manual de valvulas-fluid controls do brasil

FLUID CONTROLS DO BRASIL INDSTRIA E COMRCIO DE VLVULAS LTDA www. Fluidcontrols.com.br - Fone: (27) 3398-4777

MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO APRESENTAO

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APRESENTAO DA EMPRESA A Fluid Controls do Brasil ao longo de 28 anos de experincia em fabricao de Vlvulas de Segurana e Alvio, acumulou slidos conhecimentos, traduzindo em produtos eficientes e confiveis, consolidando no mercado brasileiro a marca Fluid Controls do Brasil, sendo comprovado em produtos instalados em diversas usinas e parques industriais do pas, atendendo a vrios segmentos do mercado: Petroqumicos, Qumicos, Farmacuticos, Alimentcios, Siderrgicos, Metalrgicos, Celuloses, Cimenteiros, Minerao, Extrao de Rochas ornamentais, Bebidas, Confeces, etc. A Fluid Controls do Brasil certificada ISO 9001:2000, garantindo um rgido controle de qualidade, assegurando o estabelecimento das exigncias normativas e dos procedimentos de fabricao, resultando em processos eficientes e menor tempo de entrega dos produtos. Com a eficincia de nossos produtos, a constante atualizao tecnolgica 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, solues em segurana, protegendo equipamentos e salvando vidas, gerando tranqilidade para nossos clientes. As Vlvulas de Segurana e Alvio Fluid Controls, em todas as suas sries, so projetadas para proteger automaticamente equipamentos e instalaes contra sobrepresses, garantindo a confiabilidade do sistema em operao, menor custo operacional e de manuteno. As Vlvulas de Segurana e Alvio so fabricadas seguindo as exigncias nacionais e internacionais obedecendo aos critrios tcnicos estabelecidos, conforme normas ASME SEO VIII, API, ABNT e Petrobras.

APRESENTAO DO MANUAL com muita satisfao que a Fluid Controls do Brasil apresenta o Manual de Vlvulas de Segurana e Alvio. Um documento elaborado com inmeras informaes tcnicas de diversas normas aplicadas em vlvulas de segurana e alvio, sendo sua base conforme norma ASME VII DIV I. Nosso desejo que ele seja utilizado como material de apoio dentro das diversas necessidades das indstrias, entidades de ensino, bem como os profissionais tcnicos da rea manuteno.

Darcy Rodrigues Filho Diretor

Pgina 2 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL

MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO SUMRIO

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1 SUMRIO 1 Sumrio 2 Histrico 2.1 Introduo 2.2 Breve Histrico 2.3 histrico das Vlvulas de Segurana e Alvio National Board e ASME 3 Definies 3.1 Vlvula de Segurana 3.2 Vlvula de Alvio 3.3 Vlvula de Segurana e Alvio 3.4 Vlvula Balanceada 3.5 Vlvula Convencional (standard) 3.6 Vlvula Tipo Piloto-Operada 3.7 a 30 Demais definies 4 Vlvulas de Segurana e Alvio para Caldeiras ASME I 5 Vlvulas de Segurana e Alvio para Vasos de Presso ASME VIII 5.1 Generalidades 5.2 Vlvulas de Alvio de Presso 5.3 Vlvulas de alvio para Lquidos 5.4 Marcao 5.5 Capacidade das Vlvulas de Segurana e Alvio 5.6 Requisitos de Projeto 5.7 Materiais 5.8 Ensaios de Produo 5.9 Critrio de aceitao para estanqueidade 6 Componentes e Acessrios 6.1 Introduo 6.2 Principais partes e suas funes 6.2.1 Bocal 6.2.2 Vedaes 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 Acessrios para Vlvulas de Segurana 6.4 Componentes e Acessrios para Vlvulas de Alvio 6.5 Vista em Corte de uma Vlvula de Segurana 7 Princpios de Operao de Vlvulas de Segurana e Alvio 7.1 Introduo 7.2 Caractersticas Bsicas de Operao 7.2.1 Vlvulas de Segurana 7.2.2 Vlvulas de Alvio Pg. 3 e 4 Pg. 5 a 9

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MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO SUMRIO7.2.3 Vlvulas Segurana e Alvio 7.3 Abertura da Vlvula 7.4 Foras expansivas de abertura 7.5 Foras reativas de abertura 7.6 Curso total 7.7 Diferencial 7.8 Atuao da mola 7.9 Diferencial de presso 7.9.1 Diferencial entre presso de operao e ajuste 7.9.2 Compensao da presso de ajuste em funo da temperatura 8 Fenmenos operacionais 8.1 Introduo 8.2 Batimento (Chattering) 8.2.1 Principais causas do Chattering 8.2.2 Solues 8.3 Chiado (Simmering) 8.4 Flutuao (Flutting) 9 Tolerncias do Cdigo para testes em Vlvulas de Segurana e Alvio 9.1 Tolerncias para Vlvulas para Caldeiras ASME I 9.2 Tolerncias para Vlvulas para Vasos de Presso ASME VIII 10 Cuidados necessrios 10.1 Inspeo de recebimento 10.1.1 Cuidados especficos 10.2 Manuseio e Transporte 10.3 Armazenamento 11 Instalao 11.1 Inspeo final antes da instalao 11.2 Instalao 11.3 Detalhes para a instalao - Figuras 12 Manuteno e Calibrao de Vlvulas de Segurana e Alvio 12.1 Introduo 12.2 Retiradas de Vlvulas para manuteno 12.3 Seqncias de atividades de manuteno 12.4 Periodicidade de calibrao 12.4.1 Freqncia de calibrao conforme normas 13 Tabelas para converses 14 Tabela para vedaes 15 Tabelas de Vazo

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MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO HISTRICO

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2 HISTRICO 2.1 INTRODUOUma vlvula de segurana ou de segurana e alvio em uma caldeira ou um vaso de presso significa a diferena entre uma condio anormal de alta presso sendo seguramente eliminada e a violenta ruptura do vaso, que pode causar resultados catastrficos envolvendo morte, ferimentos pessoais e danos propriedade. A funo de toda vlvula de segurana instalada em caldeiras, vasos de presso ou processos industriais aliviar o excesso de presso, devido ao aumento da presso de operao acima de um limite pr-estabelecido no projeto do equipamento por ela protegido. O objetivo de se instalar uma vlvula de segurana a proteo de vidas e propriedades. Essa proteo ocorre quando a vlvula capaz de descarregar uma determinada quantidade de fluxo, suficiente para reduzir a presso de um sistema a um nvel seguro. Por isso, os termos segurana, alvio, e alvio e segurana se aplicam s vlvulas que tm a finalidade de aliviar a presso de um sistema.

2.2 BREVE HISTRICOVlvula de segurana um dispositivo de alvio de presso que existe desde 1682, quando foi inventada pelo francs Denis Papin. O modelo inventado funcionava com um sistema de contrapeso, onde um peso ao ser movimentado ao longo de uma alavanca alterava a presso de ajuste. No comeo da Revoluo Industrial, quando o homem tentava compreender a energia e controlar o seu confinamento, ocorreram inmeras baixas e grandes perdas materiais. Exemplo que os primeiros geradores utilizados na indstria naval, a vapor, explodiram 66 vezes consecutivas com vrias vtimas. Naquela poca, ocorriam tragdias dirias devido a exploses de caldeiras para aquecimentos domsticos, inclusive porque o controle dessas presses era basicamente manual, dependia operacionalmente do homem e, consequentemente, estava sujeito a falha humana. Em 1848 o ingls Charles Ritchie foi o primeiro a introduzir um meio de aproveitar as foras expansivas do fluido para aumentar o curso de abertura do disco da vlvula. Este nada mais era do que um lbio em volta da rea de vedao do bocal, porm, era fixo. Hoje no lugar desse lbio existe o anel do bocal, uma pea rosqueada usada para variar a fora de abertura da vlvula. Em 1863 Willian Naylor introduziu mais uma melhoria para aumentar o curso de abertura da vlvula, aumentando a fora reativa. Esta melhoria era um segundo lbio em volta do disco, e que hoje em dia uma saia na face inferior do disco. As vlvulas modernas utilizam os princpios de projeto de ambos para aproveitar as foras reativas e expansivas do fluido de processo para alcanarem o curso mximo e consequentemente a vazo mxima. A vlvula de contrapeso, devido a sua falta de preciso, foi responsvel por diversas exploses de caldeira e vasos de presso e, consequentemente, perdas de vidas. A partir de 1927, O Cdigo ASME, Seo I, no permitiu que fossem instaladas vlvulas de contrapeso em caldeiras. Somente a partir de 1869 que foi inventada a vlvula de segurana tipo mola a partir do projeto de dois americanos, George Richardison e Edward H. Ashcroft. Entre os anos de 1905 e 1911 houve na regio da Nova Inglaterra, nos Estados Unidos, aproximadamente 1700 exploses de caldeiras e que resultou na morte de 1300 pessoas.




Perto de 1908, alguns Estados e Municpios comearam a promulgar Leis e Ordens para regular a construo, instalao e operao de caldeiras e vasos de presso. Os requisitos variavam enormemente. A necessidade de um conjunto padro de regras, aceitvel a todos, pelo menos a princpio, fornecendo um razovel fator de segurana, tornou-se muito evidente. Em funo disso, em 1911, a ASME criou um Comit para formular tal conjunto regras padro. Os primeiros frutos desse Comit apareceram em 1914, com a distribuio do Cdigo de Caldeiras ASME, Seo I, para Vasos de Presso Submetido a Fogo (caldeiras). Esta seo do cdigo tornou-se uma exigncia obrigatria em todos os estados dos Estados Unidos que reconheceram a necessidade por um regulamento. Foi publicada ento em 1914 e formalmente adotada na primavera de 1915.

2.3 HISTRICO DAS VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO NATIONAL BOARD E ASME. A National Board of Boiler and Pressure Vessel Inspectors (Comisso Nacional de Inspetores de Caldeira e Vasos de Presso) sendo uma organizao dedicada segurana de caldeiras e vasos de presso, reconhece a extrema importncia das vlvulas de segurana e alvio, alm de outros dispositivos de segurana contra presso para operao segura de caldeiras e vasos de presso. Atravs dos anos ela vem lutando por uma proteo adequada contra a sobre-presso, que se espera que as vlvulas de segurana e alvio forneam. A National Board uma organizao compreendida pelos chefes de inspetores dos estados e cidades dos Estados Unidos e Provncias do Canad e organizada com o propsito de promover maior segurana para vidas e propriedades, assegurando uma ao concreta e mantendo uniformidade na construo, instalao, inspeo e reparos de caldeiras e outros vasos de presso e seus acessrios. 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 inspeo de caldeira dos estados e cidades dos Estados Unidos e das Provncias do Canad que operam segundo as regras do Cdigo de Caldeira da ASME American Society Mechanical Engineers (Sociedade Americana dos Engenheiros Mecnicos). 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 pargrafos do Cdigo da ASME tm sido dedicados a vlvulas de segurana desde a criao deste cdigo, em 1914, entretanto, interessante refletir sobre algumas publicaes anteriores a esta data. Em 1898, um pequeno livro por Richard H. Buel, intitulado Vlvulas de Segurana foi publicado pelas Sries de Cincia de Van Nostrand. Este livrinho discutia vlvulas de segurana em geral e devotou muitas pginas na determinao de comprimentos de alavanca e pesos, para chegar aos requisitos de presso de ajuste em uma dada vlvula.Pgina 6 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL



Em 1909, o Sr. A.B. Carhart em uma publicao de um estudo da ASME preparado pela Crosby Stean and Valve Company, fazendo referncia a uma patente do Sr. Richardson datada de 19 de janeiro de 1869. Em parte, a patente descreve os princpios de operao de uma vlvula de pop de assentamento chanfrado. A apresentao do Sr. Carharts tambm referencia um panfleto governamental de 1875 preparado por um comit especial da Board of Supervising Inspectors of Steel Vessels. A reportagem envolve testes conduzidos em vlvulas por vrios fabricantes onde as pessoas, representando estas vlvulas, foram liberadas para ajust-las quanto presso, alimentao e qualquer deficincia existente e depois informar ao Comit quando estivessem prontos para um teste. Continuando, a reportagem indica que na maior parte das vezes as vlvulas tiveram que ser reajustadas, aps serem apresentadas para teste. A ao das vlvulas de segurana de pop e os mritos dos multiplicadores de fora, para adicional levantamento contra passagem livre nos assentos chanfrados, sem obstruo, escapando para a atmosfera, foram tambm discutidos. Em uma reunio da ASME, em Nova York, em 23 de fevereiro de 1909, o Sr. P.G. Darling discutiu a capacidade de vlvulas de segurana. Ele conduziu testes para determinar curso e capacidade, e observa que todas as primeiras regras e frmulas so de um tipo que avalia todas as vlvulas com uma dada bitola nominal da mesma capacidade. Ele apontou que os resultados indicam cursos e capacidade que variam at 300%, em diferentes vlvulas fabricadas com a mesma bitola e mesmas condies, portanto ele apresentou uma regra incorporando o curso. Na mesma reunio da ASME, o Sr. Carhart apresentou alguns princpios do projeto de vlvulas de segurana. Ele discutiu a importncia das molas e do seu projeto, que tem sido considerado como um detalhe de pouca importncia, fabricado sem um conhecimento exato ou estudo, utilizando um costume geral ou uso que pareceu satisfatrio no passado e fazendo-o to bem quanto das dimenses convenientemente utilizadas nas vlvulas visando, primeiramente, a economia de material, a atendendo propores e graduaes uniformes de bitola, deste modo forando todos as dimenses das molas para largas faixas de presso para ir para dentro do mesmo corpo ou fundido. Em 1913, A.B. Carhart apresentou um documento Ajustes das Vlvulas de Segurana, onde ele discutiu as ento presentes regras e props outras. Suas novas regras recomendavam que o curso apropriado para cada dimenso de vlvula e presso de caldeira fosse fixado empiricamente, e que os correspondentes valores limites da descarga de vapor ou evaporao da caldeira e as reas de grelha ou superfcie de aquecimento fossem tabeladas. A primeira edio do Cdigo, em 1914, foi a primeira vez em sua histria em que praticamente todos os fabricantes de vlvulas de segurana concordavam com uma especificao uniforme para seus produtos que poderia ser melhor para a segurana pblica. Entretanto, houve crticas dos usurios e inspetores de que era muito pesado e complicado. Esta edio forneceu uma tabela para a determinao da bitola de uma vlvula requerida e uma equao no apndice para o clculo dos valores no fornecidos na tabela. Ela foi baseada, em parte, no combustvel consumido e no calor de combusto. A equao tambm continha um nmero para o calor latente de vaporizao e o coeficiente de descarga foi baseado na equao de Napier. No eram necessrios testes de vazo nem estavam sequer envolvidos na equao. A capacidade da vlvula devia ser tal que evitasse que a presso subisse mais que 6% acima da mxima presso de trabalho permissvel. A edio de 1914 tambm forneceu alguns requisitos para projeto, incluindo a exigncia de uma vlvula de ao pop, atuada por mola, com um assento, e tambm, a superfcie de encosto do disco em um ngulo de aproximadamente 45 graus ou plano, com 90 graus da linha de centro da haste. Havia a exigncia de um mximo diferencial de alvio e trs mtodos eram fornecidos para checar a capacidade. Estes eram: a) fazendo um teste de acumulao; b) medindo a mxima quantidade de combustvel que podia ser queimada e computando a capacidade de evaporao correspondente; ouPgina 7 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL



c) determinando a mxima capacidade de evaporao medindo a gua da alimentao. Em dezembro de 1916, George H. Clark apresentou na reunio da ASME um documento Vlvulas de Segurana para Vapor, onde apresentava um esboo das consideraes tericas que dirigem a ao das vlvulas de curso longo e curto. O documento tambm introduziu o conceito de projeto de anel duplo. Na de 1927, os trabalhos indicaram que a vlvula de peso morto ou de alavanca pesada, no deve ser usada. A capacidade mxima para as vlvulas da Seo I era 3% acima da de ajuste, enquanto a vlvula era para evitar que a presso aumentasse mais que 6% acima da mxima presso admissvel de trabalho do vaso. Durante 1935 e 1936, a National Board empregou o Laboratrio do Departamento de Engenharia Mecnica da Universidade do Estado de Ohio, sob a direo do Professor Paul Bucher, para conduzir testes de capacidade em vlvulas de segurana de vrios 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 vlvulas de outro fabricante foram testadas e estas tinham capacidades de 110 a 188%. Todos estes testes mostraram uma necessidade de um mtodo melhor para o dimensionamento de vlvulas. 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 vlvulas, para uso em estados e cidades que tivessem scios na National Board, que fabricassem de acordo com as regras do Cdigo, e tambm que cumprissem certas exigncias de teste. Esta ao foi de tal importncia que um comit especial foi nomeado para cooperar com a National Board na considerao das revises do Cdigo. Isto foi a formao do Comit Especial das Exigncias para Vlvulas de Segurana Special Committee on Safety Valve Requirements, com o Sr. H.B. Oattey como presidente. Na edio de 1937, na Seco I, do Cdigo de Caldeiras de Energia, exigiu os testes de trs bitolas representativas de cada projeto para trs diferentes presses. 90% da capacidade obtida era para ser creditada vlvula. Estes testes deviam ser conduzidos e certificados por um inspetor do estado, um inspetor municipal ou um inspetor regularmente empregado por uma companhia de segurana autorizado a assegurar caldeiras contra exploso nos estados e municpios que haviam adotado o Cdigo. Essa edio chamou tambm a ateno para o Cdigo do Smbolo V, estampado nas vlvulas que seguiam as exigncias do Cdigo. A tolerncia do ponto de abertura foi estabelecida como mais ou menos 2 lbs para presses abaixo de 70 lbs, 3 % para presses de 71 a 300 lbs, e 10 lbs para presses acima de 300 lbs. Em 1939, a National Board publicou seu primeiro livro Testes de Capacidades de Vlvulas de Segurana baseado no programa de testes iniciados pela National Board. A edio de 1940 chamava ateno para a determinao de um coeficiente de descarga mdio, para nove vlvulas testadas, e o uso deste valor na determinao da capacidade de alvio. A capacidade de alvio estampada na vlvula no deveria exceder 90% do valor do teste testemunhado. A Seco sobre caldeiras de aquecimento de baixa presso agora possui exigncias iguais s da seo de caldeiras de fora. Como resultado do trabalho desenvolvido pela National Board na Universidade do Estado de Ohio, um Boletim n 110 da Engineering Experiment Station foi publicado em 1942, intitulado Vazo de Vapor em Vlvulas de Segurana, de autoria de Eugene K. Falls como um apoio a sua tese de doutorado. Esta era a primeira publicao tratando da vazo em vlvulas de segurana, e foi utilizada por vrias companhias e indivduos procurando um entendimento bsico da operao de uma vlvula de segurana. Seguiu-se a tese Testando Vlvulas de Segurana por E.K. Falls e Jose Ramirez.




Forada por algumas srias perdas em caldeiras de aquecimento de gua quente, no incio dos anos 40, a National Board patrocinou um programa de dispositivos de segurana de presso em caldeiras de aquecimento, na Universidade do Estado de Ohio, no incio de 1946. Das vrias vlvulas de segurana, para gua quente, testadas neste programa de pesquisa foi observado que somente um limitado nmero delas poderia proteger um sistema de aquecimento com gua quente de uma sobrepresso excessiva. Como resultado deste programa de pesquisa foi concludo, que, at que pesquisa bsica seja conduzida em vazo de gua quente saturada atravs de um orifcio, como usado no projeto de vlvulas de segurana, estas vlvulas de segurana, para gua quente, devem ser classificadas quanto capacidade de vazo usando vapor como meio de teste. Os resultados deste programa de pesquisa foram apresentados em uma reviso de 1949 da Seco IV. Em 20 e 21 de maro de 1951, em Columbus, Ohio, houve uma reunio de dois dias, com a National Board, professor Paul Bucher, da Universidade do Estado de Ohio, representantes dos fabricantes de vlvulas de controles e membros do Comit de Vlvulas de Segurana do Comit do Cdigo de Caldeiras. Esta reunio levou aos mtodos atuais de testar vlvulas de segurana quanto capacidade e subseqente classificao. Estes mtodos so: 1) Avaliar vlvulas de uma certa bitola e ajuste de presso; 2) Traar uma curva da capacidade x acumulao de presso para vlvulas de uma capacidade e vrios ajustes de presso; 3) Coeficiente de descarga. Em 1956, a estampagem do Cdigo do Smbolo UV tornou-se obrigatria para as vlvulas de segurana e alvio da seco VIII. Ao mesmo tempo a equao de Napier tornou-se a base para a vazo de vapor terica. No vero de 1959 o Comit Especial de Exigncias para Vlvulas de Segurana tornou-se o Subcomit de Exigncias para Vlvulas de Segurana. Em 1972, a Seco VIII de Vasos de Presso, foi alterada para incluir um mtodo de classificao de vlvulas de alto coeficiente e bocal totalmente aberto, em lquidos saturados. O mtodo 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 evidncia aos procedimentos de clculo propostos pelo grupo tarefa. Em 1 de julho de 1973, os montadores de vlvulas de segurana foram obrigados, pelas Seces I e III, Divises 1 e 2, a utilizar o smbolo V de vlvula de segurana da ASME e os smbolos UV de vlvula de alvio para montar vlvulas de outros fabricantes. As exigncias de prottipo, capacidade provisria de cinco anos, da Seco IV, foram estendidas s exigncias da Seco I, Seco VIII, Divises 1 e 2. Todas as vlvulas com o certificado de capacidade da National Board so listadas em sua publicao que iniciando na Edio de 1 de julho de 1975 deve ser atualizada a cada intervalo de seis meses com a distribuio do adendo. Durante o final de 1975, o primeiro Certificado de Autorizao para Estampagem da Vlvula de Segurana foi fornecido a um fabricante estrangeiro, indicando a contnua expanso daquele fornecidos pelo Cdigo ASME. At os anos 90, existiam nove laboratrios autorizados a conduzir testes de certificao. Setes destes pertencem a companhias e dois independentes de filiao a uma companhia.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO DEFINIES E TERMINOLOGIAS

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3 DEFINIESSo adotadas as seguintes definies e terminologias referentes a vlvulas de segurana/alvio e suas partes: 3.1 VLVULA DE SEGURANA um dispositivo automtico de alvio de presso, atuada pela presso esttica na entrada e caracterizada pela abertura instantnea POP uma vez atingida a presso de abertura. * Usada para fluidos compressveis: Ar comprimido, vapor ou gs. 3.2 VLVULA DE ALVIO um dispositivo automtico de alvio de presso, atuada pela presso esttica na entrada, caracterizado por uma abertura progressiva e proporcional ao aumento de presso acima da presso de abertura. * Usada para fluidos incompreensveis: Lquidos. 3.3 VLVULA DE SEGURANA E ALVIO um dispositivo de alvio de presso adequado para trabalhar como vlvula de segurana ou vlvula de alvio, dependendo da aplicao desejada, podendo ser utilizada tanto para vapor, gs e lquidos, simultaneamente. 3.4 VLVULA BALANCEADA o tipo de vlvula que tem incorporado meios de minimizar o efeito da contrapresso por ocasio da descarga. Normalmente possui um fole balanceado para esse fim. 3.5 VLVULA CONVENCIONAL (STANDARD) o tipo de vlvula que tem seu desempenho afetado diretamente pela aplicao e/ou variao de contrapresso. 3.6 VLVULA TIPO PILOTO-OPERADA o tipo de vlvula que a vlvula principal de alvio est combinada e controlada por uma vlvula auxiliar auto-operada (vlvula-piloto). 3.7 PSV (Pressure Safety Valve) o Termo aplicado nas indstrias, por motivos culturais, para designar uma vlvula de segurana e alvio (VSA), vlvula de alvio (VA) ou uma vlvula de segurana, quer seja de ao direta ou piloto-operada. 3.8 PRESSO DE PROJETO a presso para a qual as vlvulas devem ser projetadas a fim de atender as condies de presso e temperatura mais severas, previstas em operao normal. 3.9 PRESSO DE OPERAO a presso efetiva atuante sob a vlvula nas condies de trabalho (presso de trabalho). 3.10 PRESSO MXIMA DE TRABALHO ADMISSVEL (PMTA) a mxima presso manomtrica de trabalho permitida para o equipamento na temperatura, compatvel com o cdigo de projeto, a resistncia dos materiais utilizados, as dimenses do equipamento e seus parmetros operacionais. Nota: Ela a base para o ajuste da presso das vlvulas de segurana que protegem o vaso. 3.11 PRESSO DE ABERTURA - PA (Set Pressure) a presso manomtrica na qual a vlvula abre sob as condies normais de servio.Pgina 10 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL


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3.12 PRESSO DE AJUSTE a presso manomtrica na qual a vlvula abre em bancada de teste, incluindo correes para contrapresso e temperatura. Nota: Em uma vlvula de segurana, a presso de ajuste o ponto de exploso POP, ou seja, abertura instantnea. Em uma vlvula de alvio, a presso de ajuste o ponto no qual a vlvula inicia a descarga. 3.13 PRESSO DE FECHAMENTO/REASSENTAMENTO a presso esttica em que a vlvula volta a fechar (o disco reassenta sobre o bocal), e no h fluxo mensurvel. 3.14 DIFERENCIAL DE ALVIO (Blow Down) a diferena entre a presso de abertura e a de fechamento, expressa em porcentagem da presso de abertura.

3.15 PRESSO DE VEDAO E a presso medida na entrada da vlvula, logo aps o seu fechamento, tendo vedao total. 3.16 ESTANQUEIDADE o vazamento mximo admissvel para as vlvulas sob determinadas condies, seguindo parmetros normativos (conforme tabela item 5.9 deste manual). 3.17 PRESSO DE ALVIO o resultado da soma das presses de ajuste e a sobrepresso, medida na entrada da Vlvula. 3.18 SOBREPRESSO o aumento da presso acima da presso de abertura da vlvula durante a descarga da vlvula. Normalmente expressa em porcentagem da presso de abertura. Devem ser adotados os seguintes valores , de acordo com a ASME: Ar e gases 10% (Seo VIII) Vapor (linha) Fogo Vapor (caldeira) Lquidos 10% (Seo VIII) 21% (Seo VIII) 3% (Seo I) 25% (no codificado)

3.19 CONTRAPRESSO a presso existente na conexo de sada da vlvula, devido presso no sistema de descarga. a soma da contrapresso superimposta e da contrapresso desenvolvida. a) Constante: Quando no h variao aceitvel da presso no lado de descarga em quaisquer condies de operao, com a vlvula abera ou fechada. b) Superimposta: Presso existente na conexo de sada da vlvula no momento que a vlvula solicitada a operar. o resultado da presso no sistema de descarga originada de outras fontes, podendo ser constante ou varivel. c) Desenvolvida: Presso existente na conexo de sada da vlvula provocada pela perda de carga na linha de sada aps a sua abertura.Pgina 11 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL


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3.20 ACMULO o mximo aumento de presso acima da PMTA do sistema durante a descarga da vlvula, expressa normalmente em porcentagem da presso de abertura. 3.21 CURSO MXIMO o deslocamento do disco entre a sede e a posio de abertura completa. 3.22 DISPARO (POP) a ao de disparo caracterizada da abertura das vlvulas quando usadas com fluido compressvel. 3.23 CAPACIDADE REAL DE DESCARGA a capacidade de descarga determinada experimentalmente sob a presso de alvio. 3.24 CAPACIDADE TERICA DE DESCARGA a capacidade de descarga obtida por clculo. 3.25 COEFICIENTE DE DESCARGA o coeficiente da capacidade real dividida pela terica. 3.26 REA DE DESCARGA a era real que limita a vazo da vlvula.. 3.27 BATIMENTO (Chatter Chattering) o movimento rpido e anormal caracterizado por aberturas e fechamentos em rpida sucesso, onde o disco fica entrando em contato com o bocal. uma vibrao muito forte que ocorre com essas peas no momento da abertura da vlvula. Esse fenmeno normalmente ocorre com fluidos compressveis, porm, nos lquidos pode ser encontrado quando a tubulao de entrada para a vlvula de alvio muito longa e induz o liquido a altas velocidades de escoamento. 3.28 CHIADO (Simmer Simmering) o escape audvel ou visvel que ocorre numa vlvula que opera com fluidos compressveis. Normalmente este ocorre a 98% da presso de ajuste da vlvula, entre a sede do bocal e o disco de vedao, e de capacidade no mensurvel. O principal dano o desgaste das superfcies de vedao devido a eroso causada pela alta velocidade do fluido escoando nesse momento, alm da fadiga da mola e desgaste das superfcies de guia. 3.29 FLUTUAO (FLUTTING) Fenmeno parecido com o Chettering, porm, no ocorre com o contato fsico entre disco e bocal. Portanto as superfcies de vedao dessas peas no so danificadas, e sim as superfcies de guias. O curso de abertura e conseqentemente a vazo da vlvula ficam flutuando.



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3.30 TABELA DE PRESSES

Operao, trabalho, alvio, ajuste e diferencial de alvio150

(MAWP)

140

PORCENTAGENS DA MXIMA PRESSO DE TRABALHO PERMITIDA

130

Sobrepresso (lquidos ou alvio trmico) Sobrepresso (fogo)

125 121 116

SOBREPRESSO OU ACMULO

Mxima presso de ajuste permitida para mltiplas vlvulas

Sobrepresso (vapor/gs)

110 105

Mxima presso de ajuste permitida para vlvulas suplementares (fogo) Mxima presso de ajuste permitida para vlvulas suplementares (processo) PRESSO DE AJUSTE

Sobrepresso (caldeira) Mxima presso de trabalho permitida (MAWP)

103 100 98

Incio de abertura 95 90 Reassentamento da vlvula Presso para teste de vedao

Diferencial de alvio Mxima presso de operao usual


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIOVLVULA PARA CALDEIRA

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4 VLVULA DE SEGURANA PARA CALDEIRA CONFORME ASME I

Conforme determinado no pargrafo PG 67.1 do Cdigo ASME, toda caldeira dever ser provida de, pelo menos, uma vlvula de segurana ou de alvio-e-segurana. Sero exigidas, no mnimo, duas vlvulas quando a superfcie de aquecimento da gua for superior a 50m ou quando a finalidade for de gerao de energia eltrica com potncia de entrada superior a 1100KW/hr de potncia. No caso de caldeiras aquatubulares providas de superaquecedor, a vlvula de segurana deste dever ser responsvel por 15 a 25% da capacidade total de gerao de vapor da caldeira. A capacidade dessas vlvulas, para cada caldeira, conforme pargrafo PG 67.2 do Cdigo ASME, deve ser tal que ela (ou elas) possa (Possam) descarregar todo vapor capaz gerado, sem permitir uma sobrepresso superior a 6%, em relao ao mais alto valor de ajuste adotado e, em hiptese alguma, superior a 6% a mxima presso de trabalho permissvel. A determinao da capacidade das vlvulas dever ser feita de acordo com PG 70, porm, jamais poder ser inferior a capacidade mxima de gerao de vapor, especificada pelo fabricante. Pelo menos uma das vlvulas de segurana instaladas na prpria caldeira, dever ter um valor-de-ajuste correspondente ou inferior da mxima presso de trabalho permissvel (respeitando as excees de PG 67.4). Em sendo usadas vlvulas adicionais, o valor-de-ajuste mais alto no exceder em 3% a mxima presso de trabalho permissvel. A faixa total dos ajustes das vlvulas de segurana de uma caldeira de vapor saturado no dever exceder a 10% da mais alta presso de ajuste adotada. Quando se tratar de caldeira de gua a altatemperatura, este percentual poder ser excedido. Numa eventual sobrepresso da caldeira, onde pode ser exigida a abertura de todas as vlvulas de segurana, dever haver uma seqncia exata de abertura entre elas, com isso dever ser considerada a perda de carga entre o tubulo superior e o a superaquecedor. As vlvulas de segurana de caldeiras normalmente tm dois anis de ajuste para controlar o ciclo de abertura e fechamento destas. Existem projetos que no possuem esses anis. O anel superior tem a funo de controlar o diferencial de alvio da vlvula, fazendo com que o vapor ao sair do bocal mude sua direo em 180 e formando junto com o anel deste, uma cmara acumuladora que ir multiplicar a fora reatica contra a fora da mola, fazendo com isto que o disco alcance seu curso mximo. O cdigo ASME Seo I exige 4% ou 4 PSIG, o que for maior, para o diferencial de alvio das vlvulas de segurana instaladas em caldeiras. As vlvulas de segurana operando no tubulo superior da caldeira tm como fluido o vapor saturado. Esse vapor tem a particularidade de que para cada presso haver sempre uma temperatura definida. Estando no estado superaquecido, esses valores dependero da temperatura de superaquecimento em relao temperatura de saturao para aquela presso. Sendo assim, so esperadas algumas variaes na posio desses anis de acordo com a presso e temperatura. Para as vlvulas de segurana instaladas em caldeiras cujas presses de ajuste sejam inferiores a 400PSIG (28,12 kgf/cm), devem ser mensalmente acionadas manualmente para a verificao do funcionamento de suas partes internas. No caso de vlvulas de segurana instaladas em caldeiras, alm da alavanca de acionamento que obrigatria, o castelo aberto s obrigatrio na vlvula do superaquecedor sempre que a temperatura for superior a 450 F (232 C) conforme Cdigo ASME Seo I pargrafo PG 68.6. O castelo aberto aumenta a troca trmica entre a mola e o meio ambiente, diminuindo a tendncia ao relaxamento da fora desta devido a temperatura, mantendo o valor da presso de ajuste constante.Pgina 14 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL

MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIOVLVULA PARA CALDEIRA

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O castelo fechado usado para proteger a mola contra intempries ou um ambiente corrosivo; ou quando a vlvula opera com presso no lado de descarga, (contrapresso), mas esta condio no aceita para vlvulas de segurana operando em caldeiras, onde a descarga feita de forma curta e direta para a atmosfera. O nico tipo de compresso que ata pode ser encontrado em vlvulas de segurana operando em caldeiras a contrapresso desenvolvida, que ocorre devido a uma tubulao mal-projetada ou mal-dimensionada. Entre a vlvula de segurana e a caldeira ou entre a vlvula de segurana e a tubulao de descarga no permitido em hiptese alguma vlvula de bloqueio, disco de ruptura ou qualquer outro acessrio que venha interferir com a capacidade de vazo da vlvula ou isolar esta da caldeira, conforme determinado pelo cdigo ASME Seo I em PG 71.2. O perodo mximo de inspeo das vlvulas de segurana operando em caldeiras depender da funo da caldeira. As caldeiras de recuperao de lcalis so no mximo 12 meses. No caso de caldeiras de fora esse perodo de no mximo 24 meses, desde que aos 12 meses sejam feitos testes para aferio da presso de ajustes dessas vlvulas, conforme determina a NR 13. O perodo para inspeo e manuteno das vlvulas de segurana definido pelo perodo de manuteno e inspeo interna dos equipamentos por elas protegidas.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO VLVULAS PARA VASOS DE PRESSO

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5 VLVULAS DE SEGURANA PARA VASO DE PRESSO CONFORME ASME VIII

5.1 DISPOSITIVOS DE ALVIO DE PRESSO 5.1.1 GENERALIDADES a) Todos os vasos de presso no sujeito a chamas, dentro do escopo deste Cdigo, independente de dimenses ou presses, devem ser providos de vlvulas de segurana e alvio de acordo com os requisitos dos pargrafos UG-125 a UG-136 do Cdigo ASME Seo VIII DIV I b) Uma caldeira de vapor dgua no sujeita a chama, conforme definida em UG-1 (g), deve ser equipada com os dispositivos de alvio de presso requeridos pela Seo I do Cdigo, na medida em que forem aplicadas aos de cada instalao particular. c) Com exceo das caldeiras no sujeitas as chamas, todos os demais vasos de presso devem ser protegidos por um dispositivo de alvio de presso; este dispositivo deve evitar que a presso 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 presso. Nota: O fabricante dos vasos no obrigado a fornec-los com dispositivos de segurana contra sobrepresses, porm, tais dispositivos precisam ser instalados antes do incio da operao.

5.2 VLVULAS DE ALVIO DE PRESSO a) As vlvulas de segurana, de alvio e segurana, e de alvio, devem ser do tipo acionado por mola. b) Podem ser usadas vlvulas de alvio de presso operadas por piloto, desde que o piloto seja auto-atuante e que a vlvula principal abra automaticamente a uma presso no superior presso de ajustagem, e que descarregue de acordo com sua capacidade total, se falhar alguma parte essencial do sistema. c) O reajuste das molas das vlvulas de segurana (para novo valor desejado), no poder ir alm de mais ou menos 10% nas presses at, e inclusive, 17,2 kgf/cm (250 psi). Para valores acima deste, a variao ser de mais ou menos 5%. d) As tolerncias para os valores de ajuste das vlvulas de alvio sero nas presses at, e inclusive, 4,9 kgf/cm (70 psi) de mais ou menos 0,14 kgf/cm (2 psi). Para valores acima, a tolerncia ser de 3%.

5.3 VLVULAS DE ALVIO PARA LQUIDOS O menor tamanho admissvel para vlvulas de alvio de lquidos, o correspondente aos das tubulaes de ferro de 1/2".

5.4 MARCAO Todas as vlvulas de segurana, alivio e segurana e alvio, a partir do tamanho de 1/2", devem ter as informaes necessrias estampadas em seu prprio corpo ou em plaqueta a ele fixado. O fabricante ou montador proceder a marcao dos quesitos, de forma clara e indelvel, de tal forma que a marcao no possa ser encoberta, quando em servio.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO VLVULAS PARA VASOS DE PRESSOA marcao deve incluir os seguintes dados: 1) Nome ou logotipo do fabricante. 2) Tipo ou modelo de fabricao 3) Tamanho em polegadas (nominal e correspondente a tubulao de entrada). 4) Presso de ajuste kpa/psi. 5) Capacidade em scfm (ps/m a 60F e 1 atm).


Nota: As vlvulas que tenha a capacidade certificada de acordo com UG-131 devem apresentar a marcao At 20% OP (a 20% da presso de abertura). 6) Capacidade em lb/h de vapor dgua saturado, para vlvulas certificadas para este uso ou atendendo a UG131. 7) Ano de fabricao, diretamente ou em cdigo do fabricante. 8) Smbolo do ASME. Nota: As vlvulas abaixo de 1/2 ficam isentas das marcaes (3, 5 e 6). As informaes exigidas (1, 2, 4, 7 e 8) podero ser estampadas em plaqueta separada a ser presa por arame, cola ou outro meio condizente com s condies de servio. 5.5 CAPACIDADE DAS VLVULAS A capacidade de vazo de uma vlvula de segurana a relao entre a rea de passagem e a presso a qual a vlvula ajustada para abrir. Essa rea de passagem que a menor rea existente no bocal so padronizadas pelo API-RP-526 e designadas por letras que vo desde D at T (0,110 pol at 26pol), sendo:AMANHO DA VLVULA DESIGNAO DO ORIFCIO REA EFETIVA DO ORIFCIO mm In - (pol) DIMETRO DO ORIFCIO mm In - (pol)

1 x 2 1 x 2 1.1/2 x 2 1.1/2 x 2.1/2 1.1/2 x 3 2 x 3 3 x 4 3 x 4 4 x 6 4 x 6 4 x 6 6 x 8 6 x 8 8 x 10

D E F G H J K L M N P Q R T

70.96 126.45 198.06 324.51 506.45 830.32 1185.8 1840.6 2322.5 2800.5 4116.1 7129.0 10322.6 16774.1

0.110 0.196 0.307 0.503 0.785 1.287 1.838 2.853 3.600 4.340 6.380 11.05 16.00 26.00

9.5 12,7 15.9 20.3 25.4 32.5 38.9 48.4 54.4 59.7 72.4 95.3 114.6 146.1

0.37 0.50 0.62 0.80 1.0 1.28 1.53 1.90 2.14 2.35 2.85 3.75 4.51 5.75


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO VLVULAS PARA VASOS DE PRESSO


A capacidade total de um dispositivo de alvio de presso conectado a um vaso, operando com lquido, ar, ou qualquer espcie de vapor, deve ser suficiente para descarregar a mxima quantidade de fluido que possa ser gerado ou introduzido no equipamento a proteger, no permitindo um aumento de presso alm de 16% da mxima permitida de trabalho.

5.6 REQUISITOS DE PROJETO PARA VLVULAS DE ALVIO DE PRESSO a) O projeto dever incorporar disposies de guias necessrias a assegurar operao consistente e estanqueidade perfeita. b) O assento da vlvula de alvio deve ser fixado ao corpo de forma tal que seja impossibilitado sem deslocamento durante as descargas. c) O projeto da vlvula deve atentar para que se reduzam, no mximo, as possibilidades de formao de depsitos. d) Todas as vlvulas que seja usadas, sob concordncia 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 identificao da entidade que os aplicou.

5.7 MATERIAIS a) b) No so permitidos assentos e discos de ferro fundido. Superfcies adjacentes de escorregamento, como guias e discos ou suportes de discos, devem ser ambas de material resistente a corroso. As molas sero 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 servio. Os materiais para uso nos corpos e castelos ou garfos devem atender ao ASME Seo II e a esta Seo. Os materiais dos discos, bocais e outras partes contidas na estrutura externa, devem atender a uma das seguintes categorias: 1) 2) 3) Relacionados ao ASME Seo II; Relacionados no ASTM Especificaes; Controlados pelo fabricante, dentro de especificaes comprovveis por anlises de propriedades fsicas e qumicas e cuja qualidade seja equivalente ou superior a dos padres ASTM.

c)

5.8 ENSAIOS DE PRODUO a) Todas as vlvulas produzidas devem ser ensaiadas pelo fabricante ou montador, para demonstrar o ponto de disparo e a estanqueidade. As vlvulas destinadas ao servio com vapor, com internos para isto determinados, devem ser ensaiadas com este fluido; ressalva-se o caso em que os recursos disponveis, seja por presso ou tamanho, no possam atender a vlvula, quando ser permissvel o ensaio por ar. Nesta hiptese, devem ser aplicadas as necessrias correes relativas aos dois meios operacionais. As vlvulas para uso geral podem ser ensaiadas com ar e as de lquido, com ar ou vapor. O ensaio de vedao dever ser feito sob a mxima presso operacional especificada, porm nunca acima da de fechamento da vlvula. Nos ensaios com ar, gua ou vapor dgua, as vlvulas que no apresentarem sinais visveis de vazamentos sero consideradas como estanques. Quando o meio operacional for ar, devero ser obedecidos os padres industriais aplicveis e aceitos.Pgina 18 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL

b)

MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO VLVULAS PARA VASOS DE PRESSOc) d)


Fabricantes ou montador dever ter uma programao de manuteno, calibragem e aferio dos instrumentos de ensaios das vlvulas. Sempre que aplicvel, os dispositivos e tubules de ensaio devero ter tamanho e capacidade adequados, para garantir um disparo representativo e resposta adequada ao ajuste do diferencial de alvio.

5.9 CRITRIO DE ACEITAO PARA ESTANQUEIDADE Para uma vlvula com assentamento metal-metal, a taxa de vazamento em bolhas por minuto no deve exceder 50% do valor apropriado na tabela 1. Para uma vlvula com assentamento metal-elastmero, no se aceita nenhum vazamento por minuto.

Presso de abertura KPA 103 6895 10342 13790 17238 20685 27580 34475 41370

Orifcio F e menores 40 60 80 100 100 100 100 100

Orifcio maiores que F 20 30 40 50 60 80 100 100

Mximo vazamento para vlvulas com metal-metal (bolhas/minuto) TABELA 1

FIG. 1 Teste de Estanqueidade


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO COMPONENTES E ACESSRIOS

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6 COMPONENTES E ACESSRIOS

6.1 INTRODUOPara uma vlvula de segurana/alvio operar dentro de uma condio segura e eficiente, necessrio que todos seus componentes e acessrios atendam as exigncias de projeto, garantindo que suas caractersticas mantenham-se intactas em todos os estgios, desde a fabricao at a sua instalao, proporcionando confiabilidade na operao. Os componentes e acessrios que compe as vlvulas de segurana/alvio devem fabricados dentro de um rigoroso controle de qualidade, para assegurar a mxima exatido, proporcionando um preciso alinhamento e consequentemente, a mxima estanqueidade.

6.2 PRINCIPAIS PARTES E SUAS FUNES 6.2.1 BOCAL E DISCO O bocal e o disco, tambm chamados de partes internas, so as peas que esto em contato direto com o fluido, estando a vlvula fechada ou aberta descarregando. So as peas que contm a presso antes da abertura da vlvula. O material dessas peas deve ser resistente a presso, temperatura e corroso do fluido de processo. Hoje, a maioria das vlvulas de segurana/alvio so fabricadas com BOCAL INTEGRAL, (full nozzle), uma pea rgida, de ao inoxidvel, que vai desde a face do flange de entrada at o disco, e no permite contato do fluido de processo com o corpo da vlvula enquanto a mesma estiver fechada. Geralmente so cnicos internamente para aumentar a velocidade de escoamento do fluido no ponto de sada. A rea de passagem do bocal tem que ser grande suficiente apenas para permitir que uma determinada quantidade de fluxo seja aliviada para ocorrer a reduo de presso do processo. Porm, essa capacidade de alvio requerida nunca deve ser menor que 30% da capacidade de vazo da vlvula de segurana, quando operando principalmente com fluidos compressveis. Vlvulas de projeto antigo tinham o BOCAL PARCIAL (semi-nozzle), que era rosqueado e as vezes soldado no corpo da vlvula. Esse tipo de bocal possui uma grande desvantagem o fluido de processo alm de entrar em contato com o disco e o bocal, quando a vlvula est fechada, tambm entra em contato com parte do corpo da vlvula. Discos de vedao das vlvulas de segurana tem a funo de bloquear o fluxo de fluido quando a vlvula estiver fechada e facilitar o escoamento do mesmo quando da abertura da vlvula. Os discos, em processos possuem um defletor integral para que tem as seguintes funes: a) Direcionar o fluxo durante o ciclo de abertura e fechamento da vlvula; b) Proteger a rea de vedao do disco e bocal contra a eroso, 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 presso, assim ocorre com a conicidade do bocal; d) Evitar turbilhonamento do fluxo na sada do bocal com uma conseqente rotao do disco e suporte do disco o que causaria desgaste nas superfcies de vedao e nas superfcies de guia, entre o suporte do disco e a guia deste.Pgina 20 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL



Tanto o bocal quanto o disco, normalmente so fabricados de materiais resistentes ao desgaste por eroso ou corroso pela alta presso e por altas temperaturas de processo. O material do disco deve ser mais duro, devido a total exposio ao fluido em escoamento. A velocidade de escoamento do fluido na superfcie de vedao do bocal praticamente no varia, comparando-se com a velocidade na face de vedao do disco, devido a este se movimentar durante a abertura e fechamento da vlvula. Quanto mais prximo na superfcie de vedao do bocal estiver, maior ser a velocidade de escoamento do fluido.

6.2.2 VEDAES A vedao no disco pode ser de metal-metal ou resiliente. A metal-metal a mais usada no caso de vapores devido temperatura no ser suportada pelos anis de vedao em elastmero, que normalmente so em Viton, Silicone, Kalrez, Buna-N ou termoplstico como o PTFE. As vlvulas de segurana que possuem assento macio no so recomendadas para uso em vapor dgua. A vedao resiliente usada quando se deseja a mxima estanqueidade da vlvula, como nos seguintes casos: Fluidos de difcil confinamento, como gases ou ar comprimido; Quando a presso de operao oscila muito e aproxima da presso de ajuste da vlvula; Em instalaes sujeitas s vibraes excessivas; Fluidos com partculas em suspenso; Casos em que pode ocorrer a formao de gelo aps o alivio pela vlvula (descarga de gases); Fluidos corrosivos; Tenses provenientes da tubulao de descarga e que possam induzir a vlvula ao desalinhamento. As vlvulas com vedao metal-metal tm as superfcies de contato lapidadas para se obter o maior grau de estanqueidade, com pouco diferencial de fora, atuando entre a rea do bocal e a fora exercida pela mola. Qualquer grau de vedao que possa ser obtido numa bancada de teste, com presso atmosfrica e temperatura ambiente no deve ser considerado constante. O manuseio durante o transporte, instalao, os cuidados durante o armazenamento, alm dos ciclos operacionais da vlvula e da prpria pureza do fluido, reduzem, na maioria da vezes, esse grau de vedao. Uma boa vedao, durante o tempo em que a vlvula permanecer em operao, depender tambm de outros fatores como, alinhamento dos internos, projeto de instalao, posio do(s) anel(is), etc. 6.2.3 MOLA A mola responsvel por uma parte da performance correta das vlvulas de segurana. Toda mola para uso tem que ter uma faixa definida de trabalho. Por isso a presso de ajuste da vlvula dever permanecer dentro dos limites, mnimo e mximo, especificados pelo fabricante. Para cada vlvula e presso de ajuste existe uma mola com caractersticas definidas e faixas de presso proporcional. A mola nunca deve ser usada fora dessa faixa. Os materiais mais utilizados para molas so: ao carbono para temperaturas at 450C para vlvulas com castelo fechado e 650C para as vlvulas com castelo aberto; em aos ligas (ao tungstnio, inconel e outros) para temperaturas maiores; em ao inox (302, 304, 316), para fluidos corrosivos e temperaturas criognicas. A mola deve sempre trabalhar com uma deflexo mxima de 80% do curso total. (o curso total de uma mola a diferena entre a altura livre menos a altura slida). Assim a mola deve atender a abertura total da vlvula sem que a compresso ultrapasse 80% de seu curso. Normalmente as molas so projetadas com uma reserva de carga abaixo de 80% exigidos pela norma.Pgina 21 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL



Um aperto excessivo na mola com a inteno de aumentar a presso de ajuste da vlvula, pode diminuir o curso de abertura do disco e reduzir sua capacidade de alvio com um conseqente aumento do diferencial de alvio desta. Conforme as tolerncias para reajuste segundo a ASME VIII UG 126, A mola em uma vlvula de alvio de presso, para servios sob presses de at 1720 kpa (17,2 bar), no deve ser reajustado para qualquer presso maior do que 10% acima ou menor do que 10% abaixo da presso marcada na vlvula. Para presses superiores a 1720 kpa, a mola no deve ser reajustada para qualquer presso superior a 5% acima ou inferior a 5% abaixo da presso marcada na vlvula. 6.2.4 HASTE E GUIAS A haste responsvel pelo perfeito alinhamento dos componentes internos, bem como uma parte da performance correta das vlvulas de segurana. Ela transmite as foras tanto da mola no sentido do fechamento quanto da fora do produto no sentido de abertura da vlvula. A guia e a haste fazem parte do importante sistema do guia da vlvula de segurana. As superfcies deslizantes so usinadas tendo que ser observadas as tolerncias, onde muito apertadas ou com excesso de folga, desses componentes, compromete a funcionalidade das vlvulas de segurana. Aps os desgastes mximos, de acordo com os desenhos dos fabricantes, as peas devem ser substitudas. 6.2.5) ALAVANCA As vlvulas de segurana, operando em vasos de presso, devero ter alavanca de acionamento sempre que o fluido for compressvel ou no caso de gua quente acima de 140 F (60 C). Essa alavanca tem a funo de abrir a vlvula manualmente quando a presso do processo estiver abaixo de sua presso de ajuste (75% da presso de ajuste) e em casos de emergncia, se a vlvula no abrir na presso de ajuste especificada, ou at mesmo, expulsar algum material estranho que tenha ficado preso entre as sedes no momento do fechamento da vlvula. No caso de lquidos que possam cristalizar em volta da superfcie de vedao do bocal, o acionamento peridico da alavanca facilita a limpeza dessa regio para que o acmulo de produtos naquele ponto no venha a interferir na capacidade de vazo da vlvula, numa eventual operao desta vlvula. 6.2.6 LACRE Dispositivo fixado na vlvula interligando o corpo com o castelo de modo que assegure o ajuste realizado na vlvula, conforme norma ASME VIII UG-136 (a7): Todas as vlvulas que sejam usadas, sob concordncia desta norma, devem ser providas de meio de lacragem dos ajustes externos. Os lacres devem ser, inicialmente, colocados pelo fabricante, antes da expedio; novas lacragens sero feitas aps ajustes ou reparos no campo; nesses casos, elas podero ser feitas pelo fabricante, pelo reparador ou pelo usurio. Os lacres devero ser colocados de modo que tenham de ser quebrados para possibilitar os ajustes e, ao mesmo tempo, devem conter a identificao da entidade que os aplicou. 6.2.7 CORPO Os corpos de vlvulas so fabricados com diversos tipos de materiais com finalidade atender as especificaes conforme ASME Seo II. Os corpos normalmente so fabricados em ao carbono, ao inox, lato, alumnio e bronze, cada uma seguindo suas caractersticas especificadas em projeto. O projeto de execuo dos corpos deve atentar para que se reduzam, no mximo, as possibilidades de formaes de depsitos.Nota: O grau de resistncia corroso, apropriado para o servio pretendido, deve ser objeto de acordo entre o fabricante e o comprador.Pgina 22 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL



6.2.7.1 ALGUMAS CARACTERSTICAS DE MATERIAIS:

a) AO CARBONO FUNDIDO ASTM A.216 gr WCB Propriedades Fsicas Resistncia trao Limite de escoamento Alongamento em 2 Estrio Composio Carbono Mangans Fsforo Enxofre Silcio

lbf/pol lbf/pol

70000 mn. 36000 mn. 22% mn. 35% mn.

0,30% mx. 1,00% mx. 0,04 mx. 0,045 mx. 0,60 mx.

b) AO INOX AISI 316 ASTM A 351-06 gr CF8M (microfundido) Propriedades Fsicas Tenso de escoamento Tenso de Ruptura Alongamento Composio C Si Mn P S Cr Mo Ni

Mpa Mpa -

298 610 41%

0,08% mx. 0,66% mx. 1,50% mx. 0,04% mx. 0,009% mx. 18,51% mx. 2,21% mx. 9,78% mx.

Al Co Cu Nb Ti V W Fe

0,01% mx. 0,09% mx. 0,21% mx. 0,01% mx. 0,007% mx. 0,09% mx. 66.80% mx.




6.3 COMPONENTES E ACESSRIOS PARA VLVULA DE SEGURANA

CAP

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




6.4 COMPONENTES E ACESSRIOS PARA VLVULA DE ALVIO

CAP

MOLA

HASTE

PARAFUSO DE REG. MOLA

PORCA TRAVA AJUSTE MOLA

SEDE

GUIA DA CONTRA-SEDE

CONTRA SEDE

PRATO DA MOLA SUPERIOR

PRATO DA MOLAINFFERIOR

ANEL DE APOIO DE PRATO DA MOLA

CORPO

BASE




6.5 VISTA EXPLODIDA DE UMA VLVULA DE SEGURANA


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO PRINCPIOS DE OPERAO

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7 PRINCPIOS DE OPERAO DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO

7.1 INTRODUO Vlvulas de segurana/alvio um dispositivo auto-operado, que utiliza a energia do prprio fluido que controla para sua operao, ou seja, no depende de outras interferncia para sua operao. As vlvulas de segurana/alvio, em princpio, devem atender trs funes bsicas, com eficincia e confiabilidade: 1) Abrir a uma presso de ajuste pr-determinada; 2) Descarregar o volume necessrio previsto em seu dimensionamento, dentro da sobre-presso permitida; 3) Reassentar dentro do diferencial de alvio permitido, de acordo com o ajuste estabelecido.

7.2 CARACTERSTICAS BSICAS DE OPERAO

7.2.1 VLVULAS DE SEGURANA Em operao normal a vlvula permanece fechada devido ao da mola que mantm o disco pressionado contra o bocal. No momento em que a fora resultante da presso do sistema sobre a rea do disco se equilibra com a fora da mola ocorre escape de fluido compressvel para cmara formada pelo bocal, anel de regulagem e suporte do disco. Esse vazamento promove uma fora adicional, no equilibrada pela fora da mola, que provoca a rpida elevao do disco (disparo ou POP). Aps o alvio da presso a vlvula ir fechar em valor menor daquele que provocou a abertura. Nota: Durante a operao normal recomendado que a presso de operao seja mantida abaixo da presso de ajuste da vlvula em, no mnimo 10%. Exemplo: Presso de operao de um vaso = 10kgfcm Presso de ajuste da vlvula = 11kgf;cm

7.2.2 VLVULA DE ALVIO Em operao normal a vlvula permanece fechada devido ao da mola que mantm o disco pressionado contra o bocal. A abertura inicial ocorre quando a fora resultante da presso do lquido sob a rea do disco supera a fora da mola que mantinha a vlvula fechada. A medida que a presso aumenta acima da presso de abertura o disco se eleva do bocal, permitindo um aumento progressivo da vazo atravs da vlvula. Aps a descarga e aliviada a presso haver fechamento quando a fora da mola equilibrar a presso atuando na rea total do disco.

7.2.3 VLVULA DE SEGURANA E ALVIO Dispositivo de alvio de presso adequado para trabalhar como vlvula de segurana ou vlvula de alvio, dependendo da aplicao desejada, podendo ser utilizada tanto para vapor, gs e lquidos, simultaneamente.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO PRINCPIOS DE OPERAO7.3 ABERTURA DA VLVULA


presso no bocal, abaixo do disco, atua contra a fora esttica da mola aplicada ao disco. O diferencial resultante tende abrir a vlvula. Quando a sobrepresso do processo aumenta, o diferencial aproxima-se de zero medida que a presso de entrada aproxima-se da presso de ajuste. Algum chiado ou vazamento pode ser percebido quando o anel do bocal no est corretamente posicionado. A abertura repentina produzida por dois estgios de reao, que comeam juntos, para produzir uma abertura instantnea pop. A figura I representa as foras bsicas envolvidas.

FIGURA 1

Na posio fechada, isso representa uma fora de levantamento de 150 PSIG (100PSI x 1,5 polegada quadrada). Essa fora aumenta bastante quando o disco separa-se do bocal e a presso atua sobre uma rea maior (2 polegada quadrada). A fora mxima de levantamento alcanada a 10% de sobre presso (110 PSI)e neste ponto que a vlvula atingiu a capacidade total de descarga. 7.4 FORAS EXPANSIVAS DE ABERTURA Quando a presso de ajuste atingida e ligeiramente excedida, o disco inicia uma abertura rpida. O fluido expande e, na descarga, desvia o anel do bocal, contra uma rea secundria maior. Isso causa um aumento imediato de fora, superando o aumento da fora de resistncia da mola, de forma que esta abertura instantnea atinja aproximadamente 70% do curso total.




7.5 FORAS REATIVAS DE ABERTURA Uma fora 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 vlvula dever estar descarregando todo o volume previsto na seleo, dentro da sobrepresso permitida.

7.7 DIFERENCIAL DE ALVIO Assim que a presso do processo comear baixar, a fora da mola comea superar a fora de levantamento, tendendo o disco para baixo, para a posio de fechamento. O escape de fluido mantm o disco aberto at um ponto de abertura e, em seguida, o disco assume a posio fechado. O diferencial de alvio foi definido pela norma ASME, Seo VIII, como 5 7% da presso de ajuste, para as vlvulas de processo. A seo I especifica 4% para as vlvulas de caldeiras. O diferencial de alvio poder ser ajustado sempre que a vlvula possuir esse recurso. 7.8 ATUAO DA MOLA E EQUALIZAO DE FORA A mola anula a fora resultante formada na rea do bocal devido a presso do fluido e mantm a vlvula fechada. A mola perde essa fora aps incio da abertura da vlvula. Sua fora nunca excede a fora do fluido atuando embaixo do suporte do disco quando a vlvula est totalmente aberta. Em funo da rea embaixo do suporte do disco ser maior que a rea do bocal, a vlvula s ir fechar quando a presso atuando embaixo do suporte do disco cair a um ponto onde a fora gerada nesta rea for igual aquela da rea do bocal no momento da abertura, ou seja, como a rea do suporte do disco maior, para gerar a mesma fora do momento da abertura a presso dever ser menor. Em outras palavras, quando a presso do processo atuando na rea de vedao do bocal gerar uma fora que se equalize com a fora da mola, a vlvula abre. E quando essa presso do processo que est atuando na face inferior do suporte do disco se equalizar com a fora da mola, a vlvula fecha.



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7.9 DIFERENCIAL DE PRESSO7.9.1 DIFERENCIAL ENTRE PRESSES DE OPERAO E DE AJUSTE Para o melhor desempenho em aplicaes de processo, recomenda-se que as vlvulas de alvio e segurana sejam ajustadas para abrir a um mnimo de 10% ou 20 psig acima da presso de operao (7% para presses de ajuste acima de 1000 psig). Deve sempre ser prevista uma margem adequada acima da presso de operao, de modo a evitar qualquer acionamento indesejado da vlvula de alvio e segurana. Em caso de linhas de descarga de bombas ou compressores recomendvel sempre que possvel utilizar-se um diferencial ainda maior, uma vez que as pulsaes dentro do sistema podem resultar em operao inadequada da vlvula. Portanto, as vlvulas de alvio e segurana devem ser ajustadas no valor mais alto possvel, acima da presso da operao. 7.9.2 COMPENSAO DA PRESSO DE AJUSTE EM FUNO DA TEMPERATURA Uma aumento da temperatura causa uma reduo na presso de ajuste da vlvula, devido ao efeito direto do calor sobre a mola e devido a dilatao trmica no corpo e do castelo que reduzem a tenso da mola. Como as vlvulas de alvio e segurana so testadas temperatura ambiente, adotado o procedimento de se regular a presso de ajuste, fazendo-se uma compensao para temperaturas de operao mais altas. Como indicado nas tabelas a seguir: SERVIOS COM AR, GASES, VAPORES E LQUIDOS Temperatura de operao - 450F a 200F 201F a 450F 451F a 900F 901F a 1200F Percentual de acrscimo na presso de Ajuste da mola Nenhum 2,0 % 3,0 % 4,0 %

SERVIOS COM VAPOR DGUA SATURADO Presso de Ajuste (psig) - 450F a 200F 201F a 450F 451F a 900F 901F a 1200F Percentual de acrscimo na presso de Ajuste da mola 2,0 % 3,0 % 4,0 % 5,0 %


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO FENMENOS OPERACIONAIS

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8 FENMENOS OPERACIONAIS DAS VLVULAS DE SEGURANA 8.1 INTRODUO O Chattering, o Simmering e o Flutting so os fenmenos operacionais mais comuns que ocorrem com a vlvula de segurana e/ou alvio. A seguir, seguem as definies e caractersticas desses fenmenos, bem como suas causas e as solues.

8.2 BATIMENTO (Chatter Chattering) o mais comum encontrado na indstria. o movimento rpido e anormal caracterizado por aberturas e fechamentos em rpida sucesso, onde o disco fica entrando em contato com o bocal. uma vibrao muito forte que ocorre com essas peas no momento da abertura da vlvula. Esse fenmeno normalmente ocorre com fluidos compressveis, porm, nos lquidos pode ser encontrado quando a tubulao de entrada para a vlvula de alvio muito longa e induz o liquido a altas velocidades de escoamento. 8.2.1 AS PRINCIPAIS CAUSAS DO CHATTERING SO: a) Vlvula superdimensionada Uma vlvula de segurana nunca deve ser superdimensionada, para no causar chattering. Em situes assim, a seleo de mltiplas vlvulas deve ser usada para eliminar essa possibilidade. recomendado o uso de mltiplas vlvulas quando as variaes na demanda de fluxo so frequentemente encontradas, mesmo em operao normal de processo. A capacidade normal do sistema for menor do que 50% de uma vlvula grande. Usando-se duas vlvulas, a capacidade de vazo da primeira vlvula ser baseada na capacidade normal do sistema e a segunda vlvula ser responsvel pela capacidade restante. A soma total das duas vlvulas dever ser igual ou superior a essa capacidade total. Se essas vlvulas tiverem tamanhos ou orifcios diferentes, a presso de ajuste de valor mais baixo tambm dever ser da vlvula que tem o tamanho ou orifcio menor. Esta prtica limita as perdas de produto ao mnimo possvel, assim as vlvulas adicionais s iro atuar quando um aumento de capacidade for requerido. A capacidade mxima exigida para o processo requerer uma vlvula com rea do orifcio maior que P (6,38pol). Nota: A instalao de duas ou mais vlvulas menores, pode se tornar um investimento mais econmico do que uma vlvula grande. b) Anel do bocal muito alto c) Tubulao de descarga mal-dimensionada ou mal-projetada; d) Perda de carga muito alta no tubo de entrada. 8.2.1.1 SOLUES: a) Vlvula superdimensionada Redimensionar a vlvula utilizando uma vlvula com orifcio do bocal menor, compatvel com a real capacidade de vazo requerida para o processo. b) Anel do bocal muito alto Verifique o ajuste do anel do bocal com o manual do fabricante da vlvula.


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c) Tubulao de descarga mal-dimensionada ou mal-projetada Uma tubulao de descarga mal-dimensionada pode criar uma contrapresso desenvolvida. Por isso, a tubulao de descarga deve ser a mais curta e direta possvel. Tubulaes de descargas muito longas e com muitas curvas reduzem a velocidade de escoamento do fluido (quando a velocidade baixa a presso alta e vice-versa) e ainda esta contrapresso que criada ir atuar no topo do suporte do disco, gerando uma fora adicional fora da mola, se a vlvula no for balanceada. Quando a tubulao de descarga for muito longa, esta dever ter o seu dimetro maior que o flange de sada da vlvula. d) Perda de carga muito alta no tubo de entrada: O comprimento do tubo de entrada deve ser o mais curto e direto possvel, para que a perda de carga causada durante a descarga da vlvula seja mantida em no mximo 3% da presso de ajuste. Porm, quando essa orientao no puder ser seguida, devido prpria instalao, este comprimento no poder ser superior a 5 vezes o dimetro nominal do tubo.

8.3 CHIADO (Simmer Simmering) o escape audvel ou visvel que ocorre numa vlvula que opera com fluidos compressveis. Normalmente este ocorre a 98% da presso de ajuste da vlvula, entre a sede do bocal e o disco de vedao, e de capacidade no mensurvel. O principal dano o desgaste das superfcies de vedao devido a eroso causada pela alta velocidade do fluido escoando nesse momento, alm da fadiga da mola e desgaste das superfcies de guia. Quando as superfcies de vedao do bocal e disco so mais largas que o mnimo necessrio, parte da fora da mola reduzida quando a vlvula trabalha com presses de 50psig, podendo reduzir sua presso de ajuste.

8.4 FLUTUAO (FLUTTING) Fenmeno parecido com o Chattering, porm, no ocorre com o contato fsico entre disco e bocal. Portanto as superfcies de vedao dessas peas no so danificadas, e sim as superfcies de guias. O curso de abertura e conseqentemente a vazo da vlvula ficam flutuando. Por ser um fenmeno semelhante ao Chaterring, porm, com menor intensidade, as causas e as aes corretivas so semelhantes.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO TOLERNCIAS PARA TESTE

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9 TOLERNCIAS PARA TESTE EM VLVULAS DE SEGURANA PARA CALDEIRAS E VASOS DE PRESSO As tolerncias nas presses de teste so conforme ASME Section I e Section VIII Div. I, respectivamente:

9.1 VLVULAS PARA CALDEIRA ASME I: Presso de ajuste: At 70 psig Acima de 70 psig Acima de 300 at 1000 psig Acima de 1000 psig Sobrepresso: At 70 psig Acima de 70 psig 2 psig 3% Tolerncia 2 psig 3% 10 psig 1%

9.2 VLVULAS PARA VASO DE PRESSO ASME VIII: Presso de ajuste: 5 a 70 psig Acima de 70 psig Acima de 300 at 1000 psig Tolerncia - 1 a + 2 psig -1a3% - 5 a + 10 psig

Sobrepresso: Para vasos protegidos por uma nica vlvula At 30 psig 3 psig Acima de 30 psig 10 % Para vasos protegidos por mltiplas vlvulas Acumulao mxima de 3% At 30 psig 4 psig Acima de 30 psig 16 %

Nota: 1 psig = 6,894757 kpa


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO CUIDADOS NECESSRIOS

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10 CUIDADOS NECESSRIOS A finalidade principal de uma vlvula de segurana/alvio a proteo de vidas e patrimnios, evitando aumentos de presses alm dos limites mximos dos equipamentos. Portanto, vlvulas de segurana/alvio devem ser dimensionadas, manuseadas, transportadas, armazenadas, instaladas e mantidas com o mximo cuidado como qualquer outro instrumento de preciso. 10.1 INSPEO DE RECEBIMENTO As vlvulas devem ser inspecionadas individualmente sob todos os aspectos. A Inspeo de recebimento deve ser conduzida da seguinte maneira: a) Verificao da qualidade dos materiais empregados na sua fabricao. Atravs de comprovao por meio de certificados de anlises qumicas e ensaios mecnicos; b) Inspeo visual e dimensional constatando a inexistncia de: imperfeies superficiais, defeitos na usinagem e no acabamento das superfcies de contato dos flanges e dimenses incorretas; c) Verificao das descontinuidade do corpo por processos no destrutivos, quando solicitada na Ordem de Compra, e conforme normas tcnicas, onde so definidos os padres de aceitao para ensaios radiogrficos e com partculas magnticas; d) Verificao da estanqueidade do corpo; e) Verificao do comportamento da vlvula atravs dos ensaios de vedao e abertura e fechamento e vazo, que devem ser conduzido conforme procedimentos desta mesma norma.

10.1.1 CUIDADOS ESPECFICOS Durante a inspeo imprescindvel verificar os seguintes itens: Verificar se tem plaqueta de identificao; Aspecto das embalagens - certificando que o produto no sofreu pancada ou quedas; Se a vlvula foi transportada na posio vertical; Se os bocais esto tamponados para evitar a entrada de impurezas; Se a vlvula est lacrada.

10.2 MANUSEIO E TRANSPORTE Ao manusear e transportar vlvulas, observe os seguintes cuidados: As vlvulas e seus componentes devem ser manuseados cuidadosamente, evitando-se impactos, quedas e trepidaes; O transporte deve ser sempre na posio vertical. Imperativa para vlvulas com dimetro nominal da entrada maior que 2; Evite choques, impactos ou pancadas; Crie proteo para amarrao, para no sofrer quedas.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO CUIDADOS NECESSRIOS

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Nunca manuseie ou carregue uma vlvula pela alavanca de descarga, pois estar acionando o conjunto interno, danificando a lapidao da sede e contra-sede. O manuseio inadequado pode danificar o ajuste da presso e os componentes internos, afetando a vedao e o desempenho da vlvula. recomendado que a vlvula seja transportada, de preferncia, momento antes de sua instalao e os elementos de proteo retirados somente na hora da montagem da vlvula.

10.3 ARMAZENAGEM Recomenda-se que as vlvulas sejam mantidas em suas embalagens originais e armazenadas em ambiente seco e sem contaminao, livre de contatos com produtos agressivos. As vlvulas devem ser estocadas sempre na posio vertical. No remova as protees dos bocais e dos flanges antes da etapa de instalao. Elas servem de proteo, impedindo danos as superfcies e entrada de sujeiras e partculas estranhas, que danificam as superfcies de vedao.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO INSTALAO

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11 INSTALAO

11.1 INSPEO FINAL ANTES DA INSTALAO: As vlvulas de segurana e alvio devem ser inspecionadas visualmente, antes de sua instalao, verificando sua integridade e que nenhum dano sofreu em seu transporte ou no armazenamento, bem como conferir os dados contidos na plaqueta de identificao, certificando que a vlvula foi corretamente especificada, atendendo a presso de operao estabelecida. O lacre de proteo da vlvula deve estar intacto, no podendo, em hiptese alguma, instalar a vlvula se ele estiver violado. Caso ocorra, a vlvula deve ser submetida a novos ensaios. No momento da instalao nenhum material estranho deve entrar na vlvula, pois ao contrario, a vlvula ser danificada no momento de seu uso. As vlvulas devem ser manuseadas com cuidado. Ao instalar, evite choques, pancadas, impactos ou quedas. O manuseio inadequado pode danificar o ajuste da presso e os componentes internos, afetando a vedao e o desempenho da vlvula. Muitas vlvulas so danificadas quando colocadas em servio sem uma limpeza prvia da tubulao ou vaso. Tanto a entrada da vlvula quanto o vaso e/ou linha onde a vlvula ser instalada devem estar limpos de qualquer material estranho.

11.2 INSTALAO No ato da instalao os seguintes itens devem ser observados: a) As vlvulas devem ser instaladas sempre na posio vertical; b) Para obter os melhores resultados, a vlvula deve ser instalada diretamente no bocal do vaso, ou com uma tubulao curta, que oferea fluxo direto e sem obstruo entre o vaso e a vlvula. A tubulao da conexo de entrada da vlvula dever ser no mnimo do mesmo dimetro da conexo de entrada; c) A tubulao de descarga, onde for possvel, deve ser simples, direta, curta e vertical, descarregando para atmosfera, proporcionando menor possibilidade de problemas. Para as condies onde no for possvel essa condio e a descarga precisar ser feita para um local distante, deve ser tomadas as precaues necessrias; d)As vlvulas de alvio de lquidos devem ser instaladas abaixo do nvel normal de lquidos contido.

As vlvulas de segurana instaladas em processos industriais, conforme o Cdigo ASME Seo VIII podem proteger vrios equipamentos ao mesmo tempo, desde que no existam vlvulas de bloqueio entre eles e que a capacidade de alvio da vlvula de segurana seja compatvel com a demanda de fluxo em todos esses equipamentos. Vrias vlvulas de segurana podem proteger um nico equipamento, assim como vrios equipamentos conectados entre si podem ser protegidos por uma nica vlvula de segurana, dependendo da capacidade de alvio exigida. Deve ser evitada a instalao de vlvulas de segurana em trechos horizontais longos onde no ocorre fluxo. A falta de escoamento do fluido nessa regio da tubulao pode provocar o acmulo de resduos que tendem a limitar a vazo das vlvulas de segurana. Quando no for possvel seguir essa recomendao, dever ser previsto um numero maior de intervenes para a manuteno dessas vlvulas.Pgina 36 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL

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11.2.1 DETALHES PARA INSTALAO

A vlvula de segurana deve ser instalada sempre na posio vertical.

* Observao: De preferncia deve ser instalado direto no equipamento. Onde no for possvel, o tubo de ligao deve ser curto e direto no vaso ou equipamento a ser protegido. FIG. 1 Equipamento a proteger

Vlvula A queda de presso no poder ultrapassar a 3% da presso de ajuste da vlvula.

* Observao: Nos sistemas fechados, indispensvel considerar os esforos na tubulao de sada sob todas as condies operacionais. FIG. 2 Modelo de instalao Recomendada Descarga para atmosfera

Dimensionar a tubulao de modo que a queda da presso entre o vaso a proteger e o flange de entrada da vlvula no ultrapasse a 3% da presso de ajuste.

*Observao: A tubulao deve ter no mnimo a mesma dimenso da conexo de entrada da vlvula. FIG. 3 Montagem em linha de tubulaoPgina 37 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL

MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO MANUTENO E CALIBRAO

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12 MANUTENO E CALIBRAO DE VLVULAS DE SEGURANA 12.1 INTRODUO Por se tratar de um equipamento de preciso as vlvulas necessitam de cuidados especiais. Portanto, a etapa de remoo e transporte para a manuteno deve ser efetuado com o mesmo cuidado que houve durante a fase de instalao. O transporte deve ser sempre na posio vertical e com os flanges protegidos com discos de madeira ou material plstico. 12.2 RETIRADA DE VLVULAS PARA MANUTENO As vlvulas retiradas de operao para manuteno devem ser testadas em uma bancada de teste antes de serem desmontadas para determinar a presso de ajuste e a vedao. Esse procedimento importante para uma eficiente manuteno, sendo seus resultados registrados para uma possvel ao corretiva. O histrico da vlvula, com suas caractersticas de entrada, demonstrando o real estado, se torna uma ferramenta importantssima para definio da periodicidade ou os intervalos de manuteno. 12.3 SEQNCIAS DAS ATIVIDADES DE MANUTENO 1) Receber e ensaiar as vlvulas, efetuando registro dos ensaios realizados; 2) Registrar o estado real das vlvulas atravs de inspeo visual, registrando em laudo e, de preferncia, fotos; 3) Desmontar todos os componentes da vlvula, analisando individualmente cada pea, relatando em laudo e, de preferncia, com fotos; 4) Efetuar a recuperao dos componentes (quando necessrio). Geralmente a Sede e Contra-sede, quando danificada, so necessrias a recuperao de suas faces com usinagem e lapidao apropriada. Quando a vedao em elastmero, somente substituir o anel de vedao ou oring; 5) Efetuar substituio de peas, quando necessrio (molas, vedaes, parafusos, pinos, etc); 6) Montagem da vlvula; 7) Levar para bancada de teste para efetuar os ajustes necessrios, bem como sua calibrao, observando as seguintes orientaes: a) O fluido de teste deve ser ar comprimido ou nitrognio; b) Efetuar a regulagem da presso de ajuste; c) Verificar a repetibilidade da presso de abertura da vlvula; d) Verificar a estanqueidade da vlvula; e) Verificar o aperto da contra porca do parafuso de ajuste da mola antes da instalao do capuz; f) Inserir plaqueta de identificao; g) Lacrar a vlvula h) Emitir o Certificado de Calibrao constando todos os dados dos ensaios realizados e, quando necessrio, um relatrio com os servios executados. Aps serem cumpridas todas as etapas do procedimento de manuteno e calibrao, bem como realizado todos os ensaios necessrios a vlvula considerada aprovada.




12.4 PERIODICIDADE DE CALIBRAO As vlvulas devem ser ajustadas e ensaiadas seguindo a periodicidade estabelecida pela prpria empresa, de acordo com as caractersticas dos equipamentos. A sugesto que a empresa faa um acompanhamento do processo, para obter a mxima eficincia.

12.4.1 FREQNCIA DE CALIBRAO PARA VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO SEGUNDO NORMAS

a) ABNT P-NB-284 - AQUISIO, INSTALAO E UTILIZAO DE VVULAS DE SEGURANA E/OU ALVIO DE PRESSO ITEM 7.2.1 As Vlvulas devem ser inspecionadas pelo menos uma vez por ano e sempre que ocorra uma parada de manuteno dos equipamentos por elas protegidos. A freqncia de inspeo deve ser aumentada sempre que o equipamento puder trazer algum risco operacional, ou quando os fluidos sob a vlvula possam provocar danos em funo de sua corrosividade. A recalibragem da vlvula funo dos registros de seu comportamento e servio.

b) PETROBRAS N-2368 - INSPEO DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO ITEM 4.2.2 Periodicidade de Inspeo e Teste de Bancada 4.2.2.1 Esta periodicidade no deve exceder ao tempo necessrio para manter o equipamento em condies satisfatrias de operao. 4.2.2.2 A periodicidade das PSVs pode ser determinada pela experincia de operao nos vrios servios envolvidos. recomendvel seguir as prescries contidas no API RP 576. A periodicidade de inspeo deve seguir os requisitos contidos na NR 13.

c) NR-13 CALDEIRAS ITEM 13.5.3 A inspeo de segurana peridica, constituda por exame interno e externo, deve ser executada nos seguintes prazos mximos: a) 12 meses para caldeiras das categorias A, B e C; b) 12 meses para caldeira de recuperao de lcalis de qualquer categoria; c) 24 meses para caldeiras da categoria A, desde que aos 12 meses sejam testadas as presses de abertura das vlvulas de segurana; d) 40 meses para caldeiras especiais.




ITEM 13.5.4 Estabelecimentos que possuam servio prprio de inspeo de Equipamentos, conforme estabelecido no Anexo II, podem estender os perodos entre inspees de segurana, respeitando os seguintes prazos mximos: a) 18 meses para caldeiras das categorias B e C; b) 30 meses para caldeiras da categoria A.

ITEM 13.5.7 As vlvulas de segurana instaladas em caldeiras devem ser inspecionadas periodicamente conforme segue: a) pelo menos uma vez por ms, mediante acionamento manual da alavanca, em operao, para caldeiras das categorias B e C; b) desmontando, inspecionando e testando, em bancada, as vlvulas flangeadas e, no campo, as vlvulas soldadas, recalibrando-as numa freqncia compatvel com a experincia operacional da mesma, porm respeitando-se com o limite mximo o perodo de inspeo estabelecido no subitem 13.5.3 ou 13.5.4, se aplicvel, para caldeiras de categorias A e B.

c) NR-13 VASOS DE PRESSO ITEM 13.10.3 A inspeo de segurana peridica, constituda por exame externo, interno e teste hidrosttico, deve obedecer aos seguintes prazos mximos estabelecidos a seguir: a) Para estabelecimentos que no possuam Servio Prprio de Inspeo de Equipamentos, conforme citado no Anexo II:

ITEM 13.10.4 As vlvulas de segurana dos vasos de presso devem ser desmontadas, inspecionadas e recalibradas por ocasio do exame interno peridico.


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO TABELAS DE CONVERSO

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13 TABELAS PARA CONVERSES FORADE N newton N kp kp Lbf (libra fora) lbf PARA kp lbf N lbf kp N MULTIPLICAR POR 0.1020 0.2248 9.806 2.205 0.454 4.448 EXEMPLO 10 N x 0.1020 = 1.02 kp 10 N x 0.2248 = 2.25 lbf 10 kp x 9.806 = 98.06 N 10 kp x 2.204 = 22.05 lbf 10 lbf x 0.454 = 4.54 kp 10 lbf x 4.448 = 44.48 N

COMPRIMENTODE m (metro) ft (ps de polegada) mm (milmetro) in (polegada) PARA ft (ps de polegada) m in (polegada) mm MULTIPLICAR POR 3.28083 0.3048 0.0393 25.4 EXEMPLO 10 m x 3.28083 = 32.8083 ft 10 ft x 0.3048 = 3.048 m 10 mm x 0.0393 = 0.393 in 10 in x 25.4 = 254 mm

MASSADE kg (kilograma) lb PARA lb kg MULTIPLICAR POR 2.205 0.454 EXEMPLO 10 kg x 2.205 = 22.05 lb 10 lb x 0.454 = 4.54 kg

PRESSODE MPA (Megapascal) MPA MPA bar (bar) bar bar kp/cm (Kilopondio/cm) kp/cm kp/cm PSI (Libra/polegada) PSI PSI atm (atmosfera) atm atm atm PARA bar kp/cm PSI kp/cm MPA PSI bar MPA PSI bar kp/cm MPA bar kp/cm PSI MPA MULTIPLICAR POR 10 10.197 145.0 1.020 0.1 14.504 0.981 0.0981 14.223 0.0689 0.0703 0.00689 1.01325 1.0332 14.696 0.10132 EXEMPLO 10 MPA x 10 = 100 bar 10 MPA x 10.197 = 101.97 kp/cm 10 MPA x 145.0 = 1450 PSI 10 bar x 1.020 = 10.2 kp/cm 10 bar x 0.1 = 1.0 MPA 10 bar x 14.504 = 145 PSI 10 kp/cm x 0.981 = 9.81 bar 10 kp/cm x 0.0981 = 0.981 MPA 10 kp/cm x 14.223 = 142.2 PSI 100 PSI x 0.0689 = 6.89 bar 100 PSI x 0.0703 = 7.03 kp/cm 100 PSI x 0.00689 = 0.689 MPA 1.1 atm x 1.01325 = 1.115 bar 1.1 atm x 1.0322 = 1.137 kp/cm 1.1 atm x 14.695 = 16.166 PSI 1.1 atm x 0.10132 = 0.111 MPA


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO TABELAS DE CONVERSO

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VOLUMEDE m (metro) m litro litro litro litro ft (polegada ) ft galo (us) galo (imperial) in (polegada ) cm PARA l (litro) ft m ft galo (us) galo (imperial) m litro litro litros cm In MULTIPLICAR POR 1000 35.3 0.001 0.0353 0.264 0.220 0.0283 28.32 3.785 4.546 16.387 0.0610 EXEMPLO 10 m x 1000 = 10 000 litros 10 m x 35.3 = 353 ft 100 litros x 0.001 = 0.1m 100 litros x 0.0353 = 3.53 ft 100 litros x 0.264 = 26.4 galo (us) 100 litros x 0.220 = 22.0 galo (imperial) 10 ft x 0.0283 = 0.283 m 10 ft x 28.32 = 283.2 litros 10 galo (us) x 3.785 = 37.85 litros 10 galo (imperial) x 4.546 = 545.46 litros 10 in x 16.387 = 163.87 cm 10 cm x 0.610 = 0.610 in

CAUDALDE l/s (Litro/segundo) l/min (Litro/minuto) l/min l/min galo/min (us)=GPM Galo/min (imperial)=GPM PARA l/min l/s galo/min (us) galo/min (imperial) l/min l/min MULTIPLICAR POR 60 0.0167 0.26417 0.22 3.7854 4.5461 EXEMPLO 10 l/s x 60 = 600 l/min 100 l/min x 0.0167 = 1.7 l/s 10 l/min x 0.26417 = 2.6417 galo/min (us) 10 l/min x 0.22 = 2.2 galo/min (imperial) 10 GPM (us) X 3.7854 = 37.854 l/min 10 GPM (imperial) x 4.5461 = 45.461 l/min

TORODE Nm (newton metro) Nm kpm kpm Lbfft (librafora por ps) lbfft PARA kpm lbfft Nm lbfft Nm Nm MULTIPLICAR POR 0.1020 0.7376 9.81 7.233 1.356 0.1383 EXEMPLO 10 Nm x 0.1020 = 1.02 kpm 10 Nm x 0.7376 = 7.38 lbfft 10 kpm x 9.81 = 98.1 Nm 10 kpm x 7.233 = 72.33 lbfft 10 kpm x 1.356 = 13.56 Nm 10 kpm x 0.1383 = 1.38 kpm

LINKS PARA TABELAS DE CONVERSES:

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.htmPgina 42 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL

MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO TABELA PARA VEDAES

M-VSA-TV PAG. 1/1 REV. 00

14 TABELA TCNICA PARA VEDAES

Relao de materiais para vedaoMATERIAIS BUNA N NITRLICA (E) EPDM (M) ETILENO PROPILENO VITON (N) SILICONE TEFLON - Branco TEFLON Grafitado SBR BUTANEIRO ESTIRENO SB3376 FLUDOS LEO LEO VAPOR E GUA VAPOR E GUA VAPOR E GUA LEO MINERAL AR E GASES FLUIDO HIGINICO (R) TEMPERATURA 120 120 150 150 150 200 200 180 240 70 -


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO TABELAS DE VAZO


15 TABELAS DE VAZO 15.1 TABELA DE VAZO PARA VAPOR

Obs.: m3/h Metro cbico por hora l/min. Litro por minuto ft3/min. P cbico por minuto Usgal/min. Galo americano por minutoPgina 44 de 47 MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALIVIO FLUID CONTROLS DO BRASIL


M-VSA-TV PAG. 2/3 VER. 00

15.2 TABELA DE VAZO PARA GUA




15.3 TABELA DE VAZO PARA AR


MANUAL DE VLVULAS DE SEGURANA E ALVIO REFERNCIAS

M-VSA-RE PAG. 1/1 REV. 00

16 REFERNCIAS

- Cdigo ASME Para Caldeiras e Vasos de Presso Seo VIII DIVISO I. - Inspeo de Vlvulas de Se

manual de valvulas-fluid controls do brasil

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