

rum

ento

indi

cará

a

tem

pera

tura

com

um

err

o qu

e se

rá t

anto

mai

or q

uant

o m

aior

for

a d

ifere

nça

de t

empe

ratu

ra a

mbi

ente

e do

val

or fi

xo. A

Fig

ura

6.24

apr

esen

ta a

cor

reçã

o da

junt

a de

ref

erên

cia.

Fig

ura

6.24

- C

orre

ção

da ju

nta

de r

efer

ênci

a

167

É im

port

ante

não

esq

uece

r qu

e o

term

opar

med

e re

alm

ente

a d

ifere

nça

entr

e as

tem

pera

tura

s

das

junç

ões.

E

ntão

, pa

ra

med

irmos

a

tem

pera

tura

do

po

nto

dese

jado

pr

ecis

amos

m

ante

r a

tem

pera

tura

da

junç

ão d

e re

ferê

ncia

inva

riáve

l.

No

exem

plo

da F

igur

a 6.

25 te

mos

a c

orre

ção

da ju

nta

de r

efer

ênci

a co

m te

rmop

ar ti

po K

.

Fig

ura

6.25

- C

orre

ção

da ju

nta

de r

efer

ênci

a co

m te

rmop

ar ti

po K

Cal

cula

ndo:

FE

M =

JM

- J

R

FE

M =

2,2

5 -

1,22

FE

M =

1,0

3 m

V

20°

C

Est

a te

mpe

ratu

ra o

btid

a pe

lo c

álcu

lo e

stá

erra

da,

pois

o v

alor

da

tem

pera

tura

cor

reta

que

o

term

ômet

ro te

m q

ue m

edir

é de

50°

C.

FE

M =

JM

- J

R

FE

M =

2,2

5 -

1,22

FE

M =

1,0

3 m

V +

a m

V c

orre

spon

dent

e a

tem

pera

tura

am

bien

te p

ara

faze

r a

com

pens

ação

auto

mát

ica,

por

tant

o:

FE

M=

mV

JM

– m

V J

R +

mV

CA

(co

mpe

nsaç

ão a

utom

átic

a)

FE

M =

2,2

5 -

1,22

+ 1

,22

FE

M =

2,2

5 m

V

50°

C

A l

eitu

ra a

gora

est

á co

rret

a, p

ois

2,25

mV

cor

resp

onde

a 5

0°C

que

é a

tem

pera

tura

do

proc

esso

.

Hoj

e em

di

a,

a m

aior

ia

dos

inst

rum

ento

s fa

z a

com

pens

ação

da

ju

nta

de

refe

rênc

ia

auto

mat

icam

ente

. A

com

pens

ação

da

junt

a de

ref

erên

cia

pode

ser

fei

ta m

anua

lmen

te.

Peg

a-se

o

valo

r da

mV

na

tabe

la c

orre

spon

dent

e a

tem

pera

tura

am

bien

te e

acr

esce

nta-

se a

o va

lor

de m

V l

ido

por

um m

ilivo

ltím

etro

.

168

6.3.

6F

ios

de

com

pen

saçã

o e

ext

ensã

o

Na

mai

oria

das

apl

icaç

ões

indu

stria

is d

e m

ediç

ão d

e te

mpe

ratu

ra,

atra

vés

de t

erm

opar

es,

o

elem

ento

sen

sor

não

se e

ncon

tra

junt

o ao

inst

rum

ento

rec

epto

r.

Nes

tas

cond

içõe

s, t

orna

-se

nece

ssár

io q

ue o

ins

trum

ento

sej

a lig

ado

ao t

erm

opar

, at

ravé

s de

fios

que

poss

uam

um

a cu

rva

de f

orça

ele

trom

otriz

em

fun

ção

da t

empe

ratu

ra s

imila

r aq

uela

do

term

opar

, afim

de

que

no in

stru

men

to p

ossa

ser

efe

tuad

a a

corr

eção

na

junt

a de

ref

erên

cia.

Def

iniç

ões:

1- C

onve

ncio

na-s

e ch

amar

de

fios

aque

les

cond

utor

es c

onst

ituíd

os p

or u

m e

ixo

sólid

o e

de

cabo

s aq

uele

s fo

rmad

os p

or u

m fe

ixe

de c

ondu

tore

s de

bito

la m

enor

, for

man

do u

m c

ondu

tor

flexí

vel.

2- C

ham

a-se

de

fios

ou c

abos

de

exte

nsão

aqu

eles

fab

ricad

os c

om a

s m

esm

as l

igas

dos

term

opar

es a

que

se

dest

inam

. E

xem

plo:

Tip

o T

X, J

X, E

X e

KX

.

3- C

ham

a-se

de

fios

ou c

abos

de

com

pens

ação

aqu

eles

fab

ricad

os c

om l

igas

dife

rent

es d

as

dos

term

opar

es a

que

se

dest

inam

, po

rém

que

for

neça

m,

na f

aixa

de

utili

zaçã

o re

com

enda

da,

uma

curv

a da

for

ça e

letr

omot

riz e

m f

unçã

o da

tem

pera

tura

equ

ival

ente

à d

esse

s te

rmop

ares

. E

xem

plo:

Tip

o S

X e

BX

.

Os

fios

e ca

bos

de e

xten

são

e co

mpe

nsaç

ão s

ão r

ecom

enda

dos

na m

aior

ia d

os c

asos

par

a

utili

zaçã

o de

sde

a te

mpe

ratu

ra

ambi

ente

at

é um

lim

ite

máx

imo

de

200°

C.

Nos

m

anua

is

dos

fabr

ican

tes

de t

erm

opar

es e

xist

e um

a ta

bela

com

o c

ódig

o de

cor

es p

ara

cada

tip

o de

cab

o ou

fio

de

com

pens

ação

/ext

ensã

o de

aco

rdo

com

a n

orm

a co

rres

pond

ente

.

6.3.

7E

rro

s d

e lig

ação

6.3.

7.1

Usa

nd

o f

ios

de

cob

re

Ger

alm

ente

na

aplic

ação

indu

stria

l, é

nece

ssár

io q

ue o

term

opar

e o

inst

rum

ento

enc

ontr

em-s

e

rela

tivam

ente

afa

stad

os, p

or n

ão c

onvi

r qu

e o

apar

elho

est

eja

dem

asia

dam

ente

pró

xim

o ao

loca

l ond

e

se m

ede

a te

mpe

ratu

ra.

Nes

tas

circ

unst

ânci

as,

deve

-se

proc

essa

r a

ligaç

ão e

ntre

os

term

inai

s do

cabe

çote

e o

apa

relh

o at

ravé

s de

fios

de

exte

nsão

ou

com

pens

ação

.

Tal

pro

cedi

men

to é

exe

cuta

do s

em p

robl

emas

des

de q

ue o

cab

eçot

e on

de e

stão

os

term

inai

s

do te

rmop

ar e

o r

egis

trad

or e

stej

am a

mes

ma

tem

pera

tura

de

med

ição

.

Vej

amos

o q

ue a

cont

ece

quan

do e

sta

norm

a nã

o é

obed

ecid

a: N

a F

igur

a 6.

26 u

m t

erm

opar

de

Chr

omel

-Alu

mel

é c

oloc

ado

em u

m f

orno

, cu

ja t

empe

ratu

ra é

de

538°

C.

Das

tab

elas

car

acte

ríst

icas

dos

term

opar

es c

onst

ata-

se q

ue a

FE

M é

de

22,2

6mV

na

junt

a de

med

ição

. A

ext

rem

idad

e do

term

opar

enc

ontr

a-se

em

um

cab

eçot

e, o

nde

são

cone

ctad

os a

um

fio

dup

lo d

e co

bre,

que

daí

pros

segu

e at

é um

reg

istr

ador

a 2

4°C

. P

ode-

se f

acilm

ente

ver

ifica

r pe

la il

ustr

ação

, qu

e a

FE

M g

erad

a

169

no c

abeç

ote

é 1,

529

mV

. Por

tant

o, a

FE

M e

fetiv

a no

s te

rmin

ais

do c

abeç

ote

é de

20,

731

mV

(22

,26

-

1,52

9).

Fig

ura

6.26

- E

rro

de m

ediç

ão n

o us

o de

fios

de

cobr

e

Est

a é

a F

EM

efe

tiva,

que

est

á ch

egan

do a

o re

gist

rado

r e

é ad

icio

na d

a a

mV

ger

ada

pelo

com

pens

ador

aut

omát

ico

de te

mpe

ratu

ra d

o re

gist

rado

r, o

u se

ja, 2

0,73

1 m

V +

0,9

6 m

V q

ue s

erá

igua

l

a 21

,69

mV

. E

sta

FE

M (

21,6

9 m

V)

corr

espo

nde

a um

a te

mpe

ratu

ra d

e 52

5°C

, ex

istin

do,

port

anto

, um

erro

de

13°C

. P

orém

, co

nsid

eran

do-s

e qu

e é

nece

ssár

io e

star

o r

egis

trad

or a

um

a te

mpe

ratu

ra

próx

ima

da a

mbi

ente

, com

o po

derí

amos

cor

rigir

este

err

o?

Um

a so

luçã

o si

mpl

es

é a

que

norm

alm

ente

é

usad

a na

pr

átic

a:

a in

serç

ão

de

fios

de

com

pens

ação

ent

re o

cab

eçot

e e

o re

gist

rado

r. E

stes

fio

s de

com

pens

ação

, em

sín

tese

, na

da m

ais

são

que

outr

os t

erm

opar

es c

uja

funç

ão é

com

pens

ar a

que

da d

a F

EM

que

aco

ntec

eu n

o ca

so

estu

dado

, oca

sion

ada

pela

dife

renç

a de

tem

pera

tura

ent

re o

cab

eçot

e e

o re

gist

rado

r.

Vej

amos

o

que

acon

tece

se

, no

ex

empl

o an

terio

r,

ao

invé

s de

co

bre

usam

os

um

fio

com

pens

ado.

A F

igur

a 6.

27 m

ostr

a de

que

man

eira

se

proc

essa

a in

stal

ação

.

F

igur

a 6.

27-

Med

ição

usa

ndo

fio c

ompe

nsad

o

170

Com

o no

cas

o ac

ima,

a F

EM

efe

tiva

no c

abeç

ote

é de

20,

74 m

V.

Del

a at

é o

regi

stra

dor

são

utili

zado

s fio

s de

ext

ensã

o co

mpe

nsad

os,

os q

uais

adi

cion

am a

FE

M u

ma

parc

ela

igua

l a

0,57

mV

,

faze

ndo

assi

m

com

qu

e ch

egue

ao

re

gist

rado

r um

a F

EM

ef

etiv

a de

22

,26

mV

. E

ste

valo

r

corr

espo

nder

á à

tem

pera

tura

rea

l den

tro

do f

orno

(53

8°C

). A

van

tage

m d

esta

téc

nica

pro

vém

do

fato

de q

ue o

s fio

s de

com

pens

ação

, al

ém d

e te

rem

cus

to m

enor

que

os

fios

do t

erm

opar

pro

pria

men

te

dito

, tam

bém

são

mai

s re

sist

ente

s.

6.3.

7.2

Inve

rsão

sim

ple

s

Con

form

e a

Fig

ura

6.28

, os

fios

de c

ompe

nsaç

ão fo

ram

inve

rtid

os.

Ass

ume-

se q

ue o

for

no e

stej

a a

538°

C,

o ca

beço

te a

38°

C e

o r

egis

trad

or a

24°

C.

Dev

ido

à

dife

renç

a de

tem

pera

tura

ent

re o

cab

eçot

e e

o re

gist

rado

r, s

erá

gera

da u

ma

FE

M d

e 0,

57 m

V. P

orém

,

em v

irtud

e da

sim

ples

inv

ersã

o, o

fio

pos

itivo

est

á lig

ado

no b

orne

neg

ativ

o do

reg

istr

ador

e v

ice-

vers

a. I

sto

fará

com

que

a F

EM

pro

duzi

da a

o lo

ngo

do c

ircui

to s

e op

onha

àqu

ela

do c

ircui

to d

e

com

pens

ação

aut

omát

ica

do r

egis

trad

or,

faze

ndo

com

que

o r

egis

trad

or i

ndiq

ue u

ma

tem

pera

tura

nega

tiva.

Fig

ura

6.28

- M

ediç

ão u

sand

o fio

com

pens

ado

com

inve

rsão

sim

ples

6.3.

7.3

Inve

rsão

du

pla

No

caso

da

Fig

ura

6.29

, co

nsid

eram

os o

cas

o da

exi

stên

cia

de u

ma

dupl

a in

vers

ão.

Isto

acon

tece

com

fre

qüên

cia,

poi

s qu

ando

um

a si

mpl

es i

nver

são

é co

nsta

tada

, é

com

um p

ensa

r-se

que

uma

nova

tro

ca d

e lig

ação

dos

ter

min

ais

com

pens

ará

o er

ro.

Por

ém i

sto

não

acon

tece

, e

a ún

ica

man

eira

de

solu

cion

ar o

pro

blem

a se

rá e

fetu

ar u

ma

ligaç

ão c

orre

ta.

171

É e

vide

nte

que

se o

cab

eçot

e e

o re

gist

rado

r es

tiver

em a

um

a m

esm

a te

mpe

ratu

ra,

a du

pla

inve

rsão

não

oca

sion

ará

disc

repâ

ncia

na

med

ição

, co

ntud

o, e

stud

arem

os o

cas

o em

que

o c

abeç

ote

e o

regi

stra

dor

estã

o a

tem

pera

tura

s de

sigu

ais.

O c

abeç

ote

está

a 3

8°C

e o

reg

istr

ador

a 2

4°C

. N

ovam

ente

con

side

ram

os c

omo

send

o 53

8°C

a te

mpe

ratu

ra d

o fo

rno.

Nes

te c

aso,

a m

V e

fetiv

a do

term

opar

ser

á de

20,

74 m

V. A

FE

M g

erad

a pe

los

fios

de c

ompe

nsaç

ão s

erá

de 0

,57

mV

, só

que

est

es e

stão

inve

rtid

os.

A F

EM

ger

ada

pelo

ter

mop

ar e

os fi

os d

e co

mpe

nsaç

ão s

erão

acr

esci

da d

a m

V g

erad

a pe

la c

ompe

nsaç

ão a

utom

átic

a do

reg

istr

ador

.

Ver

ifica

mos

, ent

ão,

que

a te

mpe

ratu

ra in

dica

da p

elo

regi

stra

dor

apre

sent

a um

err

o de

27°

C d

evid

o ao

erro

da

dupl

a in

vers

ão.

Fig

ura

6.29

- M

ediç

ão u

sand

o fio

com

pens

ado

com

dup

la in

vers

ão

6.3.

8T

erm

op

ar d

e is

ola

ção

min

eral

O t

erm

opar

de

isol

ação

min

eral

é c

onst

ituíd

o de

um

ou

dois

par

es t

erm

oelé

tric

os,

envo

lvid

os

por

um p

ó is

olan

te d

e óx

ido

de m

agné

sio,

alta

men

te c

ompa

ctad

o em

um

a ba

inha

ext

erna

met

álic

a,

conf

orm

e a

Fig

ura

6.30

. D

evid

o a

esta

co

nstr

ução

, os

co

ndut

ores

do

pa

r te

rmoe

létr

ico

ficam

tota

lmen

te p

rote

gido

s co

ntra

a a

tmos

fera

ext

erio

r, c

onse

qüen

tem

ente

a d

urab

ilida

de d

o te

rmop

ar

depe

nde

da r

esis

tênc

ia à

cor

rosã

o da

sua

bai

nha

e nã

o da

res

istê

ncia

à c

orro

são

dos

cond

utor

es. E

m

funç

ão d

esta

car

acte

ríst

ica,

a e

scol

ha d

o m

ater

ial

da b

ainh

a é

fato

r im

port

ante

na

espe

cific

ação

dest

es.

Fig

ura

6.30

- T

erm

opar

de

isol

ação

min

eral

172

As

vant

agen

s do

s te

rmop

ares

de

isol

ação

min

eral

são

:

a)E

stab

ilida

de

na

forç

a el

etro

mot

riz:

A

esta

bilid

ade

da

FE

M

do

term

opar

é

cara

cter

izad

a em

fun

ção

dos

cond

utor

es e

star

em c

ompl

etam

ente

pro

tegi

dos

cont

ra a

açã

o de

gas

es e

out

ras

cond

içõe

s am

bien

tais

, qu

e no

rmal

men

te

caus

am o

xida

ção

e co

nseq

üent

emen

te p

erda

da

FE

M g

erad

a.

b)R

esis

tênc

ia m

ecân

ica:

O p

ó m

uito

bem

com

pact

ado,

con

tido

dent

ro d

a ba

inha

met

álic

a, m

anté

m o

s co

ndut

ores

uni

form

emen

te p

osic

iona

dos,

per

miti

ndo

que

o ca

bo s

eja

dobr

ado

acha

tado

, to

rcid

o ou

est

irado

, su

port

e pr

essõ

es e

xter

nas

e ch

oque

térm

ico,

sem

qua

lque

r pe

rda

das

prop

rieda

des

term

oelé

tric

as.

c)D

imen

são

redu

zida

: O

pr

oces

so

de

fabr

icaç

ão

perm

ite

a pr

oduç

ão

de

term

opar

es d

e is

olaç

ão m

iner

al,

com

bai

nhas

de

diâm

etro

ext

erno

até

1,0

mm

,

perm

itind

o a

med

ida

de t

empe

ratu

ra e

m l

ocai

s qu

e nã

o er

am a

nter

iorm

ente

poss

ívei

s co

m te

rmop

ares

con

venc

iona

is.

d)Im

perm

eabi

lidad

e a

água

, ól

eo

e gá

s:

A

bain

ha

met

álic

a as

segu

ra

a

impe

rmea

bilid

ade

do te

rmop

ar a

águ

a, ó

leo

e gá

s.

e)F

acili

dade

de

inst

alaç

ão:

A m

alea

bilid

ade

do c

abo,

a s

ua p

eque

na d

imen

são,

long

o co

mpr

imen

to,

gran

de

resi

stên

cia

mec

ânic

a,

asse

gura

m f

acili

dade

de

inst

alaç

ão, m

esm

o na

s si

tuaç

ões

mai

s di

fícei

s.

f)A

dapt

abili

dade

: A

con

stru

ção

do t

erm

opar

de

isol

ação

min

eral

per

mite

que

o

mes

mo

seja

tra

tado

com

o se

fos

se u

m c

ondu

tor

sólid

o. E

m s

ua c

apa

met

álic

a

pode

m

ser

mon

tado

s ac

essó

rios,

po

r so

ldag

em

ou

bras

agem

, e,

qu

ando

nece

ssár

io, s

ua s

eção

pod

e se

r re

duzi

da o

u al

tera

da e

m s

ua c

onfig

uraç

ão.

g)R

espo

sta

mai

s rá

pida

: A

peq

uena

mas

sa e

a a

lta c

ondu

tivid

ade

térm

ica

do p

ó

de ó

xido

de

mag

nési

o pr

opor

cion

am a

o te

rmop

ar d

e is

olaç

ão m

iner

al u

m

tem

po d

e re

spos

ta q

ue é

virt

ualm

ente

igua

l ao

de u

m t

erm

opar

des

cobe

rto

de

dim

ensã

o eq

uiva

lent

e.

h)R

esis

tênc

ia à

cor

rosã

o: A

s ba

inha

s po

dem

ser

sel

ecio

nada

s ad

equa

dam

ente

para

res

istir

ao

ambi

ente

cor

rosi

vo.

i)R

esis

tênc

ia d

e is

olaç

ão e

leva

da:

O t

erm

opar

de

isol

ação

min

eral

tem

um

a

resi

stên

cia

de i

sola

ção

elev

ada,

num

a va

sta

gam

a de

tem

pera

tura

s, a

qua

l

pode

ser

man

tida

sob

cond

içõe

s m

ais

úmid

as.

j)B

linda

gem

el

etro

stát

ica:

A

ba

inha

do

te

rmop

ar

de

isol

ação

m

iner

al,

devi

dam

ente

ate

rrad

a, o

fere

ce u

ma

perf

eita

blin

dage

m e

letr

ostá

tica

ao

par

term

oelé

tric

o.

173

A F

igur

a 6.

31 a

pres

enta

um

tran

smis

sor

tipo

“bol

acha

” 4

a 20

mA

par

a te

rmop

ar e

a F

igur

a 6.

32

apre

sent

a um

tran

smis

sor

de te

mpe

ratu

ra c

om te

rmop

ar ti

po “

k”.

F

igur

a 6.

31-

Tra

nsm

isso

r tip

o “b

olac

ha”

4 a

20 m

A p

ara

term

opar

F

igur

a 6.

32-

Tra

nsm

isso

r de

tem

pera

tura

com

term

opar

tipo

“K

174

6.3.

9A

sso

ciaç

ão d

e te

rmo

par

es

6.3.

9.1

Ass

oci

ação

sér

ie

Pod

emos

lig

ar

os

term

opar

es

em

série

si

mpl

es

para

ob

ter

a so

ma

das

mV

in

divi

duai

s,

conf

orm

e a

Fig

ura

6.33

. É a

cha

mad

a te

rmop

ilha.

Est

e tip

o de

liga

ção

é m

uito

util

izad

o em

pirô

met

ros

de r

adia

ção

tota

l, ou

sej

a, p

ara

som

a de

peq

uena

s m

V.

F

igur

a 6.

33-

Ass

ocia

ção

em s

érie

de

term

opar

es

O in

stru

men

to d

e m

ediç

ão p

ode

ou n

ão c

ompe

nsar

a m

V d

a ju

nta

de r

efer

ênci

a. S

e co

mpe

nsar

deve

rá c

ompe

nsar

um

a m

V c

orre

spon

dent

e ao

núm

ero

de te

rmop

ares

apl

icad

os n

a as

soci

ação

.

Exe

mpl

o: 3

term

opar

es

mV

JR =

1 m

V

com

pens

a 3

mV

6.3.

9.2

Ass

oci

ação

sér

ie–o

po

sta

Par

a m

edir

a di

fere

nça

de t

empe

ratu

ra e

ntre

doi

s po

ntos

lig

amos

os

term

opar

es e

m s

érie

opos

tos.

O q

ue m

ede

mai

or te

mpe

ratu

ra v

ai li

gado

ao

posi

tivo

do in

stru

men

to. O

s te

rmop

ares

sem

pre

são

do m

esm

o tip

o.

Exe

mpl

o:

Os

term

opar

es e

stão

med

indo

56°

C e

50°

C,

resp

ectiv

amen

te,

e a

dife

renç

a se

rá m

edid

a pe

lo

mili

voltí

met

ro,

conf

orm

e a

Fig

ura

6.34

. N

ão é

nec

essá

rio c

ompe

nsar

a t

empe

ratu

ra a

mbi

ente

des

de

que

as ju

ntas

de

refe

rênc

ia e

stej

am à

mes

ma

tem

pera

tura

.

Fig

ura

6.34

- A

ssoc

iaçã

o em

sér

ie-o

post

a de

term

opar

es

175

6.3.

9.3

Ass

oci

ação

em

par

alel

o

Liga

ndo

dois

ou

mai

s te

rmop

ares

em

par

alel

o a

um m

esm

o in

stru

men

to,

tere

mos

a m

édia

das

mV

ger

adas

nos

div

erso

s te

rmop

ares

se

as r

esis

tênc

ias

inte

rnas

for

am i

guai

s, c

onfo

rme

a F

igur

a

6.35

.

F

igur

a 6.

35-

Ass

ocia

ção

para

lela

de

term

opar

es

6.4

Med

ição

de

tem

per

atu

ra p

or

term

ore

sist

ênci

a

Os

mét

odos

de

utili

zaçã

o de

res

istê

ncia

s pa

ra m

ediç

ão d

e te

mpe

ratu

ra i

nici

aram

-se

ao r

edor

de 1

835,

com

Far

aday

. P

orém

, só

hou

ve c

ondi

ções

de

se e

labo

rar

as m

esm

as p

ara

utili

zaçã

o em

proc

esso

s in

dust

riais

a p

artir

de

1925

.

Ess

es s

enso

res

adqu

irira

m e

spaç

o no

s pr

oces

sos

indu

stria

is p

or s

uas

cond

içõe

s de

alta

esta

bilid

ade

mec

ânic

a e

térm

ica,

re

sist

ênci

a à

cont

amin

ação

, ba

ixo

índi

ce

de

desv

io

pelo

enve

lhec

imen

to e

tem

po d

e us

o.

Dev

ido

a es

tas

cara

cter

ístic

as,

esse

se

nsor

é

padr

ão

inte

rnac

iona

l pa

ra

a m

ediç

ão

de

tem

pera

tura

na

faix

a de

-27

0°C

a 8

50°C

, em

seu

mod

elo

de la

bora

tório

.

6.4.

1P

rin

cíp

io d

e fu

nci

on

amen

to

Os

bulb

os d

e re

sist

ênci

a sã

o se

nsor

es q

ue s

e ba

seia

m n

o pr

incí

pio

de v

aria

ção

da r

esis

tênc

ia

em f

unçã

o da

tem

pera

tura

. O

s m

ater

iais

mai

s ut

iliza

dos

para

a f

abric

ação

des

tes

tipos

de

sens

ores

são

a pl

atin

a, c

obre

ou

níqu

el, q

ue s

ão m

etai

s qu

e ap

rese

ntam

car

acte

ríst

icas

de:

Alta

res

istiv

idad

e, p

erm

itind

o as

sim

um

a m

elho

r se

nsib

ilida

de d

o se

nsor

.

Ter

alto

coe

ficie

nte

de v

aria

ção

de r

esis

tênc

ia c

om a

tem

pera

tura

.

Ter

rig

idez

e d

uctil

idad

e pa

ra s

er tr

ansf

orm

ado

em fi

os fi

nos.

176

A e

quaç

ão q

ue r

ege

o fe

nôm

eno

é a

segu

inte

:

Par

a fa

ixa

de -

200

a 0o C

: Rt =

R0

. [ 1

+ A

. T +

B .

T2

+ C

. T

3 . (

T –

100

) ]

Par

a fa

ixa

de 0

a 8

50o C

:

Rt =

R0

. [ 1

+ A

. T +

B .

T2

]

onde

:

Rt =

res

istê

ncia

na

tem

pera

tura

T (

)

R0=

res

istê

ncia

a 0

o C (

)

T =

tem

pera

tura

(o C

)

A, B

, C =

coe

ficie

ntes

iner

ente

s do

mat

eria

l em

preg

ado

A =

3,9

0802

x10-3

B =

-5,

802x

10-7

C =

-4,

2735

x10-1

2

O n

úmer

o qu

e ex

pres

sa a

var

iaçã

o de

res

istê

ncia

em

fun

ção

da t

empe

ratu

ra é

cha

mad

o de

alfa

()

e se

rel

acio

na d

a se

guin

te fo

rma:

RRR

oo

0.

100

01

Um

val

or tí

pico

de

alfa

par

a R

100

= 1

38,5

0 é

de

3,85

0.10

-3

x

-1 x

o C-1, s

egun

do a

DIN

-IE

C

751/

85.

6.4.

2C

on

stru

ção

fís

ica

do

sen

sor

O b

ulbo

de

resi

stên

cia

se c

ompõ

e de

um

fila

men

to,

ou r

esis

tênc

ia d

e P

t, C

u ou

Ni,

com

dive

rsos

rev

estim

ento

s, d

e ac

ordo

com

cad

a tip

o e

utili

zaçã

o.

As

term

ores

istê

ncia

s de

Ni e

Cu

têm

sua

isol

ação

nor

mal

men

te e

m e

smal

te,

seda

, al

godã

o ou

fibra

de

vidr

o. N

ão e

xist

e ne

cess

idad

e de

pro

teçõ

es m

ais

resi

sten

tes

a te

mpe

ratu

ra,

pois

aci

ma

de

300°

C o

níq

uel p

erde

sua

s pr

oprie

dade

s ca

ract

erís

ticas

de

func

iona

men

to c

omo

term

ores

istê

ncia

e o

cobr

e so

fre

prob

lem

as d

e ox

idaç

ão e

m te

mpe

ratu

ras

acim

a de

310

°C.

Os

sens

ores

de

pl

atin

a,

devi

do

a su

as

cara

cter

ístic

as,

perm

item

um

fu

ncio

nam

ento

at

é

tem

pera

tura

s m

ais

elev

adas

, po

ssue

m s

eu e

ncap

sula

men

to n

orm

alm

ente

em

cer

âmic

a ou

vid

ro.

A

este

sen

sor

são

disp

ensa

dos

mai

ores

cui

dado

s de

fabr

icaç

ão, p

ois

apes

ar d

a P

t não

res

trin

gir

o lim

ite

177

de t

empe

ratu

ra d

e ut

iliza

ção,

qua

ndo

a m

esm

a é

utili

zada

em

tem

pera

tura

s el

evad

as,

exis

te o

ris

co

de c

onta

min

ação

dos

fios

.

Par

a ut

iliza

ção

com

o te

rmôm

etro

pa

drão

, os

se

nsor

es

de

plat

ina

são

com

plet

amen

te

desa

poia

dos

do c

orpo

de

prot

eção

. A

sep

araç

ão é

fei

ta p

or i

sola

dore

s, e

spaç

ador

es d

e m

ica,

conf

orm

e a

Fig

ura

6.36

. E

sta

mon

tage

m

não

tem

pr

oble

mas

re

lativ

os

à di

lata

ção,

po

rém

é

extr

emam

ente

frág

il.

Os

med

idor

es p

arci

alm

ente

apo

iado

s tê

m s

eus

fios

intr

oduz

idos

num

a pe

ça d

e al

umin

a de

alta

pure

za c

om fi

xado

r ví

treo

. É u

m m

eio

term

o en

tre

resi

stên

cia

à vi

braç

ão e

dila

taçã

o té

rmic

a.

A v

ersã

o co

mpl

etam

ente

apo

iada

pod

e su

port

ar v

ibra

ções

mui

to m

ais

fort

es,

poré

m s

ua f

aixa

de u

tiliz

ação

fica

lim

itada

a te

mpe

ratu

ras

mai

s ba

ixas

, dev

ido

à di

lata

ção

dos

com

pone

ntes

.

Fig

ura

6.36

- A

spec

to fí

sico

do

sens

or

F

igur

a 6.

37A

- T

erm

ores

istê

ncia

físi

ca.

F

igur

a 6.

37B

- In

stal

ação

de

uma

term

ores

istê

ncia

178

6.4.

3C

arac

terí

stic

as d

a te

rmo

resi

stên

cia

de

pla

tin

a

As

term

ores

istê

ncia

s P

t-10

0 (q

ue t

êm e

sse

nom

e po

rque

é u

m f

io d

e pl

atin

a qu

e a

0o C p

ossu

i

uma

resi

stên

cia

elét

rica

de 1

00)

são

as m

ais

utili

zada

s in

dust

rialm

ente

, de

vido

a s

ua g

rand

e

esta

bilid

ade,

larg

a fa

ixa

de u

tiliz

ação

e a

lta p

reci

são.

Dev

ido

à al

ta e

stab

ilida

de d

as te

rmor

esis

tênc

ias

de p

latin

a, a

s m

esm

as s

ão u

tiliz

adas

com

o pa

drão

de

tem

pera

tura

na

faix

a de

-27

0°C

a 8

50°C

. A

esta

bilid

ade

é um

fat

or d

e gr

ande

im

port

ânci

a na

indú

stria

, po

is é

a c

apac

idad

e do

sen

sor

man

ter

e

repr

oduz

ir su

as c

arac

terí

stic

as (

resi

stên

cia-

tem

pera

tura

) de

ntro

da

faix

a es

peci

ficad

a de

ope

raçã

o.

Out

ro

fato

r im

port

ante

nu

m

sens

or

Pt-

100

é a

repe

tibili

dade

, qu

e é

a ca

ract

erís

tica

de

conf

iabi

lidad

e da

te

rmor

esis

tênc

ia.

Rep

etib

ilida

de

deve

se

r m

edid

a co

m

leitu

ra

de

tem

pera

tura

s

cons

ecut

ivas

, ve

rific

ando

-se

a va

riaçã

o en

cont

rada

qu

ando

de

m

ediç

ão

nova

men

te

na

mes

ma

tem

pera

tura

.

O t

empo

de

resp

osta

é i

mpo

rtan

te e

m a

plic

açõe

s on

de a

tem

pera

tura

do

mei

o em

que

se

real

iza

a m

ediç

ão e

stá

suje

ito a

mud

ança

s br

usca

s. C

onsi

dera

-se

cons

tant

e de

tem

po o

tem

po

nece

ssár

io p

ara

o se

nsor

rea

gir

a um

a m

udan

ça d

e te

mpe

ratu

ra e

atin

gir

63,2

% d

a va

riaçã

o da

tem

pera

tura

.

A F

igur

a 6.

38 a

pres

enta

o e

ncap

sula

men

to d

e um

term

ômet

ro d

e re

sist

ênci

a de

pla

tina.

Fig

ura

6.38

- E

ncap

sula

men

to d

e um

term

ômet

ro d

e re

sist

ênci

a de

pla

tina

Na

mon

tage

m t

ipo

isol

ação

min

eral

, te

m-s

e o

sens

or m

onta

do e

m u

m t

ubo

met

álic

o co

m u

ma

extr

emid

ade

fech

ada

e pr

eenc

hido

tod

os o

s es

paço

s co

m ó

xido

de

mag

nési

o, p

erm

itind

o um

a bo

a

troc

a té

rmic

a e

prot

egen

do o

sen

sor

de c

hoqu

es m

ecân

icos

. A

lig

ação

do

bulb

o é

feita

com

fio

s de

cobr

e, p

rata

ou

níqu

el is

olad

o en

tre

si, s

endo

a e

xtre

mid

ade

aber

ta, s

elad

a co

m r

esin

a ep

óxi,

veda

ndo

o se

nsor

do

ambi

ente

em

que

vai

atu

ar.

Est

e tip

o de

mon

tage

m p

erm

ite a

red

ução

do

diâm

etro

e

apre

sent

a rá

pida

vel

ocid

ade

de r

espo

sta.

6.4.

4V

anta

gen

s e

des

van

tag

ens

VA

NT

AG

EN

S:

a) P

ossu

em m

aior

pre

cisã

o de

ntro

da

faix

a de

util

izaç

ão d

o qu

e ou

tros

tipo

s de

sen

sore

s.

b) C

om li

gaçã

o ad

equa

da n

ão e

xist

e lim

itaçã

o pa

ra d

istâ

ncia

de

oper

ação

.

c) D

ispe

nsa

utili

zaçã

o de

fiaç

ão e

spec

ial p

ara

ligaç

ão.

d) S

e ad

equa

dam

ente

pro

tegi

do, p

erm

ite u

tiliz

ação

em

qua

lque

r am

bien

te.

179

e) T

êm b

oas

cara

cter

ístic

as d

e re

prod

utib

ilida

de.

f) E

m a

lgun

s ca

sos,

sub

stitu

i o te

rmop

ar c

om g

rand

e va

ntag

em.

DE

SV

AN

TA

GE

NS

:

a) S

ão m

ais

cara

s do

que

os

sens

ores

util

izad

os n

essa

mes

ma

faix

a.

b) D

eter

iora

m-s

e co

m m

ais

faci

lidad

e, c

aso

haja

exc

esso

na

sua

tem

pera

tura

máx

ima

de

utili

zaçã

o.

c) T

empe

ratu

ra m

áxim

a de

util

izaç

ão 8

50°C

.

d) É

nec

essá

rio q

ue t

odo

o co

rpo

do b

ulbo

est

eja

com

a t

empe

ratu

ra e

quili

brad

a pa

ra i

ndic

ar

corr

etam

ente

.

e) A

lto te

mpo

de

resp

osta

.

6.4.

5P

rin

cíp

io d

e m

ediç

ão

Ant

igam

ente

, a

med

ição

da

tem

pera

tura

com

as

term

ores

istê

ncia

s er

am n

orm

alm

ente

fei

tas

por

um c

ircui

to d

o tip

o P

onte

de

Whe

atst

one.

Atu

alm

ente

, de

vido

ao

gran

de a

vanç

o te

cnol

ógic

o da

elet

rôni

ca,

prin

cipa

lmen

te

dos

mic

ropr

oces

sado

res,

a

med

ição

de

te

mpe

ratu

ra

com

as

term

ores

istê

ncia

s so

frer

am m

uita

s m

odifi

caçõ

es.

Bas

ta a

med

ição

de

um o

u do

is n

ívei

s de

ten

são,

para

pod

erm

os d

eter

min

ar a

tem

pera

tura

do

proc

esso

. A

seg

uir

mos

trar

emos

os

circ

uito

s m

ais

utili

zado

s.

6.4.

5.1

Lig

ação

a d

ois

fio

s

Est

e tip

o de

con

figur

ação

forn

ece

uma

ligaç

ão p

ara

cada

ext

rem

idad

e da

term

ores

istê

ncia

. É a

man

eira

mai

s si

mpl

es d

e se

lig

ar u

ma

term

ores

istê

ncia

, po

rém

é a

men

os e

xata

, po

is o

val

or d

as

resi

stên

cias

R

1 e

R2

dos

fios

de

ligaç

ão

são

adic

iona

dos

ao

valo

r de

re

sist

ênci

a da

P

t-10

0.

Nor

mal

men

te,

este

tip

o de

lig

ação

é u

tiliz

ado

onde

a t

erm

ores

istê

ncia

fic

a a

men

os d

e 10

m d

e

dist

ânci

a do

inst

rum

ento

de

med

ição

.

Com

o po

dem

os v

er n

a F

igur

a 6.

39,

med

indo

o v

alor

de

V1,

pod

emos

det

erm

inar

o v

alor

da

tem

pera

tura

do

proc

esso

, util

izan

do c

ircui

tos

elet

rôni

cos

mic

ropr

oces

sado

s.

Fig

ura

6.39

- Li

gaçã

o a

dois

fios

180

Con

clui

ndo,

nes

te t

ipo

de m

ediç

ão a

doi

s fio

s, s

empr

e qu

e a

tem

pera

tura

am

bien

te a

o lo

ngo

dos

fios

de li

gaçã

o va

riar,

a le

itura

de

tem

pera

tura

do

med

idor

intr

oduz

irá u

m e

rro,

dev

ido

à va

riaçã

o

da r

esis

tênc

ia d

e lin

ha, c

aso

a di

stân

cia

entr

e o

sens

or e

o in

stru

men

to s

eja

gran

de. N

os m

anua

is d

os

forn

eced

ores

de

term

ores

istê

ncia

exi

stem

tab

elas

que

det

erm

inam

a d

istâ

ncia

máx

ima

a se

r ut

iliza

da

em fu

nção

da

bito

la d

o fio

util

izad

o, c

onfo

rme

Tab

ela

6.7.

Tab

ela

6.7-

Tab

ela

de d

istâ

ncia

par

a lig

ação

a d

ois

fios

6.4.

5.2

Lig

ação

a t

rês

fio

s

Est

e é

o m

étod

o m

ais

utili

zado

par

a te

rmor

esis

tênc

ias

na i

ndús

tria

. E

ste

tipo

de c

onfig

uraç

ão

forn

ece

uma

ligaç

ão n

uma

extr

emid

ade

da te

rmor

esis

tênc

ia e

dua

s na

out

ra e

xtre

mid

ade.

Com

o po

dem

os o

bser

var

na F

igur

a 6.

40,

med

indo

-se

o va

lor

de V

1 e

subt

rain

do d

o va

lor

de

2xV

2, c

onse

guim

os a

trav

és d

e um

circ

uito

ele

trôn

ico

mic

ropr

oces

sado

def

inir

o va

lor

da t

empe

ratu

ra

do p

roce

sso.

F

igur

a 6.

40-

Liga

ção

a tr

ês fi

os

181

Con

clui

ndo,

nes

te ti

po d

e lig

ação

a m

ediç

ão d

e te

mpe

ratu

ra d

o pr

oces

so n

ão s

ofre

a in

fluên

cia

da

varia

ção

da

tem

pera

tura

am

bien

te

ao

long

o do

s fio

s e

tam

bém

o so

fre

a in

fluên

cia

do

com

prim

ento

dos

fio

s. P

orta

nto,

não

limite

s de

dis

tânc

ia e

ntre

a t

erm

o-re

sist

ênci

a e

o in

stru

men

to

de m

ediç

ão.

A F

igur

a 6.

41 a

pres

enta

a in

stal

ação

de

uma

term

ores

istê

ncia

com

um

tran

smis

sor.

F

igur

a 6.

41-

Inst

alaç

ão d

e um

a te

rmor

esis

tênc

ia c

om u

m tr

ansm

isso

r

6.5

Med

ição

de

tem

per

atu

ra p

or

rad

iaçã

o

Ao

se m

edire

m t

empe

ratu

ras

em q

ue o

con

tato

fís

ico

com

o m

eio

é im

poss

ível

ou

impr

atic

ável

,

faz-

se u

so d

a pi

rom

etria

ópt

ica

ou d

e ra

diaç

ão té

rmic

a.

Um

cor

po a

quec

ido

emite

ene

rgia

mes

mo

que

este

ja n

o vá

cuo.

Est

a en

ergi

a, a

rad

iaçã

o

térm

ica,

é

tran

spor

tada

po

r on

das

elet

rom

agné

ticas

, co

mo

a en

ergi

a lu

min

osa,

m

as

com

pred

omin

ânci

a de

fre

qüên

cias

bem

men

ores

que

as

do e

spec

tro

visí

vel,

enqu

anto

o c

orpo

est

á à

tem

pera

tura

não

mui

to e

leva

do.

À m

edid

a qu

e se

aqu

ece

um c

orpo

, a

part

ir de

tem

pera

tura

s da

ord

em d

e 50

0°C

, o

corp

o

com

eça

a fic

ar v

isív

el p

orqu

e co

meç

a a

emiti

r ra

diaç

ões

que

tem

um

a fr

ação

apr

eciá

vel

com

freq

üênc

ia d

e lu

z: o

esp

ectr

o vi

síve

l.

Ain

da a

ssim

, a

mai

or p

arte

da

inte

nsid

ade

da r

adia

ção

tem

fre

qüên

cia

loca

lizad

a na

reg

ião

do

infr

aver

mel

ho.

Se

pudé

ssem

os a

quec

er in

defin

idam

ente

o c

orpo

, ele

pas

saria

do

rubr

o pa

ra o

bra

nco

e pa

ra o

azul

. Is

to i

ndic

a qu

e a

pred

omin

ânci

a da

int

ensi

dade

de

radi

ação

em

itida

den

tro

do e

spec

tro

visí

vel

corr

espo

nde

a fr

eqüê

ncia

s cr

esce

ntes

à m

edid

a qu

e a

tem

pera

tura

do

corp

o é

elev

ada.

182

6.5.

1R

adia

ção

ele

tro

mag

nét

ica

6.5.

1.1

Hip

óte

ses

de

Max

wel

l

Os

trab

alho

s ci

entíf

icos

de

Cou

lom

b, A

mpè

re, F

arad

ay e

out

ros

esta

bele

cera

m o

s pr

incí

pios

da

Ele

tric

idad

e. N

a dé

cada

de

1860

, o

físic

o es

cocê

s M

axw

ell

dese

nvol

veu

uma

teor

ia m

atem

átic

a, n

a

qual

gen

eral

izou

est

es p

rincí

pios

.

Con

side

rand

o qu

e na

indu

ção

elet

rom

agné

tica

um c

ampo

mag

nétic

o va

riáve

l ind

uz u

ma

forç

a

elet

rom

otriz

, o q

ue é

car

acte

ríst

ico

de u

m c

ampo

elé

tric

o, M

axw

ell a

pres

ento

u as

seg

uint

es h

ipót

eses

:

Um

ca

mpo

m

agné

tico

variá

vel

é eq

uiva

lent

e,

nos

seus

ef

eito

s,

a um

ca

mpo

el

étric

o e

inve

rsam

ente

,

Um

cam

po e

létr

ico

variá

vel é

equ

ival

ente

, nos

seu

s ef

eito

s, a

um

cam

po m

agné

tico.

Com

ess

as h

ipót

eses

, M

axw

ell g

ener

aliz

ou,

mat

emat

icam

ente

, os

prin

cípi

os d

a E

letr

icid

ade.

A

verif

icaç

ão e

xper

imen

tal d

e su

a te

oria

foi p

ossí

vel q

uand

o se

con

side

rou

um n

ovo

tipo

de o

nda,

as

cham

adas

ond

as e

letr

omag

nétic

as.

Ess

as o

ndas

sur

gem

com

o co

nseq

üênc

ia d

e do

is e

feito

s: u

m

cam

po m

agné

tico

variá

vel p

rodu

z um

cam

po e

létr

ico

e um

cam

po e

létr

ico

variá

vel p

rodu

z um

cam

po

mag

nétic

o. E

sses

doi

s ca

mpo

s em

con

stan

tes

e re

cípr

ocas

indu

ções

pro

paga

m-s

e pe

lo e

spaç

o.

6.5.

1.2

On

das

ele

tro

mag

nét

icas

As

onda

s oc

orre

m q

uand

o um

a pe

rtur

baçã

o or

igin

ada

em u

ma

regi

ão p

ode

ser

repr

oduz

ida

nas

regi

ões

adja

cent

es e

m u

m in

stan

te p

oste

rior.

De

acor

do c

om M

axw

ell,

se e

m u

m p

onto

P p

rodu

zirm

os u

m c

ampo

elé

tric

o va

riáve

l E

, el

e

indu

zirá

um

cam

po m

agné

tico

B v

ariá

vel

com

o t

empo

e c

om a

dis

tânc

ia a

o po

nto

P.

Alé

m d

isso

, o

veto

r B

var

iáve

l in

duzi

rá u

m v

etor

E,

que

tam

bém

var

ia c

om o

tem

po e

com

a d

istâ

ncia

do

cam

po

mag

nétic

o va

riáve

l. E

sta

indu

ção

recí

proc

a de

cam

pos

mag

nétic

os e

elé

tric

os,

variá

veis

com

o t

empo

e co

m a

dis

tânc

ia,

torn

a po

ssív

el a

pro

paga

ção

dest

a se

qüên

cia

de i

nduç

ões

atra

vés

do e

spaç

o,

conf

orm

e a

Fig

ura

6.42

.

Fig

ura

6.42

- P

ropa

gaçã

o da

s on

das

elet

rom

agné

ticas

no

espa

ço

183

Por

tant

o, u

ma

pert

urba

ção

elét

rica

no p

onto

P,

devi

do à

osc

ilaçã

o de

car

gas

elét

ricas

, po

r

exem

plo,

se

pr

opag

a a

pont

os

dist

ante

s at

ravé

s da

m

útua

fo

rmaç

ão

de

cam

pos

elét

ricos

e

mag

nétic

os

variá

veis

. M

axw

ell

esta

bele

ceu

equa

ções

pa

ra

a pr

opag

ação

de

sta

pert

urba

ção,

mos

tran

do

que

ela

apre

sent

ava

toda

s as

ca

ract

erís

ticas

de

um

a on

da:

refle

tindo

, re

frat

ando

,

difr

atan

do e

inte

rfer

indo

. Por

isto

, den

omin

ou-a

ond

as o

u ra

diaç

ões

elet

rom

agné

ticas

.

6.5.

1.3

Esp

ectr

o e

letr

om

agn

étic

o

Hoj

e, s

abem

os q

ue e

xist

e um

a va

riaçã

o am

pla

e co

ntín

ua n

os c

ompr

imen

tos

de o

nda

e

freq

üênc

ia d

as o

ndas

ele

trom

agné

ticas

. N

o qu

adro

da

Fig

ura

6.43

, te

mos

um

res

umo

dos

dive

rsos

tipos

de

onda

s el

etro

mag

nétic

as,

cham

ado

espe

ctro

ele

trom

agné

tico.

As

freq

üênc

ias

estã

o em

Her

tz

e os

com

prim

ento

s de

ond

a, e

m m

etro

s.

Fig

ura

6.43

- E

spec

tro

elet

rom

agné

tico

Ana

lisan

do a

Fig

ura

6.43

, ob

serv

amos

que

luz

, on

das

de r

ádio

e r

aios

X s

ão n

omes

dad

os a

cert

as

faix

as

de

freq

üênc

ia

e co

mpr

imen

tos

de

onda

do

es

pect

ro

elet

rom

agné

tico.

C

ada

nom

e

cara

cter

iza

uma

faix

a, n

a qu

al a

s on

das

são

emiti

das

e re

cebi

das

de u

m m

odo

dete

rmin

ado.

Por

exem

plo,

a l

uz,

de c

ompr

imen

tos

de o

nda

em t

orno

de

10-6 m

, po

de s

er p

erce

bida

atr

avés

de

seu

efei

to s

obre

a r

etin

a, p

rovo

cand

o a

sens

ação

de

visã

o. M

as,

para

det

ecta

r on

das

de r

ádio

, cu

jo

com

prim

ento

de

onda

var

ia e

m to

rno

de 1

05 m a

10-1

m, p

reci

sam

os d

e eq

uipa

men

tos

elet

rôni

cos.

6.5.

2T

eori

a d

a m

ediç

ão d

e ra

dia

ção

Em

186

0, G

usta

v K

ircho

ff de

mon

stro

u a

lei q

ue e

stab

elec

ia a

igua

ldad

e en

tre

a ca

paci

dade

de

um c

orpo

em

abs

orve

r e

emiti

r en

ergi

a ra

dian

te.

Ess

a le

i é f

unda

men

tal n

a te

oria

da

tran

sfer

ênci

a de

calo

r po

r ra

diaç

ão.

Kirc

hoff

tam

bém

pro

pôs

o te

rmo

"cor

po n

egro

" pa

ra d

esig

nar

um o

bjet

o qu

e

abso

rve

toda

a

ener

gia

radi

ante

qu

e so

bre

ele

inci

de.

Tal

ob

jeto

, em

co

nseq

üênc

ia,

seria

um

exce

lent

e em

isso

r. A

Fig

ura

6.44

apr

esen

ta a

rel

ação

ent

re a

ene

rgia

rad

iant

e e

o co

mpr

imen

to d

e

onda

.

184

Fig

ura

6.44

- R

elaç

ão e

ntre

a e

nerg

ia r

adia

nte

e o

com

prim

ento

de

onda

Em

187

9, J

oel

Ste

fan

enun

ciou

, a

part

ir de

res

ulta

dos

expe

rimen

tais

, a

lei

que

rela

cion

a a

radi

ânci

a de

um

cor

po c

om a

sua

tem

pera

tura

. A

rad

iânc

ia (

W),

é a

pot

ênci

a da

rad

iaçã

o té

rmic

a

emiti

da,

por

unid

ade

de á

rea

da s

uper

fície

do

corp

o em

isso

r. L

udw

ig B

oltz

man

n ch

egou

, em

188

4, à

s

mes

mas

con

clus

ões

atra

vés

da t

erm

odin

âmic

a cl

ássi

ca,

o qu

e re

sulto

u na

cha

mad

a Le

i de

Ste

fan-

Bol

tzm

ann:

W=

.

.T4

onde

:

W =

ene

rgia

rad

iant

e (W

atts

/m2 )

= C

onst

ante

de

Ste

fan-

Bol

tzm

ann

(5,7

.10–8

J s

-1 m

-2 K

-4 )

T =

Tem

pera

tura

abs

olut

a

=

Em

issi

vida

de

Par

a o

corp

o ne

gro

a m

áxim

a em

issi

vida

de é

igua

l a u

m. P

orta

nto:

W

=

.T4

Em

bora

o c

orpo

neg

ro s

eja

uma

idea

lizaç

ão,

exis

tem

cer

tos

corp

os,

com

o la

ca p

reta

, pl

acas

áspe

ras

de a

ço,

plac

as d

e as

best

o, c

om p

oder

de

abso

rção

e d

e em

issã

o de

rad

iaçã

o té

rmic

a tã

o

alto

s, q

ue p

odem

ser

con

side

rado

idên

ticos

ao

corp

o ne

gro.

O c

orpo

neg

ro é

con

side

rado

, po

rtan

to,

um p

adrã

o co

m o

qua

l sã

o co

mpa

rada

s as

em

issõ

es

dos

corp

os r

eais

.

185

Qua

ndo,

sob

re u

m c

orpo

qua

lque

r oc

orre

r à

inci

dênc

ia d

e irr

adia

ção,

ter

emos

um

a di

visã

o

dess

a en

ergi

a em

três

par

cela

s:

W =

WA +

WR +

WT

onde

:

W =

ene

rgia

Inci

dent

e

WA =

ene

rgia

abs

orvi

da

WR =

ene

rgia

ref

letid

a

WT =

ene

rgia

tran

smiti

da

send

o:

- A

bsor

vida

de :

=

WA/W

- R

efle

tivid

ade

: =

WR/W

- T

rans

mis

sivi

dade

:

= W

T/w

Som

ando

-se

os tr

ês c

oefic

ient

es p

ara

um m

esm

o co

mpr

imen

to d

e on

da te

mos

:

+

+

= 1

send

o qu

e pa

ra m

ater

iais

opa

cos,

=

0

Nor

mal

men

te a

abs

orvi

dade

é d

enom

inad

a "e

mis

sivi

dade

", q

ue s

imbo

lizar

emos

por

,

e é

influ

enci

ada

por

vário

s fa

tore

s. O

s pr

inci

pais

são

:

Aca

bam

ento

sup

erfic

ial:

as s

uper

fície

s po

lidas

têm

um

a ba

ixa

abso

rvid

ade

porq

ue a

refle

tivid

ade

é al

ta.

Nat

urez

a do

mat

eria

l.

Tem

pera

tura

da

supe

rfíc

ie: q

uand

o es

ta a

umen

ta a

em

issi

vida

de ta

mbé

m a

umen

ta.

De

acor

do c

om L

ei d

e K

ircho

ff, e

xist

e um

a ig

uald

ade

entr

e a

capa

cida

de d

e um

cor

po e

m

abso

rver

a

ener

gia

inci

dent

e e

sua

capa

cida

de

de

reem

iti-la

. C

ham

a-se

a

esta

úl

tima

de

"em

issi

vida

de",

a q

ual p

ode

ser

assi

m d

efin

ida:

“A

em

issi

vida

de é

a r

elaç

ão e

ntre

a e

nerg

ia ir

radi

ada,

em u

m d

ado

com

prim

ento

de

onda

, por

um

cor

po q

ualq

uer

e um

cor

po n

egro

à m

esm

a te

mpe

ratu

ra”.

= W

(co

rpo

qual

quer

)/W

( c

orpo

neg

ro )

Ass

im d

efin

ida,

a e

mis

sivi

dade

ass

ume

sem

pre

valo

res

entr

e 0

e 1,

sen

do n

umer

icam

ente

igua

is à

fraç

ão d

e ra

diaç

ão a

bsor

vida

pel

o co

rpo.

Con

side

rand

o a

radi

ação

térm

ica

emiti

da p

elo

corp

o

186

negr

o, c

omo

com

post

a de

ond

as e

letr

omag

nétic

as e

obt

ido

expe

rimen

talm

ente

o s

eu e

spec

tro

em

funç

ão d

a te

mpe

ratu

ra,

esta

va c

onst

ituíd

o o

desa

fio a

os f

ísic

os t

eóric

os:

expl

icar

est

e es

pect

ro a

part

ir de

sua

cau

sa m

icro

scóp

ica.

Um

a on

da e

letr

omag

nétic

a de

rád

io o

u te

levi

são

é em

itida

por

um

a an

tena

que

ess

enci

alm

ente

se c

onst

itui

de c

arga

s os

cila

ntes

, is

to é

, um

osc

ilado

r el

etro

mag

nétic

o. N

o ca

so d

a ra

diaç

ão e

miti

da

por

um c

orpo

"as

ant

enas

" er

am c

onsi

dera

das

os o

scila

dore

s m

icro

scóp

ios

prov

enie

ntes

da

osci

laçã

o

de c

arga

s m

olec

ular

es d

evid

o à

vibr

ação

térm

ica

no in

terio

r do

cor

po. N

um s

ólid

o, a

um

a de

term

inad

a

tem

pera

tura

, as

div

ersa

s m

oléc

ulas

osc

ilava

m n

as d

iver

sas

freq

üênc

ias,

em

itind

o a

radi

ação

com

o

espe

ctro

est

udad

o.

Em

190

1, o

fís

ico

alem

ão M

ax P

lanc

k pu

blic

ou o

s re

sulta

dos

do s

eu e

stud

o da

rad

iaçã

o

térm

ica,

ond

e sa

tisfa

zia

todo

s os

req

uisi

tos

conc

eitu

ais

expe

rimen

tais

da

radi

ação

do

corp

o ne

gro.

A T

abel

a 6.

7 ap

rese

nta

os v

ário

s m

ater

iais

e a

sua

res

pect

iva

emis

sivi

dade

.

187

Tab

ela

6.7-

Tab

ela

de d

istâ

ncia

par

a lig

ação

a d

ois

fios

188

6.5.

3P

irô

met

ros

óp

tico

s

O

pirô

met

ro

óptic

o é

o di

spos

itivo

of

icia

l re

conh

ecid

o in

tern

acio

nalm

ente

pa

ra

med

ir

tem

pera

tura

s ac

ima

de 1

.064

,43°

C.

É u

sado

par

a es

tabe

lece

r a

Esc

ala

Inte

rnac

iona

l P

rátic

a de

Tem

pera

tura

aci

ma

de 1

.064

,43°

C.

O p

irôm

etro

ópt

ico

med

e a

inte

nsid

ade

de e

nerg

ia r

adia

nte

emiti

da n

uma

faix

a es

trei

ta d

o

com

prim

ento

de

onda

do

espe

ctro

vis

ível

. A

int

ensi

dade

da

luz

no e

spec

tro

visí

vel

emiti

da p

or u

m

obje

to

quen

te

varia

ra

pida

men

te

com

su

a te

mpe

ratu

ra.

Ass

im,

com

um

a pe

quen

a va

riaçã

o da

tem

pera

tura

uma

varia

ção

mui

to m

aior

na

lum

inos

idad

e, o

que

for

nece

um

mei

o na

tura

l pa

ra a

dete

rmin

ação

de

tem

pera

tura

s co

m b

oa p

reci

são.

O p

irôm

etro

ópt

ico

é um

inst

rum

ento

com

o q

ual a

lum

inos

idad

e de

scon

heci

da d

e um

obj

eto

é

med

ida

com

para

ndo-

a co

m a

lum

inos

idad

e co

nhec

ida

de u

ma

font

e pa

drão

, co

nfor

me

a F

igur

a 6.

45.

Os

pirô

met

ros

utili

zam

doi

s m

étod

os p

ara

com

para

ção:

Var

iand

o a

inte

nsid

ade

da lu

z em

itida

por

um

a lâ

mpa

da p

adrã

o (c

orre

nte

que

pass

a at

ravé

s do

filam

ento

) at

é at

ingi

r o

mes

mo

brilh

o da

font

e.

Var

iand

o a

lum

inos

idad

e ap

aren

te d

o co

rpo

quen

te a

trav

és d

e di

spos

itivo

s óp

ticos

, en

quan

to

uma

corr

ente

co

nsta

nte

atra

vess

a o

filam

ento

da

mpa

da

padr

ão

que

perm

anec

e co

m

brilh

o

cons

tant

e.

A c

ompa

raçã

o do

bril

ho e

ntre

a f

onte

a s

er m

edid

a e

o fil

amen

to d

a lâ

mpa

da é

fei

to p

or u

m

obse

rvad

or,

o qu

e fa

z co

m q

ue e

ssa

med

ida

depe

nda,

por

tant

o, d

a se

nsib

ilida

de d

o ol

ho h

uman

o às

dife

renç

as n

o br

ilho

entr

e du

as fo

ntes

da

mes

ma

cor.

F

igur

a 6.

45-

Flu

xogr

ama

do p

irôm

etro

ópt

ico

189

Ao

cons

ider

ar-s

e um

a ap

licaç

ão d

eve-

se le

var

em c

onst

a os

seg

uint

es d

ados

:

Os

limite

s no

rmai

s de

util

izaç

ão e

stão

ent

re 7

50°C

e 2

.850

°C.

Com

filt

ros

de a

bsor

ção

espe

ciai

s, p

ode-

se e

sten

der

sua

calib

raçã

o at

é 5.

500°

C.

As

med

idas

efe

tuad

as c

om p

irôm

etro

s óp

ticos

são

inde

pend

ente

s da

dis

tânc

ia e

ntre

a

font

e e

o ap

arel

ho, a

lém

de

que

são

prov

idos

de

um c

onju

nto

de le

ntes

que

apr

oxim

a o

obje

tivo

a se

r m

edid

o.

Em

uso

indu

stria

l, co

nseg

ue-s

e um

a pr

ecis

ão d

e at

é ±

2%

.

Dev

ido

à m

edid

a de

tem

pera

tura

ser

bas

eada

na

emis

sivi

dade

da

luz

(bril

ho),

alg

uns

erro

s si

gnifi

cativ

os p

odem

ser

cria

dos,

dev

ido

à re

flexã

o de

luz

am

bien

te p

ela

font

e a

ser

med

ida.

Qua

ndo

o m

eio

onde

se

exec

uta

a m

edid

a po

ssui

par

tícul

as e

m s

uspe

nsão

, ca

usan

do

assi

m u

ma

dim

inui

ção

da i

nten

sida

de d

a lu

z pr

oven

ient

e da

fon

te,

dim

inui

a p

reci

são

da m

ediç

ão.

6.5.

4R

adiô

met

ro o

u p

irô

met

ros

de

rad

iaçã

o

Os

radi

ômet

ros

(ou

pirô

met

ros

de r

adia

ção)

ope

ram

ess

enci

alm

ente

seg

undo

a l

ei d

e S

tefa

n-

Bol

tzm

ann.

São

os

sist

emas

mai

s si

mpl

es,

nele

s a

radi

ação

é c

olet

ada

por

um a

rran

jo ó

ptic

o fix

o e

dirig

ida

a um

det

etor

do

tipo

term

opilh

a (a

ssoc

iaçã

o em

sér

ie,

conf

orm

e F

igur

a 6.

46)

ou d

o tip

o

sem

icon

duto

r (n

os m

ais

mod

erno

s),

onde

ger

a um

sin

al e

létr

ico,

no

caso

da

term

opilh

a, o

u al

tera

o

sina

l elé

tric

o, n

o ca

so d

o se

mic

ondu

tor.

Com

o nã

o po

ssue

m m

ecan

ism

o de

var

redu

ra p

rópr

io,

o de

sloc

amen

to d

o ca

mpo

de

visã

o

inst

antâ

neo

é re

aliz

ado

pela

mov

imen

taçã

o do

ins

trum

ento

com

o um

tod

o. O

s ra

diôm

etro

s sã

o, e

m

gera

l, po

rtát

eis,

mas

pod

em s

er e

mpr

egad

os ta

mbé

m n

o co

ntro

le d

e pr

oces

sos

a pa

rtir

de m

onta

gens

mec

ânic

as fi

xas

ou m

óvei

s.

Gra

ças

à ut

iliza

ção

de

mic

ropr

oces

sado

res,

os

re

sulta

dos

das

med

içõe

s po

dem

se

r

mem

oriz

ados

par

a o

cálc

ulo

de te

mpe

ratu

ras

e se

leçã

o de

val

ores

.

A a

pres

enta

ção

dos

resu

ltado

s é

norm

alm

ente

fei

ta a

trav

és d

e m

ostr

ador

es a

naló

gico

s e

digi

tais

, po

dend

o ai

nda

ser

impr

essa

em

pap

el o

u gr

avad

a em

fita

mag

nétic

a, p

ara

post

erio

r an

ális

e.

Alg

uns

radi

ômet

ros

são

dire

tam

ente

con

ecta

dos

com

uni

dade

s de

con

trol

e ou

reg

istr

ador

es a

trav

és

de in

terf

ace

anal

ógic

a/di

gita

l.

190

Fig

ura

6.46

- P

irôm

etro

de

radi

ação

par

cial

Os

radi

ômet

ros

são

usad

os in

dust

rialm

ente

ond

e:

As

tem

pera

tura

s es

tão

acim

a da

faix

a de

ope

raçã

o pr

átic

a do

s te

rmop

ares

.

A a

tmos

fera

do

proc

esso

for

pre

judi

cial

aos

par

es t

erm

oelé

tric

os,

caus

ando

med

idas

fals

as e

peq

uena

dur

abili

dade

ao

par.

No

inte

rior

de

forn

alha

s a

vácu

o ou

pr

essã

o,

onde

os

se

nsor

es

de

tem

pera

tura

dani

ficam

o p

rodu

to.

O o

bjet

o cu

ja te

mpe

ratu

ra s

e va

i med

ir es

tá e

m m

ovim

ento

.

Em

loc

ais

onde

os

term

opar

es n

ão p

odem

ser

ins

tala

dos,

por

cau

sa d

e vi

braç

ões,

choq

ues

mec

ânic

os o

u im

poss

ibili

dade

de

mon

tage

m.

Ao

cons

ider

ar-s

e um

a ap

licaç

ão d

eve-

se le

var

em c

onta

os

segu

inte

s da

dos:

A te

mpe

ratu

ra d

o al

vo e

a te

mpe

ratu

ra n

orm

al d

e op

eraç

ão.

O s

inal

de

saíd

a é

inde

pend

ente

da

dist

ânci

a do

alv

o, d

esde

que

o c

ampo

de

visã

o do

sist

ema

óptic

o es

teja

pre

ench

ido

tota

lmen

te p

elo

mes

mo.

O m

ater

ial d

a fo

nte

e su

a em

itânc

ia.

Âng

ulos

de

visa

da c

om a

plic

açõe

s em

cor

po n

ão n

egro

(de

ve-s

e re

strin

gir

o ân

gulo

para

um

a vi

sada

de

45°,

ou

men

os, d

a pe

rpen

dicu

lar)

.

As

cond

içõe

s do

am

bien

te, t

empe

ratu

ra e

poe

ira.

Vel

ocid

ade

do a

lvo.

191

Os

radi

ômet

ros

oper

am

num

a fa

ixa

entr

e -3

0°C

a

4000

°C,

resp

onde

ndo

em

0,1

ou

0,2

segu

ndos

a 9

8% d

a m

udan

ça d

e te

mpe

ratu

ra,

com

pre

cisã

o de

± 1

% d

a fa

ixa

med

ida.

A F

igur

a 6.

47

apre

sent

a um

pi

rôm

etro

de

ra

diaç

ão

tota

l e

a F

igur

a 6.

48

apre

sent

a m

odel

os

com

erci

ais

de

pirô

met

ros.

F

igur

a 6.

47-

Pirô

met

ro d

e ra

diaç

ão to

tal

Fig

ura

6.48

- M

odel

os d

e pi

rôm

etro

s

192

CA

PÍT

UL

O V

II

7E

lem

ento

s fi

nai

s d

e co

ntr

ole

Os

elem

ento

s fin

ais

de c

ontr

ole

são

mec

anis

mos

que

var

iam

a q

uant

idad

e de

ene

rgia

ou

mat

eria

l (a

gent

e de

con

trol

e),

em r

espo

sta

ao s

inal

env

iado

pel

o co

ntro

lado

r, a

fim

de

man

ter

a

variá

vel c

ontr

olad

a em

um

val

or (

ou fa

ixa

de v

alor

es)

pré-

dete

rmin

ado.

A v

álvu

la d

e co

ntro

le é

o e

lem

ento

fin

al m

ais

usad

o no

s si

stem

as d

e co

ntro

le i

ndus

tria

l. E

m

sist

emas

de

cont

role

de

gase

s e

ar é

tam

bém

usa

do o

“da

mpe

r”.

Pod

erem

os c

itar

outr

os e

lem

ento

s,

tais

com

o: i

nver

sore

s de

fre

qüên

cia,

res

istê

ncia

s el

étric

as,

mot

ores

, va

riado

res

de v

eloc

idad

e, e

tc.

A

Fig

ura

7.1

apre

sent

a um

a v

álvu

la d

e co

ntro

le, u

m d

ampe

r e

um in

vers

or d

e fr

eqüê

ncia

.

Fig

ura

7.1-

Vál

vula

de

cont

role

, Dam

per,

, Inv

erso

r de

Fre

qüên

cia

193

Com

o o

cont

rola

dor,

o e

lem

ento

fin

al d

e co

ntro

le p

ode

ser

oper

ado

por

mei

os e

létr

icos

,

pneu

mát

icos

e m

ecân

icos

. A

pos

ição

do

elem

ento

fin

al d

e co

ntro

le (

EF

C)

na c

adei

a au

tom

átic

a de

cont

role

é m

ostr

ada

na F

igur

a 7.

2.

Fig

ura

7.2-

Ele

men

to fi

nal d

e co

ntro

le e

m u

m p

roce

sso

7.1

Vál

vula

s d

e co

ntr

ole

A v

álvu

la d

e co

ntro

le d

esem

penh

a um

pap

el m

uito

im

port

ante

no

cont

role

aut

omát

ico

de

mod

erna

s in

dúst

rias,

que

dep

ende

m d

a co

rret

a di

strib

uiçã

o e

cont

role

de

fluid

os lí

quid

os e

gas

osos

.

Tai

s co

ntro

les

seja

m p

ara

troc

as d

e en

ergi

a, r

eduç

ão d

e pr

essã

o ou

sim

ples

men

te p

ara

ench

er u

m

rese

rvat

ório

, dep

ende

m d

e al

gum

tipo

de

elem

ento

fina

l de

cont

role

par

a fa

zer

esse

ser

viço

.

Os

elem

ento

s fin

ais

de

cont

role

po

dem

se

r co

nsid

erad

os

com

o o

“mús

culo

” do

co

ntro

le

auto

mát

ico.

Ele

s fo

rnec

em a

nec

essá

ria a

mpl

ifica

ção

de f

orça

s en

tre

os b

aixo

s ní

veis

de

ener

gia,

forn

ecid

os p

elos

con

trol

ador

es,

e os

mai

ores

nív

eis

de e

nerg

ia n

eces

sário

s pa

ra d

esem

penh

o de

suas

funç

ões

de fl

uido

s.

A v

álvu

la d

e co

ntro

le é

o e

lem

ento

fin

al d

e co

ntro

le m

ais

utili

zado

. O

utro

s tip

os d

e el

emen

tos

finai

s de

con

trol

e po

dem

ser

bom

bas

dosa

dora

s, d

ampe

rs e

lou

vers

(va

riaçã

o de

vál

vula

bor

bole

ta),

hélic

e de

pas

so v

ariá

vel,

mot

ores

elé

tric

os p

ara

posi

cion

amen

to d

e eq

uipa

men

tos

que

não

seja

m

válv

ulas

etc

.

Ape

sar

de la

rgam

ente

util

izad

a, p

rova

velm

ente

não

exi

sta

outr

o el

emen

to q

ualq

uer

no s

iste

ma

de c

ontr

ole

que

rece

ba m

enor

par

cela

de

aten

ção.

Em

mui

tos

sist

emas

, a

válv

ula

de c

ontr

ole

é m

ais

suje

ita a

sev

eras

con

diçõ

es d

e pr

essã

o, te

mpe

ratu

ra, c

orro

são

e co

ntam

inaç

ão d

o qu

e qu

alqu

er o

utro

com

pone

nte,

e a

inda

ass

im,

deve

tra

balh

ar s

atis

fato

riam

ente

com

um

mín

imo

de a

tenç

ão.

Um

a

194

válv

ula

de c

ontr

ole

func

iona

com

o um

a re

sist

ênci

a va

riáve

l na

tub

ulaç

ão,

e é

defin

ida

por

algu

ns

auto

res,

com

o se

ndo

um o

rifíc

io d

e di

men

sões

var

iáve

is.

7.1.

1P

arte

s p

rin

cip

ais

de

um

a vá

lvu

la d

e co

ntr

ole

Um

a vá

lvul

a de

con

trol

e co

nsis

te b

asic

amen

te d

e do

is c

onju

ntos

prin

cipa

is:

corp

o e

atua

dor,

conf

orm

e a

Fig

ura

7.3.

F

igur

a 7.

3- P

arte

s pr

inci

pais

de

uma

válv

ula

de c

ontr

ole

7.1.

2A

tuad

or

Con

stitu

i-se

no

elem

ento

re

spon

sáve

l em

pr

opor

cion

ar

a fo

rça

mot

riz

nece

ssár

ia

ao

func

iona

men

to

da

válv

ula

de

cont

role

. S

endo

pa

rte

inte

gran

te

do

sist

ema

de

cont

role

, qu

ando

corr

etam

ente

sel

ecio

nado

, de

ve p

ropo

rcio

nar

à vá

lvul

a m

eios

de

oper

acio

nalid

ade

está

veis

e s

uave

s,

cont

ra a

açã

o va

riáve

l da

s fo

rças

din

âmic

as e

est

átic

as o

rigin

adas

na

válv

ula

atra

vés

da a

ção

do

fluíd

o de

pro

cess

o.

Dep

ende

ndo

basi

cam

ente

do

m

eio

de

prod

ução

da

fo

rça

mot

riz,

o at

uado

r ut

iliza

do

em

aplic

açõe

s de

con

trol

e m

odul

ado,

cla

ssifi

ca-s

e em

trê

s gr

upos

prin

cipa

is:

pneu

mát

ico,

elé

tric

o e

hidr

áulic

o.

7.1.

2.1

Atu

ado

r p

neu

mát

ico

tip

o m

ola

dia

frag

ma

Est

e tip

o de

atu

ador

é a

cion

ado

atra

vés

do a

r co

mpr

imid

o e

o re

torn

o à

posi

ção

orig

inal

é f

eito

atra

vés

de m

ola.

Nor

mal

men

te,

ele

prov

oca

um d

eslo

cam

ento

line

ar n

a ha

ste

da v

álvu

la.

As

Fig

uras

7.4

e 7.

5 m

ostr

am e

ste

atua

dor.

Atu

ador

Cor

po

195

F

igur

a 7.

4- A

tuad

or p

neum

átic

o tip

o m

ola

diaf

ragm

a

F

igur

a 7.

5- In

stal

ação

de

uma

válv

ula

com

atu

ador

mol

a di

afra

gma

7.1.

2.2

Atu

ado

r p

neu

mát

ico

tip

o p

istã

o

Est

e tip

o de

atu

ador

é a

cion

ado

tam

bém

atr

avés

do

ar c

ompr

imid

o e

o re

torn

o à

posi

ção

orig

inal

é f

eito

atr

avés

de

mol

a. N

orm

alm

ente

, el

e pr

ovoc

a um

des

loca

men

to r

otat

ivo

na h

aste

da

válv

ula.

As

Fig

uras

7.6

e 7

.7 m

ostr

am e

ste

atua

dor.

F

igur

a 7.

6- A

tuad

or p

neum

átic

o tip

o pi

stão

196

F

igur

a 7.

7- In

stal

ação

de

uma

válv

ula

com

atu

ador

tipo

pis

tão

7.1.

2.3

Atu

ado

r p

neu

mát

ico

de

du

pla

açã

o

Est

e tip

o de

atu

ador

é a

cion

ado

atra

vés

do a

r co

mpr

imid

o e

tant

o a

ida

do e

mbo

lo c

omo

o

reto

rno

do m

esm

o a

posi

ção

orig

inal

é f

eito

atr

avés

do

ar c

ompr

imid

o. N

orm

alm

ente

, el

e pr

ovoc

a um

desl

ocam

ento

rot

ativ

o na

has

te d

a vá

lvul

a. A

s F

igur

as 7

.8 e

7.9

mos

tram

est

e at

uado

r.

F

igur

a 7.

8- A

tuad

or p

neum

átic

o du

pla

ação

197

F

igur

a 7.

9- In

stal

ação

de

uma

válv

ula

com

atu

ador

dup

la a

ção

7.1.

2.4

Atu

ado

r el

étri

co

Est

e tip

o de

atu

ador

é n

a ve

rdad

e um

mot

or q

ue r

eceb

e, p

or e

xem

plo,

um

sin

al d

e 4

a 20

mA

e

acio

na o

des

loca

men

to d

o ob

tura

dor.

exis

tem

fab

rican

tes

que

poss

uem

atu

ador

es e

létr

icos

que

rece

bem

sin

ais

de r

edes

dig

itais

com

o, p

or e

xem

plo,

o P

rofib

us P

A e

Dev

icen

et.

As

Fig

uras

7.1

0 e

7.11

mos

tram

est

e at

uado

r.

F

igur

a 7.

10-

Atu

ador

elé

tric

o

F

igur

a 7.

11-

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a co

m a

tuad

or e

létr

ico

198

7.1.

2.5

Atu

ado

r h

idrá

ulic

o

Est

e tip

o de

atu

ador

é u

tiliz

ado

quan

do a

for

ça n

eces

sária

par

a m

ovim

enta

r o

obtu

rado

r é

mui

to a

lta, n

orm

alm

ente

em

tubu

laçõ

es d

e gr

ande

s di

âmet

ros.

7.1.

3C

orp

o

É à

par

te d

a vá

lvul

a qu

e ex

ecut

a a

ação

de

cont

role

per

miti

ndo

mai

or o

u m

enor

pas

sage

m d

o

fluid

o no

se

u in

terio

r,

conf

orm

e a

nece

ssid

ade

do

proc

esso

. O

co

njun

to

do

corp

o di

vide

-se

basi

cam

ente

nos

seg

uint

es s

ubco

njun

tos:

Cor

po p

ropr

iam

ente

dito

;

Inte

rnos

;

Cas

telo

;

Fla

nge

infe

rior.

Nem

tod

os o

s tip

os d

e vá

lvul

as p

ossu

em o

brig

ator

iam

ente

o s

eu c

onju

nto

do c

orpo

for

mad

o

por

todo

s os

sub

-com

pone

ntes

aci

ma

men

cion

ados

. E

m a

lgun

s tip

os d

e vá

lvul

as,

corp

o e

cast

elo

form

am u

ma

só p

eça

deno

min

ada

apen

as d

e co

rpo;

em

out

ros

nem

exi

ste

o fla

nge

infe

rior.

Por

ém,

vam

os p

or o

ra d

esco

nsid

erar

tai

s pa

rtic

ular

idad

es,

opta

ndo

por

um c

once

ito m

ais

glob

al,

para

pos

terio

rmen

te i

rmos

res

trin

gind

o-o

na m

edid

a em

que

for

mos

ana

lisan

do c

ada

tipo

de

válv

ula

de c

ontr

ole.

Sen

do o

con

junt

o do

cor

po à

par

te d

a vá

lvul

a qu

e en

tra

em c

onta

to d

ireto

com

o f

luid

o, d

eve

satis

faze

r os

req

uisi

tos

de p

ress

ão, t

empe

ratu

ra e

cor

rosã

o do

fluí

do.

Os

tipos

de

válv

ulas

cla

ssifi

cam

-se

em f

unçã

o do

s re

spec

tivos

tip

os d

e co

rpos

, e

port

anto

,

quan

do e

stiv

erm

os fa

land

o de

tipo

s de

vál

vula

s su

b-en

tend

emos

tipo

s de

cor

pos.

Pod

emos

agr

upar

os

prin

cipa

is ti

pos

de v

álvu

las

em d

ois

grup

os:

a) D

e de

sloc

amen

to L

inea

r :

1) G

lobo

Con

venc

iona

l;

2) G

lobo

Trê

s V

ias;

3) G

lobo

Gai

ola;

4) G

lobo

Ang

ular

;

5) D

iafr

agm

a;

6) B

ipar

tido;

7) G

uilh

otin

a.

b) D

e de

sloc

amen

to r

otat

ivo

1) B

orbo

leta

;

2) E

sfer

a;

3) O

btur

ador

Exc

êntr

ico

199

7.2

Vál

vula

s d

e d

eslo

cam

ento

lin

ear

da

has

te

Def

ine-

se

por

válv

ula

de

desl

ocam

ento

lin

ear,

a

válv

ula

na

qual

a

peça

m

óvel

ve

dant

e

desc

reve

um

mov

imen

to r

etilí

neo,

aci

onad

o po

r um

a ha

ste

desl

izan

te.

Par

a ca

da t

ipo

de p

roce

sso

ou f

luid

o, s

empr

e te

mos

pel

o m

enos

um

tip

o de

vál

vula

que

satis

faça

os

requ

isito

s té

cnic

os d

e pr

oces

so,

inde

pend

ente

da

cons

ider

ação

eco

nôm

ica.

Cad

a um

dess

es ti

pos

de v

álvu

las

poss

uem

as

suas

van

tage

ns, d

esva

ntag

ens

e lim

itaçõ

es p

ara

este

ou

aque

le

proc

esso

.

7.2.

1V

álvu

las

glo

bo

Vál

vula

de

desl

ocam

ento

line

ar,

corp

o de

dua

s vi

as,

com

for

mat

o gl

obul

ar,

de p

assa

gem

ret

a,

inte

rna

de s

ede

sim

ples

ou

de s

ede

dupl

a, c

onfo

rme

a F

igur

a 7.

12. É

a q

ue te

m m

aior

uso

na

indú

stria

e o

term

o gl

obo

é or

iund

o de

sua

form

a, a

prox

imad

amen

te e

sfér

ica.

É

do

tipo

de d

eslo

cam

ento

de

hast

e e

a su

a co

nexã

o co

m a

linh

a po

de s

er a

trav

és d

e

flang

es r

osca

ou

sold

a. E

la s

erá

de s

ede

sim

ples

ou

dupl

a, d

e ac

ordo

com

o n

úmer

o de

orif

ício

s qu

e

poss

ua p

ara

a pa

ssag

em d

o flu

ído.

F

igur

a 7.

12-

Vál

vula

glo

bo s

ede

sim

ples

e V

álvu

la g

lobo

sed

e du

pla

200

7.2.

1.1

Vál

vula

s g

lob

o s

ede

sim

ple

s

Um

a vá

lvul

a gl

obo

sede

sim

ples

rev

ersí

vel é

mos

trad

a na

Fig

ura

7.13

. O o

btur

ador

é g

uiad

o na

base

, no

topo

e/o

u em

sua

sai

a e

sua

mon

tage

m fa

z co

m q

ue a

vál

vula

fech

a ao

des

cer

a ha

ste.

F

igur

a 7.

13-

Vál

vula

glo

bo s

ede

sim

ples

E

ste

estil

o de

cor

po é

cha

mad

o re

vers

ível

por

que

pode

rem

os m

ontá

-lo u

tiliz

ando

exa

tam

ente

as m

esm

as p

eças

. O ti

po d

e aç

ão m

ais

dese

jáve

l par

a um

a ap

licaç

ão e

spec

ífica

é d

eter

min

ado

pelo

s

outr

os e

lem

ento

s da

cad

eia

de c

ontr

ole

e, s

obre

tudo

, pe

la p

ossi

bilid

ade

de p

erda

de

potê

ncia

do

atua

dor

(fal

ta d

e ar

, po

r ex

empl

o).

Est

e tip

o de

cor

po é

fab

ricad

o em

tam

anho

s de

1/2

” at

é 12

” e

em

valo

res

de p

ress

ão A

SA

de

600

psi.

Val

ores

de

pres

são

de 9

00 a

1.5

00 p

si s

ão f

abric

ados

em

tam

anho

s m

enor

es.

Pos

suem

men

or c

usto

de

fabr

icaç

ão, f

ácil

man

uten

ção,

ope

raçã

o si

mpl

es e

fech

am c

om p

ouco

ou n

enhu

m v

azam

ento

. P

or p

ossu

írem

obt

urad

or e

stat

icam

ente

não

bal

ance

ado

são

clas

sific

adas

com

o cl

asse

IV

, ou

sej

a, o

casi

onam

um

vaz

amen

to q

uand

o a

válv

ula

está

tot

alm

ente

fec

hada

da

orde

m d

e 0,

01%

da

sua

capa

cida

de d

e va

zão

máx

ima.

Seu

inc

onve

nien

te é

que

mai

s fo

rça

é ne

cess

ário

par

a o

atua

dor

posi

cion

ar o

obt

urad

or,

este

fato

se

deve

por

ser

um

a vá

lvul

a cu

jo o

btur

ador

não

é b

alan

cead

o. A

forç

a qu

e at

ua s

obre

o o

btur

ador

quan

do a

vál

vula

est

á fe

chad

a é

dada

pel

o pr

odut

o da

áre

a to

tal

do o

rifíc

io p

ela

pres

são

dife

renc

ial

atra

vés

da v

álvu

la.

Sem

pre

que

poss

ível

, as

vál

vula

s de

sed

e si

mpl

es d

evem

ser

ins

tala

das

de t

al f

orm

a qu

e a

vazã

o te

nde

a ab

rir.

Isto

res

ulta

em

ope

raçõ

es s

uave

s e

sile

ncio

sas,

com

máx

ima

capa

cida

de.

Qua

ndo

válv

ulas

de

sede

sim

ples

são

ins

tala

das

de f

orm

a qu

e a

vazã

o te

nde

a fe

char

a v

álvu

la,

é

201

poss

ível

o m

arte

lam

ento

da

sede

pel

o ob

tura

dor,

fen

ômen

o co

nhec

ido

com

o “C

HA

TT

ER

ING

”, s

e a

forç

a de

des

equi

líbrio

é r

elat

ivam

ente

alta

em

com

para

ção

com

a f

orça

de

posi

cion

amen

to d

o

obtu

rado

r. É

pos

síve

l ex

istir

con

diçõ

es q

ue o

brig

uem

a i

nsta

laçã

o de

vál

vula

s co

m s

edes

sim

ples

e

cuja

vaz

ão te

nde

a fe

char

.

Tai

s in

stal

açõe

s de

vál

vula

s co

m o

rifíc

ios

mai

ores

que

1”

e co

m a

tuad

ores

pne

umát

icos

trab

alha

ndo

com

alta

s qu

edas

de

pres

são,

dev

em s

er fe

itas

com

cui

dado

. Vál

vula

s co

m o

rifíc

io m

enor

que

1” d

e di

âmet

ro p

odem

usu

alm

ente

trab

alha

r co

m v

azão

em

qua

lque

r di

reçã

o.

Vál

vula

de

sede

sim

ples

, co

m g

uia

do o

btur

ador

som

ente

no

topo

, sã

o us

adas

par

a or

ifíci

o de

1” e

men

ores

. Ela

forn

ece

guia

s ad

equa

das

para

peq

ueno

s di

âmet

ros

e pe

rmite

que

o fl

uído

se

esco

e

mai

s fa

cilm

ente

pel

o or

ifíci

o.

A F

igur

a 7.

14 m

ostr

a a

atua

ção

das

forç

as d

inâm

icas

pro

veni

ente

s do

flu

ído

agin

do c

ontr

a o

obtu

rado

r de

um

a vá

lvul

a G

lobo

sed

e si

mpl

es.

F

igur

a 7.

14-

For

ças

resu

ltant

es d

o es

coam

ento

do

fluid

o na

vál

vula

E

stan

do a

vál

vula

tot

alm

ente

fec

hada

e,

port

anto

, P

2 =

0,

a pr

essã

o di

fere

ncia

l atr

avés

del

a é

P =

P1

- P

2 =

P1.

Ess

a pr

essã

o di

fere

ncia

l, qu

e é

igua

l à p

ress

ão d

ifere

ncia

l P

MA

X,

é um

dad

o de

prin

cipa

l im

port

ânci

a na

sel

eção

de

uma

válv

ula

e no

dim

ensi

onam

ento

do

atua

dor.

Nes

te c

aso,

o a

tuad

or p

rodu

zind

o um

a fo

rça

FM

diri

gida

de

cim

a pa

ra b

aixo

, tr

ansm

ite-a

atra

vés

da h

aste

par

a o

obtu

rado

r. P

or o

utro

lad

o, a

pre

ssão

P1

do

fluíd

o co

ntra

o o

btur

ador

(qu

e

bloq

ueia

a s

ede

de d

iâm

etro

DS

) pr

oduz

um

a fo

rça

FF

par

a ci

ma

em s

entid

o co

ntrá

rio à

FM

do

atua

dor.

Par

a um

func

iona

men

to c

orre

to d

a vá

lvul

a, F

M te

m q

ue s

er s

ufic

ient

emen

te m

aior

que

FF

, ou

seja

:

F

M (

)

> F

F (

)

F

M (

)

> (

P1

- P

2 )

( A

S -

AH

)

F

M (

)

> (

P )

( A

S -

AH

)

F

M (

)

> (

P1

- 0

) (

AS

- A

H )

F

M (

)

> (

P1

)

/4 (

DS

- D

H )

F

M (

)

> 0

,785

4 (

DS

- D

H )

F

M (

)

> 0

,785

4 . P

1 -

D2

onde

D2

= D

S -

DH

= d

iâm

etro

de

pass

agem

202

A f

orça

FM

dev

e se

r su

ficie

ntem

ente

mai

or q

ue a

FF

, po

is h

á ou

tras

for

ças

envo

lvid

as,

com

o

por

exem

plo,

a f

orça

da

mol

a do

atu

ador

que

é c

ontr

ária

a F

M,

a fo

rça

prov

enie

nte

do a

trito

nas

gaxe

tas

e ou

tras

.

O í

ndic

e de

vaz

amen

to d

efin

ido

ante

riorm

ente

é p

ara

válv

ulas

de

fabr

icaç

ão n

orm

al,

ou s

eja,

com

ass

ento

met

al -

met

al.

Con

tudo

, po

dem

os a

tingi

r um

índ

ice

de m

enor

vaz

amen

to (

sem

aum

enta

r

a fo

rça

de a

ssen

tam

ento

do

atua

dor)

, ut

iliza

ndo

a co

nstr

ução

de

asse

ntam

ento

com

post

o, o

u se

ja,

met

al -

bor

rach

a, m

etal

– te

flon

etc.

Est

e tip

o de

con

stru

ção

é m

uita

s ve

zes

aind

a de

sign

ado

pelo

seu

nom

e em

ingl

ês, “

soft

- se

at “

.

Obt

emos

, de

sta

form

a, u

m í

ndic

e de

vaz

amen

to p

ratic

amen

te n

ulo

(da

orde

m d

e al

gum

as

bolh

as

de

ar

por

min

uto)

. P

or

exem

plo,

nu

ma

válv

ula

de

2”

adm

ite-s

e co

mo

perm

issí

vel

um

vaza

men

to d

e 3

bolh

as d

e ar

por

min

uto

ou 0

,40

cm3 ,/m

in.

A F

igur

a 7.

14 a

pres

enta

um

exe

mpl

o de

inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a gl

obo

sede

sim

ples

.

Em

alg

umas

apl

icaç

ões

impo

rtan

tes

as v

álvu

las

pode

m t

er c

omo

aces

sório

um

vol

ante

man

ual

para

aci

onar

a v

álvu

la,

em c

aso

de f

alha

do

posi

cion

ador

ou

do a

tuad

or p

neum

átic

o da

vál

vula

. E

ste

vola

nte

acio

na m

ecan

icam

ente

a h

aste

da

válv

ula

e qu

ando

aci

ona

a ab

ertu

ra d

a vá

lvul

a, n

ão

cons

egui

mos

aci

onar

a v

álvu

la p

neum

atic

amen

te,

pois

a m

esm

a fic

a tr

avad

a m

ecan

icam

ente

. A

Fig

ura

7.15

mos

tra

um e

xem

plo.

F

igur

a 7.

14-

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a gl

obo

sede

sim

ples

F

igur

a 7.

15-

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a co

m v

olan

te m

anua

l

203

7.2.

1.2

Vál

vula

glo

bo

sed

e d

up

la

É p

rova

velm

ente

mai

s us

ada

que

a de

sed

e si

mpl

es.

Ela

foi

des

envo

lvid

a pa

ra a

tend

er a

nece

ssid

ade

de u

ma

válv

ula

que

pode

ria s

er p

osic

iona

da c

om f

orça

rel

ativ

amen

te p

eque

na d

o

atua

dor.

Um

a vá

lvul

a gl

obo

reve

rsív

el d

e se

de d

upla

é m

ostr

ada

na F

igur

a 7.

16.

Se

as d

uas

sede

s

fore

m d

o m

esm

o di

âmet

ro,

as p

ress

ões

que

atua

m n

o ob

tura

dor

serã

o eq

uilib

rada

s na

pos

ição

fech

ada

e, t

eoric

amen

te,

pouc

a fo

rça

será

req

uerid

a pa

ra a

brir

e fe

char

a v

álvu

la.

Na

real

idad

e, o

s

orifí

cios

são

con

stru

ídos

com

1/1

6” a

1/8

”, u

m m

aior

que

o o

utro

, no

diâ

met

ro.

Est

a co

nstr

ução

é

cham

ada

“sem

i-bal

ance

ada

“ e

é us

ada

para

pos

sibi

litar

que

o o

btur

ador

men

or p

asse

atr

avés

do

orifí

cio

mai

or n

a m

onta

gem

. A F

igur

a 7.

17 a

pres

enta

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a gl

obo

sede

dup

la.

É f

abric

ada

norm

alm

ente

em

diâ

met

ros

de 3

/4”

a 14

” e

com

con

exõe

s da

s ex

trem

idad

es

rosq

uead

as (

até

2”),

flan

quea

das

ou s

olda

das,

nas

cla

sses

150

, 300

, 600

, 900

e 1

.500

lbs.

A p

rinci

pal v

anta

gem

da

válv

ula

sede

dup

la é

o f

ato

dela

ser

est

atic

amen

te q

uase

est

ável

sem

nece

ssita

r, p

orta

nto,

de

uma

forç

a de

atu

ação

tão

gran

de q

uant

o à

válv

ula

sede

sim

ples

.

Com

o de

svan

tage

m,

apre

sent

am u

m v

azam

ento

, qu

ando

tot

alm

ente

fec

hada

s de

no

máx

imo

0,5

% d

a su

a m

áxim

a ca

paci

dade

de

vazã

o. C

onfo

rme

norm

a A

NS

I B

16.1

04 a

vál

vula

tip

o st

anda

rd,

poss

ui u

m ín

dice

de

vaza

men

to C

lass

e II.

F

igur

a 7.

16-

Vál

vula

glo

bo r

ever

síve

l de

sede

dup

la

F

igur

a 7.

17-

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a gl

obo

sede

dup

la

204

O fa

to d

e es

se v

azam

ento

ser

mai

or q

ue n

a se

de s

impl

es s

e de

ve a

doi

s fa

tore

s:

P

or s

er

sem

i-bal

ance

ada,

um

pe

quen

o es

forç

o é

sufic

ient

e pa

ra

desl

ocar

a

hast

e de

qual

quer

pos

ição

(ne

sse

caso

, tal

faci

lidad

e po

de s

urgi

r co

mo

desv

anta

gem

).

Dev

ido

ao fa

to d

e se

r im

poss

ível

fech

ar o

s do

is o

rifíc

ios

sim

ulta

neam

ente

, prin

cipa

lmen

te e

m

caso

s de

flu

ídos

su

ficie

ntem

ente

qu

ente

s pa

ra

prod

uzir

uma

dila

taçã

o vo

lum

étric

a de

sigu

al

no

obtu

rado

r.

7.2.

2V

álvu

la g

lob

o t

ipo

gai

ola

Vál

vula

de

conc

epçã

o an

tiga

que

poss

ui s

eus

inte

rnos

sub

stan

cial

men

te d

ifere

nte

da g

lobo

conv

enci

onal

, F

igur

a 7.

18.

O a

mpl

o su

cess

o de

ste

estil

o de

vál

vula

est

á to

talm

ente

fun

dam

enta

do

nos

segu

inte

s as

pect

os:

Fac

ilida

de d

e re

moç

ão d

as p

arte

s in

tern

as,

pela

aus

ênci

a de

ros

cas,

o q

ue f

acili

ta

bast

ante

a o

pera

ção

na p

rópr

ia in

stal

ação

;

Alta

es

tabi

lidad

e de

op

eraç

ão

prop

orci

onad

a pe

lo

excl

usiv

o si

stem

a de

gu

ia

do

obtu

rado

r;

Cap

acid

ade

vazã

o da

ord

em d

e 20

a 3

0% m

aior

que

a g

lobo

con

venc

iona

l;

Men

or p

eso

das

part

es i

nter

nas,

res

ulta

ndo

assi

m u

ma

men

or v

ibra

ção

horiz

onta

l,

cons

eqüe

ntem

ente

, m

enor

ru

ído

de

orig

em

mec

ânic

a do

qu

e as

lvul

as

glob

o

dupl

amen

te g

uiad

as;

Por

o po

ssui

r fla

nge

infe

rior,

a

válv

ula

é m

ais

leve

qu

e as

lvul

as

glob

o

conv

enci

onai

s.

Por

não

pos

suir

flang

e in

ferio

r, s

eu c

orpo

não

pod

e se

r re

vers

ível

e,

assi

m,

a m

onta

gem

dos

seus

inte

rnos

é d

o tip

o en

tra

por

cim

a. A

dre

nage

m d

o flu

ido,

qua

ndo

nece

ssár

ia,

pode

ser

rea

lizad

a

atra

vés

da p

arte

infe

rior

do c

orpo

, por

mei

o de

um

tam

pão

rosq

uead

o.

Fig

ura

7.18

- V

álvu

la g

lobo

tipo

gai

ola

205

- S

ede

Sim

ples

;

- B

alan

cead

a;

- M

icro

Flu

xo;

Alg

uns

tipos

de

válv

ulas

:

-

Ang

ular

Sed

e S

impl

es;

- A

ngul

ar B

alan

cead

a;

- D

uplo

est

ágio

e

- B

aixo

ruí

do.

7.2.

2.1

Vál

vula

glo

bo

tip

o g

aio

la s

ede

sim

ple

s n

ão b

alan

cead

a

Nes

te t

ipo

de v

álvu

la o

flu

ido

entr

a po

r ba

ixo

do a

nel

da s

ede,

pas

sand

o pe

lo o

rifíc

io e

pel

as

jane

las

da g

aiol

a. A

pres

enta

ape

nas

guia

na

gaio

la,

conf

orm

e a

Fig

ura

7.19

. T

rata

-se

de u

m t

ipo

não

bala

ncea

do,

com

o a

glob

o co

nven

cion

al,

pois

a f

orça

do

fluid

o te

nde

a ab

rir a

vál

vula

, po

r is

so

apre

sent

a o

mes

mo

inco

nven

ient

e de

pre

cisa

r de

um

a gr

ande

forç

a de

atu

ação

.

ig

ura

7.19

- V

álvu

la G

aiol

a S

ede

Sim

ples

Não

Bal

ance

ada

Apr

esen

ta u

m v

azam

ento

de

0,01

% d

a su

a m

áxim

a ca

paci

dade

de

vazã

o, q

uand

o to

talm

ente

fec

hada

,

enqu

adra

da n

a C

lass

e IV

. Fab

ricad

a em

diâ

met

ros

de 1

/2”

até

6” n

as c

lass

es d

e 15

0, 3

00 e

600

lbs.

As

cone

xões

das

extr

emid

ades

pod

em s

er r

osqu

eada

s (a

té 2

”), f

lang

eada

s ou

sol

dada

s.

7.2.

2.2

Vál

vula

glo

bo

tip

o g

aio

la s

ede

sim

ple

s b

alan

cead

a

Nes

te t

ipo

de v

álvu

la o

obt

urad

or é

bal

ance

ado

dina

mic

amen

te,

devi

do a

o or

ifíci

o in

tern

o no

obtu

rado

r, q

ue f

az c

om a

pre

ssão

do

fluid

o co

mun

ique

-se

com

am

bos

o la

do d

o ob

tura

dor,

for

man

do-

206

se,

assi

m,

um b

alan

ceam

ento

de

forç

as d

e at

uaçã

o, F

igur

a 7.

20.

O f

luíd

o ne

ste

tipo

de v

álvu

la e

ntra

por

cim

a e

não

apre

sent

a um

a bo

a ve

daçã

o, p

erm

itind

o um

vaz

amen

to d

e at

é 0,

5% d

a m

áxim

a

capa

cida

de d

e va

zão,

est

ando

a m

esm

a cl

assi

ficad

a na

Cla

sse

II. É

fab

ricad

a em

diâ

met

ros

de 3

/4”

até

6” n

as c

lass

es 1

50, 3

00 e

600

lbs,

pod

endo

sua

s co

nexõ

es s

erem

ros

quea

das

(até

2”)

, fla

ngea

das

ou s

olda

das.

A F

igur

a 7.

21 a

pres

enta

a in

stal

ação

de

uma

válv

ula

gaio

la b

alan

cead

a.

F

igur

a 7.

20-

Vál

vula

Gai

ola

Sed

e S

impl

es B

alan

cead

a

F

igur

a 7.

21-

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a ga

iola

bal

ance

ada

7.2.

3V

álvu

la d

e co

ntr

ole

tip

o d

iafr

agm

a o

u S

aun

der

s

Est

e tip

o de

vál

vula

, cuj

a co

nfig

uraç

ão é

tota

lmen

te d

ifere

nte

das

outr

as v

álvu

las

de c

ontr

ole,

é

utili

zada

no

cont

role

de

fluid

os c

orro

sivo

s, l

íqui

dos

alta

men

te v

isco

sos

e líq

uido

s co

m s

ólid

os e

m

207

susp

ensã

o. A

vál

vula

de

cont

role

tipo

dia

frag

ma

cons

iste

de

um c

orpo

em

cuj

a pa

rte

cent

ral a

pres

enta

um e

ncos

to s

obre

o q

ual

um d

iafr

agm

a m

óvel

, pr

eso

entr

e o

corp

o e

o ca

stel

o, s

e de

sloc

a pa

ra

prov

ocar

o

fech

amen

to,

conf

orm

e a

Fig

ura

7.22

. P

ossu

i co

mo

vant

agem

um

ba

ixo

cust

o,

tota

l

esta

nque

idad

e qu

ando

fec

hada

, já

que

o a

ssen

to é

com

post

o po

r um

dia

frag

ma

de b

orra

cha,

e

faci

lidad

e de

man

uten

ção.

Com

o de

svan

tage

m n

ão a

pres

enta

um

a bo

a ca

ract

erís

tica

de v

azão

par

a co

ntro

le,

além

de

uma

alta

e n

ão u

nifo

rme

forç

a de

atu

ação

que

faz

com

que

pra

ticam

ente

est

e tip

o de

vál

vula

sej

a

limita

do e

m d

iâm

etro

s de

até

6”

para

efe

ito d

e ap

licaç

ão e

m c

ontr

ole

mod

elad

o.

Out

ra d

esva

ntag

em é

que

dev

ido

ao m

ater

ial

do s

eu o

btur

ador

(di

afra

gma

de n

eopr

ene

ou

Tef

lon)

, a s

ua u

tiliz

ação

é li

mita

da p

ela

tem

pera

tura

do

fluid

o em

funç

ão d

o m

ater

ial d

o di

afra

gma.

Fig

ura

7.22

- V

álvu

la T

ipo

Dia

frag

ma

7.2.

4V

álvu

la d

e co

ntr

ole

tip

o g

uilh

oti

na

Tra

te-s

e de

um

a vá

lvul

a or

igin

alm

ente

pro

jeta

da p

ara

a in

dúst

ria d

e pa

pel

e ce

lulo

se,

poré

m,

hoje

em

dia

, a

sua

aplic

ação

tem

atin

gind

o al

gum

as o

utra

s ap

licaç

ões

em i

ndús

tria

s qu

ímic

as,

petr

oquí

mic

as, a

çuca

reira

s, a

bast

ecim

ento

s de

águ

a, e

tc.

Con

tudo

, a

sua

prin

cipa

l apl

icaç

ão c

ontin

ua s

endo

em

con

trol

e bi

está

vel c

om f

luid

os p

asto

sos,

tais

com

o m

assa

de

pape

l. F

abric

ada

em d

iâm

etro

s de

2”

até

24”

com

con

exõe

s se

m fl

ange

s pa

ra s

er

inst

alad

a en

tre

par

de fl

ange

s da

tubu

laçã

o, c

onfo

rme

a F

igur

a 7.

23.

F

igur

a 7.

23-

Vál

vula

de

cont

role

tipo

gui

lhot

ina

208

7.2.

5V

álvu

la d

e co

ntr

ole

3 v

ias

São

vál

vula

s qu

e po

dem

ser

util

izad

as p

ara

faze

r m

istu

ras

ou d

esvi

os d

e pr

odut

os,

pois

poss

uem

3 p

assa

gens

que

pos

sibi

litam

est

a ap

licaç

ão. A

Fig

ura

7.24

mos

tra

um e

xem

plo.

F

igur

a 7.

24-

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a 3

vias

7.3

Vál

vula

s d

e d

eslo

cam

ento

ro

tati

vo d

a h

aste

Nos

últi

mos

ano

s te

m-s

e no

tado

um

sub

stan

cial

aum

ento

no

uso

das

válv

ulas

den

omin

adas

de

rota

tivas

. B

asic

amen

te,

este

s tip

os

de

válv

ulas

ap

rese

ntam

va

ntag

ens

e de

svan

tage

ns.

Nas

vant

agen

s po

dem

os c

onsi

dera

r ba

ixo

peso

em

rel

ação

aos

out

ros

tipos

de

válv

ula,

des

enho

sim

ples

,

capa

cida

de r

elat

iva

mai

or d

e flu

xo,

cust

o in

icia

l m

ais

baix

o et

c. D

entr

e as

des

vant

agen

s ci

tam

os a

limita

ções

em

diâ

met

ros

infe

riore

s a

1” o

u 2”

e q

ueda

s de

pre

ssão

lim

itada

s pr

inci

palm

ente

em

gran

des

diâm

etro

s.

7.3.

1V

álvu

la d

e co

ntr

ole

tip

o b

orb

ole

ta

Vál

vula

de

desl

ocam

ento

rot

ativ

o, c

orpo

de

duas

via

s de

pas

sage

m r

eta,

com

inte

rnos

de

sede

sim

ples

e e

lem

ento

ved

ante

con

stitu

ídos

por

um

dis

co o

u lâ

min

a de

for

mat

o ci

rcul

ar a

cion

ados

por

eixo

de

rota

ção

axia

l. S

ão m

uito

usa

das

em t

aman

hos

mai

ores

que

3”

e sã

o fa

bric

adas

em

tam

anho

s

tão

pequ

enos

qua

nto

1”.

A v

álvu

la b

orbo

leta

é c

onst

ituíd

a de

um

cor

po c

ilínd

rico

com

um

dis

co

209

solid

ário

a u

m e

ixo

inst

alad

o pe

rpen

dicu

larm

ente

ao

eixo

do

cilin

dro.

O c

orpo

cilí

ndric

o po

de s

er

flang

eado

em

am

bas

as e

xtre

mid

ades

ou

fabr

icad

o na

for

ma

de u

m a

nel

sólid

o, c

onfo

rme

a F

igur

a

7.25

. Est

e úl

timo

tipo

é in

stal

ado

em u

ma

tubu

laçã

o en

tre

dois

flan

ges.

Qua

ndo

as v

álvu

las

borb

olet

as s

ão a

tuad

as p

or a

tuad

ores

con

venc

iona

is p

neum

átic

os,

o

mov

imen

to a

ltern

ativ

o da

has

te é

usu

alm

ente

tra

nsfo

rmad

o em

mov

imen

to r

otat

ivo

atra

vés

de u

m

sim

ples

jogo

de

alav

anca

s. A

Fig

ura

7.26

apr

esen

ta a

inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a bo

rbol

eta.

Vál

vula

s bo

rbol

etas

têm

gra

nde

capa

cida

de,

pois

o d

iâm

etro

do

furo

do

cilin

dro

é us

ualm

ente

o

diâm

etro

inte

rno

da t

ubul

ação

na

qual

est

ão in

stal

adas

, e

a ún

ica

obst

ruçã

o é

o di

sco.

Em

tam

anho

s

gran

des

elas

são

mai

s ec

onôm

icas

do

que

as v

álvu

las

glob

o. S

ua a

plic

ação

, en

tret

anto

, é

limita

da

pelo

fat

o de

req

uere

r fo

rça

cons

ider

ável

par

a su

a op

eraç

ão e

m a

ltas

pres

sões

dife

renc

iais

. S

ua

cara

cter

ístic

a de

vaz

ão n

ão é

ade

quad

a pa

ra a

lgum

as a

plic

açõe

s.

As

forç

as d

e to

rção

no

eixo

de

uma

válv

ula

borb

olet

a au

men

tam

com

o a

brir

da v

álvu

la,

atin

gind

o um

val

or m

áxim

o em

um

pon

to e

ntre

70

a 75

gra

us,

a pa

rtir

de u

ma

perp

endi

cula

r à

linha

,

após

a q

ual t

ende

a d

imin

uir.

Fig

ura

7.25

- V

álvu

las

borb

olet

a

F

igur

a 7.

26-

Inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a bo

rbol

eta

Par

a m

aior

est

abili

dade

na

oper

ação

de

estr

angu

lam

ento

, a

válv

ula

borb

olet

a nã

o é

aber

ta a

um â

ngul

o su

perio

r àq

uele

em

que

a c

urva

mud

a su

a in

clin

ação

. Is

to l

imita

a a

bert

ura

máx

ima

em

210

cerc

a de

75

grau

s da

ver

tical

. A

lgun

s fo

rnec

edor

es f

abric

am a

vál

vula

de

tal

man

eira

que

haj

a o

fech

amen

to t

otal

do

disc

o co

m 1

5 gr

aus

da p

erpe

ndic

ular

. Is

to r

esul

ta e

m u

ma

rota

ção

efet

iva

de 6

0

grau

s, q

ue é

o r

ecom

enda

do.

O v

azam

ento

nor

mal

par

a um

a vá

lvul

a co

m d

isco

e s

ede

de m

etai

s é

em to

rno

de 0

,5 a

1%

da

capa

cida

de to

tal.

Sed

es d

e el

astô

mer

os d

ão fe

cham

ento

est

anqu

e. A

Fig

ura

7.27

apr

esen

ta a

abe

rtur

a da

vál

vula

bor

bole

ta.

Ent

reta

nto

deve

m s

er a

plic

adas

com

cui

dado

em

ser

viço

s de

est

rang

ulam

ento

com

atu

ador

es

pneu

mát

icos

de

diaf

ragm

as, d

esde

que

ela

s te

nham

a te

ndên

cia

de e

mpe

rrar

na

posi

ção

fech

ada.

Fig

ura

7.27

- A

bert

ura

da v

álvu

la b

orbo

leta

7.3.

2V

álvu

la d

e co

ntr

ole

esf

era

Inic

ialm

ente

, a

válv

ula

de c

ontr

ole

tipo

esfe

ra e

ncon

trou

a s

ua p

rinci

pal

aplic

ação

na

indú

stria

de p

apel

e c

elul

ose,

fac

e às

car

acte

ríst

icas

fib

rosa

s de

det

erm

inad

os f

luid

os n

esse

tip

o de

pro

cess

o

indu

stria

l. P

orém

, a

sua

utili

zaçã

o te

m a

pres

enta

do u

ma

cres

cent

e in

trod

ução

em

out

ros

tipos

de

proc

esso

s,

tant

o as

sim

qu

e é

reco

men

dado

pa

ra

trab

alha

r co

m

liqui

das

visc

osos

, co

rros

ivos

e

abra

sivo

s al

ém d

e ga

ses

e va

pore

s.

Dev

ido

ao s

eu s

iste

ma

de a

ssen

tam

ento

, pr

opor

cion

a um

a ve

daçã

o es

tanq

ue,

cons

titui

ndo

em

uma

das

pouc

as v

álvu

las

de c

ontr

ole

que

além

de

poss

uir

ótim

as c

ondi

ções

de

dese

mpe

nho

de s

ua

prin

cipa

l fun

ção

(isto

é,

prov

er u

ma

adeq

uada

açã

o de

con

trol

e m

odul

ado)

, pe

rmite

, ai

nda,

um

a to

tal

esta

nque

idad

e qu

ando

tota

lmen

te fe

chad

a. A

Fig

ura

7.28

apr

esen

ta a

vál

vula

esf

era.

Fig

ura

7.28

- V

álvu

la e

sfer

a

211

O c

orpo

da

válv

ula

é do

tipo

bip

artid

o (p

ara

poss

ibili

tar

a m

onta

gem

dos

inte

rnos

), s

endo

que

a

esfe

ra g

ira e

m t

orno

de

dois

ané

is d

e T

eflo

n (c

onst

ruçã

o pa

drão

) al

ojad

os n

o co

rpo

e qu

e fa

zem

a

funç

ão d

e se

de,

conf

orm

e a

Fig

ura

7.29

. P

ossi

bilit

a a

pass

agem

do

fluid

o em

qua

lque

r di

reçã

o se

m

prob

lem

as d

inâm

icos

, e p

ossu

i um

cur

so to

tal d

e 90

gra

us.

Fig

ura

7.29

- T

ipos

de

guia

do

obtu

rado

r na

vál

vula

esf

era

O s

eu c

aste

lo é

inte

gral

ao

corp

o e

até

6” é

gui

ada

supe

riorm

ente

e n

a se

de; d

e 8”

em

dia

nte

a

guia

é s

uper

ior

e in

ferio

r e

nas

sede

s. A

vál

vula

esf

era

é a

de t

odas

a d

e m

aior

cap

acid

ade

de f

luxo

,

devi

do a

sua

pas

sage

m s

er p

ratic

amen

te l

ivre

sem

res

triç

ões.

Em

rel

ação

ao

tipo

glob

o, c

hega

a

alca

nçar

vaz

ão d

e 3

a 4

veze

s m

aior

.

Est

e tip

o de

vál

vula

apr

esen

ta (

assi

m c

omo

tam

bém

a v

álvu

la b

orbo

leta

), e

m f

unçã

o da

cara

cter

ístic

a ge

omét

rica

dos

seus

int

erno

s, u

ma

alta

ten

dênc

ia a

cav

itar

e a

atin

gir

cond

içõe

s de

fluxo

crí

tico

a re

lativ

as m

enor

es d

ifere

ncia

s de

pre

ssão

do

que

os o

utro

s tip

os d

e vá

lvul

as.

OB

SE

RV

ÃO

: Cav

itaçã

o é

a tr

ansf

orm

ação

de

part

e do

líqu

ido

em v

apor

dur

ante

um

a rá

pida

acel

eraç

ão d

este

atr

avés

do

orifí

cio

da v

álvu

la e

o s

ubse

qüen

te r

etor

no d

as b

olha

s de

vap

or à

cond

ição

líqu

ida.

Din

amic

amen

te, a

s fo

rças

pro

veni

ente

s do

flui

do te

ndem

sem

pre

a fe

char

a v

álvu

la e

, por

tant

o,

é um

a vá

lvul

a nã

o ba

lanc

eada

, da

mes

ma

form

a qu

e ac

onte

ce à

vál

vula

bor

bole

ta.

A F

igur

a 7.

30

apre

sent

a a

inst

alaç

ão d

e um

a vá

lvul

a es

fera

.

Fig

ura

7.30

- In

stal

ação

de

uma

válv

ula

esfe

ra

212

7.3.

3V

álvu

la d

e co

ntr

ole

tip

o o

btu

rad

or

rota

tivo

exc

êntr

ico

Idea

lizad

a or

igin

alm

ente

par

a, b

asic

amen

te,

qual

quer

apl

icaç

ão d

e pr

oces

so,

tem

mos

trad

o

real

men

te v

anta

gens

em

ape

nas

algu

ns p

roce

ssos

indu

stria

is,

tais

com

o pa

pel e

cel

ulos

e, e

de

form

a

gené

rica

trat

a-se

de

uma

válv

ula

reco

men

dada

par

a ap

licaç

ões

de u

tilid

ades

, ou

aux

iliar

. P

ossu

i

corp

o, c

om e

xtre

mid

ade

sem

fla

nges

, cl

asse

600

lbs

, se

ndo

fabr

icad

a em

diâ

met

ros

de 1

” at

é 12

”,

conf

orm

e a

Fig

ura

7.31

. O

cur

so d

o ob

tura

dor

é de

50

grau

s em

mov

imen

to e

xcên

tric

o da

par

te

esfé

rica

do o

btur

ador

. T

al p

artic

ular

idad

e de

mov

imen

to e

xcên

tric

o po

ssib

ilita

-lhe

uma

redu

ção

do

torq

ue d

e at

uaçã

o pe

rmiti

ndo

uma

oper

ação

mai

s es

táve

l co

m o

flu

ido

entr

ando

na

válv

ula

em

qual

quer

sen

tido.

F

igur

a 7.

31-

Vál

vula

tipo

obt

urad

or r

otat

ivo

excê

ntric

o A

pres

enta

, qu

ando

tot

alm

ente

fec

hada

, um

índ

ice

de v

azam

ento

de

0,01

% d

a su

a m

áxim

a

capa

cida

de d

e flu

xo, s

endo

um

a vá

lvul

a de

nív

el d

e va

zam

ento

Cla

sse

IV, c

onfo

rme

a A

NS

I B16

.104

.

O o

btur

ador

pos

sui g

uia

dupl

a po

ssib

ilita

ndo,

des

ta f

orm

a, u

ma

resi

stên

cia

men

or à

pas

sage

m

de fl

uxo

do q

ue a

apr

esen

tada

em

out

ros

tipos

de

válv

ulas

de

dese

nho

sem

elha

nte.

A F

igur

a 7.

32 a

pres

enta

a in

stal

ação

de

uma

válv

ula

cam

flex.

Fig

ura

7.32

- In

stal

ação

de

uma

válv

ula

cam

flex

IIOO

213

7.4

Inte

rno

s d

as v

álvu

las

Nor

mal

men

te c

ostu

ma-

se d

efin

ir ou

rep

rese

ntar

os

inte

rnos

da

válv

ula

de c

ontr

ole

com

o

cora

ção

da m

esm

a. S

e co

nsid

erar

mos

a f

unçã

o à

qual

se

dest

ina

a vá

lvul

a, r

ealm

ente

as

part

es

deno

min

adas

de

inte

rnos

rep

rese

ntam

o p

apel

prin

cipa

l da

válv

ula

de c

ontr

ole,

ou

seja

, pr

oduz

ir um

a

rest

rição

var

iáve

l à

pass

agem

do

fluid

o co

nfor

me

a ne

cess

idad

e im

post

a pe

la a

ção

corr

etiv

a do

cont

rola

dor

prod

uzin

do a

ssim

, um

a re

laçã

o en

tre

a va

zão

que

pass

a e

a ab

ertu

ra d

a vá

lvul

a. A

Fig

ura

7.33

apr

esen

ta o

s in

tern

os d

as v

álvu

las.

Fig

ura

7.33

- In

tern

os d

as v

álvu

las

7.4.

1O

btu

rad

or

Ele

men

to v

edan

te,

com

for

mat

o de

dis

co,

cilín

dric

o ou

com

con

torn

o ca

ract

eriz

ado,

que

se

mov

e lin

earm

ente

no

inte

rior

do c

orpo

obt

uran

do o

orif

ício

de

pass

agem

de

mod

o a

form

ar r

estr

ição

variá

vel a

o flu

xo.

7.4.

1.1

Tip

os

de

ob

tura

do

res

Na

válv

ula

glob

o co

nven

cion

al,

quer

sej

a se

de s

impl

es o

u du

pla

o ob

tura

dor

é o

elem

ento

móv

el d

a vá

lvul

a qu

e é

posi

cion

ado

pelo

atu

ador

da

válv

ula

para

con

trol

ar a

vaz

ão.

Em

ger

al,

a aç

ão

do

obtu

rado

r po

de

ser

prop

orci

onal

ou

de

du

as

posi

ções

(o

n-of

f).

Em

co

ntro

le

prop

orci

onal

, o

214

obtu

rado

r é

posi

cion

ado

em

qual

quer

po

nto

inte

rmed

iário

en

tre

aber

to

e fe

chad

o,

send

o

cont

inua

men

te m

ovid

o pa

ra r

egul

ar a

vaz

ão d

e ac

ordo

com

as

nece

ssid

ades

do

proc

esso

.

7.4.

1.2

Ob

tura

do

res

torn

ead

os

Obt

urad

ores

dup

los

torn

eado

s de

vem

ser

gui

ados

na

base

e n

o to

po, e

nqua

nto

nas

válv

ulas

de

sede

sim

ples

pod

em s

er g

uiad

os n

o to

po e

na

base

ou

som

ente

no

topo

, con

form

e a

Fig

ura

7.34

.

Fig

ura

7.34

- O

btur

ador

es to

rnea

dos

Rec

omen

da-s

e o

uso

de o

btur

ador

es to

rnea

dos

nos

segu

inte

s ca

sos:

Líqu

idos

suj

os o

u ab

rasi

vos

Qua

ndo

o flu

ído

cont

rola

do fo

rma

incr

usta

ções

no

plug

.

7.4.

1.3

Ob

tura

do

res

com

en

talh

es e

m “

V”

Com

o os

obt

urad

ores

com

ent

alhe

em

“V

” só

lido

são

proj

etad

os p

ara

sair

inte

iram

ente

da

sede

,

eles

são

fei

tos

com

gui

as n

a ba

se e

no

topo

, co

nfor

me

a F

igur

a 7.

35.

Ele

s po

dem

ser

sim

ples

ou

dupl

os.

Dev

ido

à su

a co

nfor

maç

ão l

ater

al e

xist

e um

a gr

ande

áre

a do

obt

urad

or s

empr

e em

con

tato

com

a s

uper

fície

int

erna

da

sede

e q

ue p

ossi

bilit

a um

a m

enor

vaz

ão i

nici

al q

uant

o ao

obt

urad

or

torn

eado

, qu

e po

ssui

um

a va

zão

inic

ial

mai

or,

quan

do c

ompa

rado

ao

obtu

rado

r em

ent

alhe

em

“V

sólid

o. E

ste

últim

o ap

rese

nta,

con

seqü

ente

men

te, m

aior

ran

geab

ilida

de.

F

igur

a 7.

35-

Obt

urad

ores

com

ent

alhe

s em

“V

215

Em

tam

anho

s m

aior

es (

4” e

mai

or),

os t

ipos

com

sai

a te

ndem

a v

ibra

r em

alta

s fr

eqüê

ncia

s

quan

do s

ujei

tos

a al

tas

velo

cida

des

de g

ás o

u va

por.

Est

a vi

braç

ão p

ode

situ

ar-s

e na

fai

xa a

udív

el,

prod

uzin

do

asso

bio

estr

iden

te

e de

sagr

adáv

el,

ou

pode

se

r su

pers

ônic

a.

Em

qu

alqu

er

caso

, a

cons

eqüê

ncia

fina

l pod

erá

ser

a qu

ebra

das

peç

as d

a vá

lvul

a.

Par

a re

duzi

r a

tend

ênci

a de

vib

raçã

o, c

ostu

ma-

se u

sar

o ob

tura

dor

tipo

sólid

o, e

ntal

he e

m “

V”,

que

poss

ui m

aior

mas

sa e

mai

s rig

idez

. São

as

segu

inte

s as

raz

ões

para

uso

do

obtu

rado

r em

ent

alhe

em “

V”:

1.É

o q

ue m

elho

r sa

tisfa

z as

con

diçõ

es d

e es

coam

ento

per

cent

ual

que

é a

cara

cter

ístic

a

mai

s us

ada.

2.Q

uand

o al

ta r

ange

abili

dade

é d

esej

ada,

poi

s es

te t

ipo

de o

btur

ador

pro

porc

iona

vaz

ão

inic

ial m

enor

.

Não

dev

e se

r us

ado:

1.Q

uand

o o

fluíd

o co

ntro

lado

é e

rosi

vo o

u m

uito

suj

o. O

s ca

ntos

viv

os d

o co

rte

em V

são

atac

ados

ou

obst

ruíd

os, m

odifi

cand

o a

cara

cter

ístic

a de

con

trol

e.

2.Q

uand

o o

fluíd

o co

ntro

lado

form

a in

crus

taçõ

es n

o ob

tura

dor.

7.4.

1.4

Ob

tura

do

res

sim

ple

s es

tria

do

s o

u p

erfi

lad

os

Obt

urad

ores

sim

ples

est

riado

s ou

per

filad

os c

om g

uia

som

ente

no

topo

são

mui

to u

sado

s em

orifí

cios

com

diâ

met

ro d

e 1”

ou

men

os p

ara

aplic

açõe

s de

alta

s pr

essõ

es, c

onfo

rme

a F

igur

a 36

.

Fig

ura

7.36

- O

btur

ador

es s

impl

es e

stria

dos

ou p

erfil

ados

7.4.

1.5

Ob

tura

do

res

de

aber

tura

ráp

ida

São

usa

dos

em c

ontr

ole

“tud

o ou

nad

a”,

para

fec

ham

ento

de

emer

gênc

ia,

desc

arga

s et

c.

Pod

em,

even

tual

men

te,

ser

empr

egad

os

em

proc

esso

s si

mpl

es

de

alta

se

nsib

ilida

de

(fai

xa

prop

orci

onal

até

5%

), s

em a

tras

o de

res

post

a, s

ob c

ondi

ções

de

carg

a e

pres

são

está

veis

e q

ue

216

exija

m c

ontr

ole

apen

as e

ntre

10

e 70

% d

e ab

ertu

ra d

a vá

lvul

a. U

m p

roce

sso

com

tal

car

acte

ríst

ica

não

é fa

cilm

ente

enc

ontr

ado.

A F

igur

a 7.

37 a

pres

enta

obt

urad

ores

de

aber

tura

ráp

ida.

Fig

ura

7.37

- O

btur

ador

es d

e ab

ertu

ra r

ápid

a

7.4.

1.6

Ob

tura

do

res

com

dis

co o

u O

-Rin

g

São

us

ados

em

di

strib

uiçã

o de

s de

ntro

de

um

a in

dúst

ria.

Os

disc

os

são

feito

s co

m

borr

acha

, N

eopr

ene,

Bun

a N

, S

ilast

ic,

Tef

lon,

Kel

F, V

iton

ou o

utro

com

pone

nte

elás

tico

e é

forn

ecid

o

com

cor

po d

e se

de s

impl

es o

u du

pla,

par

a co

ntro

le p

ropo

rcio

nal o

u tu

do o

u na

da, F

igur

a 7.

38.

Est

es t

ipos

de

obtu

rado

res

não

são

adeq

uado

s pa

ra q

ueda

s de

pre

ssõe

s su

perio

res

a 15

0 ps

i

e a

borr

acha

, N

eopr

ene

e B

una

N,

não

são

reco

men

dado

s pa

ra t

empe

ratu

ra a

cim

a de

65º

C.

Sila

stic

,

Tef

lon

ou K

el-F

pod

em s

er u

sado

s sa

tisfa

toria

men

te p

ara

tem

pera

tura

tão

alta

s qu

anto

200

ºC.

O

Tef

lon

e o

Kel

-F s

ão r

esis

tent

es a

tod

a as

cor

rosõ

es q

uím

icas

. E

stes

obt

urad

ores

pos

sibi

litam

abso

luta

est

anqü

eida

de d

o m

iolo

da

válv

ula .

Fig

ura

7.38

- O

btur

ador

es c

om d

isco

ou

o-rin

g

217

7.4.

2O

btu

rad

ore

s ti

po

gai

ola

Os

obtu

rado

res

tipo

gaio

la t

iver

am s

eu in

ício

de

utili

zaçã

o po

r vo

lta d

e 19

40 e

m a

plic

açõe

s de

alta

pre

ssão

com

o no

cas

o de

pro

duçã

o de

óle

o e

gás,

alim

enta

ção

de á

gua

de c

alde

ira e

tc.

Est

ando

nos

inte

rnos

a ú

nica

dife

renç

a en

tre

as v

álvu

las

glob

o co

nven

cion

al e

gai

ola,

o p

erfe

ito

tipo

de g

uia

do o

btur

ador

, em

con

junt

o co

m a

pos

sibi

lidad

e de

bal

ance

amen

to d

as f

orça

s do

flu

ido

agin

do s

obre

o o

btur

ador

e u

ma

dist

ribui

ção

unifo

rme

do f

luxo

ao

redo

r do

obt

urad

or p

or m

eio

do

sist

ema

de ja

nela

s, r

esul

ta n

as q

uatr

o pr

inci

pais

van

tage

ns d

este

tipo

de

obtu

rado

r:

Est

abili

dade

de

cont

role

em

qua

lque

r pr

essã

o;

Red

ução

do

esfo

rço

late

ral e

atr

ito;

Pos

sibi

lidad

e de

est

anqü

eida

de d

e gr

ande

s va

zões

a a

ltas

pres

sões

com

atu

ador

es n

orm

ais;

Mai

or v

ida

útil

do c

hanf

ro d

a se

de.

O d

esen

ho d

e ga

iola

car

acte

rizad

a re

duz

a er

osão

sep

aran

do a

s ár

eas

de a

ssen

tam

ento

e d

e

rest

rição

ou

cont

role

faz

endo

, as

sim

, co

m q

ue a

sed

e nã

o es

teja

num

a zo

na d

e al

ta v

eloc

idad

e do

fluid

o, c

onfo

rme

a F

igur

a 7.

39.

Fig

ura

7.39

- O

btur

ador

es ti

po g

aiol

a

Prin

cípi

o de

fun

cion

amen

to d

a aç

ão d

e co

ntro

le (

mod

ulaç

ão e

ved

ação

) do

s in

tern

os t

ipo

gaio

la:

A-

Sed

e S

impl

es

B

- B

alan

cead

a

O f

unci

onam

ento

da

rest

rição

e m

odul

ação

pro

vida

por

est

e tip

o de

vál

vula

, é

med

iant

e o

sist

ema

de g

aiol

a, e

m c

ujo

inte

rior

desl

oca-

se o

obt

urad

or,

com

o se

fos

se u

m p

istã

o de

cili

ndro

. A

gaio

la p

ossu

i um

det

erm

inad

o nú

mer

o de

pas

sage

ns o

u ja

nela

s, a

s qu

ais

dist

ribue

m u

nifo

rmem

ente

o

fluxo

ao

redo

r do

obt

urad

or, c

onfo

rme

a F

igur

a 7.

40.

218

Tai

s ja

nela

s ap

rese

ntam

for

mat

os c

arac

teriz

ados

sen

do e

las,

em

con

junt

o co

m a

pos

ição

rela

tiva

do o

btur

ador

, qu

e pr

opor

cion

am a

car

acte

ríst

ica

de v

azão

, ao

inv

és d

e se

r o

form

ato

do

obtu

rado

r co

mo

na g

lobo

con

venc

iona

l.

F

igur

a 7.

40-

Obt

urad

ores

tipo

gai

ola

7.4.

3A

nel

de

sed

e

Ane

l circ

ular

mon

tado

no

inte

rior

do c

orpo

for

man

do o

orif

ício

de

pass

agem

do

fluxo

, co

nfor

me

as F

igur

as 7

.41

e 7.

42.

F

igur

a 7.

41-

Ane

l sed

e da

vál

vula

glo

bo

F

igur

a 7.

42-

Ane

l sed

e da

vál

vula

gai

ola

219

7.4.

4C

lass

es d

e va

zam

ento

s

Exi

stem

nor

mas

inte

rnac

iona

is q

ue d

eter

min

am q

ual o

máx

imo

vaza

men

to p

erm

itido

qua

ndo

a

válv

ula

estiv

er to

talm

ente

fech

ada.

A T

abel

a 7.

1 ap

rese

nta

esta

s cl

asse

s.

Tab

ela

7.1-

Cla

sses

de

vaza

men

to

C

lass

e de

Va

zam

ento

D

efin

ição

da

Cla

sse

Tipo

s de

Vál

vula

s

CLA

SSE

I Q

ualq

uer v

álvu

la p

erte

ncen

te a

s cl

asse

s II,

III o

u IV

, po

rém

med

iant

e ac

erto

ent

re f

abric

ante

e u

suár

io

não

há n

eces

sida

de d

e te

ste

Válv

ulas

list

adas

nas

cla

sses

II, I

II e

IV

CLA

SSE

II Va

zam

ento

de

até

0,5

% d

a ca

paci

dade

máx

ima

de

vazã

o Vá

lvul

as

Glo

bo

Sede

D

upla

, Vá

lvul

as

Glo

bo

Gai

ola

bala

ncea

das.

Su

perfí

cie

de

asse

ntam

ento

met

al –

met

al

CLA

SSE

IIIVa

zam

ento

de

até

0,1

% d

a ca

paci

dade

máx

ima

de

vazã

o Vá

lvul

as

lista

das

com

o pe

rtenc

ente

s a

clas

se

II,

poré

m

poss

uind

o um

a m

aior

fo

rça

de

asse

ntam

ento

C

LASS

E IV

Va

zam

ento

de

até

0,01

% d

a ca

paci

dade

máx

ima

de v

azão

lvul

as G

lobo

Sed

e Si

mpl

es c

om

asse

ntam

ento

m

etal

met

al.

Válv

ulas

de

O

btur

ador

R

otat

ivo

Excê

ntric

o C

LASS

E V

Vaza

men

to d

e at

é 5

x 10

-4 c

m3 p

or m

inut

o de

águ

a,

por

pole

gada

de

diâm

etro

de

orifí

cio,

por

psi

de

pres

são

dife

renc

ial o

u 5

x 10

-12 m

3 por

seg

undo

de

água

, po

r m

m d

e di

âmet

ro

do o

rifíc

io p

or b

ar d

e pr

essã

o di

fere

ncia

l

Válv

ulas

ins

tala

das

na

clas

se I

V,

poré

m

utili

zada

s co

m

atua

dore

s su

perd

imen

sion

ado

para

aum

enta

r a

forç

a de

ass

enta

men

to.

Vaza

men

to M

áxim

o Pe

rmis

síve

lD

iâm

etro

N

omin

al d

o or

ifíci

o de

pa

ssag

em e

m “

cm3/ m

in

Bolh

as /

min

1 O

,15

1 1

½

0,30

2

2 0,

45

3 2

½

0,50

4

3 0,

90

5 4

1,70

11

6

4,00

27

CLA

SSE

VI

8 6,

75

45

Válv

ulas

Glo

bo c

om a

ssen

tam

ento

co

mpo

sto

( so

ft se

at )

. Vá

lvul

as

borb

olet

as r

eves

tidas

com

sed

es

de e

last

ômer

os o

u co

m a

néis

de

veda

ção.

lvul

as

esfe

ras

com

an

éis

de T

FE. V

álvu

las

diaf

ragm

as.

Válv

ulas

de

ob

tura

dor

rota

tivo

excê

ntric

o co

m

asse

ntam

ento

co

mpo

sto

7.5

Cas

telo

O c

aste

lo, g

eral

men

te u

ma

part

e se

para

da d

o co

rpo

da v

álvu

la q

ue p

ode

ser

rem

ovid

a pa

ra d

ar

aces

so à

s pa

rtes

int

erna

s da

s vá

lvul

as,

é de

finid

o co

mo

send

o “u

m c

onju

nto

que

incl

ui,

à pa

rte

atra

vés

da q

ual a

has

te d

o ob

tura

dor

da v

álvu

la m

ove-

se,

em u

m m

eio

para

pro

duzi

r se

lage

m c

ontr

a

vaza

men

to a

trav

és d

a ha

ste“

. Ele

pro

porc

iona

tam

bém

um

mei

o pa

ra m

onta

gem

do

atua

dor.

Nor

mal

men

te,

o ca

stel

o é

pres

o ao

cor

po p

or m

eio

de c

onex

ões

flang

eada

s e

para

cas

os d

e

válv

ulas

glo

bo d

e pe

quen

o po

rte,

con

venc

iona

-se

a ut

iliza

ção

de c

aste

lo r

osqu

eado

dev

ido

ao f

ator

econ

ômic

o, e

m a

plic

açõe

s de

util

idad

es g

erai

s co

mo

ar,

água

etc

., co

mo

é o

caso

das

den

omin

adas

válv

ulas

de

cont

role

glo

bo m

inia

tura

s.

220

Os

tipos

prin

cipa

is d

e ca

stel

o sã

o:

Nor

mal

Ale

tado

Alo

ngad

o

Com

fole

s

7.5.

1C

aste

lo n

orm

al

É o

cas

telo

pad

rão

utili

zado

par

a as

apl

icaç

ões

com

uns

nas

quai

s a

tem

pera

tura

est

á en

tre

-18

a 23

2o C.

Est

a lim

itaçã

o es

tá i

mpo

sta

pelo

mat

eria

l da

gax

eta,

que

a su

a lo

caliz

ação

est

á be

m

próx

ima

do fl

ange

sup

erio

r do

cor

po e

, por

tant

o, b

em p

róxi

ma

ao fl

uido

, con

form

e a

Fig

ura

7.43

.

F

igur

a 7.

43-

Exe

mpl

o de

cas

telo

nor

mal

7.5.

2C

aste

lo a

leta

do

É u

sado

qua

ndo

a te

mpe

ratu

ra d

o flu

ido

cont

rola

do é

sup

erio

r a

200o C

. D

eve

ser

sufic

ient

e

para

bai

xar

a te

mpe

ratu

ra i

ndic

ada,

ou

no m

áxim

o de

250

o C d

e re

sfria

men

to.

No

caso

da

válv

ula

oper

ar v

apor

es c

onde

nsáv

eis,

as

alet

as n

ão r

eduz

irão

a te

mpe

ratu

ra a

baix

o do

pon

to d

e sa

tura

ção

do

líqui

do, p

ois

uma

vez

atin

gida

est

a te

mpe

ratu

ra h

aver

á co

nden

saçã

o de

vap

or e

o lí

quid

o flu

irá p

ara

a

tubu

laçã

o, s

endo

sub

stitu

ída

por

uma

outr

a po

rção

de

vapo

r co

m te

mpe

ratu

ra m

ais

elev

ada.

A F

igur

a

7.44

apr

esen

ta u

m e

xem

plo

de c

aste

lo a

leta

do.

F

igur

a 7.

44-

Exe

mpl

o de

cas

telo

ale

tado

221

7.5.

3C

aste

lo a

lon

gad

o

São

usa

dos

para

pre

veni

r o

cong

elam

ento

das

gax

etas

em

apl

icaç

ões

de b

aixa

s te

mpe

ratu

ras.

Dev

em s

er u

sada

s pa

ra t

empe

ratu

ra in

ferio

res

a 5o C

e d

evem

ser

suf

icie

ntem

ente

long

os p

ara

que

a

tem

pera

tura

das

gax

etas

não

abai

xo d

e 25

o C.

A F

igur

a 7.

45 a

pres

enta

exe

mpl

o de

cas

telo

alon

gado

.

F

igur

a 7.

45-

Exe

mpl

o de

cas

telo

alo

ngad

o

7.5.

4C

aste

lo c

om

fo

le

São

usa

dos

para

flu

idos

rad

iativ

os o

u tó

xico

s, s

ervi

ndo

com

o um

ref

orço

das

gax

etas

. O

fol

e é

norm

alm

ente

fei

to d

e um

a lig

a re

sist

ente

à c

orro

são

e de

vem

ser

sol

dado

s à

hast

e da

vál

vula

. E

ste

sist

ema

é lim

itado

a p

ress

ões

de a

prox

imad

amen

te 6

00 p

si.

Na

Fig

ura

7.46

é a

pres

enta

do u

m

exem

plo

de c

aste

lo c

om fo

le.

F

igur

a 7.

46-

Exe

mpl

o de

cas

telo

com

fole

222

7.6

Cai

xa d

e g

axet

as

Con

stru

ção

cont

ida

no c

aste

lo q

ue e

nglo

ba o

s el

emen

tos

de v

edaç

ão d

a pa

ssag

em d

o flu

ido

para

o e

xter

ior

atra

vés

do e

ixo,

con

form

e ilu

stra

a F

igur

a 7.

47.

A f

inal

idad

e pr

inci

pal

dest

a pa

rte

é

impe

dir

que

o flu

ido

cont

rola

do p

asse

par

a o

exte

rior

da v

álvu

la,

serv

indo

ain

da c

omo

guia

da

hast

e.

Em

ger

al,

o ca

stel

o é

ligad

o po

r fla

nges

ao

corp

o da

vál

vula

, po

dend

o, p

orém

, se

r ro

sque

ado.

O

cast

elo

flang

eado

é p

refe

ríve

l, do

pon

to d

e vi

sta

de m

anut

ençã

o e

segu

ranç

a. D

e qu

alqu

er f

orm

a o

cast

elo

rosq

uead

o só

é a

ceitá

vel e

m v

álvu

las

de 1

/2”.

Em

vál

vula

s co

m c

aste

lo f

lang

eado

, pa

rafu

sos

enca

stra

dos

são

acei

táve

is a

té o

pad

rão

AS

A

600

lbs.

Par

a pr

essõ

es m

aior

es,

para

fuso

s pa

ssan

tes

são

reco

men

dado

s. A

cai

xa d

e ga

xeta

s de

ve

com

port

ar u

ma

altu

ra d

e ga

xeta

s eq

uiva

lent

e a

seis

vez

es o

diâ

met

ro d

a ha

ste.

Por

mot

ivos

de

segu

ranç

a, a

sob

repo

sta

flang

eada

é a

mai

s re

com

enda

da,

por

perm

itir

mel

hor

dist

ribui

ção

de t

ensõ

es s

obre

a h

aste

e p

elo

perig

o po

tenc

ial

que

a so

brep

osta

ros

quea

da o

fere

ce

quan

do n

úmer

os in

sufic

ient

es d

e fio

s es

tão

enga

jado

s.

Fig

ura

7.47

- C

aixa

de

gaxe

tas

7.7

Gax

etas

As

prin

cipa

is c

arac

terí

stic

as d

o m

ater

ial u

tiliz

ado

para

a g

axet

a sã

o:

Dev

em te

r el

astic

idad

e, p

ara

faci

litar

a d

efor

maç

ão;

Pro

duzi

r o

mín

imo

atrit

o;

Dev

e se

r de

mat

eria

l ad

equa

do p

ara

resi

stir

as c

ondi

ções

de

pres

são,

tem

pera

tura

e

corr

osão

do

fluíd

o de

pro

cess

o.

Os

prin

cipa

is m

ater

iais

de

gaxe

tas

são:

Tef

lon

e am

iant

o im

preg

nado

.

223

7.7.

1T

eflo

n (

TF

E)

É o

mat

eria

l m

ais

ampl

amen

te u

tiliz

ado

devi

do a

s su

as n

otáv

eis

cara

cter

ístic

as d

e m

ínim

o

coef

icie

nte

de a

trito

, e

de s

er p

ratic

amen

te i

nert

e qu

imic

amen

te a

qua

lque

r flu

ído.

Dev

ido

as s

uas

cara

cter

ístic

as,

a ga

xeta

de

Tef

lon

não

requ

er l

ubrif

icaç

ão e

xter

na e

a s

ua p

rinci

pal

limita

ção

é a

tem

pera

tura

. Con

form

e vi

sto

na T

abel

a 7.

2.

A g

axet

a de

Tef

lon

é fo

rmad

a de

ané

is e

m “

V“

de T

eflo

n só

lido,

e r

eque

r um

a co

nsta

nte

com

pres

são

para

o

seu

posi

cion

amen

to

firm

e e

com

pact

o,

prov

ida

por

mei

o de

um

a m

ola

de

com

pres

são.

7.7.

2A

mia

nto

imp

reg

nad

o

É a

inda

um

mat

eria

l de

gax

eta

bast

ante

pop

ular

dev

ido

às c

arac

terí

stic

as a

dici

onad

as à

s de

algu

ns a

ditiv

os e

à f

acili

dade

de

man

uten

ção

e op

eraç

ão.

Não

sen

do a

utol

ubrif

ican

te,

o am

iant

o

utili

za-s

e im

preg

nado

com

adi

tivos

tai

s co

mo

Tef

lon,

mic

a, I

ncon

el,

graf

ite,

etc.

. O

s lim

ites

de u

so e

m

funç

ão d

a te

mpe

ratu

ra e

flu

idos

par

a es

te t

ipo

de g

axet

a sã

o da

dos

da T

abel

a 7.

2. E

ste

tipo

de

gaxe

ta é

do

tipo

quad

rada

e c

ompr

imid

a po

r m

eio

de p

rens

a ga

xeta

. Req

uer

lubr

ifica

ção

exte

rna,

com

exce

ção

ao a

mia

nto

impr

egna

do c

om T

eflo

n.

Tab

ela

7.2-

Lim

ite d

e te

mpe

ratu

ra p

ara

os d

iver

sos

mat

eria

is d

e ga

xeta

, em

funç

ão d

o tip

o de

cas

telo

Tip

os

de

Cas

telo

M

ater

ial

da

gax

eta

Ser

viço

P

ress

ões

L

ub

rifi

caçã

o

No

rmal

L

on

go

E

xtra

Lo

ng

o

Tef

lon

Lim

itado

àqu

eles

fluid

os q

ue n

ão a

taca

m

o T

eflo

n e

aço

inox

tipo

3/6

(mat

eria

l da

mol

a

da g

axet

a)

Líqu

idos

e G

ases

seco

s -

1500

psi

Vap

or -

250

psi

Não

-1

8 a

232

-45

a 43

0 -2

68 a

430

Am

ian

to

c/ T

eflo

n

Tod

o ex

ceto

Álc

alis

quen

tes

e ác

ido

hidr

oflu

oríd

rico

quen

te

Líqu

idos

e G

ases

seco

s -

6000

psi

Vap

or -

250

psi

Opc

iona

l,

poré

m

reco

men

dada

-18

a 23

2 -4

5 a

430

-268

a 4

30

Am

ian

to

Gra

fita

do

com

fio

s

de

Inco

nel

Vap

or o

u P

etró

leo

Qua

lque

r flu

ído

-

6000

psi

S

im

-18

a 23

2 -4

5 a

540

-45

a 54

0

224

Rec

ente

men

te s

urgi

u um

nov

o m

ater

ial d

e ga

xeta

den

omin

ado

de G

rafo

il. T

rata

-se

de m

ater

ial

à ba

se d

e gr

afite

e c

omer

cial

izad

o em

fita

s fle

xíve

is d

e vá

rios

tam

anho

s. É

um

mat

eria

l pra

ticam

ente

iner

te q

uim

icam

ente

e s

upor

ta t

empe

ratu

ras

altís

sim

as (

o po

nto

de v

olat

iliza

ção

é de

365

0o C).

Seu

únic

o in

conv

enie

nte

resi

de n

o fa

to d

e qu

e pr

oduz

um

cer

to t

rava

men

to d

a ha

ste,

que

por

ser

fita,

ela

deve

ser

enr

olad

a ao

red

or d

a ha

ste

e so

cada

par

a co

mpa

ctá-

la fo

rman

do d

iver

sos

anéi

s.

7.8

Car

acte

ríst

icas

de

vazã

o

7.8.

1In

tro

du

ção

A e

scol

ha d

a ad

equa

da c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão d

e um

a vá

lvul

a de

con

trol

e, e

m f

unçã

o da

sua

aplic

ação

em

um

de

term

inad

o pr

oces

so,

cont

inua

se

ndo

um

assu

nto

não

som

ente

ba

stan

te

com

plex

o, c

omo

prin

cipa

lmen

te m

uito

con

trov

ertid

o. I

núm

eros

tra

balh

os p

ublic

ados

por

em

inen

tes

pesq

uisa

dore

s so

bre

o as

sunt

o nã

o fo

ram

o s

ufic

ient

e pa

ra te

rmos

um

a so

luçã

o te

óric

a, d

igna

de

tota

l

créd

ito.

Os

prob

lem

as a

ser

em r

esol

vido

s sã

o re

alm

ente

com

plex

os c

omeç

ando

pel

o pr

óprio

dile

ma

de q

ual d

eve

ser

a fr

ação

da

qued

a de

pre

ssão

tot

al d

o si

stem

a qu

e de

ve s

er a

bsor

vida

pel

a vá

lvul

a

de c

ontr

ole.

E a

inda

, fa

ce à

s in

terf

erên

cias

inst

alad

as n

o si

stem

a, c

omo

a pr

ópria

tub

ulaç

ão,

desv

io,

redu

ções

, equ

ipam

ento

s, m

alha

de

cont

role

etc

.

O o

bjet

ivo

agor

a é

o de

def

inir

dive

rsos

par

âmet

ros

prin

cipa

is, e

xplic

ar a

s su

as d

ifere

nças

e d

ar

algu

mas

reg

ras

prát

icas

que

pos

sam

aux

iliar

na

esco

lha

da c

orre

ta c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão d

e um

a

válv

ula

de c

ontr

ole.

Por

ém,

salie

ntam

os q

ue a

sel

eção

da

cara

cter

ístic

a de

vaz

ão d

e um

a vá

lvul

a nã

o é

um

prob

lem

a ap

enas

rel

ativ

o à

válv

ula,

mas

tam

bém

ao

sist

ema

de c

ontr

ole

com

plet

o e

inst

alaç

ão.

7.8.

2C

arac

terí

stic

a d

e va

zão

Com

o tiv

emos

a

opor

tuni

dade

de

ob

serv

ar

no

item

re

fere

nte

aos

inte

rnos

da

lvul

a,

o

obtu

rado

r, c

onfo

rme

se d

eslo

ca, p

rodu

z um

a ár

ea d

e pa

ssag

em q

ue p

ossu

i um

a de

term

inad

a re

laçã

o

cara

cter

ístic

a en

tre

a fr

ação

do

curs

o da

vál

vula

e a

cor

resp

onde

nte

vazã

o qu

e es

coa

atra

vés

da

mes

ma.

A e

ssa

rela

ção

deu-

se o

nom

e de

car

acte

ríst

ica

de v

azão

da

válv

ula.

Por

out

ro la

do,

sabe

mos

tam

bém

que

, a

vazã

o qu

e es

coa

atra

vés

de u

ma

válv

ula

varia

com

a

pres

são

dife

renc

ial

atra

vés

dele

e,

po

rtan

to,

tal

varia

ção

da

pres

são

dife

renc

ial

deve

af

etar

a

cara

cter

ístic

a de

vaz

ão.

Ass

im s

endo

, de

finem

-se

dois

tip

os d

e ca

ract

erís

ticas

de

vazã

o: i

nere

nte

e

inst

alad

a.

A c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão in

eren

te é

def

inid

a co

mo

send

o a

rela

ção

exis

tent

e en

tre

a va

zão

que

esco

a at

ravé

s da

vál

vula

e a

var

iaçã

o pe

rcen

tual

do

curs

o, q

uand

o se

man

tém

con

stan

te a

pre

ssão

dife

renc

ial a

trav

és d

a vá

lvul

a. E

m o

utra

s pa

lavr

as,

pode

ríam

os d

izer

que

se

trat

a da

rel

ação

ent

re a

225

vazã

o at

ravé

s da

vál

vula

e o

cor

resp

onde

nte

sina

l do

cont

rola

dor,

sob

pre

ssão

dife

renc

ial c

onst

ante

,

atra

vés

da v

álvu

la.

Por

out

ro la

do,

a ca

ract

erís

tica

de v

azão

inst

alad

a é

defin

ida

com

o se

ndo

a re

al c

arac

terí

stic

a

de v

azão

, sob

con

diçõ

es r

eais

de

oper

ação

, ond

e a

pres

são

dife

renc

ial n

ão é

man

tida

cons

tant

e.

Do

fato

da

pres

são

dife

renc

ial,

atra

vés

da v

álvu

la n

um d

eter

min

ado

sist

ema

de c

ontr

ole

de

proc

esso

, nu

nca

se m

ante

r co

nsta

nte,

tem

os q

ue,

quan

do d

a se

leçã

o da

car

acte

ríst

ica

de v

azão

,

pens

ar n

a ca

ract

erís

tica

de v

azão

inst

alad

a. A

s ca

ract

erís

ticas

de

vazã

o fo

rnec

idas

pel

os f

abric

ante

s

das

válv

ulas

de

cont

role

são

ine

rent

es,

já q

ue n

ão p

ossu

em c

ondi

ções

de

sim

ular

tod

a e

qual

quer

aplic

ação

da

válv

ula

de c

ontr

ole.

A c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão in

eren

te é

a te

óric

a, e

nqua

nto

que,

a in

stal

ada

é a

prát

ica.

7.8.

3C

arac

terí

stic

as d

e va

zão

iner

ente

s

A c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão é

pro

porc

iona

da p

elo

form

ato

do o

btur

ador

(ca

so d

as v

álvu

las

glob

o

conv

enci

onai

s),

ou p

elo

form

ato

da j

anel

a da

gai

ola

(cas

o da

s vá

lvul

as t

ipo

gaio

la)

ou a

inda

pel

a

posi

ção

do e

lem

ento

ved

ante

à s

ede

(cas

o da

s vá

lvul

as b

orbo

leta

s e

esfe

ra).

Exi

stem

bas

icam

ente

qua

tro

tipos

de

cara

cter

ístic

as d

e va

zão

iner

ente

s, c

onfo

rme

a F

igur

a

7.48

:

a) L

inea

r

b) Ig

ual p

orce

ntag

em (

50:1

)

c) P

arab

ólic

a m

odifi

cada

d) A

bert

ura

rápi

da.

F

igur

a 7.

48-

Car

acte

ríst

icas

de

vazã

o in

eren

tes

226

7.8.

4C

arac

terí

stic

a d

e va

zão

inst

alad

a d

as v

álvu

las

de

con

tro

le

A c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão in

stal

ada

é de

finid

a co

mo

send

o a

real

car

acte

ríst

ica

de v

azão

, so

b

cond

içõe

s re

ais

de o

pera

ção,

ond

e a

pres

são

dife

renc

ial n

ão é

man

tida

cons

tant

e. D

e fa

to a

pre

ssão

dife

renc

ial

num

det

erm

inad

o si

stem

a de

con

trol

e de

pro

cess

o, n

unca

se

man

tém

con

stan

te.

As

cara

cter

ístic

as d

e va

zão

forn

ecid

as p

elos

fab

rican

tes

das

válv

ulas

de

cont

role

são

ine

rent

es,

já q

ue

não

poss

uem

con

diçõ

es d

e si

mul

ar t

oda

e qu

alqu

er a

plic

ação

da

válv

ula

de c

ontr

ole.

A c

arac

terí

stic

a

de v

azão

iner

ente

é te

óric

a, e

nqua

nto

que

a ca

ract

erís

tica

de v

azão

inst

alad

a é

a re

al.

lnst

alad

a a

válv

ula

de c

ontr

ole

de p

roce

sso,

a s

ua c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão i

nere

nte

sofr

e

prof

unda

s al

tera

ções

. O g

rau

de a

ltera

ção

depe

nde

do p

roce

sso

em fu

nção

do

tipo

de in

stal

ação

, tip

o

de

fluid

o et

c. N

essa

situ

ação

, a

cara

cter

ístic

a de

vaz

ão in

eren

te p

assa

a d

enom

inar

-se

cara

cter

ístic

a

de v

azão

inst

alad

a. D

epen

dend

o da

que

da d

e pr

essã

o at

ravé

s da

vál

vula

e a

que

da d

e pr

essã

o to

tal

do s

iste

ma,

a c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão p

ode

alte

rar-

se c

onsi

dera

velm

ente

e, o

que

é m

ais

inte

ress

ante

,

é qu

e se

a c

arac

terí

stic

a de

vaz

ão in

eren

te f

or li

near

, es

ta t

ende

a a

bert

ura

rápi

da,

enqu

anto

que

as

cara

cter

ístic

as i

nere

ntes

igu

ais

porc

enta

gem

, te

ndem

a l

inea

r co

nfor

me

pode

mos

ver

pel

as F

igur

as

7.49

, 7.5

0 e

7.51

.

F

igur

a 7.

49-

Car

acte

ríst

icas

de

vazã

o

F

igur

a 7.

50-

Exe

mpl

o de

apl

icaç

ão d

e um

a vá

lvul

a co

m c

arac

terí

stic

a in

eren

te =

% o

nde

o p

varia

227

Fig

ura

7.51

- E

xem

plo

de a

plic

ação

de

uma

válv

ula

com

car

acte

ríst

ica

iner

ente

line

ar o

nde

o ·p

é c

onst

ante

7.8.

5A

lcan

ce d

e fa

ixa

da

válv

ula

O a

lcan

ce d

e fa

ixa

de u

ma

válv

ula

pode

ser

def

inid

o co

mo

send

o a

rela

ção

entr

e a

vazã

o

máx

ima

e m

ínim

a co

ntro

láve

is.

Ele

é o

btid

o di

vidi

ndo-

se o

coe

ficie

nte

de v

azão

(em

por

cent

agem

)

mín

imo

efet

ivo

ou u

tiliz

ável

pel

o co

efic

ient

e de

vaz

ão (

em p

orce

ntag

em)

máx

imo

efet

ivo

ou u

tiliz

ável

.

Da

mes

ma

form

a qu

e a

cara

cter

ístic

a de

vaz

ão,

o al

canc

e de

fai

xa s

e de

fine

com

o al

canc

e de

faix

a in

eren

te e

alc

ance

de

faix

a in

stal

ado.

O a

lcan

ce d

e fa

ixa

iner

ente

é d

eter

min

ado

em c

ondi

ções

de

qued

a de

pre

ssão

con

stan

te

atra

vés

da v

álvu

la,

enqu

anto

que

, o

alca

nce

de f

aixa

ins

tala

do o

btém

-se

em q

ueda

de

pres

são

variá

vel. O a

lcan

ce d

e fa

ixa

iner

ente

var

ia d

e vá

lvul

a pa

ra v

álvu

la e

m f

unçã

o do

est

ilo d

o co

rpo.

Na

válv

ula

glob

o é

da o

rdem

de

50:1

, na

esfe

ra d

e 50

:1 a

té 1

00:1

, na

borb

olet

a 20

:1 e

tc..

O a

lcan

ce d

e fa

ixa

inst

alad

o po

de t

ambé

m s

er d

efin

ido

com

o se

ndo

a re

laçã

o en

tre

o al

canc

e

de fa

ixa

iner

ente

e a

que

da d

e pr

essã

o.

7.9

Co

efic

ien

te d

e va

zão

(C

V)

O t

erm

o C

V,

por

defin

ição

, é

a qu

antid

ade

de á

gua

a 60

o F m

edid

a em

gal

ões,

que

pas

sa p

or

uma

dete

rmin

ada

rest

rição

em

1 m

inut

o, c

om u

ma

perd

a de

car

ga d

e 1

psi.

228

Exe

mpl

o: U

ma

válv

ula

de c

ontr

ole

com

CV

igu

al a

12

tem

um

a ár

ea e

fetiv

a de

pas

sage

m

quan

do

tota

lmen

te

aber

ta,

que

perm

ite

o es

coam

ento

de

12

G

PM

de

águ

a co

m

uma

pres

são

dife

renc

ial d

e 1

psi .

Bas

icam

ente

é u

m í

ndic

e de

cap

acid

ade,

com

o q

ual

estim

amos

ráp

ida

e pr

ecis

amen

te o

tam

anho

req

uerid

o de

um

a re

striç

ão e

m u

m s

iste

ma

de e

scoa

men

to d

e flu

idos

, co

nfor

me

a F

igur

a

7.52

.

F

igur

a 7.

52-

O C

V d

e um

a vá

lvul

a de

fine

o di

âmet

ro d

o an

el s

ede

e do

obt

urad

or

Qua

ndo

fizer

mos

a tr

oca

de u

ma

válv

ula

por

outr

o de

vem

os o

bser

var

se o

CV

e a

car

acte

ríst

ica

de v

azão

das

mes

mas

são

igua

is p

ara

que

a vá

lvul

a in

stal

ada

poss

a fu

ncio

nar

corr

etam

ente

.

7.10

Po

sici

on

ado

res

É o

dis

posi

tivo

que

trab

alha

em

con

junt

o co

m o

atu

ador

da

válv

ula

de c

ontr

ole

para

pos

icio

nar

corr

etam

ente

o o

btur

ador

em

rel

ação

à s

ede

da v

álvu

la,

conf

orm

e a

Fig

ura

7.53

. O

pos

icio

nado

r

com

para

o s

inal

em

itido

pel

o co

ntro

lado

r co

m a

pos

ição

da

hast

e da

vál

vula

e e

nvia

ao

atua

dor

da

válv

ula

a pr

essã

o de

ar

nece

ssár

ia p

ara

colo

car

o ob

tura

dor

na p

osiç

ão c

orre

ta.

Fig

ura

7.53

- P

osic

ioan

dor

229

As

prin

cipa

is li

mita

ções

do

posi

cion

ador

em

vál

vula

s sã

o:

Ven

cer

o at

rito

na h

aste

da

válv

ula

quan

do a

gax

eta

é co

mpr

imid

a co

m g

rand

e pr

essã

o, p

ara

evita

r va

zam

ento

do

fluid

o.

Par

a vá

lvul

as d

e se

de s

impl

es,

reco

loca

a v

álvu

la n

a ab

ertu

ra c

orre

ta,

quan

do a

pre

ssão

exer

cida

no

obtu

rado

r va

riar.

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r o

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l do

cont

rola

dor.

O p

osic

iona

dor,

por

exe

mpl

o, r

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e um

sin

al d

e 3

a 15

psi

do

cont

rola

dor

e em

ite u

m s

inal

de

6 a

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si p

ara

o at

uado

r.

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enta

r a

velo

cida

de d

e re

spos

ta d

a vá

lvul

a. U

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o-se

um

pos

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nado

r, e

limin

a-se

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ento

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os d

e lig

ação

ent

re a

vál

vula

e o

cont

rola

dor

e vo

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e do

atu

ador

.

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rter

a a

ção

do c

ontr

olad

or.

As

aplic

açõe

s an

terio

res

são

mui

to

usad

as,

entr

etan

to,

em

proc

esso

s rá

pido

s,

o us

o do

posi

cion

ador

pod

e se

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a a

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e do

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e, p

rinci

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ente

no

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nece

ssár

io, p

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ters

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a pr

essã

o ou

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osic

iona

dor.

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a 7.

54 a

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inst

alaç

ão d

e um

pos

icio

nado

r pn

eum

átic

o e

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igur

a 7.

55

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xem

plo

da in

stal

ação

de

um p

osic

iona

dor

elet

ropn

eum

átic

o.

F

igur

a 7.

54-

Exe

mpl

o de

inst

alaç

ão d

e um

pos

icio

nado

r pn

eum

átic

o

230

F

igur

a 7.

55-

Exe

mpl

o de

inst

alaç

ão d

e um

pos

icio

nado

r el

etro

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mát

ico

7.10

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osi

cio

nad

or

inte

ligen

te

O p

osic

iona

dor

inte

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te é

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ento

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a ge

raçã

o m

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essa

do e

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alm

ente

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ram

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ntre

os

posi

cion

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s e

os o

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s é

a el

imin

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do

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mec

ânic

o, s

endo

que

a r

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enta

ção,

ou

seja

, a

posi

ção

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da

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é fe

ita

atra

vés

do e

feito

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igur

a 7.

57 a

pres

enta

um

pos

icio

nado

r in

telig

ente

.

F

igur

a 7.

57-

Pos

icio

nado

r in

telig

ente

Exi

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ente

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ogra

mar

o in

stru

men

to: l

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te n

o se

u vi

sor,

atr

avés

de u

m H

and

Hel

d (p

rogr

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or)

ou a

trav

és d

e um

sof

twar

e de

pro

gram

ação

.

231

O

posi

cion

ador

in

telig

ente

pe

rmite

, at

ravé

s de

su

a pr

ogra

maç

ão,

obte

rmos

as

se

guin

tes

info

rmaç

ões:

Leitu

ra d

a po

siçã

o da

vál

vula

, sin

al d

e en

trad

a e

pres

são

no a

tuad

or;

Com

ando

s de

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ição

da

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ula,

con

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e a

utoc

alib

raçã

o;

Aut

o-aj

uste

s;

Tem

po d

e fe

cham

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e a

bert

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núm

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de c

iclo

s;

Grá

ficos

de

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são

x po

siçã

o;

His

tóric

o da

con

figur

ação

;

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rizaç

ão d

e flu

xo a

trav

és d

o pr

ogra

ma

de c

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linea

r, a

bert

ura

rápi

da e

tc;

Lim

ites

de

po

siçã

o.

A s

egui

r sã

o ap

rese

ntad

as a

lgum

as v

anta

gens

dos

pos

icio

nado

res

inte

ligen

tes:

Ele

va a

con

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a na

s m

anut

ençõ

es p

reve

ntiv

as;

O m

elho

r po

sici

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e c

ontr

ole

dinâ

mic

o da

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vula

aum

enta

m o

ren

dim

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do

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esso

;

Red

uz a

s va

riaçõ

es n

o pr

oces

so;

Cal

ibra

ção,

con

figur

ação

e g

eren

ciam

ento

do

posi

cion

ador

den

tro

da s

ala

de c

ontr

ole;

Pos

icio

nam

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e r

espo

sta

da v

álvu

la m

elho

rado

s .

A F

igur

a 7.

58 a

pres

enta

um

exe

mpl

o do

pos

icio

nado

r in

telig

ente

.

Fig

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7.58

- E

xem

plo

de in

stal

ação

de

um p

osic

iona

dor

inte

ligen

te

232

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esso

s; R

io d

e Ja

neiro

; ed

itora

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C;

2005

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ISO

900

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GA

, Egi

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A.:

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rum

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o, J

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e C

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roló

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199

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199

5