Válvulas de segurança – 2ª Parte

Vålvulas de segurança

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Miguel Malheiro Eng.o EletrotĂŠcnico, Ramo de Automação, Controlo e Instrumentação – FEUP miguel.malheiro@contrinex.pt

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2.ÂŞ Parte

A vĂĄlvula de segurança ĂŠ um dispositivo para alĂ­vio da pressĂŁo, utilizada para proteger um vaso cuja pressĂŁo de operação seja superior Ă atmosfĂŠrica. Deve ser utilizada quando essa pressĂŁo pode exceder o valor da pressĂŁo de ajuste. As consequĂŞncias da sua falha podem ser a perda de vidas e do capital investido. Os riscos causados pelo excesso de pressĂŁo dentro de um vaso ou uma caldeira sĂŁo eliminados automaticamente com a utilização desta vĂĄlvula, desde que esteja corretamente especiďŹ cada, dimensionada, instalada e mantida.

5. CURSO DE ABERTURA DO DISCO As vĂĄlvulas de segurança podem ser classiďŹ cadas tambĂŠm quanto ao curso de abertura do disco (ĂĄrea da cortina), podendo ser de curso mĂĄximo, alto curso ou baixo curso. Nos modelos de segurança e/ ou alĂ­vio de curso mĂĄximo, a taxa de uxo ĂŠ limitada pela ĂĄrea da garganta do bocal, e nas de alto e baixo curso pela ĂĄrea formada pelo curso de abertura do disco. 5.1. Curso mĂĄximo Nas vĂĄlvulas de segurança de curso mĂĄximo, a ĂĄrea da garganta do bocal ĂŠ o que determina a sua capacidade de vazĂŁo, pois a ĂĄrea do curso de abertura do disco causa uma restrição menor ao escoamento do uxo. A pressĂŁo estĂĄtica do uido dentro do bocal inicia o curso de abertura do disco; uma força dinâmica produzida pela pressĂŁo, expansĂŁo do volume e alta velocidade de escoamento deste na garganta do bocal, e atuando por baixo do suporte do disco, mantĂŠm a vĂĄlvula aberta. Durante o ciclo operacional, o curso de abertura do disco começa na pressĂŁo de ajuste, alcança o seu valor mĂĄximo com a sobrepressĂŁo do processo e retoma Ă posição fechada quando a pressĂŁo de operação tiver sido reduzida para a de fechamento. Nos uidos compressĂ­veis, mesmo de abertura instantânea, o disco da vĂĄlvula nĂŁo atinge o seu curso mĂĄximo no ponto de ajuste (aproximadamente 70%); os 30% restantes devem ser conseguidos antes que a pressĂŁo do processo atinja a sobrepressĂŁo permitida. Para uidos incompressĂ­veis, esse curso mĂĄximo ĂŠ alcançado proporcionalmente ao valor da sobre-

5.3. Baixo curso Neste caso, o curso de abertura do disco Ê o que determina a real capacidade de vazão. Essas vålvulas possuem um curso måximo de levantamento do disco equivalente a 1/24 do diâmetro da garganta do bocal. Ambos os tipos raramente são encontrados.

Quanto maior for o diferencial de alĂ­vio de uma vĂĄlvula de segurança, tanto na caldeira quanto no processo, maiores serĂŁo as perdas de produto. Um diferencial de alĂ­vio curto demais para as vĂĄlvulas tipo mola deve ser evitado, principalmente em valores abaixo de 2% da pressĂŁo de ajuste, pois pode resultar numa capacidade de vazĂŁo insuďŹ ciente atravĂŠs da vĂĄlvula. Na prĂĄtica, o diferencial de alĂ­vio das vĂĄlvulas de segurança construĂ­das conforme o cĂłdigo ASME, secção VIII, ĂŠ menor do que 10%; para lĂ­quidos esse valor pode chegar atĂŠ 20% abaixo da pressĂŁo de ajuste. A pressĂŁo de fechamento deve ser reduzida para um ponto abaixo da pressĂŁo de ajuste para prevenir que a vĂĄlvula abra logo em seguida. Isso ocorre, pois mesmo apĂłs a pressĂŁo no vaso ou caldeira ter sido reduzida para um valor abaixo da pressĂŁo de ajuste, essa pressĂŁo continua exposta Ă ĂĄrea da câmara de força ou Ă face do suporte do disco. Um ajuste correto da pressĂŁo de ajuste e do diferencial de alĂ­vio reduz o custo com a manutenção, produção (devido ao desperdĂ­cio de uido) e a paragem do processo.

6. DIFERENCIAL DE ALĂ?VIO O diferencial de alĂ­vio de uma vĂĄlvula de segurança (blowdown), seja em caldeira, vaso de pressĂŁo ou tubulação, ĂŠ a relação entre a pressĂŁo de abertura e a de fechamento, expressa sempre em percentagem da pressĂŁo de ajuste ou em unidades de pressĂŁo. O seu valor ĂŠ controlado pelo posicionamento dos anĂŠis de ajuste, pela densidade do uido e pelo volume do uxo. Um volume maior do que a capacidade de vazĂŁo (ĂŠ o caso de uma vĂĄlvula subdimensionada) aumenta a sobrepressĂŁo, e o diferencial de alĂ­vio ďŹ ca mais longo. Com um volume menor do que a capacidade de vazĂŁo nominal (ĂŠ o caso da vĂĄlvula sobredimensionada), o diferencial de alĂ­vio e a sobrepressĂŁo sĂŁo reduzidos de forma proporcional.

7. ALAVANCA DE ACIONAMENTO As vĂĄlvulas de segurança e alĂ­vio a funcionar em vasos de pressĂŁo deverĂŁo ter uma alavanca de acionamento sempre que o uido for compressĂ­vel ou no caso de ĂĄgua quente acima de 140° F (60° C). Essa alavanca tem a função de permitir a abertura manual da vĂĄlvula quando a pressĂŁo do processo estiver abaixo da sua pressĂŁo de ajuste; em casos de emergĂŞncia, se a vĂĄlvula de segurança nĂŁo abrir na pressĂŁo de ajuste especiďŹ cada ou atĂŠ mesmo para expulsar algum material estranho que tenha ďŹ cado preso entre as sedes no momento do fechamento da vĂĄlvula. A alavanca manual tambĂŠm tem a função de veriďŹ car os movimentos do suporte do disco quando a vĂĄlvula ĂŠ mantida fechada durante muito tempo devido

pressão dentro do vaso, podendo ser menor se a capacidade de vazão da vålvula for muito maior do que a necessåria. 5.2. Alto curso São aquelas em que o curso måximo de abertura do disco Ê equivalente a 1/12 do diâmetro da garganta do bocal. Nas vålvulas desse tipo e nas de baixo curso, a capacidade de vazão não Ê limitada pela årea da garganta do bocal.