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Uma válvula de alívio de pressão é um dispositivo automático de alívio de pressão que abre quando a pressão do sistema atinge uma pressão de ajuste predeterminada. Ela descarrega gás, vapor ou líquido para evitar que o equipamento protegido exceda seu limite de pressão permissível e, em seguida, fecha novamente quando a pressão retorna a um nível seguro. No trabalho de engenharia, uma válvula de alívio de pressão é...
Uma válvula de alívio de pressão é um dispositivo automático de alívio de pressão que abre quando a pressão do sistema atinge uma pressão de ajuste predeterminada. Ela descarrega gás, vapor ou líquido para evitar que o equipamento protegido exceda seu limite de pressão permissível e, em seguida, fecha novamente quando a pressão retorna a um nível seguro.
No trabalho de engenharia, uma válvula de alívio de pressão não é tratada como uma válvula normal. É um dispositivo final de proteção mecânica para vasos de pressão, caldeiras, tubulações, pacotes de compressores, trocadores de calor, skids de processo, linhas de descarga de bombas e outros sistemas pressurizados. Se a válvula de alívio de pressão for selecionada, instalada ou mantida incorretamente, o sistema pode permanecer exposto a sobrepressão, mesmo que uma válvula esteja fisicamente instalada.
O erro mais comum é definir uma válvula de alívio de pressão apenas pelo seu tamanho de entrada, tamanho de saída ou classificação de pressão. Uma válvula pode caber no bocal, mas isso não prova que ela tenha a capacidade de alívio necessária. Uma válvula pode ter a pressão de ajuste correta, mas isso não prova que ela possa descarregar fluxo suficiente durante o caso de alívio governante. Uma válvula pode passar nos testes de bancada, mas ainda assim oscilar após a instalação se a contrapressão ou a perda de pressão de entrada não foram revisadas.
Este guia explica o que é uma válvula de alívio de pressão, como ela funciona, como ela difere de uma válvula de segurança ou PSV, onde é usada, o que a faz abrir e o que engenheiros e compradores devem verificar antes da seleção ou compra. Para o processo completo de seleção de engenharia, leia nosso Guia de seleção de válvulas de segurança.
Observação de engenharia: Uma válvula de alívio de pressão deve ser selecionada a partir do requisito de proteção primeiro, não do modelo do catálogo primeiro. As verificações chave são: equipamento protegido, cenário de alívio, pressão de ajuste, capacidade de alívio necessária, capacidade certificada, condição do fluido, contrapressão, tipo de válvula, compatibilidade de material e documentação.
A válvula de alívio de pressão, frequentemente abreviada como PRV, é um dispositivo automático projetado para liberar pressão de um sistema quando a pressão de entrada atinge uma pressão de ajuste especificada. Seu propósito é reduzir o risco de pressão excessiva no equipamento protegido.
Ao contrário de uma válvula manual ou de controle, uma válvula de alívio de pressão não depende de um operador para abri-la durante uma emergência. Ela responde automaticamente à pressão. Quando a pressão do sistema sobe até a pressão de ajuste, a válvula começa a abrir. À medida que a pressão continua a subir durante o evento de alívio, a válvula deve descarregar fluxo suficiente para controlar a condição de sobrepressão. Após a pressão do sistema cair para um nível seguro, a válvula deve assentar corretamente.
Em termos práticos de engenharia, uma válvula de alívio de pressão responde a uma pergunta básica:
Como o sistema aliviará a pressão se a pressão subir acima do limite permitido?
A válvula pode descarregar para a atmosfera, um dreno seguro, um sistema de ventilação fechado, um coletor de flare, um sistema de recuperação ou outro destino de descarga aprovado. A configuração de descarga correta depende do meio, pressão, temperatura, toxicidade, inflamabilidade, requisito ambiental e regulamentação local.
Válvulas de alívio de pressão são usadas para proteger muitos tipos de equipamentos de pressão, incluindo:
O equipamento protegido determina a fronteira de pressão, pressão de projeto, pressão máxima de trabalho permitida, cenário de alívio e requisito de norma aplicável.
Uma válvula normal é geralmente selecionada para isolamento, estrangulamento, controle de fluxo ou função de comutação. Uma válvula de alívio de pressão é selecionada para proteção de pressão. Essa diferença altera a lógica de seleção.
Para uma válvula comum, o tamanho da conexão e a classe de pressão são frequentemente detalhes importantes de compra. Para uma válvula de alívio de pressão, eles são apenas parte da análise. O engenheiro também deve confirmar a pressão de ajuste, a capacidade de alívio requerida, a capacidade de alívio certificada, a área do orifício, a contrapressão, a compatibilidade de materiais, a estanqueidade do assento, a condição de instalação e a documentação.
Uma válvula de alívio de pressão incorreta quanto à capacidade ou condição de serviço pode parecer correta em um projeto. É por isso que a revisão de engenharia é necessária antes da compra e instalação.
Uma válvula de alívio de pressão funciona equilibrando a força de fechamento contra a pressão do sistema. Em uma válvula com mola, a força da mola mantém o disco contra o assento do bico. Em um projeto pilotado, o sistema piloto controla a válvula principal. O mecanismo exato depende do tipo de válvula, mas a sequência de proteção é semelhante.
Durante a operação normal, a válvula permanece fechada. A pressão de operação normalmente deve permanecer abaixo da pressão de ajuste com margem suficiente para evitar borbulhamento (simmering), vazamento ou abertura frequente.
Se o sistema operar muito próximo à pressão de ajuste, a válvula pode vazar antes de uma condição de emergência real. A causa pode não ser uma válvula defeituosa. Pode ser uma margem operacional inadequada, flutuação de pressão, superfícies de vedação danificadas, sujeira no assento, flutuação de contrapressão ou tensões na tubulação.
Pressão de ajuste é a pressão de entrada na qual a válvula de alívio de pressão começa a abrir sob condições de teste especificadas. Ela determina quando a válvula começa a responder.
A pressão de ajuste não prova que a válvula tem capacidade de alívio suficiente. Uma válvula pode abrir na pressão correta e ainda assim ser subdimensionada se sua capacidade de alívio certificada for menor que a carga de alívio requerida.
Para uma explicação mais aprofundada sobre pressão de ajuste, sobrepressão, acúmulo e blowdown, leia nosso Pressão de Ajuste, Sobrecarga e Blowdown da Válvula de Segurança Explicados.
Após a válvula abrir, ela deve descarregar fluido suficiente para controlar o aumento de pressão. É aqui que a capacidade de alívio requerida e a capacidade de alívio certificada se tornam críticas.
A capacidade de alívio requerida provém do cenário de alívio dominante. A capacidade de alívio certificada é a capacidade verificada da válvula selecionada sob uma base declarada. Estes dois valores devem ser comparados antes que a válvula seja aprovada.
Para uma análise detalhada da capacidade, leia nosso Guia de dimensionamento e capacidade de alívio certificada de válvulas de segurança.
Após a descarga, a válvula deve reassentar quando a pressão do sistema cair para a pressão de reassentamento. O reassentamento depende do blowdown, força da mola, condição da sede, condição do guia, contrapressão, perda de pressão de entrada e projeto da válvula.
Um mau reassentamento pode levar a perda de produto, ruído, emissões, ciclos repetidos e danos à sede. Uma válvula que não reassenta corretamente não deve ser ajustada cegamente. A tendência da pressão operacional, o sistema de descarga, a condição da sede e o histórico de calibração devem ser revisados primeiro.
Os termos válvula de alívio de pressão, válvula de alívio, válvula de segurança, válvula de segurança e alívio, PRV e PSV são frequentemente misturados em documentos de planta e solicitações de compra. Eles estão relacionados, mas não devem ser tratados como idênticos sem verificar a condição de serviço real e o projeto da válvula.
| Termo | Significado Técnico Comum | Serviço Típico | Aviso de Seleção |
|---|---|---|---|
| Válvula de alívio de pressão | Termo geral para um dispositivo que alivia o excesso de pressão | Serviço para gás, vapor, líquido ou duas fases, dependendo do projeto | Deve confirmar o projeto da válvula, a base de capacidade e o estado do meio |
| Válvula de alívio | Frequentemente usado para serviço com líquido e abertura mais gradual | Sistemas de líquidos, expansão térmica, descarga de bomba | Não assuma que é adequado para gás ou vapor sem confirmação |
| Válvula de segurança | Frequentemente associado à abertura rápida em serviço de vapor, gás ou vapor | Caldeiras a vapor, linhas de vapor, sistemas de ar e gás | Deve verificar a pressão de ajuste, a capacidade e o código aplicável |
| Válvula de segurança e alívio | Projeto que pode ser adequado para serviço de gás, vapor ou líquido, dependendo da certificação | Tarefas mistas de proteção contra sobrepressão industrial | Verificar o serviço real e os dados do fabricante |
| PSV | Frequentemente significa válvula de segurança de pressão em documentos de planta | Plantas de processo, vasos de pressão, sistemas de óleo e gás | A abreviação sozinha não define o projeto da válvula |
| PRV | Frequentemente significa válvula de alívio de pressão, mas pode ser usada de forma diferente por setor | Serviço geral de alívio de pressão | Confirmar se o documento se refere a válvula de alívio, válvula de segurança ou válvula redutora de pressão |
Uma válvula de alívio de pressão é um termo amplo. Pode se referir a dispositivos usados para alívio de gás, vapor, ar ou fase dupla, dependendo do projeto e certificação da válvula.
Na aquisição, o termo PRV não deve ser usado isoladamente. O comprador também deve especificar o meio, estado do fluido, pressão de ajuste, capacidade requerida, contrapressão, tipo de válvula e norma aplicável.
Uma válvula de alívio é frequentemente associada a serviço com líquidos. Ela pode abrir mais gradualmente à medida que a pressão aumenta. Isso pode ser adequado para alívio de expansão térmica de líquidos ou serviço hidráulico, mas o projeto real ainda deve ser verificado.
Uma válvula de segurança é comumente associada a vapor, ar, gás e outros fluidos compressíveis. Geralmente é projetada para abertura rápida na pressão de ajuste. Válvulas de segurança para caldeiras a vapor e válvulas de segurança para vasos de ar são exemplos comuns.
Uma válvula de segurança e alívio pode ser projetada para serviço com gás, vapor ou líquido, dependendo de seu projeto e certificação. Ela não deve ser selecionada apenas pelo nome. O serviço certificado real e a base de dimensionamento devem ser revisados.
Em muitos documentos da indústria de processos, PSV é usado para válvula de segurança de pressão e PRV é usado para válvula de alívio de pressão. No entanto, as abreviações podem variar por empresa e país. Em alguns contextos, PRV também pode significar válvula redutora de pressão, que é completamente diferente de uma válvula de alívio de pressão.
A abreviação não informa a capacidade de alívio necessária, o tipo de válvula, a área do orifício, o design do assento, o limite de contrapressão, a compatibilidade de material ou a base de certificação. Para a seleção de engenharia, a condição real de serviço é mais importante do que a abreviação.
Julgamento de Campo: Quando uma solicitação diz apenas “PRV” ou “PSV”, não aprove a válvula até que o meio, o estado do fluido, a pressão de ajuste, a capacidade necessária, a contrapressão, o tipo de válvula e a base de documentação sejam confirmados.
Diferentes designs de válvulas de alívio de pressão respondem de forma diferente à pressão, contrapressão, limpeza do meio, temperatura e condições de manutenção. O tipo de válvula deve ser selecionado pela condição de serviço, não apenas pelo preço ou disponibilidade.
Uma válvula de alívio de pressão com mola usa a força da mola para manter o disco fechado. Quando a pressão de entrada atinge a pressão de ajuste, a pressão do sistema supera a força da mola e a válvula abre.
Válvulas com mola são amplamente utilizadas em serviços de vapor, ar, gás, vasos de pressão e muitos serviços utilitários. Elas são relativamente simples e mais fáceis de inspecionar do que designs mais complexos. No entanto, válvulas convencionais com mola podem ser sensíveis à contrapressão e à perda de pressão de entrada.
Uma válvula balanceada por fole usa um arranjo de fole para reduzir o efeito da contrapressão na operação da válvula. Pode ser considerada quando uma válvula convencional com mola seria muito sensível à contrapressão sobreposta ou acumulada.
O fole é um componente crítico. Ele pode falhar devido à fadiga, corrosão, superaquecimento ou ventilação inadequada. Uma válvula balanceada por fole deve ser selecionada dentro dos limites do fabricante e mantida com atenção à condição do fole e aos requisitos de ventilação do castelo.
Uma válvula de alívio de pressão pilotada utiliza uma válvula piloto e a pressão do sistema para controlar a válvula principal. Pode ser adequada para serviço de gás limpo de alta pressão, aplicações de grande capacidade, requisitos de estanqueidade rigorosos ou sistemas operando próximos à pressão de ajuste.
Deve ser revisada cuidadosamente para serviços com fluidos sujos, úmidos, pegajosos, que cristalizam, polimerizam ou contêm partículas. Contaminação no circuito piloto ou na linha de sensoriamento pode afetar a estabilidade e a resposta.
Uma válvula de alívio térmico é comumente usada para proteger seções de líquido bloqueadas contra o aumento de pressão causado pela expansão térmica. O fluxo necessário pode ser pequeno, mas o aumento de pressão pode ser rápido.
Válvulas de alívio térmico são frequentemente usadas em tubulações cheias de líquido, sistemas de bombas e seções de equipamentos isoladas. Elas ainda devem ser selecionadas com a pressão de ajuste correta, material, destino da descarga e compatibilidade de serviço.
Válvulas de segurança e alívio podem ser usadas para serviços compressíveis como gás, vapor e vapores, dependendo do projeto e da certificação. Para serviço de vapor, temperatura, drenagem, força de reação da descarga e material da sede são pontos importantes de revisão.
Para uma comparação detalhada dos tipos de válvulas, leia nosso Válvula de segurança com mola vs. Válvula de segurança pilotada.
| Tipo de Válvula | Frequentemente Adequada Para | Risco Principal de Seleção |
|---|---|---|
| Com mola | Serviço geral de vapor, ar, gás e utilidades | Contrapressão, perda de entrada e risco de chattering |
| Fole balanceado | Serviços com influência de contrapressão | Fadiga do fole, corrosão e bloqueio da ventilação |
| Pilotada | Gás de alta pressão limpo, vedação estanque e grande capacidade | Contaminação do circuito piloto e sensibilidade à manutenção |
| Alívio térmico | Expansão térmica de líquido bloqueado | Fluxo pequeno pode levar a seleção descuidada |
Uma válvula de alívio de pressão não pode ser selecionada corretamente a menos que os parâmetros chave sejam compreendidos. O comprador não deve tratar estes como meras palavras de catálogo. Cada parâmetro afeta como a válvula protege o sistema.
| Parâmetro | O que afeta |
|---|---|
| Pressão de ajuste | Quando a válvula começa a abrir. |
| Pressão de operação | Margem abaixo da pressão de ajuste e tendência de vazamento. |
| Sobrepressão | Aumento de pressão acima da pressão de ajuste durante o alívio. |
| Acúmulo | Aumento de pressão experimentado pelo equipamento protegido. |
| Blowdown | O quanto a pressão deve cair antes que a válvula se feche. |
| Capacidade de alívio requerida | Vazão necessária para proteger o equipamento durante o caso de alívio governante. |
| Capacidade de alívio certificada | Capacidade verificada da válvula sob uma base declarada. |
| Área do orifício | Área de fluxo interna relacionada à capacidade nominal. |
| Contrapressão | Comportamento de abertura, curso, capacidade, estabilidade e fechamento. |
| Estanqueidade da sede | Desempenho de vazamento durante a operação normal. |
| Compatibilidade de material | Corrosão, erosão, travamento, vazamento e vida útil. |
A pressão de ajuste define quando a válvula de alívio de pressão começa a abrir. Ela deve ser selecionada em relação ao limite de pressão do equipamento protegido, à pressão de operação e aos requisitos do código aplicável.
Aumentar a pressão de ajuste para interromper vazamentos é perigoso, a menos que seja aprovado pela engenharia e seguido por recalibração, reajuste e atualização da documentação.
A pressão de operação é a pressão normal do sistema. Se estiver muito próxima da pressão de ajuste, a válvula pode chiar, gotejar, vazar ou abrir durante flutuações normais.
Sobrecarga é o aumento de pressão acima da pressão de ajuste durante um evento de alívio. Acúmulo é o aumento de pressão acima do limite de pressão do equipamento protegido. Eles estão relacionados, mas não são a mesma coisa.
A descarga afeta quando a válvula fecha após abrir. Se a descarga for muito estreita, a válvula pode ciclar. Se for muito larga, a pressão do sistema pode cair mais do que o necessário antes do reassentamento.
A capacidade de alívio requerida é o fluxo que deve ser descarregado para evitar que o equipamento protegido exceda seu limite de pressão permissível durante o cenário de alívio governante.
A capacidade de alívio certificada confirma a capacidade de alívio verificada da válvula. A área do orifício está relacionada ao caminho de fluxo interno e à capacidade. O tamanho da conexão e a área do orifício não são a mesma coisa.
Uma válvula com a mesma conexão de entrada pode ter um orifício diferente e uma capacidade certificada diferente. É por isso que a substituição apenas pelo tamanho da flange pode ser insegura.
Contrapressão é a pressão na saída da válvula. Ela pode existir antes da válvula abrir, ou pode ser criada após a válvula abrir e o fluxo passar pelo sistema de descarga.
A contrapressão pode afetar a abertura, o curso, a capacidade, o chattering, a descarga e o reassentamento. Para uma explicação mais aprofundada, leia nosso Como a Contrapressão Afeta o Desempenho da Válvula de Segurança.
A estanqueidade da sede afeta o vazamento durante a operação normal. Vazamentos podem ser causados por superfícies de sede danificadas, sujeira, corrosão, pressão de operação muito próxima da pressão de ajuste, material de sede incorreto, tensões na tubulação ou práticas de reparo inadequadas.
A compatibilidade de materiais deve abranger corpo, castelo, bocal, disco, guia, mola, fole e sede. A corrosão no bocal ou na superfície de sede do disco pode causar vazamento mesmo quando a pressão de ajuste da mola permanece correta.
As válvulas de alívio de pressão são usadas sempre que um sobrepressão credível pode ocorrer. Diferentes aplicações criam riscos diferentes, portanto, a válvula deve ser revisada para a condição de serviço real.
| Aplicação | Principal Preocupação de Engenharia |
|---|---|
| Vasos de pressão | MAWP, cenário de alívio, capacidade certificada e base normativa. |
| Caldeiras a vapor e sistemas de vapor | Pressão de ajuste, capacidade de vapor, alta temperatura, drenagem e força de reação da descarga. |
| Compressores de ar e vasos de ar | Margem operacional, faixa de controle do compressor, pulsação e vazamento na sede. |
| Sistemas químicos e petroquímicos | Corrosão, alívio bifásico, liberação tóxica, conexão para flare ou ventilação fechada. |
| Sistemas de petróleo e gás, GNL e refinarias | Cenário de alívio, pressão do cabeçalho de flare, contrapressão e requisitos de material. |
| Descarga de bomba e serviço de expansão térmica | Alívio de líquido, expansão térmica e aumento de pressão por bloqueio. |
| Trocadores de calor e skids de processo | Ruptura de tubo, vazamento de gás e documentação do pacote. |
Vasos de pressão requerem proteção contra sobrepressão devido a saída bloqueada, incêndio externo, falha do regulador, distúrbio do processo ou outros cenários credíveis. A válvula selecionada deve corresponder ao limite de pressão do vaso e ao caso de alívio necessário.
O serviço de vapor requer atenção cuidadosa à pressão de ajuste, capacidade de vapor, alta temperatura, drenagem de condensado, suporte de saída e força de reação da descarga. Uma válvula de alívio de líquido não deve ser usada casualmente para serviço de vapor.
Sistemas de ar frequentemente experimentam ciclagem e pulsação de pressão. Se a pressão de corte do compressor estiver muito próxima da pressão de ajuste da válvula, a válvula pode chiar ou vazar durante a operação normal.
O serviço químico pode envolver corrosão, polimerização, cristalização, toxicidade, incrustação ou alívio bifásico. A compatibilidade de materiais e o destino da descarga devem ser cuidadosamente revisados.
Sistemas de petróleo e gás frequentemente descarregam para linhas de coleta fechadas ou sistemas de flare. A contrapressão, o alívio simultâneo, a capacidade do sistema de flare e os requisitos de material para serviço com gás ácido podem afetar a seleção da válvula.
Seções bloqueadas cheias de líquido podem desenvolver alta pressão a partir de um pequeno aumento de temperatura. O fluxo necessário pode ser pequeno, mas a função de proteção de pressão ainda é importante.
A ruptura de tubos em trocadores de calor pode expor um lado de baixa pressão a um fluido de alta pressão. Skids de processo também podem incluir válvulas de alívio específicas do pacote que devem ser revisadas em relação ao sistema final instalado.
Uma válvula de alívio de pressão abre quando a pressão do sistema atinge sua pressão de ajuste, mas a razão pela qual a pressão aumenta depende do cenário de alívio. Identificar o cenário de alívio correto é essencial porque determina a capacidade de alívio necessária.
| Cenário de Alívio | Por que Importa |
|---|---|
| Saída bloqueada | O fluxo não pode sair do equipamento, então a pressão pode aumentar rapidamente. |
| Exposição externa ao fogo | A entrada de calor pode vaporizar o líquido ou expandir o gás. |
| Expansão térmica | Líquido isolado pode gerar alta pressão a partir de um pequeno aumento de temperatura. |
| Falha do regulador de pressão | Equipamentos a jusante podem ser expostos a maior pressão a montante. |
| Falha da válvula de controle | Fluxo ou pressão excessivos podem entrar nos equipamentos protegidos. |
| Ruptura do tubo do trocador de calor | Fluido de alta pressão pode entrar em um lado de baixa pressão. |
| Vazamento de gás ou distúrbio do processo | A geração inesperada de gás ou vapor pode aumentar a pressão. |
Uma saída bloqueada pode causar um aumento de pressão quando o fluxo de entrada continua, mas o caminho de descarga está fechado ou restrito. Este é um caso comum para vasos, separadores e equipamentos de processo.
Fogo externo pode adicionar calor a um vaso, causando vaporização de líquido, expansão de gás ou aumento de pressão. O dimensionamento para caso de incêndio não deve ser ignorado simplesmente porque a válvula raramente abre em operação normal.
Quando o líquido fica retido entre válvulas fechadas, o aumento de temperatura pode criar um grande aumento de pressão. Válvulas de alívio térmico são comumente usadas para esta aplicação.
Se um regulador falhar aberto, equipamentos a jusante podem ser expostos a pressão acima do seu limite de projeto. A válvula de alívio deve ser selecionada para o cenário de falha credível.
Uma válvula de controle com defeito pode enviar fluxo ou pressão excessivos para um sistema. O cenário de alívio deve considerar a fonte de pressão a montante e a limitação do equipamento a jusante.
A ruptura de um tubo pode permitir que um fluido de alta pressão entre no lado de baixa pressão de um trocador de calor. Isso pode criar uma condição de sobrepressão rápida e deve ser avaliada cuidadosamente.
Passagem de gás, geração de vapor, distúrbio de reação ou falha de resfriamento podem criar cargas de alívio muito maiores do que o fluxo normal de operação. Esses casos devem ser revisados antes do dimensionamento ou compra de uma válvula.
Problemas com válvulas de alívio de pressão geralmente começam antes da instalação da válvula. Muitas falhas vêm de dados de seleção incompletos, suposições erradas ou substituição sem revisão de engenharia.
| Erro | Consequência Possível | Prevenção |
|---|---|---|
| Seleção apenas pelo tamanho da conexão | Válvula se encaixa no bocal, mas não possui a capacidade certificada necessária. | Verifique a área do orifício e a capacidade de alívio certificada. |
| Pressão de ajuste confundida com capacidade | A válvula abre na pressão correta, mas não consegue aliviar fluxo suficiente. | Compare a capacidade requerida com a capacidade certificada. |
| Ignorando contrapressão | Vibração (chatter), oscilação (flutter), capacidade reduzida ou fechamento inadequado. | Revise a tubulação de saída, a pressão do coletor e a contrapressão permitida. |
| Uso do tipo incorreto de válvula para serviço com sujeira | Instabilidade do piloto, travamento do guia ou vazamento na sede. | Revise a limpeza do meio e o acesso para manutenção. |
| Ignorando compatibilidade de materiais | Corrosão, emperramento, vazamento ou falha prematura. | Verificar os materiais do corpo, bocal, disco, guia, mola, fole e sede. |
| Aceitando documentos de teste incompletos | Atraso na inspeção ou capacidade de proteção não verificada. | Solicitar datasheet, dados de capacidade, certificado de material e relatórios de teste. |
Uma válvula de substituição com o mesmo tamanho de entrada pode não ter a mesma área de orifício ou capacidade certificada. A substituição deve ser verificada em relação à base de projeto original e à capacidade de alívio necessária.
A pressão de ajuste apenas define quando a válvula começa a abrir. A capacidade define se ela pode aliviar fluxo suficiente. Ambos os valores devem estar corretos.
Uma válvula que passa nos testes de bancada pode se tornar instável após a instalação se a resistência da saída ou a pressão do cabeçalho comum criar contrapressão excessiva.
Válvulas pilotadas podem ser excelentes em serviço limpo, mas gases sujos ou úmidos podem afetar o circuito piloto. A limpeza do serviço deve ser revisada antes de selecionar um projeto pilotado.
O vazamento na sede é frequentemente causado por corrosão ou erosão no bocal e no disco. A revisão do material deve incluir as partes internas de acabamento, não apenas o material do corpo.
Sem dados de capacidade adequados, certificado de calibração, certificado de material e relatório de estanqueidade do assento quando exigido, o comprador pode não conseguir verificar a adequação da válvula.
Os exemplos a seguir mostram por que a seleção de válvulas de alívio de pressão deve ser baseada em dados de engenharia, não apenas no tamanho do catálogo ou preço de compra.
Um vaso de pressão possuía uma válvula de alívio com a pressão de ajuste correta. A válvula abriu perto da pressão esperada durante os testes, parecendo aceitável. No entanto, durante uma revisão de cenário de incêndio, a capacidade de alívio requerida era maior do que a capacidade certificada da válvula.
A causa raiz foi uma decisão de substituição baseada no tamanho da conexão e na classificação de pressão. A válvula de substituição tinha um orifício efetivo menor do que a base de projeto original. A correção foi recalcular a carga de alívio necessária e selecionar uma válvula com capacidade certificada igual ou superior ao caso de alívio determinante.
A prevenção é comparar a capacidade de alívio requerida, a designação do orifício e a capacidade certificada antes de aprovar qualquer substituição.
Uma válvula de alívio de pressão com mola passou nos testes de bancada e abriu na pressão de ajuste correta. Após a instalação, ela apresentou ruído (chatter) durante a descarga. A primeira suspeita foi um problema na mola ou no assento.
Uma revisão de campo descobriu que a linha de saída havia sido estendida e conectada a um coletor de descarga comum. A resistência de saída adicionada aumentou a contrapressão acumulada. A válvula em si não estava defeituosa; a condição de descarga instalada havia mudado.
A correção foi revisar a resistência de saída, a pressão do coletor comum e a adequação do tipo de válvula. A prevenção é incluir dados de contrapressão e do sistema de descarga na revisão de seleção antes da compra.
Uma válvula de alívio de pressão começou a vazar após um período de serviço em um meio corrosivo. A pressão de ajuste ainda estava próxima do valor exigido, mas o vazamento aumentou após cada evento de abertura.
A inspeção mostrou danos por corrosão no bocal e na superfície de vedação do disco. A causa raiz não foi apenas o polimento inadequado. O material do trim não era adequado para a química real do fluido. A correção foi revisar a compatibilidade do material para o bocal, disco, guia, mola e sede.
A prevenção é tratar a seleção de materiais como uma questão de proteção funcional, não apenas uma questão de material do corpo.
As normas devem ser usadas para apoiar decisões de engenharia reais. Elas não devem ser listadas apenas para aparência. A norma aplicável depende do tipo de equipamento, indústria, país, especificação do projeto e requisito do proprietário.
| Diretriz de Norma / Código | Onde Importa |
|---|---|
| ASME BPVC Seção VIII Divisão 1 | Base para projeto, inspeção, teste e certificação de vasos de pressão. |
| ASME BPVC Seção I | Proteção de pressão de caldeiras e caldeiras a vapor. |
| API 520 Parte I | Dimensionamento e seleção de dispositivos de alívio de pressão. |
| API 520 Parte II | Revisão de instalação para dispositivos de alívio de pressão. |
| API 521 | Sistemas de alívio e despressurização, contexto de cenário de flare e alívio. |
| API 527 | Teste de estanqueidade de assento de válvulas de alívio de pressão. |
| ISO 4126 | Dispositivos de segurança para proteção contra excesso de pressão em projetos internacionais. |
| National Board / NBIC / VR | Autorização para inspeção, reparo, recertificação e reparo de válvulas de alívio de pressão. |
| NACE MR0175 / ISO 15156 | Requisitos de material para serviço com H2S quando aplicável. |
O ASME BPVC é comumente referenciado para caldeiras e vasos de pressão. A Seção VIII Divisão 1 do ASME está associada a vasos de pressão, enquanto a Seção I do ASME é relevante para caldeiras. A base exata do código deve ser confirmada pela especificação do projeto e pela jurisdição local.
Para projetos de vasos de pressão, consulte ASME BPVC Seção VIII Divisão 1.
API 520 Parte I é uma referência chave para o dimensionamento e seleção de dispositivos de alívio de pressão em aplicações de refinaria e indústrias de processo relacionadas. API 520 Parte II foca em considerações de instalação e análise de engenharia para dispositivos de alívio de pressão.
API 521 é relevante onde a válvula de segurança faz parte de um sistema de alívio maior, sistema de flare ou sistema de despressurização, especialmente em instalações de refinaria, GNL, petroquímica, plantas de gás e petróleo e gás.
API 527 é comumente referenciado para determinar a estanqueidade da sede de válvulas de alívio de pressão com sede metálica e de sede macia, incluindo projetos convencionais, balanceados por fole e pilotados.
A ISO 4126 é relevante para projetos internacionais envolvendo dispositivos de segurança contra pressão excessiva. A ISO 4126-1 aplica-se a válvulas de segurança, enquanto a ISO 4126-4 é relevante para válvulas de segurança pilotadas.
Para válvulas de segurança reparadas, os requisitos de inspeção e reparo podem envolver autorização NBIC e National Board VR, dependendo do projeto, jurisdição e especificação do proprietário. O Certificado de Autorização da National Board VR é relevante para organizações que reparam válvulas de alívio de pressão sob essa estrutura.
Um fornecedor não pode selecionar corretamente uma válvula de alívio de pressão apenas pelo tamanho da conexão e pela classificação de pressão. O comprador deve fornecer dados suficientes de processo, equipamento e instalação para apoiar a revisão de engenharia.
Forneça o tipo de equipamento protegido, a etiqueta do equipamento, MAWP ou pressão de projeto, temperatura de projeto, pressão de operação, temperatura de operação e o requisito de código aplicável.
Forneça a pressão de ajuste, pressão de alívio, pressão normal de operação, temperatura de alívio e qualquer flutuação de pressão esperada. Esses valores afetam o comportamento de abertura, a capacidade e a seleção de material.
Defina se o meio é vapor, gás, vapor (vapor d'água), líquido, bifásico ou flash. Indique também se o serviço é limpo, sujo, corrosivo, ácido, pegajoso, cristalizante, polimerizante ou contendo partículas.
Forneça a capacidade de alívio necessária e sua base. Se este valor for desconhecido, a seleção da válvula deve ser considerada preliminar.
Forneça o destino da saída, contrapressão sobreposta, contrapressão embutida estimada, tamanho e comprimento da tubulação de saída, dados do silenciador, pressão comum do coletor e informações do sistema de descarga.
Informe o material do corpo, material de acabamento, material da mola, material do fole e tipo de sede, quando aplicável. Se a estanqueidade da sede for importante, inclua o padrão de teste de vazamento exigido.
Solicite a folha de dados da válvula, dados de capacidade certificados, desenho geral de arranjo, certificado de material, relatório de teste de pressão, certificado de calibração, relatório de teste de vazamento de sede, se exigido, dados da placa de identificação e manual de instalação.
Para uma lista de verificação completa focada no comprador, leia nosso Checklist de Compra de Válvulas de Segurança para Engenheiros e Compradores.
Antes de aprovar uma cotação de válvula de alívio de pressão, verifique se a válvula pode proteger o sistema real, não apenas se ela se encaixa na tubulação.
| Item de Verificação | Confirmado |
|---|---|
| Equipamento protegido identificado | ☐ |
| MAWP / pressão de projeto confirmada | ☐ |
| Pressão de operação e pressão de ajuste confirmadas | ☐ |
| Cenário de alívio identificado | ☐ |
| Capacidade de alívio requerida calculada | ☐ |
| Capacidade de alívio certificada verificada | ☐ |
| Fluido e estado do meio confirmados | ☐ |
| Contrapressão revisada | ☐ |
| Tipo de válvula selecionado para a condição de serviço | ☐ |
| Material e projeto da sede confirmados | ☐ |
| Condição de instalação revisada | ☐ |
| Norma aplicável confirmada | ☐ |
Pergunta final de engenharia: Esta válvula de alívio de pressão consegue aliviar a carga requerida sob o meio real, temperatura de alívio, contrapressão e condição de instalação, e o fornecedor pode comprovar isso com dados certificados e documentos de teste?
Envie seu meio, pressão de ajuste, capacidade de alívio requerida, temperatura de alívio e condição de contrapressão para revisão de engenharia de válvulas de alívio de pressão.
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Nota do Autor / Revisão de Engenharia: Este artigo é escrito sob a perspectiva de revisão de engenharia de válvulas de alívio de pressão e válvulas de segurança, incluindo seleção, conscientização sobre dimensionamento, contrapressão, instalação, compatibilidade de materiais, manutenção e documentação de aquisição. A seleção final da válvula deve seguir a especificação aplicável do projeto, regulamentação local, código do equipamento e dados certificados pelo fabricante.
Uma válvula de alívio de pressão é um dispositivo automático que abre quando a pressão do sistema atinge uma pressão de ajuste predeterminada. Ela descarrega fluido para evitar que o equipamento protegido exceda seu limite de pressão permissível e fecha novamente quando a pressão retorna a um nível seguro.
Uma válvula de alívio de pressão permanece fechada durante a operação normal. Quando a pressão de entrada atinge a pressão de ajuste, a válvula abre e alivia o fluxo. Após a pressão cair para a pressão de fechamento, a válvula deve fechar novamente.
Nem sempre. Válvula de alívio de pressão é um termo amplo. Uma válvula de segurança é comumente associada à abertura rápida em serviço de vapor, gás ou vapor. Uma válvula de alívio é frequentemente associada a serviço de líquido. O termo correto e o tipo de válvula dependem do meio, projeto, certificação e aplicação.
PRV geralmente significa válvula de alívio de pressão (Pressure Relief Valve), enquanto PSV geralmente significa válvula de segurança de pressão (Pressure Safety Valve). No entanto, as abreviações variam por empresa e indústria. A abreviação por si só não é suficiente para a seleção. As condições de serviço, o projeto da válvula, a pressão de ajuste, a capacidade requerida e a base de certificação devem ser revisados.
Uma válvula de alívio de pressão abre quando a pressão do sistema atinge sua pressão de ajuste. O aumento de pressão pode ser causado por saída bloqueada, fogo externo, expansão térmica, falha do regulador, falha da válvula de controle, ruptura de tubo do trocador de calor, passagem de gás ou distúrbio do processo.
Uma válvula de alívio de pressão pode vazar porque a pressão operacional está muito próxima da pressão de ajuste, o assento está danificado, há sujeira ou corrosão, a contrapressão flutua, o material do assento está incorreto, a tensão da tubulação distorce a válvula ou a qualidade do reparo é ruim.
Não sem revisão de engenharia. O mesmo tamanho de entrada não comprova a mesma área de orifício ou capacidade de alívio certificada. A substituição deve confirmar a pressão de ajuste, capacidade certificada, designação do orifício, material, tipo de válvula e documentação.
Para escolher uma válvula de alívio de pressão, confirme o equipamento protegido, o cenário de alívio, a pressão de ajuste, a capacidade de alívio necessária, o fluido, o estado do fluido, a temperatura de alívio, a contrapressão, o tipo de válvula, o material, o design do assento, a condição de instalação e a norma aplicável.
Forneça dados do equipamento protegido, pressão máxima de trabalho admissível (PMTA) ou pressão de projeto, pressão operacional, pressão de ajuste, capacidade de alívio necessária, fluido, estado do fluido, temperatura de alívio, contrapressão, preferência de tipo de válvula, requisito de material, requisito de teste e requisito de documentação.
A ZOBAI foca em soluções de válvulas de segurança para sistemas de pressão, incluindo válvulas de segurança com mola, válvulas de alívio de pressão pilotadas, designs balanceados por fole, sistemas higiênicos, serviço jaquetado, aplicações de GNL e GLP, e outros produtos de proteção de pressão projetados.
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