Manual de Válvulas-Fluid Controls do Brasil

Transcrição

FLUID CONTROLS DO BRASIL INDÚSTRIA E COMÉRCIO DE VÁLVULAS LTDA
www. Fluidcontrols.com.br - Fone: (27) 3398-4777
MANUAL DE VÁLVULAS DE
SEGURANÇA E ALÍVIO
APRESENTAÇÃO
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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 9001:2000, 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
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MANUAL DE VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALIVIO
FLUID CONTROLS DO BRASIL
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SUMÁRIO
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1 SUMÁRIO
1 Sumário
2 Histórico
2.1 Introdução
2.2 Breve Histórico
2.3 histórico das Válvulas de Segurança e Alívio – National Board e ASME
3 Definições
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
5 Válvulas de Segurança e Alívio para Vasos de Pressão – ASME VIII
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
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
7.1 Introdução
7.2 Características Básicas de Operação
7.2.1 Válvulas de Segurança
7.2.2 Válvulas de Alívio
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SUMÁRIO
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
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
9.1 Tolerâncias para Válvulas para Caldeiras – ASME I
9.2 Tolerâncias para Válvulas para Vasos de Pressão – ASME VIII
10 Cuidados necessários
10.1 Inspeção de recebimento
10.1.1 Cuidados específicos
10.2 Manuseio e Transporte
10.3 Armazenamento
11 Instalação
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
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
14 Tabela para vedações
15 Tabelas de Vazão
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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 1700
explosões de caldeiras e que resultou na morte de 1300 pessoas.
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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 SEGURANÇA E ALÍVIO – 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.
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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 300%, 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
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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
100,8%. 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 300 lbs, e 10 lbs para pressões acima de 300 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.
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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.
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DEFINIÇÕES E TERMINOLOGIAS
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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 SEGURANÇA E ALÍVIO
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.
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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)
10% (Seção VIII)
Fogo
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.
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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.
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3.30 TABELA DE PRESSÕES
Operação, trabalho, alívio, ajuste e diferencial de alívio
Sobrepressão (fogo)
Sobrepressão (vapor/gás)
Sobrepressão (caldeira)
Máxima pressão de trabalho
permitida (MAWP)
Diferencial de alívio
Máxima pressão de operação usual
140
130
125
121
116
110
SOBREPRESSÃO OU ACÚMULO
Sobrepressão
(líquidos ou alívio térmico)
PORCENTAGENS DA MÁXIMA PRESSÃO DE TRABALHO PERMITIDA
(MAWP)
150
Máxima pressão de ajuste permitida
para múltiplas válvulas
para válvulas suplementares (fogo)
105
103
100
98
para válvulas suplementares
(processo)
PRESSÃO DE AJUSTE
Início de abertura
95
Reassentamento da válvula
90
Pressão para teste de vedação
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VÁLVULA PARA CALDEIRA
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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 1100KW/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 400PSIG
(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.
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VÁLVULA PARA CALDEIRA
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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.
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M-VSA-VV
VÁLVULAS PARA VASOS DE PRESSÃO
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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.
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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 UG131.
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
1” x 2”
ÁREA EFETIVA
DO ORIFÍCIO
DIÂMETRO DO ORIFÍCIO
mm²
In² - (pol²)
mm
In² - (pol²)
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
3.600
54.4
2.14
4” x 6”
N
2800.5
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
16.00
114.6
4.51
8” x 10”
T
16774.1
26.00
146.1
5.75
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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.
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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
103 – 6895
10342
13790
17238
20685
27580
34475
41370
Orifício F e menores
40
60
80
100
100
100
100
100
Orifício maiores que F
20
30
40
50
60
80
100
100
Máximo vazamento para válvulas com metal-metal (bolhas/minuto)
TABELA 1
FIG. 1 Teste de Estanqueidade
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COMPONENTES E ACESSÓRIOS
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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.
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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.
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Um aperto excessivo na mola com a intenção de aumentar a pressão de ajuste da válvula, pode diminuir o curso
de abertura do disco e reduzir sua capacidade de alívio com um conseqüente aumento do diferencial de alívio
desta.
Conforme as tolerâncias para reajuste segundo a ASME VIII UG – 126, A mola em uma válvula de alívio de
pressão, para serviços sob pressões de até 1720 kpa (17,2 bar), não deve ser reajustado para qualquer pressão
maior do que 10% acima ou menor do que 10% abaixo da pressão marcada na válvula. Para pressões superiores
a 1720 kpa, a mola não deve ser reajustada para qualquer pressão superior a 5% acima ou inferior a 5% abaixo
da pressão marcada na válvula.
6.2.4 HASTE E GUIAS
A haste é responsável pelo perfeito alinhamento dos componentes internos, bem como uma parte da
performance correta das válvulas de segurança. Ela transmite as forças tanto da mola no sentido do fechamento
quanto da força do produto no sentido de abertura da válvula. A guia e a haste fazem parte do importante
sistema do guia da válvula de segurança.
As superfícies deslizantes são usinadas tendo que ser observadas as tolerâncias, onde muito apertadas ou com
excesso de folga, desses componentes, compromete a funcionalidade das válvulas de segurança. Após os
desgastes máximos, de acordo com os desenhos dos fabricantes, as peças devem ser substituídas.
6.2.5) ALAVANCA
As válvulas de segurança, operando em vasos de pressão, deverão ter alavanca de acionamento sempre que o
fluido for compressível ou no caso de água quente acima de 140º F (60º C). Essa alavanca tem a função de abrir
a válvula manualmente quando a pressão do processo estiver abaixo de sua pressão de ajuste (75% da pressão de
ajuste) e em casos de emergência, se a válvula não abrir na pressão de ajuste especificada, ou até mesmo,
expulsar algum material estranho que tenha ficado preso entre as sedes no momento do fechamento da válvula.
No caso de líquidos que possam cristalizar em volta da superfície de vedação do bocal, o acionamento periódico
da alavanca facilita a limpeza dessa região para que o acúmulo de produtos naquele ponto não venha a interferir
na capacidade de vazão da válvula, numa eventual operação desta válvula.
6.2.6 LACRE
Dispositivo fixado na válvula interligando o corpo com o castelo de modo que assegure o ajuste realizado na
válvula, conforme norma ASME VIII – UG-136 (a7):
Todas as válvulas que sejam usadas, sob concordância desta norma, devem ser providas de meio de “lacragem”
dos ajustes externos. Os lacres devem ser, inicialmente, colocados pelo fabricante, antes da expedição; novas
lacragens serão feitas após ajustes ou reparos no campo; nesses casos, elas poderão ser feitas pelo fabricante,
pelo reparador ou pelo usuário. Os lacres deverão ser colocados de modo que tenham de ser quebrados para
possibilitar os ajustes e, ao mesmo tempo, devem conter a identificação da entidade que os aplicou.
6.2.7 CORPO
Os corpos de válvulas são fabricados com diversos tipos de materiais com finalidade atender as especificações
conforme ASME Seção II. Os corpos normalmente são fabricados em aço carbono, aço inox, latão, alumínio e
bronze, cada uma seguindo suas características especificadas em projeto.
O projeto de execução dos corpos deve atentar para que se reduzam, no máximo, as possibilidades de
formações de depósitos.
Nota: O grau de resistência à corrosão, apropriado para o serviço pretendido, deve ser objeto de acordo entre o fabricante e
o comprador.
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6.2.7.1 ALGUMAS CARACTERÍSTICAS DE MATERIAIS:
a) AÇO CARBONO FUNDIDO – ASTM A.216 gr – WCB
Propriedades Físicas
Resistência à tração
Limite de escoamento
Alongamento em 2”
Estrição
Composição
Carbono
Manganês
Fósforo
Enxofre
Silício
lbf/pol²
lbf/pol²
70000 mín.
36000 mín.
22% mín.
35% mín.
0,30% máx.
1,00% máx.
0,04 máx.
0,045 máx.
0,60 máx.
b) AÇO INOX – AISI 316 – ASTM A 351-06 gr CF8M (microfundido)
Propriedades Físicas
Tensão de escoamento
Tensão de Ruptura
Alongamento
Composição
C
Si
Mn
P
S
Cr
Mo
Ni
Mpa
Mpa
-
0,08% máx.
0,66% máx.
1,50% máx.
0,04% máx.
0,009% máx.
18,51% máx.
2,21% máx.
9,78% máx.
298
610
41%
Al
Co
Cu
Nb
Ti
V
W
Fe
0,01% máx.
0,09% máx.
0,21% máx.
0,01% máx.
0,007% máx.
0,09% máx.
66.80% máx.
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6.3 COMPONENTES E ACESSÓRIOS PARA VÁLVULA DE SEGURANÇA
CAPÔ
ALAVANCA
HASTE
ANEL SUP. DA HASTE
PARAFUSO DE REG.
MOLA
PORCA TRAVA
AJUSTE MOLA
PRATO DA MOLA
SUPERIOR
MOLA
PRATO DA MOLA
INFERIOR
ANEL DE APOIO DE
PRATO DA MOLA
CONTRA-SEDE
GUIA CONTRA-SEDE
ANEL DE
REGULAGEM
CORPO
BASE
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6.4 COMPONENTES E ACESSÓRIOS PARA VÁLVULA DE ALÍVIO
CAPÔ
MOLA
HASTE
PARAFUSO DE REG.
MOLA
PORCA TRAVA
AJUSTE MOLA
SEDE
GUIA DA
CONTRA-SEDE
CONTRA SEDE
PRATO DA MOLA
SUPERIOR
PRATO DA MOLA
ANEL DE APOIO DE
PRATO DA MOLA
CORPO
BASE
INFFERIOR
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6.5 VISTA EXPLODIDA DE UMA VÁLVULA DE SEGURANÇA
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PRINCÍPIOS DE OPERAÇÃO
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7 PRINCÍPIOS DE OPERAÇÃO DE VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO
7.1 INTRODUÇÃO
Válvulas de segurança/alívio é um dispositivo auto-operado, que utiliza a energia do próprio fluido que controla
para sua operação, ou seja, não depende de outras interferência para sua operação.
As válvulas de segurança/alívio, em princípio, devem atender três funções básicas, com eficiência e
confiabilidade:
1) Abrir a uma pressão de ajuste pré-determinada;
2) Descarregar o volume necessário previsto em seu dimensionamento, dentro da sobre-pressão permitida;
3) Reassentar dentro do diferencial de alívio permitido, de acordo com o ajuste estabelecido.
7.2 CARACTERÍSTICAS BÁSICAS DE OPERAÇÃO
7.2.1 VÁLVULAS DE SEGURANÇA
Em operação normal a válvula permanece fechada devido à ação da mola que mantêm o disco pressionado
contra o bocal. No momento em que a força resultante da pressão do sistema sobre a área do disco se equilibra
com a força da mola ocorre escape de fluido compressível para câmara formada pelo bocal, anel de regulagem e
suporte do disco. Esse vazamento promove uma força adicional, não equilibrada pela força da mola, que
provoca a rápida elevação do disco (disparo ou “POP”). Após o alívio da pressão a válvula irá fechar em valor
menor daquele que provocou a abertura.
Nota: Durante a operação normal é recomendado que a pressão de operação seja mantida abaixo da pressão de
ajuste da válvula em, no mínimo 10%.
Exemplo:
Pressão de operação de um vaso = 10kgfcm²
Pressão de ajuste da válvula = 11kgf;cm²
7.2.2 VÁLVULA DE ALÍVIO
Em operação normal a válvula permanece fechada devido à ação da mola que mantêm o disco pressionado
contra o bocal. A abertura inicial ocorre quando a força resultante da pressão do líquido sob a área do disco
supera a força da mola que mantinha a válvula fechada. A medida que a pressão aumenta acima da pressão de
abertura o disco se eleva do bocal, permitindo um aumento progressivo da vazão através da válvula. Após a
descarga e aliviada a pressão haverá fechamento quando a força da mola equilibrar a pressão atuando na área
total do disco.
7.2.3 VÁLVULA DE SEGURANÇA E ALÍVIO
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.
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7.3 ABERTURA DA VÁLVULA
Á pressão no bocal, abaixo do disco, atua contra a força estática da mola aplicada ao disco. O diferencial
resultante tende abrir a válvula.
Quando a sobrepressão do processo aumenta, o diferencial aproxima-se de zero à medida que a pressão de
entrada aproxima-se da pressão de ajuste.
Algum “chiado” ou “vazamento” pode ser percebido quando o anel do bocal não está corretamente posicionado.
A abertura repentina é produzida por dois estágios de reação, que começam juntos, para produzir uma abertura
instantânea “pop”. A figura I representa as forças básicas envolvidas.
FIGURA 1
Na posição fechada, isso representa uma força de levantamento de 150 PSIG (100PSI x 1,5 polegada quadrada).
Essa força aumenta bastante quando o disco separa-se do bocal e a pressão atua sobre uma área maior (2
polegada quadrada).
A força máxima de levantamento é alcançada a 10% de sobre pressão (110 PSI)e é neste ponto que a válvula
atingiu a capacidade total de descarga.
7.4 FORÇAS EXPANSIVAS DE ABERTURA
Quando a pressão de ajuste é atingida e ligeiramente excedida, o disco inicia uma abertura “rápida”. O fluido
expande e, na descarga, desvia o anel do bocal, contra uma área secundária maior. Isso causa um aumento
imediato de força, superando o aumento da força de resistência da mola, de forma que esta “abertura
instantânea” atinja aproximadamente 70% do curso total.
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7.5 FORÇAS REATIVAS DE ABERTURA
Uma força reativa adicional aparece e soma-se para completar o levantamento, com o fluido sendo dirigido para
baixo pelo disco e anel de guia.
7.6 CURSO TOTAL
Ao atingir o curso total, a válvula deverá estar descarregando todo o volume previsto na seleção, dentro da
sobrepressão permitida.
7.7 DIFERENCIAL DE ALÍVIO
Assim que a pressão do processo começar baixar, a força da mola começa superar a força de levantamento,
tendendo o disco para baixo, para a posição de fechamento. O escape de fluido mantém o disco aberto até um
ponto de abertura e, em seguida, o disco assume a posição “fechado”.
O diferencial de alívio foi definido pela norma ASME, Seção VIII, como 5 – 7% da pressão de ajuste, para as
válvulas de processo. A seção I especifica 4% para as válvulas de caldeiras. O diferencial de alívio poderá ser
ajustado sempre que a válvula possuir esse recurso.
7.8 ATUAÇÃO DA MOLA E EQUALIZAÇÃO DE FORÇA
A mola anula a força resultante formada na área do bocal devido a pressão do fluido e mantém a válvula
fechada. A mola “perde” essa força após início da abertura da válvula. Sua força nunca excede a força do fluido
atuando embaixo do suporte do disco quando a válvula está totalmente aberta. Em função da área embaixo do
suporte do disco ser maior que a área do bocal, a válvula só irá fechar quando a pressão atuando embaixo do
suporte do disco cair a um ponto onde a força gerada nesta área for igual aquela da área do bocal no momento
da abertura, ou seja, como a área do suporte do disco é maior, para gerar a mesma força do momento da abertura
a pressão deverá ser menor. Em outras palavras, quando a pressão do processo atuando na área de vedação do
bocal gerar uma força que se equalize com a força da mola, a válvula abre. E quando essa pressão do processo
que está atuando na face inferior do suporte do disco se equalizar com a força da mola, a válvula fecha.
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7.9 DIFERENCIAL DE PRESSÃO
7.9.1 DIFERENCIAL ENTRE PRESSÕES DE OPERAÇÃO E DE AJUSTE
Para o melhor desempenho em aplicações de processo, recomenda-se que as válvulas de alívio e segurança
sejam ajustadas para abrir a um mínimo de 10% ou 20 psig acima da pressão de operação (7% para pressões de
ajuste acima de 1000 psig). Deve sempre ser prevista uma margem adequada acima da pressão de operação, de
modo a evitar qualquer acionamento indesejado da válvula de alívio e segurança.
Em caso de linhas de descarga de bombas ou compressores é recomendável sempre que possível utilizar-se um
diferencial ainda maior, uma vez que as pulsações dentro do sistema podem resultar em operação inadequada da
válvula. Portanto, as válvulas de alívio e segurança devem ser ajustadas no valor mais alto possível, acima da
pressão da operação.
7.9.2 COMPENSAÇÃO DA PRESSÃO DE AJUSTE EM FUNÇÃO DA TEMPERATURA
Uma aumento da temperatura causa uma redução na pressão de ajuste da válvula, devido ao efeito direto do
calor sobre a mola e devido a dilatação térmica no corpo e do castelo que reduzem a tensão da mola.
Como as válvulas de alívio e segurança são testadas à temperatura ambiente, é adotado o procedimento de se
regular a pressão de ajuste, fazendo-se uma compensação para temperaturas de operação mais altas. Como
indicado nas tabelas a seguir:
SERVIÇOS COM AR, GASES, VAPORES E LÍQUIDOS
Temperatura de
operação
- 450ºF a 200ºF
Percentual de acréscimo na pressão de
Ajuste da mola
Nenhum
201ºF a 450ºF
2,0 %
451ºF a 900ºF
3,0 %
901ºF a 1200ºF
4,0 %
SERVIÇOS COM VAPOR D’ÁGUA SATURADO
- 450ºF a 200ºF
Percentual de acréscimo na pressão de
Ajuste da mola
2,0 %
201ºF a 450ºF
3,0 %
451ºF a 900ºF
4,0 %
901ºF a 1200ºF
5,0 %
Pressão de Ajuste (psig)
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FENÔMENOS OPERACIONAIS
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8 FENÔMENOS OPERACIONAIS DAS VÁLVULAS DE SEGURANÇA
8.1 INTRODUÇÃO
O Chattering, o Simmering e o Flutting são os fenômenos operacionais mais comuns que ocorrem com a válvula
de segurança e/ou alívio. A seguir, seguem as definições e características desses fenômenos, bem como suas
causas e as soluções.
8.2 BATIMENTO (“Chatter” – Chattering”)
É o mais comum encontrado na indústria. 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.
8.2.1 AS PRINCIPAIS CAUSAS DO CHATTERING SÃO:
a) Válvula superdimensionada
Uma válvula de segurança nunca deve ser superdimensionada, para não causar chattering. Em situções assim, a
seleção de múltiplas válvulas deve ser usada para eliminar essa possibilidade. É recomendado o uso de
múltiplas válvulas quando as variações na demanda de fluxo são frequentemente encontradas, mesmo em
operação normal de processo.
A capacidade normal do sistema for menor do que 50% de uma válvula grande.
Usando-se duas válvulas, a capacidade de vazão da primeira válvula será baseada na capacidade normal do
sistema e a segunda válvula será responsável pela capacidade restante. A soma total das duas válvulas deverá ser
igual ou superior a essa capacidade total. Se essas válvulas tiverem tamanhos ou orifícios diferentes, a pressão
de ajuste de valor mais baixo também deverá ser da válvula que tem o tamanho ou orifício menor. Esta prática
limita as perdas de produto ao mínimo possível, assim as válvulas adicionais só irão atuar quando um aumento
de capacidade for requerido.
A capacidade máxima exigida para o processo requerer uma válvula com área do orifício maior que “P”
(6,38pol²).
Nota: A instalação de duas ou mais válvulas menores, pode se tornar um investimento mais econômico do que
uma válvula grande.
b) Anel do bocal muito alto
c) Tubulação de descarga mal-dimensionada ou mal-projetada;
d) Perda de carga muito alta no tubo de entrada.
8.2.1.1 SOLUÇÕES:
a) Válvula superdimensionada
Redimensionar a válvula utilizando uma válvula com orifício do bocal menor, compatível com a real capacidade
de vazão requerida para o processo.
b) Anel do bocal muito alto
Verifique o ajuste do anel do bocal com o manual do fabricante da válvula.
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FENÔMENOS OPERACIONAIS
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c) Tubulação de descarga mal-dimensionada ou mal-projetada
Uma tubulação de descarga mal-dimensionada pode criar uma contrapressão desenvolvida. Por isso, a tubulação
de descarga deve ser a mais curta e direta possível.
Tubulações de descargas muito longas e com muitas curvas reduzem a velocidade de escoamento do fluido
(quando a velocidade é baixa a pressão é alta e vice-versa) e ainda esta contrapressão que é criada irá atuar no
topo do suporte do disco, gerando uma força adicional à força da mola, se a válvula não for balanceada.
Quando a tubulação de descarga for muito longa, esta deverá ter o seu diâmetro maior que o flange de saída da
válvula.
d) Perda de carga muito alta no tubo de entrada:
O comprimento do tubo de entrada deve ser o mais curto e direto possível, para que a perda de carga causada
durante a descarga da válvula seja mantida em no máximo 3% da pressão de ajuste. Porém, quando essa
orientação não puder ser seguida, devido à própria instalação, este comprimento não poderá ser superior a 5
vezes o diâmetro nominal do tubo.
8.3 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.
Quando as superfícies de vedação do bocal e disco são mais largas que o mínimo necessário, parte da força da
mola é reduzida quando a válvula trabalha com pressões de 50psig, podendo reduzir sua pressão de ajuste.
8.4 FLUTUAÇÃO (“FLUTTING”)
Fenômeno parecido com o Chattering, 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.
Por ser um fenômeno semelhante ao Chaterring, porém, com menor intensidade, as causas e as ações corretivas
são semelhantes.
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TOLERÂNCIAS PARA TESTE
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9 TOLERÂNCIAS PARA TESTE EM VÁLVULAS DE SEGURANÇA PARA CALDEIRAS E VASOS
DE PRESSÃO
As tolerâncias nas pressões de teste são conforme ASME Section I e Section VIII Div. I, respectivamente:
9.1 VÁLVULAS PARA CALDEIRA – ASME I:
Pressão de ajuste:
Até 70 psig
Acima de 70 psig
Acima de 300 até 1000 psig
Acima de 1000 psig
Tolerância
± 2 psig
±3%
± 10 psig
±1%
Sobrepressão:
Até 70 psig
Acima de 70 psig
± 2 psig
±3%
9.2 VÁLVULAS PARA VASO DE PRESSÃO – ASME VIII:
Pressão de ajuste:
5 a 70 psig
Acima de 70 psig
Acima de 300 até 1000 psig
Tolerância
- 1 a + 2 psig
-1a3%
- 5 a + 10 psig
Sobrepressão:
Para vasos protegidos por uma única válvula
Até 30 psig
± 3 psig
Acima de 30 psig
± 10 %
Para vasos protegidos por múltiplas válvulas
Acumulação máxima de
±3%
Até 30 psig
± 4 psig
Acima de 30 psig
± 16 %
Nota: 1 psig = 6,894757 kpa
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CUIDADOS NECESSÁRIOS
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10 CUIDADOS NECESSÁRIOS
A finalidade principal de uma válvula de segurança/alívio é a proteção de vidas e patrimônios, evitando
aumentos de pressões além dos limites máximos dos equipamentos. Portanto, válvulas de segurança/alívio
devem ser dimensionadas, manuseadas, transportadas, armazenadas, instaladas e mantidas com o máximo
cuidado como qualquer outro instrumento de precisão.
10.1 INSPEÇÃO DE RECEBIMENTO
As válvulas devem ser inspecionadas individualmente sob todos os aspectos. A Inspeção de recebimento deve
ser conduzida da seguinte maneira:
a) Verificação da qualidade dos materiais empregados na sua fabricação. Através de comprovação por meio de
certificados de análises químicas e ensaios mecânicos;
b) Inspeção visual e dimensional – constatando a inexistência de: imperfeições superficiais, defeitos na
usinagem e no acabamento das superfícies de contato dos flanges e dimensões incorretas;
c) Verificação das descontinuidade do corpo por processos não destrutivos, quando solicitada na Ordem de
Compra, e conforme normas técnicas, onde são definidos os padrões de aceitação para ensaios radiográficos e
com partículas magnéticas;
d) Verificação da estanqueidade do corpo;
e) Verificação do comportamento da válvula através dos ensaios de vedação e abertura e fechamento e vazão,
que devem ser conduzido conforme procedimentos desta mesma norma.
10.1.1 CUIDADOS ESPECÍFICOS
Durante a inspeção é imprescindível verificar os seguintes itens:

Verificar se tem plaqueta de identificação;
Aspecto das embalagens - certificando que o produto não sofreu pancada ou quedas;
Se a válvula foi transportada na posição vertical;
Se os bocais estão tamponados – para evitar a entrada de impurezas;
Se a válvula está lacrada.
10.2 MANUSEIO E TRANSPORTE
Ao manusear e transportar válvulas, observe os seguintes cuidados:
As válvulas e seus componentes devem ser manuseados cuidadosamente, evitando-se impactos, quedas e
trepidações;
O transporte deve ser sempre na posição vertical. Imperativa para válvulas com diâmetro nominal da entrada
maior que 2”;
Evite choques, impactos ou pancadas;
Crie proteção para amarração, para não sofrer quedas.
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CUIDADOS NECESSÁRIOS
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Nunca manuseie ou carregue uma válvula pela alavanca de descarga, pois estará acionando o conjunto interno,
danificando a lapidação da sede e contra-sede.
O manuseio inadequado pode danificar o ajuste da pressão e os componentes internos, afetando a vedação e o
desempenho da válvula.
É recomendado que a válvula seja transportada, de preferência, momento antes de sua instalação e os elementos
de proteção retirados somente na hora da montagem da válvula.
10.3 ARMAZENAGEM
Recomenda-se que as válvulas sejam mantidas em suas embalagens originais e armazenadas em ambiente seco e
sem contaminação, livre de contatos com produtos agressivos.
As válvulas devem ser estocadas sempre na posição vertical.
Não remova as proteções dos bocais e dos flanges antes da etapa de instalação. Elas servem de proteção,
impedindo danos as superfícies e entrada de sujeiras e partículas estranhas, que danificam as superfícies de
vedação.
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INSTALAÇÃO
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11 INSTALAÇÃO
11.1 INSPEÇÃO FINAL ANTES DA INSTALAÇÃO:
As válvulas de segurança e alívio devem ser inspecionadas visualmente, antes de sua instalação, verificando sua
integridade e que nenhum dano sofreu em seu transporte ou no armazenamento, bem como conferir os dados
contidos na plaqueta de identificação, certificando que a válvula foi corretamente especificada, atendendo a
pressão de operação estabelecida.
O lacre de proteção da válvula deve estar intacto, não podendo, em hipótese alguma, instalar a válvula se ele
estiver violado. Caso ocorra, a válvula deve ser submetida a novos ensaios.
No momento da instalação nenhum material estranho deve entrar na válvula, pois ao contrario, a válvula será
danificada no momento de seu uso.
As válvulas devem ser manuseadas com cuidado. Ao instalar, evite choques, pancadas, impactos ou quedas. O
manuseio inadequado pode danificar o ajuste da pressão e os componentes internos, afetando a vedação e o
desempenho da válvula.
Muitas válvulas são danificadas quando colocadas em serviço sem uma limpeza prévia da tubulação ou vaso.
Tanto a entrada da válvula quanto o vaso e/ou linha onde a válvula será instalada devem estar limpos de
qualquer material estranho.
11.2 INSTALAÇÃO
No ato da instalação os seguintes itens devem ser observados:
a) As válvulas devem ser instaladas sempre na posição vertical;
b) Para obter os melhores resultados, a válvula deve ser instalada diretamente no bocal do vaso, ou com uma
tubulação curta, que ofereça fluxo direto e sem obstrução entre o vaso e a válvula. A tubulação da conexão
de entrada da válvula deverá ser no mínimo do mesmo diâmetro da conexão de entrada;
c) A tubulação de descarga, onde for possível, deve ser simples, direta, curta e vertical, descarregando para
atmosfera, proporcionando menor possibilidade de problemas. Para as condições onde não for possível essa
condição e a descarga precisar ser feita para um local distante, deve ser tomadas as precauções necessárias;
d)As válvulas de alívio de líquidos devem ser instaladas abaixo do nível normal de líquidos contido.
As válvulas de segurança instaladas em processos industriais, conforme o Código ASME Seção VIII podem
proteger vários equipamentos ao mesmo tempo, desde que não existam válvulas de bloqueio entre eles e que a
capacidade de alívio da válvula de segurança seja compatível com a demanda de fluxo em todos esses
equipamentos. Várias válvulas de segurança podem proteger um único equipamento, assim como vários
equipamentos conectados entre si podem ser protegidos por uma única válvula de segurança, dependendo da
capacidade de alívio exigida.
Deve ser evitada a instalação de válvulas de segurança em trechos horizontais longos onde não ocorre fluxo. A
falta de escoamento do fluido nessa região da tubulação pode provocar o acúmulo de resíduos que tendem a
limitar a vazão das válvulas de segurança. Quando não for possível seguir essa recomendação, deverá ser
previsto um numero maior de intervenções para a manutenção dessas válvulas.
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INSTALAÇÃO
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11.2.1 DETALHES PARA INSTALAÇÃO
A válvula de segurança deve ser instalada sempre na
posição vertical.
* Observação:
De preferência deve ser instalado direto no equipamento.
Onde não for possível, o tubo de ligação deve ser curto e
direto no vaso ou equipamento a ser protegido.
FIG. 1 Equipamento a proteger
Válvula
A queda de pressão não poderá ultrapassar a 3% da
pressão de ajuste da válvula.
* Observação:
Nos sistemas fechados, é indispensável considerar os
esforços na tubulação de saída sob todas as condições
operacionais.
FIG. 2 Modelo de instalação Recomendada
Descarga para atmosfera
Dimensionar a tubulação de modo que a queda da pressão
entre o vaso a proteger e o flange de entrada da válvula
não ultrapasse a 3% da pressão de ajuste.
*Observação:
A tubulação deve ter no mínimo a mesma dimensão da
conexão de entrada da válvula.
FIG. 3 Montagem em linha de tubulação
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MANUTENÇÃO E CALIBRAÇÃO
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12 MANUTENÇÃO E CALIBRAÇÃO DE VÁLVULAS DE SEGURANÇA
12.1 INTRODUÇÃO
Por se tratar de um equipamento de precisão as válvulas necessitam de cuidados especiais. Portanto, a etapa de
remoção e transporte para a manutenção deve ser efetuado com o mesmo cuidado que houve durante a fase de
instalação.
O transporte deve ser sempre na posição vertical e com os flanges protegidos com discos de madeira ou material
plástico.
12.2 RETIRADA DE VÁLVULAS PARA MANUTENÇÃO
As válvulas retiradas de operação para manutenção devem ser testadas em uma bancada de teste antes de serem
desmontadas para determinar a pressão de ajuste e a vedação. Esse procedimento é importante para uma
eficiente manutenção, sendo seus resultados registrados para uma possível ação corretiva. O histórico da
válvula, com suas características de entrada, demonstrando o real estado, se torna uma ferramenta
importantíssima para definição da periodicidade ou os intervalos de manutenção.
12.3 SEQÜÊNCIAS DAS ATIVIDADES DE MANUTENÇÃO
1) Receber e ensaiar as válvulas, efetuando registro dos ensaios realizados;
2) Registrar o estado real das válvulas através de inspeção visual, registrando em laudo e, de preferência, fotos;
3) Desmontar todos os componentes da válvula, analisando individualmente cada peça, relatando em laudo e, de
preferência, com fotos;
4) Efetuar a recuperação dos componentes (quando necessário). Geralmente a Sede e Contra-sede, quando
danificada, são necessárias a recuperação de suas faces com usinagem e lapidação apropriada. Quando a
vedação é em elastômero, somente substituir o anel de vedação ou “oring”;
5) Efetuar substituição de peças, quando necessário (molas, vedações, parafusos, pinos, etc);
6) Montagem da válvula;
7) Levar para bancada de teste para efetuar os ajustes necessários, bem como sua calibração, observando as
seguintes orientações:
a) O fluido de teste deve ser ar comprimido ou nitrogênio;
b) Efetuar a regulagem da pressão de ajuste;
c) Verificar a repetibilidade da pressão de abertura da válvula;
d) Verificar a estanqueidade da válvula;
e) Verificar o aperto da contra porca do parafuso de ajuste da mola antes da instalação do capuz;
f) Inserir plaqueta de identificação;
g) Lacrar a válvula
h) Emitir o Certificado de Calibração constando todos os dados dos ensaios realizados e, quando necessário,
um relatório com os serviços executados.
Após serem cumpridas todas as etapas do procedimento de manutenção e calibração, bem como realizado todos
os ensaios necessários a válvula é considerada aprovada.
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12.4 PERIODICIDADE DE CALIBRAÇÃO
As válvulas devem ser ajustadas e ensaiadas seguindo a periodicidade estabelecida pela própria empresa, de
acordo com as características dos equipamentos. A sugestão é que a empresa faça um acompanhamento do
processo, para obter a máxima eficiência.
12.4.1 FREQÜÊNCIA DE CALIBRAÇÃO PARA VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO
SEGUNDO NORMAS
a) ABNT P-NB-284 - AQUISIÇÃO, INSTALAÇÃO E UTILIZAÇÃO DE VÁVULAS DE SEGURANÇA
E/OU ALÍVIO DE PRESSÃO
ITEM 7.2.1
As Válvulas devem ser inspecionadas pelo menos uma vez por ano e sempre que ocorra uma parada de
manutenção dos equipamentos por elas protegidos. A freqüência de inspeção deve ser aumentada sempre que o
equipamento puder trazer algum risco operacional, ou quando os fluidos sob a válvula possam provocar danos
em função de sua corrosividade. A recalibragem da válvula é função dos registros de seu comportamento e
serviço.
b) PETROBRAS N-2368 - INSPEÇÃO DE VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO
ITEM 4.2.2 – Periodicidade de Inspeção e Teste de Bancada
4.2.2.1 Esta periodicidade não deve exceder ao tempo necessário para manter o equipamento em condições
satisfatórias de operação.
4.2.2.2 A periodicidade das PSV’s pode ser determinada pela experiência de operação nos vários serviços
envolvidos. É recomendável seguir as prescrições contidas no API RP 576. A periodicidade de inspeção deve
seguir os requisitos contidos na NR 13.
c) NR-13 CALDEIRAS
ITEM 13.5.3
A inspeção de segurança periódica, constituída por exame interno e externo, deve ser executada nos seguintes
prazos máximos:
a) 12 meses para caldeiras das categorias “A”, “B” e “C”;
b) 12 meses para caldeira de recuperação de álcalis de qualquer categoria;
c) 24 meses para caldeiras da categoria “A”, desde que aos 12 meses sejam testadas as pressões de abertura das
válvulas de segurança;
d) 40 meses para caldeiras especiais.
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ITEM 13.5.4
Estabelecimentos que possuam “serviço próprio de inspeção de Equipamentos”, conforme estabelecido no
Anexo II, podem estender os períodos entre inspeções de segurança, respeitando os seguintes prazos máximos:
a) 18 meses para caldeiras das categorias “B” e “C”;
b) 30 meses para caldeiras da categoria ”A”.
ITEM 13.5.7
As válvulas de segurança instaladas em caldeiras devem ser inspecionadas periodicamente conforme segue:
a) pelo menos uma vez por mês, mediante acionamento manual da alavanca, em operação, para caldeiras das
categorias “B” e “C”;
b) desmontando, inspecionando e testando, em bancada, as válvulas flangeadas e, no campo, as válvulas
soldadas, recalibrando-as numa freqüência compatível com a experiência operacional da mesma, porém
respeitando-se com o limite máximo o período de inspeção estabelecido no subitem 13.5.3 ou 13.5.4, se
aplicável, para caldeiras de categorias “A” e “B”.
c) NR-13 VASOS DE PRESSÃO
ITEM 13.10.3
A inspeção de segurança periódica, constituída por exame externo, interno e teste hidrostático, deve obedecer
aos seguintes prazos máximos estabelecidos a seguir:
a) Para estabelecimentos que não possuam “Serviço Próprio de Inspeção de Equipamentos”,
conforme citado no Anexo II:
ITEM 13.10.4
As válvulas de segurança dos vasos de pressão devem ser desmontadas, inspecionadas e recalibradas por
ocasião do exame interno periódico.
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TABELAS DE CONVERSÃO
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13 TABELAS PARA CONVERSÕES
FORÇA
DE
PARA
MULTIPLICAR POR
EXEMPLO
N newton
kp
0.1020
10 N x 0.1020 = 1.02 kp
N
lbf
0.2248
10 N x 0.2248 = 2.25 lbf
kp
N
9.806
10 kp x 9.806 = 98.06 N
kp
lbf
2.205
10 kp x 2.204 = 22.05 lbf
Lbf (libra força)
kp
0.454
10 lbf x 0.454 = 4.54 kp
lbf
N
4.448
10 lbf x 4.448 = 44.48 N
PARA
MULTIPLICAR POR
EXEMPLO
COMPRIMENTO
DE
m (metro)
ft (pés de polegada)
3.28083
10 m x 3.28083 = 32.8083 ft
ft (pés de polegada)
m
0.3048
10 ft x 0.3048 = 3.048 m
mm (milímetro)
in (polegada)
0.0393
10 mm x 0.0393 = 0.393 in
in (polegada)
mm
25.4
10 in x 25.4 = 254 mm
DE
PARA
MULTIPLICAR POR
EXEMPLO
kg (kilograma)
lb
2.205
10 kg x 2.205 = 22.05 lb
lb
kg
0.454
10 lb x 0.454 = 4.54 kg
DE
PARA
MULTIPLICAR POR
EXEMPLO
MPA (Megapascal)
bar
10
10 MPA x 10 = 100 bar
MPA
kp/cm²
10.197
10 MPA x 10.197 = 101.97 kp/cm²
MPA
PSI
145.0
10 MPA x 145.0 = 1450 PSI
MASSA
PRESSÃO
bar (bar)
kp/cm²
1.020
10 bar x 1.020 = 10.2 kp/cm²
bar
MPA
0.1
10 bar x 0.1 = 1.0 MPA
bar
PSI
14.504
10 bar x 14.504 = 145 PSI
kp/cm² (Kilopondio/cm²)
bar
0.981
10 kp/cm² x 0.981 = 9.81 bar
kp/cm²
MPA
0.0981
10 kp/cm² x 0.0981 = 0.981 MPA
kp/cm²
PSI
14.223
10 kp/cm² x 14.223 = 142.2 PSI
PSI (Libra/polegada)
bar
0.0689
100 PSI x 0.0689 = 6.89 bar
PSI
kp/cm²
0.0703
100 PSI x 0.0703 = 7.03 kp/cm²
PSI
MPA
0.00689
100 PSI x 0.00689 = 0.689 MPA
atm (atmosfera)
bar
1.01325
1.1 atm x 1.01325 = 1.115 bar
atm
kp/cm²
1.0332
1.1 atm x 1.0322 = 1.137 kp/cm²
atm
PSI
14.696
1.1 atm x 14.695 = 16.166 PSI
atm
MPA
0.10132
1.1 atm x 0.10132 = 0.111 MPA
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TABELAS DE CONVERSÃO
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VOLUME
DE
PARA
MULTIPLICAR POR
EXEMPLO
m³ (metro)
l (litro)
1000
10 m³ x 1000 = 10 000 litros
m³
ft³
35.3
10 m³ x 35.3 = 353 ft³
litro
m³
0.001
100 litros x 0.001 = 0.1m³
litro
ft³
0.0353
100 litros x 0.0353 = 3.53 ft³
litro
galão (us)
0.264
100 litros x 0.264 = 26.4 galão (us)
litro
galão (imperial)
0.220
100 litros x 0.220 = 22.0 galão (imperial)
ft³ (polegada ³)
m³
0.0283
10 ft³ x 0.0283 = 0.283 m³
ft³
litro
28.32
10 ft³ x 28.32 = 283.2 litros
galão (us)
litro
3.785
10 galão (us) x 3.785 = 37.85 litros
galão (imperial)
litros
4.546
10 galão (imperial) x 4.546 = 545.46 litros
in³ (polegada ³)
cm³
16.387
10 in³ x 16.387 = 163.87 cm³
cm³
In³
0.0610
10 cm³ x 0.610 = 0.610 in³
DE
PARA
MULTIPLICAR POR
EXEMPLO
l/s (Litro/segundo)
l/min
60
10 l/s x 60 = 600 l/min
CAUDAL
l/min (Litro/minuto)
l/s
0.0167
100 l/min x 0.0167 = 1.7 l/s
l/min
galão/min (us)
0.26417
10 l/min x 0.26417 = 2.6417 galão/min (us)
l/min
galão/min (imperial)
0.22
10 l/min x 0.22 = 2.2 galão/min (imperial)
galão/min (us)=GPM
Galão/min
(imperial)=GPM
l/min
3.7854
10 GPM (us) X 3.7854 = 37.854 l/min
l/min
4.5461
10 GPM (imperial) x 4.5461 = 45.461 l/min
DE
PARA
MULTIPLICAR POR
EXEMPLO
Nm (newton metro)
kpm
0.1020
10 Nm x 0.1020 = 1.02 kpm
Nm
lbfft
0.7376
10 Nm x 0.7376 = 7.38 lbfft
kpm
Nm
9.81
10 kpm x 9.81 = 98.1 Nm
kpm
lbfft
7.233
10 kpm x 7.233 = 72.33 lbfft
TORÇÃO
Lbfft (libraforça por pés)
Nm
1.356
10 kpm x 1.356 = 13.56 Nm
lbfft
Nm
0.1383
10 kpm x 0.1383 = 1.38 kpm
LINKS PARA TABELAS DE CONVERSÕES:
http://br.geocities.com/saladefisica/medidas.htm
http://www.asten.com.br/html/auxiliar/conversao.htm#pressao
http://pt.wikipedia.org/wiki/Tabela_de_convers%C3%A3o_de_unidades
http://www.estudolegal.com.br/tabela.htm
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M-VSA-TV
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TABELA PARA VEDAÇÕES
REV.
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14 TABELA TÉCNICA PARA VEDAÇÕES
Relação de materiais para vedação
MATERIAIS
BUNA N
NITRÍLICA (E)
EPDM (M)
ETILENO
PROPILENO
VITON (N)
SILICONE
TEFLON - Branco
TEFLON – Grafitado
SBR
BUTANEIRO ESTIRENO – SB3376
FLUÍDOS
ÓLEO
ÓLEO
VAPOR E ÁGUA
VAPOR E ÁGUA
VAPOR E ÁGUA
ÓLEO MINERAL
AR E GASES
FLUIDO HIGIÊNICO (R)
-
TEMPERATURA
120º
120º
150º
150º
150º
200º
200º
180º
240º
70º
-
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TABELAS DE VAZÃO
M-VSA-TV
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00
15 TABELAS DE VAZÃO
15.1 TABELA DE VAZÃO PARA VAPOR
Obs.:
m3/h – Metro cúbico por hora
l/min. – Litro por minuto
ft3/min. – Pé cúbico por minuto
Usgal/min. – Galão americano por minuto
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TABELAS DE VAZÃO
M-VSA-TV
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VER.
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15.2 TABELA DE VAZÃO PARA ÁGUA
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TABELAS DE VAZÃO
M-VSA-TV
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15.3 TABELA DE VAZÃO PARA AR
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M-VSA-RE
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REFERÊNCIAS
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16 REFERÊNCIAS
- Código ASME Para Caldeiras e Vasos de Pressão – Seção VIII – DIVISÃO I.
- Inspeção de Válvulas de Segurança e Alívio GUIA 10– IBP Instituto Brasileiro de Petróleo e Gás
- Curso Dimensionamento de Válvulas de Segurança e/ou Alívio – Profº Luiz Otávio Massafera
- P-NB-284 ABNT Aquisição, Instalação e Utilização de Válvulas de Segurança e Alívio
- API 526 Valve Inspection And Testing
- N-2368 PETROBRAS Inspeção de Válvulas de Segurança e Alívio
- N-2269 PETROBRAS Verificação, Calibração e Teste de Válvula de Segurança e/ou Alívio
- Artigo Técnico - Válvulas de Segurança do Setor Petroquímico - Protegendo vidas, patrimônios e a produção –
Revista Petro & Química – Osmar José Leite da Silva (Técnico Manutenção Petrobras – UM-RPBC)
- Artigo Técnico – Válvulas de Segurança par Caldeiras e processos industriais – Arthur Cardozo Mathias
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