Este artigo foi reescrito para aplicações em usinas de geração de energia a vapor, com ênfase nas termelétricas (ciclos a vapor com caldeiras, turbinas, sistemas de água de alimentação/condensado e bypass HP/IP) e menção às usinas sucroenergéticas, nas quais a cogeração por queima de bagaço de cana exige controle robusto de vapor, água de alimentação e condensado em ambientes com variações térmicas e hidráulicas severas.
A operação segura e eficiente dessas plantas depende de válvulas capazes de bloquear, modular e proteger circuitos de vapor, água de resfriamento/condensado e combustíveis em altas pressões e temperaturas. Seleções inadequadas aceleram desgaste, aumentam ruído/cavitação, reduzem eficiência e elevam o risco operacional. Por isso, distinguir claramente funções (bloqueio on‑off, controle proporcional de vazão / pressão / temperatura, alívio de sobrepressão e anti retorno) e combinar materiais do corpo e internos ao fluido e às condições de serviço é essencial.
A seguir, apresentamos sete válvulas amplamente usadas em usinas a vapor, com aplicações, para cada tipo, e separação entre modelos indicados para controle proporcional e para bloqueio. Também abordaremos de forma superficial sugestões para cogeração sucroenergética.
Ao longo deste artigo, apresentamos sete válvulas usadas em usinas de energia, explicando suas aplicações, vantagens e importância dentro do contexto energético. Continue a leitura e entenda o papel estratégico dessas soluções para elevar a eficiência e a segurança operacional.
1. Válvula de esfera
A válvula de esfera oferece fechamento rápido, baixa perda de carga e elevada estanqueidade, características valiosas para manobras e isolação em linhas auxiliares, combustíveis e água de resfriamento. Entretanto, em vapor de média/alta pressão e temperatura, o uso para modulação contínua não é recomendado na configuração “full port” padrão devido à característica de alta recuperação de pressão e menor previsibilidade de controle; quando a aplicação exige modulação, emprega‑se a esfera segmentada ou a válvula de obturador excêntrico com atuador e posicionador adequados, não sendo recomendado o uso de válvulas do tipo esfera com caracterização. Em serviços de vapor quente, priorize sedes metálicas e trim endurecido (ex. Stellite / Tungstênio) para resistir à temperatura e erosão.
Recomendações:
Controle proporcional — Esfera segmentada para fluidos limpos e com temperatura até 200ºC, obturador rotativo excêntrico (plug excêntrico) para aplicações mais severas, equipadas com posicionador; atenção a ruído e potencial vazão bloqueada (choked flow) em gases / vapor.
Bloqueio — Esfera tradicional com passagem plena ou reduzida, vedação macia em temperaturas até 180°C, sede metálica acima de 200 °C, especialmente em combustíveis e utilidades.
2. Válvula gaveta
A gaveta é um dispositivo de bloqueio para abrir / fechar totalmente, com perda de carga mínima quando totalmente aberta. Não deve ser usada para controle (estrangulamento) por instabilidade e dano ao obturador / assento. É comum como bloqueio em coletores de vapor principal, (headers de processo) e linhas de água de alimentação / condensado de grande diâmetro.
Recomendações:
Controle proporcional — Não recomendado.
Bloqueio — Gaveta (rising stem) com cunha resiliente ou sólida, classe de vazamento conforme necessidade de estanqueidade do sistema
3. Válvula globo
A válvula globo é o padrão de controle proporcional em vapor / água de alimentação por permitir curvas inerentes (igual‑percentual / linear), boa estabilidade e opções de guias para altos diferenciais de pressão (ΔP), com internos de baixo ruído e anti cavitação (em líquidos). Em usinas a vapor, é típica no controle de nível de caldeira, spray water de atemperadores, bypass HP / IP e válvulas de controle de turbina (em versões específicas). Em cogeração sucroenergética, é frequente no controle de vapor de extração para processo e na recirculação mínima de bombas de alimentação.
Recomendações:
Controle proporcional — Globo guiada na sede (V-port) ou com gaiola (cage‑guided), plug balanceado quando necessário, característica igual a percentagem para vazão / pressão variável; internos para baixo ruído ou para prevenção de cavitação, geralmente endurecidos conforme ΔP e serviço.
Bloqueio — Apesar de muitas válvulas tipo globo atingirem a classe de vedação IV–VI, válvulas de controle não substituem válvulas dedicadas de bloqueio quando se exige vedação total “zero leakage” operacional; use válvulas de bloqueio em paralelo.
4. Válvula de retenção
A válvula de retenção impede o refluxo automaticamente, protegendo bombas de condensado / água de alimentação e evitando reversão em linhas de vapor e condensado. Seleciona-se o tipo (disco basculante, dupla placa, pistão, spring‑loaded) conforme diâmetro, orientação e velocidade de escoamento, visando minimizar o “martelo hidráulico” (water hammer) e perda de carga. Embora não realize controle de processo, é crítica para a integridade do conjunto de turbina‑gerador e dos circuitos de bombeamento. (Referência geral às funções de anti retorno em sistemas de processo).
Recomendações:
Controle proporcional — Não aplicável.
Bloqueio — Função automática de anti retorno; escolha do tipo conforme regime de fluxo e requisitos de fechamento rápido.
5. Válvula borboleta
A borboleta é leve, compacta e econômica para grandes diâmetros, muito usada em água de resfriamento e ar / ventilação. Para vapor, utilize desenho de alto desempenho (duplo ou triplo excêntrico) e, acima de 200 °C, opte por sede metálica. Para modulação, dimensione a faixa útil de abertura (p.ex., 15°–75° em alto desempenho) e atente ao potencial de ruído em gases. Em vapor de alta pressão, globos e válvulas específicas de bypass geralmente oferecem melhor estabilidade / ruído.
Recomendações:
Controle proporcional — Borboleta de alto desempenho (dupla / tripla excentricidade) com posicionador; avaliar necessidade de internos para baixo ruído, pode não ser boa para diferenciais de pressão elevada.
Bloqueio — Borboleta com sede elastomérica para água fria, gases ou vapores até 180°C; sede metálica em vapor com temperaturas acima de 180°C, em aplicações Sucroenergéticas, pode ser necessário que as válvulas tenham seu materiais que permitam operações mesmo em caso de incêndios (Fire Safe Design).
6. Válvula reguladora auto operada
Reguladores auto‑operados de pressão mantêm pressão a montante (reguladores redutores) ou a jusante (sustentadores / aliviadores) sem energia externa, usando a força do próprio processo sobre membrana / mola. Já os reguladores auto‑operados de temperatura (válvulas termostáticas) usam um sistema sensor‑bulbo‑capilar com fluido de enchimento que se expande / contrai, modulando a abertura da válvula para manter a temperatura desejada de um trocador, linha de óleo de selagem ou aquecimento local, muito comuns em ramais auxiliares de usinas e em processos de aquecimento nas plantas sucroenergéticas. Diferentemente de um regulador de pressão, o elemento atuante do termostático responde a temperatura, não a pressão, e sua instalação exige boa transferência térmica do sensor e correção desvio (offset) por histerese térmica do sistema. Em malhas críticas de caldeira / turbina, prevalecem válvulas de controle com atuador e posicionador, mas auto‑operadas e termostáticas são excelentes para pontos locais, simples e resilientes
Recomendações:
Controle proporcional — Reguladores auto operados de pressão (redução / sustentação) e temperatura (termostáticos) com seleção de molas / faixas e materiais compatíveis; considerar ruído em gases e necessidade filtros (strainers).
Bloqueio — Não recomendado.
7. Válvula de alívio ou segurança
Essencial para proteger caldeiras, vasos e linhas contra sobrepressão: abre automaticamente ao ultrapassar a pressão de ajuste e fecha ao retorno seguro. Em usinas a vapor, aparece em tampos de caldeira, superaquecedores, linhas de vapor e vasos de condensado. A seleção considera capacidade, tipo de acionamento e classe de vedação. Não é válvula de controle nem de bloqueio e sua instalação segue normas e práticas próprias. (Função de segurança consolidada na literatura de válvulas e códigos aplicáveis.)
Recomendações:
Controle proporcional — Não aplicável (função de proteção).
Bloqueio — Não aplicável (não se utiliza para isolação de linha).
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