INDÚSTRIA E COMÉRCIO DE VÁLVULAS LTDA www. Fluidcontrols.com.br - Fone: (27) 3398-4777
M-VSA-A APRESENTAÇÃO 1 / 1 APRESENTAÇÃO DA EMPRESA A Fluid Controls do Brasil ao longo de 28 anos de experiência em fabricação de Válvulas de Segurança e Alívio, acumulou sólidos conhecimentos, traduzindo em produtos eficientes e confiáveis, consolidando no mercado brasileiro a marca Fluid Controls do Brasil, sendo comprovado em produtos instalados em diversas usinas e parques industriais do país, atendendo a vários segmentos do mercado: Petroquímicos, Químicos, Farmacêuticos, Alimentícios, Siderúrgicos, Metalúrgicos, Celuloses, Cimenteiros, Mineração, Extração de Rochas ornamentais, Bebidas, Confecções, etc. A Fluid Controls do Brasil é certificada ISO 91:20, garantindo um rígido controle de qualidade, assegurando o estabelecimento das exigências normativas e dos procedimentos de fabricação, resultando em processos eficientes e menor tempo de entrega dos produtos. Com a eficiência de nossos produtos, a constante atualização tecnológica e os atendimentos personalizados, de acordo com a necessidade de cada cliente, a Fluid Controls do Brasil pode oferecer mais do que produtos de qualidade, e sim, soluções em segurança, protegendo equipamentos e salvando vidas, gerando tranqüilidade para nossos clientes. As Válvulas de Segurança e Alívio Fluid Controls, em todas as suas séries, são projetadas para proteger automaticamente equipamentos e instalações contra sobrepressões, garantindo a confiabilidade do sistema em operação, menor custo operacional e de manutenção. As Válvulas de Segurança e Alívio são fabricadas seguindo as exigências nacionais e internacionais obedecendo aos critérios técnicos estabelecidos, conforme normas ASME SEÇÃO VIII, API, ABNT e Petrobras. APRESENTAÇÃO DO MANUAL É com muita satisfação que a Fluid Controls do Brasil apresenta o Manual de Válvulas de Segurança e Alívio. Um documento elaborado com inúmeras informações técnicas de diversas normas aplicadas em válvulas de segurança e alívio, sendo sua base conforme norma ASME VII DIV I. Nosso desejo é que ele seja utilizado como material de apoio dentro das diversas necessidades das indústrias, entidades de ensino, bem como os profissionais técnicos da área manutenção. Darcy Rodrigues Filho Diretor Página 2 de 47
M-VSA-SU SUMÁRIO 1 / 2 1 SUMÁRIO 1 Sumário Pág. 3 e 4 2 Histórico Pág. 5 a 9 2.1 Introdução 2.2 Breve Histórico 2.3 histórico das Válvulas de Segurança e Alívio National Board e ASME 3 Definições Pág. 10 a 13 3.1 Válvula de Segurança 3.2 Válvula de Alívio 3.3 Válvula de Segurança e Alívio 3.4 Válvula Balanceada 3.5 Válvula Convencional (standard) 3.6 Válvula Tipo Piloto-Operada 3.7 a 30 Demais definições 4 Válvulas de Segurança e Alívio para Caldeiras ASME I Pág. 14 e 15 5 Válvulas de Segurança e Alívio para Vasos de Pressão ASME VIII Pág. 16 a 19 5.1 Generalidades 5.2 Válvulas de Alívio de Pressão 5.3 Válvulas de alívio para Líquidos 5.4 Marcação 5.5 Capacidade das Válvulas de Segurança e Alívio 5.6 Requisitos de Projeto 5.7 Materiais 5.8 Ensaios de Produção 5.9 Critério de aceitação para estanqueidade 6 Componentes e Acessórios Pág. 20 a 26 6.1 Introdução 6.2 Principais partes e suas funções 6.2.1 Bocal 6.2.2 Vedações 6.2.3 Molas 6.2.4 Haste e Guias 6.2.5 Alavanca 6.2.6 Lacre 6.2.7 Corpo 6.3 Componentes e Acessórios para Válvulas de Segurança 6.4 Componentes e Acessórios para Válvulas de Alívio 6.5 Vista em Corte de uma Válvula de Segurança 7 Princípios de Operação de Válvulas de Segurança e Alívio Pág. 27 a 30 7.1 Introdução 7.2 Características Básicas de Operação 7.2.1 Válvulas de Segurança 7.2.2 Válvulas de Alívio Página 3 de 47
M-VSA-SU SUMÁRIO 2 / 2 7.2.3 Válvulas Segurança e Alívio 7.3 Abertura da Válvula 7.4 Forças expansivas de abertura 7.5 Forças reativas de abertura 7.6 Curso total 7.7 Diferencial 7.8 Atuação da mola 7.9 Diferencial de pressão 7.9.1 Diferencial entre pressão de operação e ajuste 7.9.2 Compensação da pressão de ajuste em função da temperatura 8 Fenômenos operacionais Pág. 31 e 32 8.1 Introdução 8.2 Batimento ( Chattering ) 8.2.1 Principais causas do Chattering 8.2.2 Soluções 8.3 Chiado ( Simmering ) 8.4 Flutuação ( Flutting ) 9 Tolerâncias do Código para testes em Válvulas de Segurança e Alívio Pág. 33 9.1 Tolerâncias para Válvulas para Caldeiras ASME I 9.2 Tolerâncias para Válvulas para Vasos de Pressão ASME VIII 10 Cuidados necessários Pág. 34 e 35 10.1 Inspeção de recebimento 10.1.1 Cuidados específicos 10.2 Manuseio e Transporte 10.3 Armazenamento 11 Instalação Pág. 36 e 37 11.1 Inspeção final antes da instalação 11.2 Instalação 11.3 Detalhes para a instalação - Figuras 12 Manutenção e Calibração de Válvulas de Segurança e Alívio Pág. 38 a 40 12.1 Introdução 12.2 Retiradas de Válvulas para manutenção 12.3 Seqüências de atividades de manutenção 12.4 Periodicidade de calibração 12.4.1 Freqüência de calibração conforme normas 13 Tabelas para conversões Pág. 41 e 42 14 Tabela para vedações Pág. 43 15 Tabelas de Vazão Pág. 44 a 47 Página 4 de 47
M-VSA-H HISTÓRICO 1 / 5 2 HISTÓRICO 2.1 INTRODUÇÃO Uma válvula de segurança ou de segurança e alívio em uma caldeira ou um vaso de pressão significa a diferença entre uma condição anormal de alta pressão sendo seguramente eliminada e a violenta ruptura do vaso, que pode causar resultados catastróficos envolvendo morte, ferimentos pessoais e danos à propriedade. A função de toda válvula de segurança instalada em caldeiras, vasos de pressão ou processos industriais é aliviar o excesso de pressão, devido ao aumento da pressão de operação acima de um limite pré-estabelecido no projeto do equipamento por ela protegido. O objetivo de se instalar uma válvula de segurança é a proteção de vidas e propriedades. Essa proteção ocorre quando a válvula é capaz de descarregar uma determinada quantidade de fluxo, suficiente para reduzir a pressão de um sistema a um nível seguro. Por isso, os termos segurança, alívio, e alívio e segurança se aplicam às válvulas que têm a finalidade de aliviar a pressão de um sistema. 2.2 BREVE HISTÓRICO Válvula de segurança é um dispositivo de alívio de pressão que existe desde 1682, quando foi inventada pelo francês Denis Papin. O modelo inventado funcionava com um sistema de contrapeso, onde um peso ao ser movimentado ao longo de uma alavanca alterava a pressão de ajuste. No começo da Revolução Industrial, quando o homem tentava compreender a energia e controlar o seu confinamento, ocorreram inúmeras baixas e grandes perdas materiais. Exemplo é que os primeiros geradores utilizados na indústria naval, a vapor, explodiram 66 vezes consecutivas com várias vítimas. Naquela época, ocorriam tragédias diárias devido a explosões de caldeiras para aquecimentos domésticos, inclusive porque o controle dessas pressões era basicamente manual, dependia operacionalmente do homem e, consequentemente, estava sujeito a falha humana. Em 1848 o inglês Charles Ritchie foi o primeiro a introduzir um meio de aproveitar as forças expansivas do fluido para aumentar o curso de abertura do disco da válvula. Este nada mais era do que um lábio em volta da área de vedação do bocal, porém, era fixo. Hoje no lugar desse lábio existe o anel do bocal, uma peça rosqueada usada para variar a força de abertura da válvula. Em 1863 Willian Naylor introduziu mais uma melhoria para aumentar o curso de abertura da válvula, aumentando a força reativa. Esta melhoria era um segundo lábio em volta do disco, e que hoje em dia é uma saia na face inferior do disco. As válvulas modernas utilizam os princípios de projeto de ambos para aproveitar as forças reativas e expansivas do fluido de processo para alcançarem o curso máximo e consequentemente a vazão máxima. A válvula de contrapeso, devido a sua falta de precisão, foi responsável por diversas explosões de caldeira e vasos de pressão e, consequentemente, perdas de vidas. A partir de 1927, O Código ASME, Seção I, não permitiu que fossem instaladas válvulas de contrapeso em caldeiras. Somente a partir de 1869 é que foi inventada a válvula de segurança tipo mola a partir do projeto de dois americanos, George Richardison e Edward H. Ashcroft. Entre os anos de 1905 e 1911 houve na região da Nova Inglaterra, nos Estados Unidos, aproximadamente 17 explosões de caldeiras e que resultou na morte de 13 pessoas. Página 5 de 47
M-VSA-H HISTÓRICO 2 / 5 Perto de 1908, alguns Estados e Municípios começaram a promulgar Leis e Ordens para regular a construção, instalação e operação de caldeiras e vasos de pressão. Os requisitos variavam enormemente. A necessidade de um conjunto padrão de regras, aceitável a todos, pelo menos a princípio, fornecendo um razoável fator de segurança, tornou-se muito evidente. Em função disso, em 1911, a ASME criou um Comitê para formular tal conjunto regras padrão. Os primeiros frutos desse Comitê apareceram em 1914, com a distribuição do Código de Caldeiras ASME, Seção I, para Vasos de Pressão Submetido a Fogo (caldeiras). Esta seção do código tornou-se uma exigência obrigatória em todos os estados dos Estados Unidos que reconheceram a necessidade por um regulamento. Foi publicada então em 1914 e formalmente adotada na primavera de 1915. 2.3 HISTÓRICO DAS VÁLVULAS DE NATIONAL BOARD E ASME. A National Board of Boiler and Pressure Vessel Inspectors (Comissão Nacional de Inspetores de Caldeira e Vasos de Pressão) sendo uma organização dedicada à segurança de caldeiras e vasos de pressão, reconhece a extrema importância das válvulas de segurança e alívio, além de outros dispositivos de segurança contra pressão para operação segura de caldeiras e vasos de pressão. Através dos anos ela vem lutando por uma proteção adequada contra a sobre-pressão, que se espera que as válvulas de segurança e alívio forneçam. A National Board é uma organização compreendida pelos chefes de inspetores dos estados e cidades dos Estados Unidos e Províncias do Canadá e é organizada com o propósito de promover maior segurança para vidas e propriedades, assegurando uma ação concreta e mantendo uniformidade na construção, instalação, inspeção e reparos de caldeiras e outros vasos de pressão e seus acessórios. A National Board foi organizada em 2 de dezembro de 1919, na cidade de Nova York. Os estados representados foram Ohio, Pennsylvania, Michigan e New Jersey, onde os participantes consistiam de representantes, no cargo, dos departamentos de inspeção de caldeira dos estados e cidades dos Estados Unidos e das Províncias do Canadá que operam segundo as regras do Código de Caldeira da ASME American Society Mechanical Engineers (Sociedade Americana dos Engenheiros Mecânicos). COPYRIGHT 1978 pela The National Board of Boiler and Pressure Vessel Inspectors 1055 Crupper Avenue Columbus, Ohio 43229 By S.F. Harrison, P.E. Executive Director of The National Board of Boiler and Pressure Vessel Inspetores Registered P.E. State of California. Os parágrafos do Código da ASME têm sido dedicados a válvulas de segurança desde a criação deste código, em 1914, entretanto, é interessante refletir sobre algumas publicações anteriores a esta data. Em 1898, um pequeno livro por Richard H. Buel, intitulado Válvulas de Segurança foi publicado pelas Séries de Ciência de Van Nostrand. Este livrinho discutia válvulas de segurança em geral e devotou muitas páginas na determinação de comprimentos de alavanca e pesos, para chegar aos requisitos de pressão de ajuste em uma dada válvula. Página 6 de 47
M-VSA-H HISTÓRICO 3 / 5 Em 1909, o Sr. A.B. Carhart em uma publicação de um estudo da ASME preparado pela Crosby Stean and Valve Company, fazendo referência a uma patente do Sr. Richardson datada de 19 de janeiro de 1869. Em parte, a patente descreve os princípios de operação de uma válvula de pop de assentamento chanfrado. A apresentação do Sr. Carhart s também referencia um panfleto governamental de 1875 preparado por um comitê especial da Board of Supervising Inspectors of Steel Vessels. A reportagem envolve testes conduzidos em válvulas por vários fabricantes onde as pessoas, representando estas válvulas, foram liberadas para ajustá-las quanto à pressão, alimentação e qualquer deficiência existente e depois informar ao Comitê quando estivessem prontos para um teste. Continuando, a reportagem indica que na maior parte das vezes as válvulas tiveram que ser reajustadas, após serem apresentadas para teste. A ação das válvulas de segurança de pop e os méritos dos multiplicadores de força, para adicional levantamento contra passagem livre nos assentos chanfrados, sem obstrução, escapando para a atmosfera, foram também discutidos. Em uma reunião da ASME, em Nova York, em 23 de fevereiro de 1909, o Sr. P.G. Darling discutiu a capacidade de válvulas de segurança. Ele conduziu testes para determinar curso e capacidade, e observa que todas as primeiras regras e fórmulas são de um tipo que avalia todas as válvulas com uma dada bitola nominal da mesma capacidade. Ele apontou que os resultados indicam cursos e capacidade que variam até 3%, em diferentes válvulas fabricadas com a mesma bitola e mesmas condições, portanto ele apresentou uma regra incorporando o curso. Na mesma reunião da ASME, o Sr. Carhart apresentou alguns princípios do projeto de válvulas de segurança. Ele discutiu a importância das molas e do seu projeto, que tem sido considerado como um detalhe de pouca importância, fabricado sem um conhecimento exato ou estudo, utilizando um costume geral ou uso que pareceu satisfatório no passado e fazendo-o tão bem quanto das dimensões convenientemente utilizadas nas válvulas visando, primeiramente, a economia de material, a atendendo proporções e graduações uniformes de bitola, deste modo forçando todos as dimensões das molas para largas faixas de pressão para ir para dentro do mesmo corpo ou fundido. Em 1913, A.B. Carhart apresentou um documento Ajustes das Válvulas de Segurança, onde ele discutiu as então presentes regras e propôs outras. Suas novas regras recomendavam que o curso apropriado para cada dimensão de válvula e pressão de caldeira fosse fixado empiricamente, e que os correspondentes valores limites da descarga de vapor ou evaporação da caldeira e as áreas de grelha ou superfície de aquecimento fossem tabeladas. A primeira edição do Código, em 1914, foi a primeira vez em sua história em que praticamente todos os fabricantes de válvulas de segurança concordavam com uma especificação uniforme para seus produtos que poderia ser melhor para a segurança pública. Entretanto, houve críticas dos usuários e inspetores de que era muito pesado e complicado. Esta edição forneceu uma tabela para a determinação da bitola de uma válvula requerida e uma equação no apêndice para o cálculo dos valores não fornecidos na tabela. Ela foi baseada, em parte, no combustível consumido e no calor de combustão. A equação também continha um número para o calor latente de vaporização e o coeficiente de descarga foi baseado na equação de Napier. Não eram necessários testes de vazão nem estavam sequer envolvidos na equação. A capacidade da válvula devia ser tal que evitasse que a pressão subisse mais que 6% acima da máxima pressão de trabalho permissível. A edição de 1914 também forneceu alguns requisitos para projeto, incluindo a exigência de uma válvula de ação pop, atuada por mola, com um assento, e também, a superfície de encosto do disco em um ângulo de aproximadamente 45 graus ou plano, com 90 graus da linha de centro da haste. Havia a exigência de um máximo diferencial de alívio e três métodos eram fornecidos para checar a capacidade. Estes eram: a) fazendo um teste de acumulação; b) medindo a máxima quantidade de combustível que podia ser queimada e computando a capacidade de evaporação correspondente; ou Página 7 de 47
M-VSA-H HISTÓRICO 4 / 5 c) determinando a máxima capacidade de evaporação medindo a água da alimentação. Em dezembro de 1916, George H. Clark apresentou na reunião da ASME um documento Válvulas de Segurança para Vapor, onde apresentava um esboço das considerações teóricas que dirigem a ação das válvulas de curso longo e curto. O documento também introduziu o conceito de projeto de anel duplo. Na de 1927, os trabalhos indicaram que a válvula de peso morto ou de alavanca pesada, não deve ser usada. A capacidade máxima para as válvulas da Seção I era 3% acima da de ajuste, enquanto a válvula era para evitar que a pressão aumentasse mais que 6% acima da máxima pressão admissível de trabalho do vaso. Durante 1935 e 1936, a National Board empregou o Laboratório do Departamento de Engenharia Mecânica da Universidade do Estado de Ohio, sob a direção do Professor Paul Bucher, para conduzir testes de capacidade em válvulas de segurança de vários fabricantes. Dezoito testes foram realizados em diferentes bitolas e a aproximadamente 150 psig. A capacidade real testada expressada como uma porcentagem da capacidade da plaqueta variou de 15,7 a 1,8%. Em data posterior as válvulas de outro fabricante foram testadas e estas tinham capacidades de 110 a 188%. Todos estes testes mostraram uma necessidade de um método melhor para o dimensionamento de válvulas. A National Board apresentou um artigo, em 17 de janeiro de 1936, envolvendo alguns destes resultados e os seus membros decidiram requerer de todos os fabricantes fornecedores de válvulas, para uso em estados e cidades que tivessem sócios na National Board, que fabricassem de acordo com as regras do Código, e também que cumprissem certas exigências de teste. Esta ação foi de tal importância que um comitê especial foi nomeado para cooperar com a National Board na consideração das revisões do Código. Isto foi a formação do Comitê Especial das Exigências para Válvulas de Segurança Special Committee on Safety Valve Requirements, com o Sr. H.B. Oattey como presidente. Na edição de 1937, na Secção I, do Código de Caldeiras de Energia, exigiu os testes de três bitolas representativas de cada projeto para três diferentes pressões. 90% da capacidade obtida era para ser creditada à válvula. Estes testes deviam ser conduzidos e certificados por um inspetor do estado, um inspetor municipal ou um inspetor regularmente empregado por uma companhia de segurança autorizado a assegurar caldeiras contra explosão nos estados e municípios que haviam adotado o Código. Essa edição chamou também a atenção para o Código do Símbolo V, estampado nas válvulas que seguiam as exigências do Código. A tolerância do ponto de abertura foi estabelecida como mais ou menos 2 lbs para pressões abaixo de 70 lbs, 3 % para pressões de 71 a 3 lbs, e 10 lbs para pressões acima de 3 lbs. Em 1939, a National Board publicou seu primeiro livro Testes de Capacidades de Válvulas de Segurança baseado no programa de testes iniciados pela National Board. A edição de 1940 chamava atenção para a determinação de um coeficiente de descarga médio, para nove válvulas testadas, e o uso deste valor na determinação da capacidade de alívio. A capacidade de alívio estampada na válvula não deveria exceder 90% do valor do teste testemunhado. A Secção sobre caldeiras de aquecimento de baixa pressão agora possui exigências iguais às da seção de caldeiras de força. Como resultado do trabalho desenvolvido pela National Board na Universidade do Estado de Ohio, um Boletim nº 110 da Engineering Experiment Station foi publicado em 1942, intitulado Vazão de Vapor em Válvulas de Segurança, de autoria de Eugene K. Falls como um apoio a sua tese de doutorado. Esta era a primeira publicação tratando da vazão em válvulas de segurança, e foi utilizada por várias companhias e indivíduos procurando um entendimento básico da operação de uma válvula de segurança. Seguiu-se a tese Testando Válvulas de Segurança por E.K. Falls e Jose Ramirez. Página 8 de 47
M-VSA-H HISTÓRICO 5 / 5 Forçada por algumas sérias perdas em caldeiras de aquecimento de água quente, no início dos anos 40, a National Board patrocinou um programa de dispositivos de segurança de pressão em caldeiras de aquecimento, na Universidade do Estado de Ohio, no início de 1946. Das várias válvulas de segurança, para água quente, testadas neste programa de pesquisa foi observado que somente um limitado número delas poderia proteger um sistema de aquecimento com água quente de uma sobrepressão excessiva. Como resultado deste programa de pesquisa foi concluído, que, até que pesquisa básica seja conduzida em vazão de água quente saturada através de um orifício, como usado no projeto de válvulas de segurança, estas válvulas de segurança, para água quente, devem ser classificadas quanto à capacidade de vazão usando vapor como meio de teste. Os resultados deste programa de pesquisa foram apresentados em uma revisão de 1949 da Secção IV. Em 20 e 21 de março de 1951, em Columbus, Ohio, houve uma reunião de dois dias, com a National Board, professor Paul Bucher, da Universidade do Estado de Ohio, representantes dos fabricantes de válvulas de controles e membros do Comitê de Válvulas de Segurança do Comitê do Código de Caldeiras. Esta reunião levou aos métodos atuais de testar válvulas de segurança quanto à capacidade e subseqüente classificação. Estes métodos são: 1) Avaliar válvulas de uma certa bitola e ajuste de pressão; 2) Traçar uma curva da capacidade x acumulação de pressão para válvulas de uma capacidade e vários ajustes de pressão; 3) Coeficiente de descarga. Em 1956, a estampagem do Código do Símbolo UV tornou-se obrigatória para as válvulas de segurança e alívio da secção VIII. Ao mesmo tempo a equação de Napier tornou-se a base para a vazão de vapor teórica. No verão de 1959 o Comitê Especial de Exigências para Válvulas de Segurança tornou-se o Subcomitê de Exigências para Válvulas de Segurança. Em 1972, a Secção VIII de Vasos de Pressão, foi alterada para incluir um método de classificação de válvulas de alto coeficiente e bocal totalmente aberto, em líquidos saturados. O método proposto foi desenvolvido em partes da fase final do trabalho de pesquisa na Universidade do Estado de Ohio, patrocinado pela National Board. Os testes deram suporte de evidência aos procedimentos de cálculo propostos pelo grupo tarefa. Em 1º de julho de 1973, os montadores de válvulas de segurança foram obrigados, pelas Secções I e III, Divisões 1 e 2, a utilizar o símbolo V de válvula de segurança da ASME e os símbolos UV de válvula de alívio para montar válvulas de outros fabricantes. As exigências de protótipo, capacidade provisória de cinco anos, da Secção IV, foram estendidas às exigências da Secção I, Secção VIII, Divisões 1 e 2. Todas as válvulas com o certificado de capacidade da National Board são listadas em sua publicação que iniciando na Edição de 1º de julho de 1975 deve ser atualizada a cada intervalo de seis meses com a distribuição do adendo. Durante o final de 1975, o primeiro Certificado de Autorização para Estampagem da Válvula de Segurança foi fornecido a um fabricante estrangeiro, indicando a contínua expansão daquele fornecidos pelo Código ASME. Até os anos 90, existiam nove laboratórios autorizados a conduzir testes de certificação. Setes destes pertencem a companhias e dois independentes de filiação a uma companhia. Página 9 de 47
M-VSA-DT DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIAS 1 / 4 3 DEFINIÇÕES São adotadas as seguintes definições e terminologias referentes a válvulas de segurança/alívio e suas partes: 3.1 VÁLVULA DE SEGURANÇA É um dispositivo automático de alívio de pressão, atuada pela pressão estática na entrada e caracterizada pela abertura instantânea POP uma vez atingida a pressão de abertura. * Usada para fluidos compressíveis: Ar comprimido, vapor ou gás. 3.2 VÁLVULA DE ALÍVIO É um dispositivo automático de alívio de pressão, atuada pela pressão estática na entrada, caracterizado por uma abertura progressiva e proporcional ao aumento de pressão acima da pressão de abertura. * Usada para fluidos incompreensíveis: Líquidos. 3.3 VÁLVULA DE É um dispositivo de alívio de pressão adequado para trabalhar como válvula de segurança ou válvula de alívio, dependendo da aplicação desejada, podendo ser utilizada tanto para vapor, gás e líquidos, simultaneamente. 3.4 VÁLVULA BALANCEADA É o tipo de válvula que tem incorporado meios de minimizar o efeito da contrapressão por ocasião da descarga. Normalmente possui um fole balanceado para esse fim. 3.5 VÁLVULA CONVENCIONAL (STANDARD) É o tipo de válvula que tem seu desempenho afetado diretamente pela aplicação e/ou variação de contrapressão. 3.6 VÁLVULA TIPO PILOTO-OPERADA É o tipo de válvula que a válvula principal de alívio está combinada e é controlada por uma válvula auxiliar auto-operada (válvula-piloto). 3.7 PSV (Pressure Safety Valve) É o Termo aplicado nas indústrias, por motivos culturais, para designar uma válvula de segurança e alívio (VSA), válvula de alívio (VA) ou uma válvula de segurança, quer seja de ação direta ou piloto-operada. 3.8 PRESSÃO DE PROJETO É a pressão para a qual as válvulas devem ser projetadas a fim de atender as condições de pressão e temperatura mais severas, previstas em operação normal. 3.9 PRESSÃO DE OPERAÇÃO È a pressão efetiva atuante sob a válvula nas condições de trabalho (pressão de trabalho). 3.10 PRESSÃO MÁXIMA DE TRABALHO ADMISSÍVEL (PMTA) É a máxima pressão manométrica de trabalho permitida para o equipamento na temperatura, compatível com o código de projeto, a resistência dos materiais utilizados, as dimensões do equipamento e seus parâmetros operacionais. Nota: Ela é a base para o ajuste da pressão das válvulas de segurança que protegem o vaso. 3.11 PRESSÃO DE ABERTURA - PA ( Set Pressure ) É a pressão manométrica na qual a válvula abre sob as condições normais de serviço. Página 10 de 47
M-VSA-DT DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIAS 2 / 4 3.12 PRESSÃO DE AJUSTE É a pressão manométrica na qual a válvula abre em bancada de teste, incluindo correções para contrapressão e temperatura. Nota: Em uma válvula de segurança, a pressão de ajuste é o ponto de explosão POP, ou seja, abertura instantânea. Em uma válvula de alívio, a pressão de ajuste é o ponto no qual a válvula inicia a descarga. 3.13 PRESSÃO DE FECHAMENTO/REASSENTAMENTO É a pressão estática em que a válvula volta a fechar (o disco reassenta sobre o bocal), e não há fluxo mensurável. 3.14 DIFERENCIAL DE ALÍVIO ( Blow Down ) É a diferença entre a pressão de abertura e a de fechamento, expressa em porcentagem da pressão de abertura. 3.15 PRESSÃO DE VEDAÇÃO E a pressão medida na entrada da válvula, logo após o seu fechamento, tendo vedação total. 3.16 ESTANQUEIDADE É o vazamento máximo admissível para as válvulas sob determinadas condições, seguindo parâmetros normativos (conforme tabela item 5.9 deste manual). 3.17 PRESSÃO DE ALÍVIO É o resultado da soma das pressões de ajuste e a sobrepressão, medida na entrada da Válvula. 3.18 SOBREPRESSÃO É o aumento da pressão acima da pressão de abertura da válvula durante a descarga da válvula. Normalmente expressa em porcentagem da pressão de abertura. Devem ser adotados os seguintes valores, de acordo com a ASME: Ar e gases 10% (Seção VIII) Vapor (linha) Fogo 10% (Seção VIII) 21% (Seção VIII) Vapor (caldeira) 3% (Seção I) Líquidos 25% (não codificado) 3.19 CONTRAPRESSÃO É a pressão existente na conexão de saída da válvula, devido à pressão no sistema de descarga. É a soma da contrapressão superimposta e da contrapressão desenvolvida. a) Constante: Quando não há variação aceitável da pressão no lado de descarga em quaisquer condições de operação, com a válvula abera ou fechada. b) Superimposta: Pressão existente na conexão de saída da válvula no momento que a válvula é solicitada a operar. É o resultado da pressão no sistema de descarga originada de outras fontes, podendo ser constante ou variável. c) Desenvolvida: Pressão existente na conexão de saída da válvula provocada pela perda de carga na linha de saída após a sua abertura. Página 11 de 47
M-VSA-DT DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIAS 3/ 4 3.20 ACÚMULO É o máximo aumento de pressão acima da PMTA do sistema durante a descarga da válvula, expressa normalmente em porcentagem da pressão de abertura. 3.21 CURSO MÁXIMO É o deslocamento do disco entre a sede e a posição de abertura completa. 3.22 DISPARO ( POP ) É a ação de disparo caracterizada da abertura das válvulas quando usadas com fluido compressível. 3.23 CAPACIDADE REAL DE DESCARGA É a capacidade de descarga determinada experimentalmente sob a pressão de alívio. 3.24 CAPACIDADE TEÓRICA DE DESCARGA É a capacidade de descarga obtida por cálculo. 3.25 COEFICIENTE DE DESCARGA É o coeficiente da capacidade real dividida pela teórica. 3.26 ÁREA DE DESCARGA É a áera real que limita a vazão da válvula.. 3.27 BATIMENTO ( Chatter Chattering ) É o movimento rápido e anormal caracterizado por aberturas e fechamentos em rápida sucessão, onde o disco fica entrando em contato com o bocal. É uma vibração muito forte que ocorre com essas peças no momento da abertura da válvula. Esse fenômeno normalmente ocorre com fluidos compressíveis, porém, nos líquidos pode ser encontrado quando a tubulação de entrada para a válvula de alívio é muito longa e induz o liquido a altas velocidades de escoamento. 3.28 CHIADO ( Simmer Simmering ) É o escape audível ou visível que ocorre numa válvula que opera com fluidos compressíveis. Normalmente este ocorre a 98% da pressão de ajuste da válvula, entre a sede do bocal e o disco de vedação, e de capacidade não mensurável. O principal dano é o desgaste das superfícies de vedação devido a erosão causada pela alta velocidade do fluido escoando nesse momento, além da fadiga da mola e desgaste das superfícies de guia. 3.29 FLUTUAÇÃO ( FLUTTING ) Fenômeno parecido com o Chettering, porém, não ocorre com o contato físico entre disco e bocal. Portanto as superfícies de vedação dessas peças não são danificadas, e sim as superfícies de guias. O curso de abertura e conseqüentemente a vazão da válvula ficam flutuando. Página 12 de 47
M-VSA-DT DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIAS 4/ 4 3.30 TABELA DE PRESSÕES Operação, trabalho, alívio, ajuste e diferencial de alívio 150 140 130 Sobrepressão (líquidos ou alívio térmico) 125 Sobrepressão (fogo) 121 116 Sobrepressão (vapor/gás) 110 105 Sobrepressão (caldeira) Máxima pressão de trabalho 103 permitida (MAWP) 1 98 SOBREPRESSÃO OU ACÚMULO Máxima pressão de ajuste permitida para múltiplas válvulas Máxima pressão de ajuste permitida para válvulas suplementares (fogo) Máxima pressão de ajuste permitida para válvulas suplementares (processo) PRESSÃO DE AJUSTE Início de abertura Diferencial de alívio 95 Reassentamento da válvula Máxima pressão de operação usual PORCENTAGENS DA MÁXIMA PRESSÃO DE TRABALHO PERMITIDA (MAWP) 90 Pressão para teste de vedação Página 13 de 47
M-VSA-VC VÁLVULA PARA CALDEIRA 1 / 2 4 VÁLVULA DE SEGURANÇA PARA CALDEIRA CONFORME ASME I Conforme determinado no parágrafo PG 67.1 do Código ASME, toda caldeira deverá ser provida de, pelo menos, uma válvula de segurança ou de alívio-e-segurança. Serão exigidas, no mínimo, duas válvulas quando a superfície de aquecimento da água for superior a 50m² ou quando a finalidade for de geração de energia elétrica com potência de entrada superior a 11KW/hr de potência. No caso de caldeiras aquatubulares providas de superaquecedor, a válvula de segurança deste deverá ser responsável por 15 a 25% da capacidade total de geração de vapor da caldeira. A capacidade dessas válvulas, para cada caldeira, conforme parágrafo PG 67.2 do Código ASME, deve ser tal que ela (ou elas) possa (Possam) descarregar todo vapor capaz gerado, sem permitir uma sobrepressão superior a 6%, em relação ao mais alto valor de ajuste adotado e, em hipótese alguma, superior a 6% a máxima pressão de trabalho permissível. A determinação da capacidade das válvulas deverá ser feita de acordo com PG 70, porém, jamais poderá ser inferior a capacidade máxima de geração de vapor, especificada pelo fabricante. Pelo menos uma das válvulas de segurança instaladas na própria caldeira, deverá ter um valor-de-ajuste correspondente ou inferior da máxima pressão de trabalho permissível (respeitando as exceções de PG 67.4). Em sendo usadas válvulas adicionais, o valor-de-ajuste mais alto não excederá em 3% a máxima pressão de trabalho permissível. A faixa total dos ajustes das válvulas de segurança de uma caldeira de vapor saturado não deverá exceder a 10% da mais alta pressão de ajuste adotada. Quando se tratar de caldeira de água a altatemperatura, este percentual poderá ser excedido. Numa eventual sobrepressão da caldeira, onde pode ser exigida a abertura de todas as válvulas de segurança, deverá haver uma seqüência exata de abertura entre elas, com isso deverá ser considerada a perda de carga entre o tubulão superior e o a superaquecedor. As válvulas de segurança de caldeiras normalmente têm dois anéis de ajuste para controlar o ciclo de abertura e fechamento destas. Existem projetos que não possuem esses anéis. O anel superior tem a função de controlar o diferencial de alívio da válvula, fazendo com que o vapor ao sair do bocal mude sua direção em 180º e formando junto com o anel deste, uma câmara acumuladora que irá multiplicar a força reatica contra a força da mola, fazendo com isto que o disco alcance seu curso máximo. O código ASME Seção I exige 4% ou 4 PSIG, o que for maior, para o diferencial de alívio das válvulas de segurança instaladas em caldeiras. As válvulas de segurança operando no tubulão superior da caldeira têm como fluido o vapor saturado. Esse vapor tem a particularidade de que para cada pressão haverá sempre uma temperatura definida. Estando no estado superaquecido, esses valores dependerão da temperatura de superaquecimento em relação à temperatura de saturação para aquela pressão. Sendo assim, são esperadas algumas variações na posição desses anéis de acordo com a pressão e temperatura. Para as válvulas de segurança instaladas em caldeiras cujas pressões de ajuste sejam inferiores a 4PSIG (28,12 kgf/cm²), devem ser mensalmente acionadas manualmente para a verificação do funcionamento de suas partes internas. No caso de válvulas de segurança instaladas em caldeiras, além da alavanca de acionamento que é obrigatória, o castelo aberto só é obrigatório na válvula do superaquecedor sempre que a temperatura for superior a 450º F (232º C) conforme Código ASME Seção I parágrafo PG 68.6. O castelo aberto aumenta a troca térmica entre a mola e o meio ambiente, diminuindo a tendência ao relaxamento da força desta devido a temperatura, mantendo o valor da pressão de ajuste constante. Página 14 de 47
M-VSA-AS VÁLVULA PARA CALDEIRA 2 / 2 O castelo fechado é usado para proteger a mola contra intempéries ou um ambiente corrosivo; ou quando a válvula opera com pressão no lado de descarga, (contrapressão), mas esta condição não é aceita para válvulas de segurança operando em caldeiras, onde a descarga é feita de forma curta e direta para a atmosfera. O único tipo de compressão que ata pode ser encontrado em válvulas de segurança operando em caldeiras é a contrapressão desenvolvida, que ocorre devido a uma tubulação mal-projetada ou mal-dimensionada. Entre a válvula de segurança e a caldeira ou entre a válvula de segurança e a tubulação de descarga não é permitido em hipótese alguma válvula de bloqueio, disco de ruptura ou qualquer outro acessório que venha interferir com a capacidade de vazão da válvula ou isolar esta da caldeira, conforme determinado pelo código ASME Seção I em PG 71.2. O período máximo de inspeção das válvulas de segurança operando em caldeiras dependerá da função da caldeira. As caldeiras de recuperação de álcalis são no máximo 12 meses. No caso de caldeiras de força esse período é de no máximo 24 meses, desde que aos 12 meses sejam feitos testes para aferição da pressão de ajustes dessas válvulas, conforme determina a NR 13. O período para inspeção e manutenção das válvulas de segurança é definido pelo período de manutenção e inspeção interna dos equipamentos por elas protegidas. Página 15 de 47
M-VSA-VV VÁLVULAS PARA VASOS DE PRESSÃO 1 / 4 5 VÁLVULAS DE SEGURANÇA PARA VASO DE PRESSÃO CONFORME ASME VIII 5.1 DISPOSITIVOS DE ALÍVIO DE PRESSÃO 5.1.1 GENERALIDADES a) Todos os vasos de pressão não sujeito a chamas, dentro do escopo deste Código, independente de dimensões ou pressões, devem ser providos de válvulas de segurança e alívio de acordo com os requisitos dos parágrafos UG-125 a UG-136 do Código ASME Seção VIII DIV I b) Uma caldeira de vapor d água não sujeita a chama, conforme definida em UG-1 (g), deve ser equipada com os dispositivos de alívio de pressão requeridos pela Seção I do Código, na medida em que forem aplicadas aos de cada instalação particular. c) Com exceção das caldeiras não sujeitas as chamas, todos os demais vasos de pressão devem ser protegidos por um dispositivo de alívio de pressão; este dispositivo deve evitar que a pressão sofra um aumento de mais de 10% ou 20kpa, o que for maior, acima da PMTA, exceto conforme permitido em UG-134 (1) e (2) para as ajustagens da pressão. Nota: O fabricante dos vasos não é obrigado a fornecê-los com dispositivos de segurança contra sobrepressões, porém, tais dispositivos precisam ser instalados antes do início da operação. 5.2 VÁLVULAS DE ALÍVIO DE PRESSÃO a) As válvulas de segurança, de alívio e segurança, e de alívio, devem ser do tipo acionado por mola. b) Podem ser usadas válvulas de alívio de pressão operadas por piloto, desde que o piloto seja auto-atuante e que a válvula principal abra automaticamente a uma pressão não superior á pressão de ajustagem, e que descarregue de acordo com sua capacidade total, se falhar alguma parte essencial do sistema. c) O reajuste das molas das válvulas de segurança (para novo valor desejado), não poderá ir além de mais ou menos 10% nas pressões até, e inclusive, 17,2 kgf/cm² (250 psi). Para valores acima deste, a variação será de mais ou menos 5%. d) As tolerâncias para os valores de ajuste das válvulas de alívio serão nas pressões até, e inclusive, 4,9 kgf/cm² (70 psi) de mais ou menos 0,14 kgf/cm² (2 psi). Para valores acima, a tolerância será de 3%. 5.3 VÁLVULAS DE ALÍVIO PARA LÍQUIDOS O menor tamanho admissível para válvulas de alívio de líquidos, é o correspondente aos das tubulações de ferro de 1/2". 5.4 MARCAÇÃO Todas as válvulas de segurança, alivio e segurança e alívio, a partir do tamanho de 1/2", devem ter as informações necessárias estampadas em seu próprio corpo ou em plaqueta a ele fixado. O fabricante ou montador procederá a marcação dos quesitos, de forma clara e indelével, de tal forma que a marcação não possa ser encoberta, quando em serviço. Página 16 de 47
M-VSA-AS VÁLVULAS PARA VASOS DE PRESSÃO 2 / 4 A marcação deve incluir os seguintes dados: 1) Nome ou logotipo do fabricante. 2) Tipo ou modelo de fabricação 3) Tamanho em polegadas (nominal e correspondente a tubulação de entrada). 4) Pressão de ajuste kpa/psi. 5) Capacidade em scfm (pés³/m a 60ºF e 1 atm). Nota: As válvulas que tenha a capacidade certificada de acordo com UG-131 devem apresentar a marcação At 20% OP (a 20% da pressão de abertura). 6) Capacidade em lb/h de vapor d água saturado, para válvulas certificadas para este uso ou atendendo a UG- 131. 7) Ano de fabricação, diretamente ou em código do fabricante. 8) Símbolo do ASME. Nota: As válvulas abaixo de 1/2 ficam isentas das marcações (3, 5 e 6). As informações exigidas (1, 2, 4, 7 e 8) poderão ser estampadas em plaqueta separada a ser presa por arame, cola ou outro meio condizente com às condições de serviço. 5.5 CAPACIDADE DAS VÁLVULAS A capacidade de vazão de uma válvula de segurança é a relação entre a área de passagem e a pressão a qual a válvula é ajustada para abrir. Essa área de passagem que é a menor área existente no bocal são padronizadas pelo API-RP-526 e designadas por letras que vão desde D até T (0,110 pol² até 26pol²), sendo: AMANHO DA VÁLVULA DESIGNAÇÃO DO ORIFÍCIO ÁREA EFETIVA DO ORIFÍCIO DIÂMETRO DO ORIFÍCIO mm² In² - (pol²) mm In² - (pol²) 1 x 2 D 70.96 0.110 9.5 0.37 1 x 2 E 126.45 0.196 12,7 0.50 1.1/2 x 2 F 198.06 0.307 15.9 0.62 1.1/2 x 2.1/2 G 324.51 0.503 20.3 0.80 1.1/2 x 3 H 506.45 0.785 25.4 1.0 2 x 3 J 830.32 1.287 32.5 1.28 3 x 4 K 1185.8 1.838 38.9 1.53 3 x 4 L 1840.6 2.853 48.4 1.90 4 x 6 M 2322.5 3.6 54.4 2.14 4 x 6 N 28.5 4.340 59.7 2.35 4 x 6 P 4116.1 6.380 72.4 2.85 6 x 8 Q 7129.0 11.05 95.3 3.75 6 x 8 R 10322.6 16. 114.6 4.51 8 x 10 T 16774.1 26. 146.1 5.75 Página 17 de 47
M-VSA-AS VÁLVULAS PARA VASOS DE PRESSÃO 3 / 4 A capacidade total de um dispositivo de alívio de pressão conectado a um vaso, operando com líquido, ar, ou qualquer espécie de vapor, deve ser suficiente para descarregar a máxima quantidade de fluido que possa ser gerado ou introduzido no equipamento a proteger, não permitindo um aumento de pressão além de 16% da máxima permitida de trabalho. 5.6 REQUISITOS DE PROJETO PARA VÁLVULAS DE ALÍVIO DE PRESSÃO a) O projeto deverá incorporar disposições de guias necessárias a assegurar operação consistente e estanqueidade perfeita. b) O assento da válvula de alívio deve ser fixado ao corpo de forma tal que seja impossibilitado sem deslocamento durante as descargas. c) O projeto da válvula deve atentar para que se reduzam, no máximo, as possibilidades de formação de depósitos. d) Todas as válvulas que seja usadas, sob concordância desta norma, devem ser providas de lacres dos ajustes externos. Eles devem ser colocados de modo que tenham que ser quebrados para possibilitar os ajustes e, ao mesmo tempo, devem conter a identificação da entidade que os aplicou. 5.7 MATERIAIS a) Não são permitidos assentos e discos de ferro fundido. b) Superfícies adjacentes de escorregamento, como guias e discos ou suportes de discos, devem ser ambas de material resistente a corrosão. As molas serão de material anticorrosivo ou protegidas por camadas de material para este fim. Os assentos e discos devem ser de ordem a resistir a corrosividade do fluido do serviço. c) Os materiais para uso nos corpos e castelos ou garfos devem atender ao ASME Seção II e a esta Seção. Os materiais dos discos, bocais e outras partes contidas na estrutura externa, devem atender a uma das seguintes categorias: 1) Relacionados ao ASME Seção II; 2) Relacionados no ASTM Especificações; 3) Controlados pelo fabricante, dentro de especificações comprováveis por análises de propriedades físicas e químicas e cuja qualidade seja equivalente ou superior a dos padrões ASTM. 5.8 ENSAIOS DE PRODUÇÃO a) Todas as válvulas produzidas devem ser ensaiadas pelo fabricante ou montador, para demonstrar o ponto de disparo e a estanqueidade. As válvulas destinadas ao serviço com vapor, com internos para isto determinados, devem ser ensaiadas com este fluido; ressalva-se o caso em que os recursos disponíveis, seja por pressão ou tamanho, não possam atender a válvula, quando será permissível o ensaio por ar. Nesta hipótese, devem ser aplicadas as necessárias correções relativas aos dois meios operacionais. As válvulas para uso geral podem ser ensaiadas com ar e as de líquido, com ar ou vapor. b) O ensaio de vedação deverá ser feito sob a máxima pressão operacional especificada, porém nunca acima da de fechamento da válvula. Nos ensaios com ar, água ou vapor d água, as válvulas que não apresentarem sinais visíveis de vazamentos serão consideradas como estanques. Quando o meio operacional for ar, deverão ser obedecidos os padrões industriais aplicáveis e aceitos. Página 18 de 47
M-VSA-AS VÁLVULAS PARA VASOS DE PRESSÃO 4 / 4 c) Fabricantes ou montador deverá ter uma programação de manutenção, calibragem e aferição dos instrumentos de ensaios das válvulas. d) Sempre que aplicável, os dispositivos e tubulões de ensaio deverão ter tamanho e capacidade adequados, para garantir um disparo representativo e resposta adequada ao ajuste do diferencial de alívio. 5.9 CRITÉRIO DE ACEITAÇÃO PARA ESTANQUEIDADE Para uma válvula com assentamento metal-metal, a taxa de vazamento em bolhas por minuto não deve exceder 50% do valor apropriado na tabela 1. Para uma válvula com assentamento metal-elastômero, não se aceita nenhum vazamento por minuto. Pressão de abertura KPA Orifício F e menores Orifício maiores que F 103 6895 40 20 10342 60 30 13790 80 40 17238 1 50 20685 1 60 27580 1 80 34475 1 1 41370 1 1 Máximo vazamento para válvulas com metal-metal (bolhas/minuto) TABELA 1 FIG. 1 Teste de Estanqueidade Página 19 de 47
M-VSA-CA COMPONENTES E ACESSÓRIOS 1 / 7 6 COMPONENTES E ACESSÓRIOS 6.1 INTRODUÇÃO Para uma válvula de segurança/alívio operar dentro de uma condição segura e eficiente, é necessário que todos seus componentes e acessórios atendam as exigências de projeto, garantindo que suas características mantenham-se intactas em todos os estágios, desde a fabricação até a sua instalação, proporcionando confiabilidade na operação. Os componentes e acessórios que compõe as válvulas de segurança/alívio devem fabricados dentro de um rigoroso controle de qualidade, para assegurar a máxima exatidão, proporcionando um preciso alinhamento e consequentemente, a máxima estanqueidade. 6.2 PRINCIPAIS PARTES E SUAS FUNÇÕES 6.2.1 BOCAL E DISCO O bocal e o disco, também chamados de partes internas, são as peças que estão em contato direto com o fluido, estando a válvula fechada ou aberta descarregando. São as peças que contém a pressão antes da abertura da válvula. O material dessas peças deve ser resistente a pressão, temperatura e corrosão do fluido de processo. Hoje, a maioria das válvulas de segurança/alívio são fabricadas com BOCAL INTEGRAL, (full nozzle), uma peça rígida, de aço inoxidável, que vai desde a face do flange de entrada até o disco, e não permite contato do fluido de processo com o corpo da válvula enquanto a mesma estiver fechada. Geralmente são cônicos internamente para aumentar a velocidade de escoamento do fluido no ponto de saída. A área de passagem do bocal tem que ser grande suficiente apenas para permitir que uma determinada quantidade de fluxo seja aliviada para ocorrer a redução de pressão do processo. Porém, essa capacidade de alívio requerida nunca deve ser menor que 30% da capacidade de vazão da válvula de segurança, quando operando principalmente com fluidos compressíveis. Válvulas de projeto antigo tinham o BOCAL PARCIAL (semi-nozzle), que era rosqueado e as vezes soldado no corpo da válvula. Esse tipo de bocal possui uma grande desvantagem o fluido de processo além de entrar em contato com o disco e o bocal, quando a válvula está fechada, também entra em contato com parte do corpo da válvula. Discos de vedação das válvulas de segurança tem a função de bloquear o fluxo de fluido quando a válvula estiver fechada e facilitar o escoamento do mesmo quando da abertura da válvula. Os discos, em processos possuem um defletor integral para que tem as seguintes funções: a) Direcionar o fluxo durante o ciclo de abertura e fechamento da válvula; b) Proteger a área de vedação do disco e bocal contra a erosão, devido a alta velocidade de escoamento do fluido nesse ponto; c) Aumentar a velocidade de escoamento do fluido,a auxiliando com isso a reduzir a pressão, assim ocorre com a conicidade do bocal; d) Evitar turbilhonamento do fluxo na saída do bocal com uma conseqüente rotação do disco e suporte do disco o que causaria desgaste nas superfícies de vedação e nas superfícies de guia, entre o suporte do disco e a guia deste. Página 20 de 47
M-VSA-CA COMPONENTES E ACESSÓRIOS 2 / 7 Tanto o bocal quanto o disco, normalmente são fabricados de materiais resistentes ao desgaste por erosão ou corrosão pela alta pressão e por altas temperaturas de processo. O material do disco deve ser mais duro, devido a total exposição ao fluido em escoamento. A velocidade de escoamento do fluido na superfície de vedação do bocal praticamente não varia, comparando-se com a velocidade na face de vedação do disco, devido a este se movimentar durante a abertura e fechamento da válvula. Quanto mais próximo na superfície de vedação do bocal estiver, maior será a velocidade de escoamento do fluido. 6.2.2 VEDAÇÕES A vedação no disco pode ser de metal-metal ou resiliente. A metal-metal é a mais usada no caso de vapores devido à temperatura não ser suportada pelos anéis de vedação em elastômero, que normalmente são em Viton, Silicone, Kalrez, Buna-N ou termoplástico como o PTFE. As válvulas de segurança que possuem assento macio não são recomendadas para uso em vapor d água. A vedação resiliente é usada quando se deseja a máxima estanqueidade da válvula, como nos seguintes casos: Fluidos de difícil confinamento, como gases ou ar comprimido; Quando a pressão de operação oscila muito e aproxima da pressão de ajuste da válvula; Em instalações sujeitas ás vibrações excessivas; Fluidos com partículas em suspensão; Casos em que pode ocorrer a formação de gelo após o alivio pela válvula (descarga de gases); Fluidos corrosivos; Tensões provenientes da tubulação de descarga e que possam induzir a válvula ao desalinhamento. As válvulas com vedação metal-metal têm as superfícies de contato lapidadas para se obter o maior grau de estanqueidade, com pouco diferencial de força, atuando entre a área do bocal e a força exercida pela mola. Qualquer grau de vedação que possa ser obtido numa bancada de teste, com pressão atmosférica e temperatura ambiente não deve ser considerado constante. O manuseio durante o transporte, instalação, os cuidados durante o armazenamento, além dos ciclos operacionais da válvula e da própria pureza do fluido, reduzem, na maioria da vezes, esse grau de vedação. Uma boa vedação, durante o tempo em que a válvula permanecer em operação, dependerá também de outros fatores como, alinhamento dos internos, projeto de instalação, posição do(s) anel(is), etc. 6.2.3 MOLA A mola é responsável por uma parte da performance correta das válvulas de segurança. Toda mola para uso tem que ter uma faixa definida de trabalho. Por isso a pressão de ajuste da válvula deverá permanecer dentro dos limites, mínimo e máximo, especificados pelo fabricante. Para cada válvula e pressão de ajuste existe uma mola com características definidas e faixas de pressão proporcional. A mola nunca deve ser usada fora dessa faixa. Os materiais mais utilizados para molas são: aço carbono para temperaturas até 450ºC para válvulas com castelo fechado e 650ºC para as válvulas com castelo aberto; em aços ligas (aço tungstênio, inconel e outros) para temperaturas maiores; em aço inox (302, 304, 316), para fluidos corrosivos e temperaturas criogênicas. A mola deve sempre trabalhar com uma deflexão máxima de 80% do curso total. (o curso total de uma mola é a diferença entre a altura livre menos a altura sólida). Assim a mola deve atender a abertura total da válvula sem que a compressão ultrapasse 80% de seu curso. Normalmente as molas são projetadas com uma reserva de carga abaixo de 80% exigidos pela norma. Página 21 de 47