Válvula de segurança: Guia Completo Vaportec

Válvula de segurança: nosso assunto da aula de hoje.
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O nosso conteúdo completo sobre válvula de segurança.

Assim você pode ter toda base técnica de conhecimento necessária.
A válvula de segurança ou de segurança e alívio.
Em uma caldeira ou um vaso de pressão.

Alguns envolvendo morte, ferimentos pessoais e danos à propriedade.

Qual é a função da válvula de segurança 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.
De acordo com o projeto do equipamento por ela protegido.

O objetivo da válvula de segurança é a proteção de vidas e propriedades.

Essa proteção ocorre então quando.
A válvula é capaz de descarregar uma determinada quantidade de fluxo.
Suficiente então para reduzir a pressão de um sistema a um nível seguro.
Por isso vemos os termos “segurança”, “alívio”, e “alívio e segurança”.
Eles se aplicam então às válvulas.
Que têm a finalidade de aliviar a pressão de um sistema.

Válvula de segurança

É um dispositivo automático de alívio de pressão.
Atuada então pela pressão estática na entrada.
E assim caracterizada pela abertura instantânea “POP”.
Uma vez atingida a pressão de abertura.

Usada para fluidos compressíveis: ar comprimido, vapor ou gás.

Válvula de alívio

É um dispositivo automático de alívio de pressão.
Atuada então pela pressão estática na entrada.
Caracterizado assim por uma abertura progressiva.
Além de proporcional ao aumento de pressão.
Acima da pressão de abertura.

Usada para fluidos incompreensíveis: líquidos.

Válvula de segurança e alívio

É um dispositivo de alívio de pressão.
Dessa forma, adequado para trabalhar como válvula de segurança.
Ou então válvula de alívio.
Dependendo assim da aplicação desejada.
Então, pode usar tanto para vapor, gás e líquidos, simultaneamente.

Válvula balanceada

É um tipo de válvula.
Tem incorporado meios de minimizar o efeito da contrapressão. Por ocasião da descarga.
Pois, normalmente possui um fole balanceado para esse fim.

Válvula convencional: standard

É o tipo de válvula que tem seu desempenho afetado.
Diretamente assim pela aplicação e/ou variação de contrapressão.

Válvula tipo piloto operada

É o tipo de válvula que a válvula principal de alívio está combinada.
E é controlada então por uma válvula auxiliar auto operada – válvula-piloto.

PSV: Pressure Safety Valve

É o termo aplicado nas indústrias.
Por motivos culturais, para designar uma válvula de segurança e alívio (VSA).
Uma válvula de alívio (VA) ou ainda uma válvula de segurança.
Então, quer seja de ação direta ou piloto operada.

Válvula de segurança para caldeira: conforme ASME I

Explicamos sobre isso e muito mais em nossos Cursos Vaportec.

É determinado então 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.
Exigem-se, no mínimo, duas válvulas.
Quando a superfície de aquecimento da água for superior a 50m².
Ou quando a finalidade for então de geração de energia elétrica.

Com potência de entrada superior a 1100KW/hr de potência.
Isto é, nas caldeiras aquatubulares providas de superaquecedor.
Dessa forma, a válvula de segurança 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 possa descarregar todo vapor capaz gerado.
Sem permitir então uma sobre pressão 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 de acordo com PG 70.
Porém, jamais poderá ser inferior a capacidade máxima de geração de vapor.
Especificada então pelo fabricante.

Pelo menos uma das válvulas de segurança instaladas na própria caldeira.
Deverá então ter um valor de ajuste correspondente.
Ou inferior da máxima pressão de trabalho permissível.
Respeitando assim 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.
Dessa forma, não deverá exceder a 10%.
Da mais alta pressão de ajuste adotada.
Quando se tratar de caldeira de água a alta-temperatura.
Este percentual pode se exceder.

Numa eventual sobre pressão da caldeira.
Onde pode se exigir a abertura de todas as válvulas de segurança.
Deverá haver uma sequência 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.
Além disso, 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.
Formando junto com o anel deste, uma câmara acumuladora.
Ela irá multiplicar a força reática contra a força da mola.
Assim, 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 então como fluido o vapor saturado.

Esse vapor tem a particularidade para cada pressão.
Então, eaverá sempre uma temperatura definida.
Estando assim no estado superaquecido.

Esses valores dependerão da temperatura. De superaquecimento em relação à temperatura de saturação.

Para aquela pressão.
Sendo assim, esperamos 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 então mensalmente acionadas.
Manualmente para a verificação do funcionamento de suas partes internas.
Então, no caso de válvulas de segurança instaladas em caldeiras.
Além disso, a 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 ou 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 então o valor da pressão de ajuste constante.
O castelo fechado se usa para proteger a mola contra intempéries.
Assim, um ambiente corrosivo.
Ou quando a válvula opera com pressão no lado de descarga.

Contrapressão, mas esta condição não é aceita.
Principalmente para válvulas de segurança em caldeiras.
Onde a descarga é feita de forma curta e direta para a atmosfera.
O único tipo de compressão que pode se encontrar em válvulas de segurança.
Operando então em caldeiras é a contrapressão desenvolvida.

Que ocorre devido a uma tubulação mal projetada. Ou mal dimensionada.
Dessa forma, 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 então 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.
Sobre o período máximo de inspeção das válvulas de segurança.
Quando 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.
Além de ajustes dessas válvulas, conforme determina a NR 13.

O período para inspeção e manutenção das válvulas de segurança.
Define-se então pelo período de manutenção.
E inspeção interna dos equipamentos por elas protegidas.

Válvulas de alívio de pressão

As válvulas de segurança, de alívio e segurança, e de alívio.
Devem ser então do tipo acionado por mola.
Pode-se usadas válvulas de alívio de pressão operadas por piloto.
Desde que o piloto seja auto atuante.
Assim que a válvula principal abra automaticamente.

A uma pressão não superior à pressão de ajustagem.
Além disso, que descarregue de acordo com sua capacidade total.
Se falhar então alguma parte essencial do sistema.
O reajuste das molas das válvulas de segurança para novo valor desejado.
Não poderá então 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%.
As tolerâncias para os valores de ajuste. Das válvulas de alívio serão nas pressões.
Até, e inclusive, 4,9 kgf/cm² (70 psi).
Isto é, de mais ou menos 0,14 kgf/cm² (2 psi).
Para valores acima, a tolerância será de 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″.

Princípios de operação de válvulas de segurança e alívio

Válvula de segurança alívio é um dispositivo auto operado.
Usa a energia do próprio fluido que controla para sua operação.
Ou seja, não depende de outras interferência para sua operação.

As válvulas de segurança e 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.

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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.
Além do anel de regulagem e suporte do disco.

Esse vazamento promove então uma força adicional.
Não equilibrada pela força da mola.
Que provoca assim 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.

Durante a operação normal recomendamos que a pressão de operação seja mantida. Abaixo da pressão de ajuste da válvula em, no mínimo 10%.

Por exemplo. A pressão de operação de um vaso = 10kgfcm²
Pressão de ajuste da válvula = 11kgf;cm²

Válvula de alívio

Em operação normal a válvula permanece então 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.

À medida que a pressão aumenta acima da pressão de abertura. O disco se eleva do bocal.
Permitindo assim um aumento progressivo da vazão através da válvula.
Após a descarga e aliviada a pressão haverá então o fechamento.
Quando a força da mola equilibrar a pressão atuando na área total do disco.

Válvula de segurança e alívio

Dispositivo de alívio de pressão adequado para trabalhar.
Como válvula de segurança ou válvula de alívio.
Dependendo então da aplicação desejada.
Pode-se usar tanto para vapor, gás e líquidos, simultaneamente.

Abertura da válvula

A pressão no bocal, abaixo do disco.
Atua contra a força estática da mola aplicada ao disco.
O diferencial resultante tende abrir assim a válvula.
Então, quando a sobre pressão 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.
Isto é, 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”.

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).
É neste ponto que a válvula atingiu a capacidade total de descarga.

Instalação

Inspeção final antes da instalação

As válvulas de segurança e alívio deve-se inspecionar visualmente.
Antes de sua instalação, verificando assim sua integridade.
E que nenhum dano sofreu em seu transporte ou no armazenamento.
Bem como conferir os dados contidos na plaqueta de identificação.

Certificandoentão que a válvula foi corretamente especificada.
Atendendo assim a pressão de operação estabelecida.
O lacre de proteção da válvula deve estar assim intacto.
Não podendo instalar a válvula se ele estiver violado.
Isto é, em hipótese alguma.

Caso ocorra, a válvula deve-se submeter a novos ensaios.

No momento da instalação. Nenhum material estranho deve entrar na válvula.
Pois ao contrário, 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 então danificar.
O ajuste da pressão e os componentes internos.

Afetando assim a vedação e o desempenho da válvula.
Muitas válvulas então 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.
Isto é, de qualquer material estranho.

Instalação: parte prática

No ato da instalação alguns itens devem ser observados.
As válvulas então instaladas sempre na posição vertical.
Para obter os melhores resultados. A válvula deve ser instalada diretamente no bocal do vaso.
Ou então com uma tubulação curta.

Que ofereça fluxo direto e sem obstrução entre o vaso e a válvula.
Sobre a tubulação da conexão de entrada da válvula.
Deverá ser no mínimo do mesmo diâmetro da conexão de entrada.
Já, a tubulação de descarga, onde for possível, deve ser simples.
Além disso de direta, curta e vertical.

Descarregando então para atmosfera.
Proporcionando menor possibilidade de problemas.

Para as condições onde não for possível essa condição.
Deve ser tomadas então as precauções necessárias.
Isto é, quando a descarga precisar ser feita para um local distante.
As válvulas de alívio de líquidos devem ser instaladas então.
Abaixo do nível normal de líquidos contido.

Já, as 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 então da capacidade de alívio exigida.
Deve ser evitada a instalação de válvulas de segurança em trechos horizontais longos.
Isto é, onde não ocorre fluxo.

A falta de escoamento do fluido nessa região da tubulação. Pode provocar o acúmulo de resíduos.
Que tendem a limitar então a vazão das válvulas de segurança.
Quando não for possível seguir essa recomendação.
Deverá ser previsto um número maior de intervenções.
Para a manutenção então dessas válvulas.

Manutenção e calibração de válvulas de segurança

É um equipamento de precisão. Por isso as válvulas necessitam de cuidados especiais.
Portanto, a etapa de remoção e transporte para a manutenção deve ser efetuado cuidado.
O mesmo 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.

Retirada de válvulas para manutenção

Válvulas que retiram-se 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.

Sequência das atividades de manutenção

Receber e ensaiar as válvulas, efetuando registro dos ensaios realizados.
Depois verificar o estado real das válvulas através de inspeção visual.
Registrando em laudo e, de preferência, fotos. Então, desmontar todos os componentes da válvula.

Analisando individualmente cada peça.
Relatando em laudo e, de preferência, com fotos.
Efetuar a recuperação dos componentes, quando necessário.
Geralmente a sede e contra sede 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”.
Então, efetuar substituição de peças, quando necessário.
Molas, vedações, parafusos, pinos, etc.

Montagem da válvula e posicionamento na bancada de teste para efetuar os ajustes necessários.
Bem como sua calibração.
Observando as seguintes orientações:

1. O fluido de teste deve ser ar comprimido ou nitrogênio;
2. Efetuar a regulagem da pressão de ajuste;
3. Verificar a repetibilidade da pressão de abertura da válvula;
4. Conferir a estanqueidade da válvula;
5. Verificar o aperto da contra porca do parafuso de ajuste da mola antes da instalação do capuz;
6. Inserir plaqueta de identificação;
7. Lacrar a válvula
8. Emitir o Certificado de Calibração constando todos os dados dos ensaios realizados e, quando necessário, um relatório com os serviços executados.

Essas são todas as etapas do procedimento de manutenção e calibração.
Bem como os ensaios necessários.
Depois disso a válvula é considerada aprovada.

Válvula de segurança: conclusão

Desta forma com as normas básicas encerramos essa aula.
Estamos à disposição. Para qualquer esclarecimento sobre válvula de segurança.
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Estamos à disposição.
Um abraço

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