Valvulas e Sistemas de Alivio de Pressão

 

O UL  O ORRM M MODULFORM

V ula a állv v ul ula ul ass e eS S ii ss tte em ma ass Vá

de d e A llíí vi vio vi vio od o de eP P rr e ess ss ã ão o Guia do Formando

COMUNIDADE EUROPEIA Fundo Social Europeu

 

IEFP ·  ·  ISQ

Colecção Título Suporte Didáctico Coordenação Técnico-Pedagógica

Apoio Técnico-Pedagógico Coordenação do Projecto

MODULFORM - Formação Modular  Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando IEFP - Instituto do Emprego e Formação Profissional Departamento de Formação Profissional Direcção de Serviços de Recursos Formativos CENFIM - Centro de Formação Profissional da Indústria Metalúrgica e Metalomecânica ISQ - Instituto de Soldadura e Qualidade Direcção de Formação

Autor 

José Pedro dos Santos Paixão

Capa

SAF - Sistemas Avançados de Formação, SA

Maquetagem e Fotocomposição Revisão

ISQ / Rui Bacelar  OMNIBUS, LDA

Montagem

BRITOGRÁFICA, LDA

Impressão e Acabamento

BRITOGRÁFICA, LDA

Propriedade 1.ª Edição Tiragem

Instituto do Emprego e Formação Profissional Av.. José Malhoa, 11 1099 - 018 Lisboa Av Portugal, Lisboa, Julho de 1999 1 000 Exemplares

Depósito Legal ISBN

Copyright, 1999 Todos os direitos reservados IEFP Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma ou processo sem o consentimento prévio, por escrito, do IEFP Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Profissional e Emprego, co-financiado pelo Estado Português, e pela União Europeia, através do FSE      8      0  .      1      T  .      M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Índice Geral

ÍNDICE GERAL

I - TIPOS TIPOS DE VÁLVULAS VÁLVULA S • •

•

• •

• •

Tipos de válvulas

I.2

• Nomenclatura

I.3

Válvulas de passagem

I.4

• Válvulas de cunha e de comporta

I.4

• Válvulas de macho esférico

I.9

• Válvulas de macho cónico e de macho cilíndrico

I.11

Válvulas reguladoras ou estranguladoras

I.12

• Válvulas de globo

I.12

• Válvulas de borboleta

I.16

• Válvulas de diafragma

I.18

Válvulas de retenção

I.19

Válvulas ou sistemas de alívio de pressão

I.22

• Válvula de segurança

I.22

• Válvula de alívio

I.24

• Válvulas de segurança/alívio

I.25

• Válvulas de vácuo

I.27

• Discos de ruptura

I.28

Resumo

I.32

 Actividades  Activid ades / Avalia Avaliação ção

I.33 I.3 3

II - INSPECÇÃO INSPECÇÃ O PERIÓDICA E MANUTENÇÃO MANUTENÇÃ O PREVENTIVA PREVENTIVA • • • •

Porquê, quando e como

II.2

Porquê

II.2

Quando

II.3

Como

II.4

• Válvu vullas de de pa passagem, re reguladoras ou ou es estr tra anguladoras

II.5

     8      0  .      1      T  .      M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

IG . 1

 

IEFP ··   ISQ

Índice Geral

• •

• Válvulas de não retorno

II.6

• Válvulas e sistemas de alívio de pressão

II.7

Resumo

II.10

 Actividades  Activid ades / Ava Avaliação liação

II.1 II .11 1

III - CAUSAS DE FUNCIONAMENTO IMPRÓPRIO • • • • •

Causas de funcionamento impróprio

III.2

Selecção da válvula ou dispositivo de segurança

III.2

Selecção dos materiais

III.4

Corrosão

III.5

Erosão

III.6

•

Calibração

III.7

• Falta de informação dos elementos do fabricante

III.7

• Equipamento de teste inadequado

III.9

• Falta de informação do pessoal de manutenção

III.9

Manutenção

III.9

• • • •

Transporte e acondicionamento

III.10

Resumo

III.12

 Actividades  Activid ades / Ava Avaliação liação

III. II I.13 13

IV - MANUTENÇÃO, PROCEDIMENTOS DE REPARAÇÃO E CALIBRAÇÃO • • •

•

IG . 2

Preparação

IV.2

Desmontagem da válvula na instalação

IV.3

Inspecção visual após remoção

IV.4

• Inspecção da tubagem

IV.4

• Inspecção da válvula

IV.5

Transporte para a oficina

IV.5

• Caso particular

IV.5      8      0  .      1      T  .      M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

• • • • • • • • • •

Índice Geral

Ensaio prévio - Dispositivos ou válvulas de segurança

IV.6

Desmontagem em oficina

IV.7

• Caso particular

IV.7

Limpeza e análise dos componentes

IV.9

Reparação das faces de vedação (sede e obturador)

IV.10

• Caso particular

IV.11

Substituição do empanque

IV.12

Montagem dos componentes

IV.15

• Caso particular

IV.15

Ensaio final

IV.15

Transporte e montagem no local

IV.16

Resumo

IV.17

 Actividades  Activid ades / Avalia Avaliação ção

IV.18 IV .18

V - FICHEIROS E REGISTO HISTÓRICO • • • • • •

Ficheiros base

V.2

Ficheiros de inspecção periódica

V.4

 Acompanh  Acom panhame amento nto da repa reparaçã ração o

V.5

Registo histórico

V.7

Resumo

V.9

 Actividades  Activid ades / Avali Avaliação ação

V.10

VI - ENSAIOS • •

•

Bancada de ensaios

VI.2

Ensaios de vedação

VI.3

•  Aqu  Aquisiçã isição o de válvu válvula la nova (cun (cunha) ha)

VI.3

•  Aqui  Aquisição sição de válvu válvula la nova (dis (disposit positivo ivo de segu seguran rança) ça)

VI.4

•  Após acções de manuten manutenção ção

VI.7

Ensaios Ens aios de cali calibra bração ção em ban bancada cada (di (dispo spositiv sitivos os de de segur seguranç ança) a)

VI.7 VI. 7

     8      0  .      1      T  .      M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

IG . 3

 

IEFP ·  ·  ISQ

Índice Geral

•

• •

Ensaios em em fu funcionamento (d (dispositivos de de se segurança)

VI.9

• Ensaio real

VI.9

• Ensaio utilizando uma força exterior à válvula

VI.10

• Ensaio utilizando seccionamento a montante

VI.11

Resumo

VI.13

 Actividades  Activid ades / Avalia Avaliação ção

VI.14 VI.1 4

BIBLIOGRAFIA

IG . 4

B.1

     8      0  .      1      T  .      M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Tipos de Válvulas e sua  Aplicação 

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

OBJECTIVOS No final desta Unidade Temática, Temática, o formando deverá estar apto a:

• • •

Identificar os diversos tipos de válvulas existentes, sobretudo sobret udo em unidades industriais; Seleccionar discos de ruptura, no âmbito dos sistemas de alívio de pressão; Seleccionar válvulas e identificar suas funções.

TEMAS

•

•

Tipos de válvulas • Nomenclatura Válvulas de passagem • Válvulas de cunha e de comporta • Válvulas de macho esférico • Válvulas de macho cónico e macho cilíndrico Válvulas reguladoras ou estranguladoras • Válvulas de globo • Válvulas de borboleta • Válvulas de diafragma Válvulas de retenção Válvulas ou sistemas de alívio de pressão • Válvula de segurança • Válvula de alívio • Válvulas de segurança/alívio • Válvulas de vácuo • Discos de ruptura Resumo

•

Actividades / Avaliação

•

•

• •

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

I . 1

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

TIPOS DE VÁLVULA VÁLVULAS S

Válvulas  são dispositivos destinados a estabelecer, controlar e interromper a normal circulação, ou escoamento de um fluido, em circuitos fechados.

Antes de iniciar este assunto, convém referir que o dimensionam dimensionamento ento das válvulas varia, de uma maneira geral, entre 1/4" e 72", podendo ser aplicadas numa vasta gama de pressões e temperaturas. Os materiais do exterior exter ior poderão ser  em ferro ou em aço, em bronze, latão, PVC, etc., enquanto que, no interior, e na grande maioria dos casos, os componentes são, regra geral, em aço inoxidável. Em virtude de existirem diversos tipos de válvulas disponíveis para uma desejada função, é necessário determinar quais as condições de serviço em causa. Assim, é de primordial importância o conhecimento das características físicas e químicas do fluido em questão. Em resumo, a selecção do tipo de válvulas está dependente das seguintes condicionantes: Função da válvula:

• • • •

De passagem; Redutoras, reguladoras ou de controlo; Não retorno; De alívio de pressão.

Tipo de fluido:

Líquidos;

•• • • • •

Gases; Líquidos com gases; Líquidos com sólidos; Gases com sólidos; Ponto de faísca de um vapor derivado de um líquido por abaixamento da pressão deste;

• Corrosivo ou não corrosivo; • Erosivo ou não erosivo. Uma vez definida a função e tipo de serviço pretendido, poderemos, então, escolher, de acordo com a sua construção, um dos tipos de válvula indicados anteriormente.

I . 2

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

No âmbito das válvulas de passagem, temos a considerar os seguintes modelos:

• Cunha e de comporta; • Macho esférico; • Macho cónico ou cilíndrico. Nas válvulas reguladoras ou estranguladoras, encontramos os seguintes modelos:

• Globo; • Borboleta; • Diafragma. Nas válvulas de não retorno, encontramos um único modelo:

• Não retorno (“Check Valve”). As válvulas ou s istemas de alívio de pressão  incluem vários modelos. São eles os seguintes:

• • • • •

Segurança ; Segurança/alívio; Alívio; Vácuo; Discos de ruptura.

Nomenclatura A construção das válvulas varia conforme o tipo e o fabricante mas, de uma maneira geral, a sua nomenclatura é a mesma ou sofre alterações pouco significativas. A figura I.1 dá a conhecer os componentes fundamentais de uma válvula.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 3

 

IEFP ··   ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Corpo; 2 - Ca Castelo ap aparafusado; 3 - Haste; 4 - Sede;

5 - Obturador; 6 - Volante; 7 - Empanque.

Figura I.1 - Nomenclatura geral de uma válvula

VÁLVULAS DE PASSAGEM PASSAGEM Válvu Vá lvulas las de cunha e de comporta compo rta Na categoria de válvulas de passagem, as válvulas de cunha e de comporta ultrapassam, em muito, a percentagem percent agem de aplicação em relação a outros tipos de válvulas. Contudo, têm as suas limitações. Não são, por exemplo, recomendadas como válvulas reguladoras, visto que tanto a sede como o obturador são bastante sensíveis à erosão e turbulência do fluido, quando as mesmas se encontram, parcialmente, abertas ou fechadas. f echadas. Quando uma válvula está completamente aberta, o obturador é totalmente levantado, permitindo, assim, a passagem livre do fluido f luido numa área sensivelmente igual à da tubagem onde aquela se encontra instalada. O obturador é circular e, quando as faces laterais do mesmo são convergente convergentes, s, dizemos tratar-se de uma válvula de cunha; se as mesmas são paralelas, a denominação corrente é de válvula de comporta . Em ambas, o obturador poderá ser composto por uma só peça (rígido), ou por duas (flexível). flexível, as duas faces de vedação são repelidas No obtur ador flexível, repel idas uma da outra através de uma mola interior ou outro dispositivo, o que permite que haja uma compensação automática de qualquer desalinhamento angular nas sedes. Por  esta razão, a sua utilização é preferencial em relação ao obturador rígido. Na figura I.2, está representado um dos modelos de uma válvula de cunha; na figura I.3, está representada uma válvula de comporta; na figura I.4, estão

representados os dois tipos de obturador, rígido e flexível. flexí vel.

I . 4

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Corpo; 7 - Empanque; 2 - Sede; 8 - Bucim; 3 - Ob Obtu tura rado dorr ou ou cun cunha ha;; 9 - Porc Porcas as e par paraf afus usos os;; 4 - Haste; 10 - Bucha; 5 - Castelo; 11 - Volante; 6 - Gaxeta; 12 - Porca da bucha.

Figura I.2 - Válvula de cunha

Legenda: 1 - Corpo; 2 - Castelo; 3 - Haste; 4 - Sede; 5 - Obtura Obturador dor (fac (faces es paral paralela elas); s); 6 - Bucha; 7 - Porca da bucha;

8 - Empanque; 9 - Bucim; 10 - Gaxeta; 11 - Porcas e parafusos; 12 - Vola Volante nte;; 13 - Junta.

Figura I.3 - Válvula de comporta

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 5

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Figura I.4 - Obturador rígido e flexível

Movimentação dos componentes de controlo de fluido

Um aspecto importante import ante a ter em conta na concepção de todas as válvulas válv ulas é a forma como se processa a movimentação dos componentes de controlo de fluído. Nas válvulas de cunha e de comporta, este movimento é obtido através de uma haste roscada cuja rotação desloca o obturador, afastando-o ou aproximando-o da sede. A haste pode, igualmente, mover-se mover-s e para o interior ou exterior, acompanhando o movimento do obturador e tendo, neste caso, a vantagem de se poder visualizar o seu posicionamento pelo exterior. Em situações onde a temperatura seja elevada (circuitos de vapor), ou em que o fluido tenha características corrosivas, a rosca da haste e casquilho colocam-se no exterior da válvula, evitando, assim, o contacto nocivo com o mesmo. Pelo contrário, se o ambiente ambiente exterior possuir características característic as corrosivas como, por exemplo, plataformas marítimas e serviços similares, a rosca e casquilho situam-se no seu interior. Válvulas de grandes dimensões necessitam de muitas voltas no volante para se obter o fim de curso (aberto ou fechado). Neste caso, e porque a força a aplicar é grande, são utilizadas engrenagens engrenagens que desmultiplicam a força e, se se verificar a necessidade de uma actuação rápida, então a utilização de um actuador torna-se essencial. essenci al. A figura I.5 mostra as variantes vari antes de movimentação referidas.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

I . 6

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: A - Rosca interna, haste móvel ; B - Rosca externa, haste móvel; C - Rosca interna, haste não móvel; D - Sem rosca, actuador manual e haste deslizante.

Figura I.5 - Variantes de movimentação dos componentes de controlo de fluido

Zonas de vedação

Nas válvulas de cunha e de comporta, existem exi stem quatro zonas onde a vedação é fundamental. Três dizem respeito respeit o à prevenção de fugas para o exterior; a quarta situa-se ao nível da sede e obturador a fim de evitar a passagem de fluido para  jusante  jusa nte da válv válvula ula.. As zonas de vedação de fugas para o exterior situam-se s ituam-se na ligação à tubagem (válvulas roscadas ou flangeadas), na ligação corpo/castelo corpo/cas telo e em volta da haste.    1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

A figura I.6 mostra as zonas referidas.

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 7

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Ligação à tubagem; 2 - Junta corpo/castelo; 3 - Empanque; 4 - Sede/obturador.

Figura I.6 - Zonas críticas de vedação

Na ligação à tubagem, quer seja roscada ou flangeada, os vedantes indicados são, geralmente, os mesmos aplicados nas restantes ligações do mesmo circuito. Existe uma grande variedade de materiais que compõem estes vedantes, sendo a sua selecção dependente das condições de pressão, de temperatura e do tipo de fluído. No caso válvulas soldadas  à própria tubagem, não deverá existe, obviamente, vedante. Estede é substituído pela soldadura de ligação, a qual ser efectuada de acordo com especificações próprias própr ias para o efeito. A ligação corpo/castelo  pode ser roscada, rosc ada, aparafusada aparafusa da e soldada. Também Também aqui, factores como a pressão, temperatura e natureza do fluido são determinantes. Estes três tipos de ligação, não sendo únicos, são, com certeza, os mais comuns. A zona da haste é bastante mais delicada que as anteriores, em virtude do movimento rotativo da mesma. É normalmente efectuada através de um cordão, vulgarmente designado por empanque, o qual é inserido em anéis sobrepostos sobrepost os dentro de uma caixa (caixa do bucim) e, posteriormente, compactado pelo bucim. Na grande maioria das válvulas válv ulas de cunha e de comporta, a localização destes componentes situa-se na parte superior do castelo, sendo possível, em alguns casos, a substituição do empanque pela válvula em serviço.

I . 8

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Finalmente, a quarta zona de vedação que evita a passagem de fluido para  jusante  jusa nte qua quando ndo a válv válvula ula se enco encontra ntra fech fechada ada,, dep depende ende,, fund fundamen amentalm talmente ente,, do contacto perfeito entre entr e as faces de vedação. Também Também aqui, deverão ser tomadas considerações no que respeita a alterações de pressão e temperatura. Tais alterações poderão resultar em tensões na tubagem, as quais, por sua vez, provocam desalinhamentos nas faces de vedação. Existem dois tipos básicos de vedação: metal com metal ou metal em contacto com um material elástico . A face metal com metal  apresenta maior força mecânica, embora esteja mais sujeita a agarramento e gripagem. Para colmatar este problema, alguns fabricantes procuram materiais de diferentes durezas sendo, no entanto, expectáveis os problemas apontados, ao fim f im de alguns ciclos de funcionamento. A face de metal em contacto com um material elástico   tem tido algum sucesso, principalmente onde não é desejável a contaminação de produtos, isto é, quando a vedação representa um factor essencial. Este tipo de construção constr ução tem limites, relacionados com a pressão e a temperatura.

Espaço físico de montagem

Em virtude da grande variedade de modelos, que poderão atingir grandes dimensões, é fundamental que o espaço físico circundante circ undante seja bastante amplo, de modo a que, tanto as acções de operação como de manutenção possam ser efectuadas com facilidade. Um dos factores a que estas válvulas são bastantes sensíveis consiste nas tensões provocadas pela tubagem tubagem de ligação tornando-se, por isso, necessário tomar as respectivas precauções no que respeita aos suportes da mesma.

Válvul Vá lvul as de macho macho esférico esféri co Embora este modelo de válvulas esteja disponível no mercado há já algum tempo, só se verificou a sua plena aceitação, talvez, nos últimos quinze anos, nomeadamente nomeadam ente na indústria química. Esta situação ficou a dever-se ao facto de ter existido uma grande evolução, tanto no fabrico de borrachas e plásticos, como nas máquinas capazes de uma produção em série deste tipo de válvulas. Inicialmente, e daí a sua s ua aceitação não ser a melhor, as faces de vedação v edação eram de metal com metal com a consequente fraca estanquicidade. Posteriormente, a face que constitui a sede passou a ser fabricada à base de polímeros e nylon, tendo o obturador, de formato esférico, sofrido também uma evolução qualitativa. Um dos modelos de uma válvula de macho esférico está representada na figura I.7.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 9

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Figura I.7 - Válvula de macho esférico

Movimentação dos componentes de controlo de fluido

O processo de movimentação dos componentes de controlo de fluido é semelhante ao das válvulas de macho cónico, isto é, basta a rotação de um quarto de volta para termos a válvula fechada ou aberta. A passagem do fluido é obtida através de um orifício existente no obturador  esférico e que o atravessa de um lado ao outro. Este orifício é, de uma maneira geral, de idêntica dimensão à da entrada da válvula. Esta normalmente está equipada com um indicador de posição (fechada ou aberta). abert a). Zonas de vedação

Na prevenção de fugas para o exterior , as válvulas de macho esférico empregam vários os tipos vedantes haste ou na ligaçãoNa corpo/tampa, quais vão desde ‘o de ringues’ aos na empanques normais. sua ligaçãoas à tubagem, quer seja flangeada, flange ada, roscada ou soldada, o tipo de vedante ou junta deverá estar de acordo com as especificações utilizadas para a tubagem onde a mesma se encontra inserida. Na vedação à passagem do fluido para jusante e, no caso mais comum, com esfera flutuante, à medida que a pressão aumenta, mais eficaz se torna a estanquicidade, em virtude da natureza do material da sede que, como dissemos, poderá ser em borracha ou teflon. Apresentam, no entanto, alguns problemas quando o diferencial de pressão, press ão, a montante e a jusante, é reduzido. Estas válvulas estão limitadas na sua aplicação por por factores como a pressão e a temperatura devido, essencialmente, aos materiais elásticos aplicados. Quando o controlo de estanquicidade se torna imperativo e a manutenção periódica se torna difícil, estas válvulas válvul as poderão estar munidas de um dispositivo de lubrificação ao nível das faces de contacto. contact o.

I . 10

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Espaço físico de montagem

As válvulas deste tipo oferecem oferec em vantagens em relação, por exemplo, às válvulas de cunha, pois o seu formato é mais compacto, sendo, por isso, bastante aplicadas onde o espaço de montagem constitui problema. São bastante utilizadas em plataformas de exploração de petróleo e a sua aplicação em refinarias e indústrias químicas quími cas ganha cada vez mais significado.

Válvulas Vá lvulas de macho cónico e macho cilíndrico A válvula de macho cónico é o modelo aperfeiçoado da simples torneira, sendo a mais velha na família das válvulas. A sua origem remonta ao tempo dos Romanos, tendo sido encontrado um exemplar quase intacto, feito em bronze, nas ruínas de Pompeia. A sua utilização estaria relacionada com a distribuição de água por meio de aquedutos. Os componentes básicos desta válvula são: o corpo, o macho ou obturador  e  e a tampa. O macho poderá ser cilíndrico ou cónico e contém uma abertura, através da qual se esférico, dá o escoamento Naestabelece posição aberta, e tal como macho o orifíciodo dofluido. macho o contacto entrenaa válvula entradadee saída da válvula, proporcionando a passagem do fluido em linha recta. O orifício ou janela do macho tem, normalmente, a forma rectangular. rec tangular. A figura I.8 representa uma válvula de macho cónico.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Figura I.8 - Válvula de macho cónico (posição fechada)

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 11

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Movimentação dos componentes de controlo de fluido

Tal como vimos na válvula de macho esférico, esfér ico, a posição de aberta ou fechada é obtida através da rotação rotaç ão de um quarto de volta do macho. Na tampa, e como parte integrante da mesma, existe um batente que limita a movimentação do manípulo. A detecção da posição do macho bastante simples, que, quando o manípulo se encontra em linha com aéválvula, s ignifica significa quevisto a mesma se encontra aberta. Se a sua posição for de 90° em relação à válvula, então esta encontra-se fechada. Zonas de vedação

Os pontos de vedação para o exterior  a  a ter em atenção numa válvula deste tipo são os mesmos de uma válvula válv ula de cunha. A vedação na haste poderá ser  efectuada através de ‘o ringues’ ou da injecção pelo exterior de um fluido vedante especial. Na ligação à tubagem, o método de selecção está, novamente, dependente do tipo de extremidades da válvula e dos materiais aplicados no mesmo circuito. O método de vedação da passagem do fluido para jusante poderá ter duas variantes: ou lubrificado na zona de vedação, permitindo uma melhor  estanquicidade estanquici dade e evitando também que o macho se agarre à sede, ou utilizando materiais mais macios como o teflon. Este material é bastante durável, sendo afectado por uma quantidade mínima de fluidos. flui dos. O seu desgaste por fricção fric ção é muito ligeiro, proporcionando, assim, assi m, um prolongamento das condições ideais de funcionamento da válvula. Espaço físico de montagem

A válvula de macho cónico ou cilíndrico é uma válvula compacta que requer  pouco espaço para a sua montagem. É mais leve que as válvulas válv ulas idênticas, de cunha ou de globo.

VÁLVULAS REGULADORAS OU ESTRANGULADORAS Válvulas de globo A designação de válvulas de globo abarca um variadíssimo número de modelos, desde os que são comandados manualmente aos comandados através de um dispositivo automático. O factor de construção, comum a todas elas, situa-se no interior da válvula e consiste num disco ou obturador que se movimenta no sentido vertical e que encastra numa sede. As válvulas de globo são, normalmente, utilizadas ut ilizadas em regulação de caudais e ao contrário, por exemplo, das válvulas válvul as de cunha, a direcção do fluxo de fluido sofre um desvio de 90°. Muitos dos modelos são unidireccionais e possuem

I . 12

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

uma seta no exterior, a qual indica o sentido correcto corr ecto de montagem. Na maior  parte dos casos, a pressão press ão é exercida por baixo do disco. dis co. A perda de pressão é bastante elevada e, para minimizá-la, os construtores disponibilizaram modelos alternativos, tais como o modelo em Y e em ângulo recto . A válvula de agulha é uma variante da válvula de globo, que é fabricada até 2", com o obturador e sede cónicos e que permite grande precisão na regulação de caudal. As figuras I.9, I.10, I.1 I. 11 e I.12 representam r epresentam os tipos de válvulas de globo referenciados.

Figura I.9 - Válvula de globo normal

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Figura I.10 - Válvula de globo a 90°

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 13

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Figura I.11 - Válvula de globo em Y

Figura I.12 - Válvula de agulha    1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

I . 14

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Movimentaçã Movime ntação o dos componente componentess de c ontrolo de fluido

As técnicas de movimentação dos componentes de controlo de fluido são, essencialmente, as mesmas da família das válvulas de cunha, ou seja, através da utilização de uma haste roscada que desloca o obturador, afastando-o ou aproximando-o da sede. Zonas de vedação

Os problemas e soluções para as válvulas de globo são idênticos aos verificados nas válvulas de cunha, com excepção da zona de passagem de fluido para  jusante. O obturador pode ser em forma de disco ou de bujão e a face de vedação pode ser em metal ou possuir um material elástico elásti co embutido. A figura I.13 mostra um obturador com material elástico embutido.

Legenda: 1 - Sede; 2 - Obturador; 3 - Material elástico embutido.

Figura I.13 - Obturador com material elástico embutido

Onde as condições de serviço servi ço não são muito severas e a pressão não é muito elevada, o obturador com material elástico embutido  proporciona uma vedação extremamente boa, sendo recomendado, em particular, para fluidos que arrastem consigo partículas sólidas. Quando uma destas partículas é entalada entre as faces de vedação, é comprimida de encontro à superfície mais macia, o que diminui a possibilidade de interferência com a vedação. No entanto, o material elástico (por exemplo borracha) não é aconselhável para efeitos de regulação de caudal, devido à rápida degradação do mesmo. O obturador em metal tem, normalmente, a forma afunilada ou cónica, cónic a, sendo a superfície de contacto da sede igualmente cónica. A sede pode fazer parte integrante do corpo ou poderá ser roscada, o que proporciona a sua substituição. substi tuição. A figura I.14 mostra o tipo de obturador citado, assim como o caso de uma sede    1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

roscada.

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 15

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

 Legenda: 1 - Obturador em metal (substituível); 2 - Sede (substituível).

Figura I.14 - Obturador em metal / sede roscada

Espaço físico de montagem

As válvulas de globo, quando comparadas com as de cunha, necessitam sensivelmente do mesmo espaço e possuem sensivelmente o mesmo peso. Embora não tão sensíveis a tensões provocadas pela tubagem, as válvulas de globo deverão ser também devidamente suportadas.

Válvulas de borboleta O princípio de concepção destas válvulas é semelhante ao “registo” aplicado na chaminé de uma lareira ou da vulgar salamandra. O disco ou obturador tem sensivelmente a medida do diâmetro da tubagem onde se encontra inserida. Um quarto de volta é suficiente para permitir uma abertura total, visto que a haste funciona como eixo de rotação. Quase todas as válvulas deste tipo possuem poss uem sedes em material elástico e são aplicadas em serviços de baixa pressão e temperatura, gases ou líquidos, corrosivos corrosiv os ou não, e que arrastam consigo partículas sólidas. sóli das. Estas válvulas possuem aspectos exteriores distintos, dependendo das dimensões dos serviços a que se aplicam. Em tamanhos pequenos, pequenos, as válvulas são normalmente roscadas à tubagem. Em dimensões maiores, são montadas entre duas flanges, podendo ter dois aspectos, consoante possuam, ou não, furação para aplicação de pernos. Se a possuem, poderão ter uma ou duas flanges de ligação. A figura I.15 representa uma válvula de borboleta sem furação e a figura I.16 uma válvula de borboleta com furação.

I . 16

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Corpo; 2 - Disco; 3 - Haste; 4 - Revestimento interior (“lining”).

Figura I.15 - Válvula de borboleta sem furação

Legenda: 1 - Corpo; 2 - Disco; 3 - Haste; 4 - Revestimento interior (“lining”).

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Figura I.16 - Válvula de borboleta com furação

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 17

Guia do Formando

 

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

IEFP ·  ·  ISQ

Movimentação dos componentes de controlo de fluido

Como vimos, o movimento destes componentes é bastante simples, consistindo consist indo apenas na rotação de um quarto de volta para a obtenção da abertura ou fecho total da válvula.

Zonas de vedação

Estas válvulas são constituídas consti tuídas por um corpo único, não havendo ligação corpo/ /castelo ou tampa. No entanto, e no que diz respeito à vedação para o exterior, existe uma zona de aplicação de empanque em redor da haste. No interior, são normalmente normalmen te revestidas com material resistente à corrosão (“ lining”), o qual constitui, conjuntamente conj untamente com o disco, a vedação da válvula. Este modelo está limitado a pressões normalmente não superiores a 10 Kg/cm2 (150 psi). Podem, ainda, possuir a face de encosto do disco (sede) em material elástico, não sendo, neste caso, revestidas revest idas por dentro. Finalmente, se as faces de vedação forem metal com metal, a sua utilização utiliz ação é bastante reduzida (altas temperaturas), não se obtendo a estanquicidade desejada.

Espaço físico de montagem

Devido à sua concepção, estas válvulas válvul as não necessitam de grande espaço de montagem. No entanto, deverão ser tomadas as devidas precauções, de modo a obter-se o espaço necessário para se poder actuar, tanto em operação como em manutenção.

Válvu Vá lvulas las de diafragma As válvulas de diafragma encontram utilização, tanto como válvulas reguladoras, como de passagem. Desempenham uma grande variedade de funções em fluidos fl uidos líquidos. Nestas válvulas, o diafragma isola totalmente o fluido do mecanismo de controlo , não podendo, por isso, contaminar o mesmo e conduzir, consequentemente, a uma falha de operação. Devido à grande flexibilidade e variedade dos materiais empregues no fabrico do diafragma, mais concretamente na patente “Saunders”, estas válvulas podem ser utilizadas em serviços altamente corrosivos. São válvulas praticamente sem problemas de manutenção e não necessitam de empanque na zona da haste, sendo, no entanto, previsto para casos mais perigosos, um castelo devidamente equipado com um empanque suplementar. É fabricado numa vasta gama de materiais, incluindo ferro ou aço vazado, aço inoxidável e outras ligas especialmente indicadas indicadas para resistir à corrosão. O interior poderá ser totalmente revestido com algumas variantes de teflon  não contamináveis. As dimensões destas válvulas poderão situar-se normalmente entre 1/8 e 24". A figura I.17 representa r epresenta uma válvula de diafragma.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

I . 18

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Obturador; 2 - Diafragma; 3 - Sede tipo “barragem”.

Figura I.17 - Válvula de diafragma

VÁLVULAS DE RETENÇÃO Como o próprio nome indica, estas válvulas destinam-se a impedir i mpedir o retorno do fluido para montante. São também vulgarmente chamadas de “não retorno”. O seu funcionamento é bastante simples. si mples. A válvula encontra-se aberta quando a pressão a montante é superior à de jusante. Quando se verifica o inverso, tanto o peso do obturador como a pressão a jusante impelem o mesmo de encontro à sede, obtendo-se, assim, a posição posiç ão fechada. Como ajuda ao fecho, as válvulas poderão ser equipadas com uma mola, a qual prime o obturador. Existem três modelos fundamentais, consoante o tipo de obturador. Poderão ser de charneira , de esfera ou de pistão. A válvula de charneira é, normalmente, utilizada onde a velocidade do fluxo é baixa e onde não são previsíveis situações de retorno frequentes. Pode ter  como acessórios, componentes que permitam regular tanto a pressão de abertura como a pressão de fecho. Os materiais de fabrico poderão ser os seguintes: bronze, ferro, ferro fundido, aço forjado ou fundido e aço inoxidável. As ligações à tubagem podem ser roscadas, flangeadas ou soldadas. A sua montagem no circuito poderá ser na horizontal ou na vertical, sendo o sentido do fluxo, neste caso, de baixo para cima.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

A figura I.18 representa uma válvula de charneira.

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 19

Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Tampa;

3 - Obturador;

2 - Sede;

4 - Mola.

Figura I.18 - Válvula de retenção de charneira

As válvul as de esfera, como o nome indica, possuem um obturador em forma for ma de esfera que pode rodar livremente. liv remente. A sua construção construç ão é limitada a pequenas dimensões e, normalmente, são utilizadas em produtos viscosos. vis cosos. A posição de montagem é na horizontal ou na vertical. A figura I.19 representa uma válvula de retenção de esfera.

Legenda: 1 - Corpo;

3 - Esfera;

2 - Sede;

4 - Porcas e pernos.

Figura I.19 - Válvula de retenção de esfera (montagem vertical)    1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

I . 20

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

As válvulas de pistão  possuem um obturador guiado e, tal como as de esfera, o seu funcionamento faz-se por acção da gravidade. Poderão, no entanto, possuir  uma mola que proporcione uma vedação mais estável. A configuração das faces de vedação é muito semelhante à da válvula de globo. São normalmente utilizadas em serviços de alta pressão e possuem dimensões inferiores às válvulas de charneira. A figura I.20 representa uma válvula de retenção de pistão.

Legenda: 1 - Corpo;

4 - Haste do obturador;

2 - Obturador;

5 - Porcas e parafusos;

3 - Sede;

6 - Junta.

Figura I.20 - Válvula de retenção de pistão

Zonas de vedação

A zona de vedação para o exterior  situa-se  situa-se na ligação do corpo à tampa. A ligação à tubagem, roscada ou flangeada, é outra das zonas a ter em consideração,, tal como em casos anteriores. consideração

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

No interior , ou seja, nas faces de vedação e, em particular, nas válvulas de charneira e de pistão, as faces de vedação podem ser constituídas constituí das por materiais  já anteriormente referidos (metal com metal, ou metal com material elástico).

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

I . 21

Guia do Formando

 

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

IEFP ·  ·  ISQ

Espaço físico de montagem

Em virtude de serem válvulas de funcionamento automático que, na grande generalidade, não necessitam de acessórios externos de funcionamento, o espaço físico de montagem é relativamente reduzido, embora seja sempre necessária uma boa movimentação do pessoal ligado à montagem ou conservação das mesmas.

VÁLVULAS OU SISTE SISTEMAS MAS DE ALÍVIO AL ÍVIO DE PRESSÃO PRESSÃO De um modo geral, poder-se-á dizer que, onde houver um equipamento sob válvula a de alívio alívio de pressão pr essão ou um outro tipo de dispositivo pressão, existe uma válvul denominado disco de ruptura. Existem ainda outros dispositivos, mas, face f ace à sua fraca representatividade, não os iremos abordar nesta unidade temática. A sua função fundamental é a de evitar que os aumentos de pressão não controláveiss ponham em risco a segurança de pessoas ou bens (equipamentos, controlávei tubagem, etc.). A pressão de timbre, ou a pressão máxima de serviço do equipamento onde se encontram instaladas, corresponde, geralmente, à pressão de abertura da válvula ou ao rebentamento do disco de ruptura. alívio de pressão . Embora nenhum Existem vários modelos d e válvulas de alívio deles seja recomendado para todos os serviços, serviços , existe um ideal para a aplicação que é desejada. Os fundamentais são os seguintes: válvula de segurança, alívio , segurança/alívio e vácuo .

Válvul Vá lvul a de segurança A válvula de segurança é normalmente utilizada nos sistemas de vapor ou ar  comprimido. Estas válvulas caracterizam-se por possuírem uma abertura rápida (“pop action”), a partir de um braço de abertura manual, o qual deverá poder ser activado quando a pressão de serviço atingir os 75% da pressão de abertura e por um castelo aberto que proporciona a refrigeração da mola. Geralmente, são também t ambém munidas de anéis  ou rosetas , que permitem a regulação de uma abertura rápida e de um fecho controlado. A ligação à tubagem poderá ser roscada, r oscada, flangeada ou soldada. São válvulas especialmente indicadas para gases não poluentes. Têm contra-indicações tais como:

• Serviços corrosivos e tóxicos; • Circuitos com contrapressão, isto é, circuitos onde haja condições para a existência de pressão a jusante; • Circuitos de líquidos.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

I . 22

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Estas contra-indicações resultam do facto deste tipo de válvulas possuir o castelo aberto, possibilitando assim o escape do produto para a atmosfera. A figura I.21 representa uma válvula de segurança e a figura I.22 os anéis ou rosetas que, como vimos, permitem obter o efeito “ pop” e fecho controlado, quando devidamente regulados. A sua regulação será dada na unidade temática IV (Manutenção, procedimentos de reparação e calibração).

Legenda: 1 - Par Paraf afuuso de af afiina naçã çãoo da da mol mola; a; 2 - Porc Porcaa de fix fixaçã açãoo tiran tirante/ te/est estrib ribo; o; 3 - Estribo; 4 - Prato superior da mola; 5 - Tirante; 6 - Mola; 7 - Prato inferior da mola; 8 - Perno;

9 - Por orca ca;; 10 - Bujõ Bujões es com pin pinos os de fix fixaçã açãoo dos anéis ou rosetas; 11 - Porca de fixação tirante/corpo; 12 - Bujão de purga; 13 - Entrada da válvula (ligação soldada); 14 - Haste.

Obs.: Flange de escape não visível (lado oposto da imagem)

Figura I.21 - Válvula de segurança    1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .

   

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 23

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Sede;

3 - Anel superior;

2 - Obturador;

4 - Anel inferior.

Figura I.22 - Anéis de regulação ou “rosetas”

Válvu Vá lvula la de alívio As válvulas de alívio  são destinadas a actuar exclusivamente em circuitos de líquidos. São válvulas de escoamento lento e progressivo, progress ivo, estando a abertura da zona de escape dependente da maior ou menor pressão interna do equipamento protegido. Têm o castelo fechado fec hado e, normalmente, não possuem braço de abertura manual. Não dispõem de anéis de regulação, embora alguns fabricantes os incluam e os considerem fundamentais ao funcionamento da válvula. Tal como as válvulas de segurança, possuem também algumas limitações como, por exemplo, circuitos de gases. A figura I.23 representa uma válvula de alívio.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .

   M

I . 24

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Capacete; 2 - Contraporca do do pa parafuso de afinação; 3 - Parafuso de afinação; 4 - Mola;

5 - Castelo; 6 - Haste; 7 - Guia; 8 - Obturador; 9 - Sede.

Figura I.23 - Válvula de alívio

Válvu Vá lvulas las de segurança/a s egurança/alívio lívio segurança/alívio  são, sem dúvida, Nas unidades industriais, as válvulas d e segurança/alívio as mais comuns desta família. Com uma vasta gama de utilização, que abrange desde os circuitos de vapor a circuitos de líquidos, podem estar munidas de castelo aberto ou fechado, terem braço de abertura manual ou não e, normalmente, possuem um anel de regulação ou roseta.

São subdivididas em dois grupos: convencionais   e balanceadas ou    1    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .

equilibradas . Adas suapeças principal diferença consiste na existência ou não de um “fole”  na zona deslizantes.

   M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 25

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

O “fole”   tem como funções principais evitar que o produto protegido ou proveniente da tubagem de descarga, no caso de ser corrosivo ou tóxico, consiga não só penetrar na zona de peças deslizantes, provocando o seu agarramento, como também escapar-se para a atmosfera. Outra das funções, não menos importante, é a de evitar, quase totalmente, que a contrapressão actue nas costas do obturador, situação esta que, a verificar-se, iria ajudar a função da mola e aumentar a pressão de abertura. As balanceadas possuem fole e as convencionais não. As figuras I.24 e I.25 representam, respectivamente, uma válvula convencional e uma balanceada balanceada..

Legenda: 1 - Corpo; 13 - Porca; 2 - Sede roscada; 14 - Mola; 3 - Obturador; 15 - Pratos da mola; 4 - Fr Freeio (f (fiixa xaçã çãoo do ob obtu tura raddor or); ); 16 - Pa Para rafu fusso de re regu gullaç ação ão;; 5 - Roseta; 17 - Contraporca do parafuso de 6 - Pino de fixação da roseta; regulação; 7 - Suporte do obturador; 18 - Tubo redutor; 8 - Guia; 19 - Capacete; 9 - Haste; 20 - Junta de bujão; 10 - Freio (fixação da haste); 21 - Junta de ligação corpo/castelo; 11 - Castelo; 22 - Junta do capacete; 12 - Per Perno no de liliga gaçã ção o cor corpo po/c /cas aste telo lo;; 23 - Jun Junta ta co corp rpo/ o/gu guia ia..

Figura I.24 - Válvula segurança/alívio convencional

   1    0  .    T    U    8    0  .    1    T

 .    M

I . 26

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Legenda: 1 - Corpo; 13 - Porca; 2 - Sede roscada; 14 - Mola; 3 - Obturador; 15 - Pratos da mola; 4 - Fole; 16 - Parafuso de regulação; 5 - Roseta; 17 - Contraporca do parafuso de regulação; 6 - Pino de de fixação da da ro roseta; 18 - Fr Freio (f (fixação do do ob obturador); 7 - Suporte do obturador; 19 - Capacete; 8 - Guia; 20 - Junta de ligação corpo/castelo; 9 - Haste; 21 - Junta do fole; 10 - Fr Freio (fixação da haste); 22 - Junta corpo/guia; 11 - Castelo; 23 - Junta de bujão; 12 - Perno Perno de liligaç gação ão cor corpo/ po/cas castel telo; o; 24 - Junt Juntaa do do capa capacet cete. e.

Figura I.25 - Válvula segurança/alívio balanceada

Válvul Vá lvul as de vácuo As válvulas de vácuo , como o próprio nome indica, são utilizadas utiliz adas onde possam ocorrer situações de vácuo, dentro dos equipamentos protegidos. Podem ser  encontradas trabalhando em conjugação com uma válvula de alívio, nomeadamente nomeadamen te em tanques t anques de armazenagem. São vulgarmente chamadas de    1    0  .    T    U    8    0  .    1

respiros  e funcionam com pressões, positivas ou negativas, muito próximas da pressão atmosférica.

   T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 27

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

A figura I.26 representa uma válvula de alívio e vácuo.

Legenda: 1 - Válvula de alívio; 2 - Válvula de vácuo; 3 - Ligação à tubagem;

4 - Sede; 5 - Obturador ou “ palete”.

Figura I.26 - Válvula de alívio e vácuo

Discos de ruptur ruptura a Os discos de ruptura consistem, basicamente, num diafragma, o qual é normalmente apertado entre duas flanges especiais. Têm o seu rebentamento sensivelmente coincidente com a pressão máxima de serviço do equipamento. A pressão de rebentamento varia na razão directa direc ta da espessura e na razão inversa do diâmetro. Quer isto dizer que, quanto maior for  o diâmetro, menor será a pressão de rebentamento e, quanto maior a espessura, maior aquela será. Esta pressão poderá atingir os 422 Kg/cm2 (6.000 Psig). As dimensões  situam-se entre 1/2" e 24", embora alguns fabricantes alarguem a sua gama até 44". dedo montagem O instalação poderá ser flangeado, como já referimos e, tipo ainda, tipo união ou oude tipo aparafusado.

   1    0  .    T    U    8    0  .    1

   T  .    M

I . 28

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

A figura I.27 representa os três tipos mencionados.

1

2

3

Legenda: 1 - Flangeado;

2 - União;

3 - Aparafusado.

Figura I.27 - Tipos de montagem

Os modelos fundamentais   são os seguintes: o convencional , de deformação inversa e planos . A figura I.28 representa estes três modelos.

Legenda: 1 - Plano; 2 - Convencional; 3 - De Defo form rmaaçã çãoo in inve vers rsa; a;

   1    0  .    T    U    8    0  .

4 - Lâminas; 5 - Flanges; 6 - Di Disc sco. o.

Figura I.28 - Modelos Modelos fundamentais fundamentais

   1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

I . 29

Guia do Formando

 

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

IEFP ·  ·  ISQ

O modelo convencional  é o mais sujeito à fadiga por stress. Este facto deriva directamente da tensão provocada pela constante pressão do fluido a montante, a qual é exercida na face convexa do disco. Em termos de rebentamento é, sem dúvida, o menos fiável. O modelo de deformação inversa é mais fiável que o anterior  porque   porque a face em contacto com a pressão é côncava e, por isso, menos sujeito à fadiga. São normalmente equipados com lâminas que proporcionam uma ajuda suplementar ao rebentamento r ebentamento.. O modelo plano  é o mais fiável de todos. É fabricado em grafite, material muito resistente à deformação ou fadiga, quer a temperaturas elevadas, como a baixas pressões. Talvez a sua única limitação seja em conjugação com uma válvula de segurança, em virtude da danificação que os estilhaços poderão provocar nas faces de vedação da mesma. A montagem de um disco de ruptura, em conjugação com uma válvula de segurança, tem algumas vantagens que, resumidamente, se nomeiam:

• • • •

Não há produto no interior da válvula; Prolonga a vida da válvula; Período de inspecção da válvula mais dilatado; Material da válvula pode ser menos dispendioso.

A grande desvantagem de um disco de ruptura actuando sozinho soz inho é que, após o seu rebentamento, o equipamento é despressurizado e só poderá ser  pressurizado após substituição do disco.

Movimentação dos componentes de controlo de fluido

Nas válvulas de segurança, segurança/alívio e alívio e, salvo raras excepções, o obturador é pressionado de encontro à sede por meio de uma mola, a qual é devidamente calibrada através de um parafuso de regulação que a comprime ou descomprime. Quando se comprime, a pressão de abertura da válvula aumenta e, no caso inverso, baixa. Em virtude de existirem várias gamas de mola  para as diversas pressões desejadas, é de toda a conveniência não ultrapassar os limites impostos pelo fabricante. Estas válvulas são muito delicadas, não só pela função que desempenham, mas também porque raramente são chamadas a actuar. Esta situação leva o utilizador quase a esquecer-se da sua importância. É muito comum encontrar  válvulas desta família agarradas  na zona da haste com a guia, daí a necessidade de um controlo periódico efectivo das mesmas. O braço de abertura manual, no caso concreto dos geradores vapor, é um importante auxiliar na verificação periódica do funcionamento dade válvula.

   1    0  .    T    U    8    0  .

   1    T  .    M

I . 30

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

Outro problema que afecta estas válvulas válvul as é a danificação das faces de vedação. Estas, tal como nos casos anteriormente vistos, podem ser de metal com metal, ou metal em contacto com material elástico. As condicionantes de aplicação destes materiais são, regra geral, as mesmas, ou seja, sempre em função do tipo de fluido, pressão e temperatura.

Zonas de vedação

As zonas críticas de vedação destas válvulas estão dependentes dependentes do tipo de serviço a que se destinam. A escolha do modelo de válvula é importante, na medida em que existem diferenças substanciais de concepção. Assim, não iremos escolher uma válvula de castelo aberto para um serviço tóxico em que, obviamente, não é desejável a presença desse produto na atmosfera. Por outro lado, também não iremos escolher uma válvula para trabalhar  em vapor sobreaquecido, em que a temperatura é bastante elevada, com castelo fechado. Neste caso, é necessário que a mola seja refrigerada. O facto de existir uma grande variedade de opções, significa que a escolha terá, forçosamente, de ser criteriosa. Estas válvulas não necessitam de empanque na haste , visto que o funcionamento perfeito da válvula depende da liberdade de movimentos das peças móveis. Na ligação à tub agem, que poderá ser roscada, flangeada flan geada (a mais comum) e soldada, o tipo de vedante a escolher faz-se f az-se novamente em função da pressão, temperatura e tipo de fluido. No interior, ou seja, no controlo de passagem de fluido para jusante, é necessário uma atenção suplementar em relação à rectificação e esmerilagem das faces de vedação. Tal como em outros tipos de válvulas, existem normas que regulamentam a quantidade de fuga admissível, sendo, no caso presente, o nível de aceitação bastante exigente e regulamentado, por exemplo, pelo API 527.

Espaço físico de montagem

Estas válvulas, tal como as válvulas de cunha, podem atingir grandes dimensões, necessitando,, por isso, de um amplo espaço em redor das mesmas. necessitando Porque algumas são munidas de braço de abertura manual e anéis de regulação, é de toda a conveniência que o acesso e actuação nestes componentes se faça com bastante liberdade. Por vezes, são necessários equipamentos de elevação para a instalação e remoção, facto que motiva também algumas considerações, consideraçõe s, em termos de projecto inicial da instalação.

   1    0  .    T    U    8    0

 .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

I . 31

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

RESUMO Nesta Unidade Temática, foram apresentados vários tipos de válvulas e suas principais caracterís características. ticas. Foi também efectuada uma descrição dos principais tipos de discos de ruptura.

•

•

•

Válvulas de passagem • Cunha ou comporta • Macho esférico • Macho cónico ou cilíndrico Válvulas reguladoras ou estranguladoras • Globo • Borboleta • Diafragma Válvulas de retenção

ou sistemas de alívio de pressão • Válvulas • Segurança

• • • •

Alívio Segurança/alívio Vácuo Discos de ruptura • Plano • Convencional • De Defo form rma açã ção o inve invers rsa a

   1    0  .    T    U    8

   0  .    1    T  .    M

I . 32

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Tipos de Válvulas e sua Aplicação

 ACTIVIDADES  ACTIVIDA DES / AVALIA AVALIAÇÃO ÇÃO 1. Uma válvula é um dispositivo destinado a estabelecer, estabelecer, controlar e interromper 

a normal circulação de um fluido em circuitos fechados. Quais são as condicionantes que regulam a escolha de um determinado tipo de válvula? 2. Se pretender uma válvula de alívio de pressão, destinada a proteger um equipamento que contenha um gás tóxico, e não seja desejável a presença de contrapressão a jusante, que tipo de modelo escolheria? 3. Quais são os pontos de vedação mais críticos cr íticos para o exterior, numa válvula de cunha? 4. Enumere e distinga, em termos de concepção, os modelos de válvulas de retenção existentes. 5. Quais são as principais vantagens de um disco de ruptura, em conjugação com uma válvula de alívio de pressão?

   1    0  .    T    U    8

   0  .    1    T  .    M

Componente Prática

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

I . 33

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

Inspecção Periódica e  Manutenção Preventiva 

   2    0  .    T    U

   8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

OBJECTIVOS No final desta Unidade Temática, Temática, o formando deverá estar apto a:

• •

Identificar porquê, quando e como se deverá proceder a uma inspecção; ins pecção; Organizar um programa de inspecção periódico.

TEMAS

   2    0  .    T    U

• • • •

Porquê, quando e como Porquê Quando Como • Válvulas de passagem, reguladoras ou estranguladoras • Válvulas de não retorno • Válvulas e sistemas de alívio de pressão

•

Resumo Actividades / Avaliação

   8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

II . 1

Guia do Formando

 

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

IEFP ··   ISQ

PORQUÊ, QUANDO E COMO

manutenção preventiva, A inspecção  tende aprevenir confundir-se comdea paragens tanto mais queperiódica ambas procuram sit uações situações não programadas e estabelecer períodos de inspecção ideal.

Se perguntarmos aos responsáveis de manutenção qual a sua definição de inspecção periódica e manutenção preventiva , cada um deles irá dar a sua própria visão do assunto, porque a mesma varia, grandemente, em objectivos e frequência. Muitos pensam na IP/MP como sistemas isolados dentro da sua própria actividade, citando, como exemplo, o responsável das protecções anti-corrosivas, que lida somente com assuntos relativos relati vos à sua área de actuação, ou o responsável da área mecânica, que actua isoladamente da anterior. Quer isto dizer que, em termos de inspecção periódica de válvulas ou dispositivos de segurança, a filosofia da mesma deverá ser sempre sempr e interligada com as outras actividades existentes, dentro dentr o da unidade industrial. Basicame nte, e não dependendo do tipo de programas de IP/MP Basicamente, IP/M P, todos contêm dois objectivos:

• Prevenção de condicionantes que motivem paragens de produção, danificação de equipamentos e acidentes pessoais;

• Conservação da instalação, de modo a evitar as situações anteriores, anterior es, e proceder a pequenas reparações e afinações.

PORQUÊ O porquê da IP/MP nas válvulas ou dispositivos de segurança é objecto desta unidade formativa e, tal como c omo em todos os outros equipamentos de uma unidade industrial, relaciona-se relaciona-s e directamente com três factores fundamentais:

• Maximização da produção; • Minimização de custos; • Segurança de pessoas e bens. Para que se verifique este tipo de condições, é necessário que haja um conhecimento profundo, não só da instalação em si (fluidos, pressões, temperaturas, etc.), mas também dos equipamentos, no caso presente, válvulas. válv ulas. Paralelamente, deverá existir uma equipa de inspecção, cuja dimensão estará de acordo com o volume de equipamentos da unidade e que procederá a rotinas roti nas

   2    0  .    T    U

   8    0  .    1    T  .    M

II . 2

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

de inspecção visual. Durante estas rotinas, irão com certeza ser detectadas anomalias que, prontamente corrigidas, contribuirão para um prolongamento da vida útil dos equipamentos. Convém referir esperar resultados um programa de IP/MP ficará porque cert oquem certo desapontado, visto que oimediatos mesmo sóde produzirá os efeitos desejáveis, por vezes, ao fim de alguns anos. Se não for implementado, o utilizador nunca terá qualquer noção de quando e como intervencionar os equipamentos. A maximização da produção   não é mais que manter a instalação em funcionamento, o máximo tempo possível sem interrupção. int errupção. Ela é, sem dúvida, uma consequência directa do conjunto das acções citadas e de outras, não menos importantes, como sejam: suporte documental (catálogos do fabricante e instruções de manutenção), planeamento de intervenções, especialização de pessoal, relatórios de controlo, instalações e ferramentas adequadas. A minimização dos custos  é também uma consequência das acções referidas, visto que, quanto maior é o tempo de vida útil de um equipamento e menor o número de intervenções, assim os custos de manutenção serão também reduzidos. Outra das vantagens que daí advêm é a possibilidade de reduzir  também os aprovisionamentos, ou seja, a aquisição de peças de reserva. A segurança de pessoas e bens  está mais directamente relacionada com válvulas ou sistemas sist emas de alívio de pressão que, como vimos na Unidade Temática Temática I, constituem equipamentos importantíssimos para a segurança de qualquer  instalação. Não quer isto dizer que os outros tipos de válvulas não requeiram atenção. Contudo, os danos provocados pelo deficiente funcionamento de uma válvula de segurança são consideravelmente cons ideravelmente superiores. A emissão de produtos tóxicos, corrosivos ou inflamáveis para a atmosfera é um dos graves problemas que poderão ser evitados com a detecção e correcção atempada das anomalias existentes.

QUANDO A decisão de quando inspeccionar é, provavelmente, uma das que mais influencia os custos de um programa pr ograma de IP/MP. exagerado poderá, inclusive, tornar-se tão dispendioso Um ritmo de inspecção exagerado como uma paragem não programada. egligente nte poderá resultar em avarias constantes, Por outro lado, um ritmo n eglige com a consequente e provável paragem da instalação, perdas per das exageradas de produto e substituição precoce de componentes, ou mesmo do próprio equipamento.

   2    0  .    T

O equilíbrio entre estes dois factores, f actores, traduzir-se-á, com certeza, numa redução de custos.

   U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

II . 3

Guia do Formando

 

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

IEFP ·  ·  ISQ

Mas, para que se atinja este equilíbrio, equilíbr io, devemos ter em atenção que não existem duas unidades industriais iguais. A idade da instalação, tipo de equipamento, condições ambientais, ambientais, tipos de fluido, pressões, temperaturas, etc. deverão ser ponderados. Os manuais do fabricante são, sem dúvida, um importante auxiliarhistórico nas decisões a tomar. Outro auxiliar importante, caso exista, será o registo dos equipamentos. O intervalo entre as acções contidas no IP/MP deverá ser reduzido, se o desempenho do equipamento equipamento não for satisfatório, e dilatado, se nesse intervalo não forem detectadas anomalias.

COMO Fluidos nos diversos estados físicos circulam por todos os equipame equipamentos ntos de qualquer unidade industrial, e a circulação dos mesmos é regulada por válvulas que deverão ser mantidas em perfeitas condições de funcionamento. Iremos abordar, neste tema, como inspeccionar visualmente, e introduzindo sempre que possível as medidas correctivas necessárias, as válvulas e dispositivos de segurança descritos neste manual. Como complemento, o inspector deverá estar munido de uma folha de registo de anomalias, onde deverão constar os seguintes elementos:

• • • • • • • •

Válvula n.º ou disco de ruptura n.º; Modelo; Localização; Dimensões; Anomalias detectadas; Período de inspecção; Inspeccionado por; Data.

Se pensarmos, por exemplo, na vulgar torneira torneir a existente em qualquer habitação (que não é mais do que uma válvula de globo), sabemos que o procedimento normal quando a torneira “pinga” é apertá-la com mais força até que esta, por  maior que seja, já não permita fechá-la. É então que normalmente se procede à substituição do obturador elástico (borracha). Este procedimento procediment o pode causar sérios danos na torneira, não só nas faces face s de vedação, como também nas peças móveis. O mesmo se aplica às válvulas tratadas neste manual, com a agravante de que a extensão da danificação será, com certeza, maior, porque se tratam de válvulas mais complexas.

   2    0  .    T

   U    8    0  .    1    T  .    M

II . 4

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

Válvu Vá lvulas las de passagem, passagem, reguladoras ou estranguladoras estr anguladoras Existem várias anomalias a ter em conta durante uma inspecção de rotina. Genericamente, Genericamen te, estão relacionada relacionadass com fugas para o exterior  e  e com o estado dos compo nentes visíveis visíveis , constituindo estes, fundamen fundamentalmente, talmente, o corpo, castelo, haste, pernos e porcas, bucim e volante ou manípulo. Como vimos na Unidade Temática I, existem várias vária s zonas de vedação  para o exterior, em válvulas com este tipo de função:

• Junta de ligação corpo/castelo; • Juntas de ligação à tubagem; • Empanque. São precisamente estas as zonas a ter em conta, em termos de fugas para o exterior, durante uma inspecção de rotina. A ocorrência de uma fuga, na ligação corpo/castelo ou na ligação à tubagem, conduz, se não se actuar prontamente, à rápida degradação da junta. Referi Ref erimo-nos, mo-nos, logicamente, a válvulas com ligações flangeadas. O aperto dos pernos ou parafusos deverá ser uniforme, de modo a manter o paralelismo das faces. Se a vedação for conseguida no momento, é de toda a conveniência uma nova inspecção, de preferência pouco espaçada da primeira (dia seguinte). Se não for conseguida, esta anomalia deverá ser registada e resolvida, logo que as condições de serviço assim o permitam. Sem dúvida, o problema mais comum é a fuga pelo empanque. A sua solução passa pelo aperto uniforme das porcas do bucim. O sentido sent ido do aperto é o mesmo dos ponteiros do relógio. A não uniformidade do mesmo poderá conduzir ou a uma fuga maior ou a uma falta de suavidade de movimentação da haste. Se a fuga não for resolvida, será então necessário substituir o empanque. Muitos fabricantes reclamam que as suas válvulas podem ser empancadas em funcionamento. Embora este tipo de manutenção tenha as suas vantagens, não é, contudo, aconselhável, sobretudo, em circuitos de pressões e temperaturas elevadas. A anomalia deverá ser registada e a sua solução implementada, principalmente se estivermos em presença de produtos prejudiciais ao meio ambiente. O estado dos com ponentes visíveis poderá apresentar vários aspectos, tais como corrosão generalizada, falta de lubrificação lubrificaç ão e empenos, entre outros.    2    0  .

   T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

II . 5

Guia do Formando

 

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

IEFP ·  ·  ISQ

A corrosão generalizada depende, sobretudo, do meio ambiente onde a válvula se encontra instalada. A proximidade do mar e o próprio ambiente fabril são duas situações que podem ocorrer, sendo este último caso derivado, essencialmente, de imanações ácidas ou alcalinas, provenientes de fugas na protecção anti-corrosiva própria instalação, ou da sem própria válvula. adequada pode contribuir, dúvida, para Uma um retardamento desta situação. Uma inspecção negligente poderá, neste caso, contribuir para a substituição total da válvula.

A lubrificação  é outro dos aspectos a ter em conta. Durante a inspecção de rotina, deverá ser dada particular atenção aos pernos e porcas e, fundamentalmente, à zona da haste. Deverá ser feita, se necessária, uma limpeza com escova ou ar comprimido e, posteriormente, aplicada a massa de lubrificação adequada. A haste deverá também ser movimentada periodicamente, de modo a garantir a sua função. Todas estas acções de limpeza e lubrificação têm como objectivo, não só a conservação dos componentes, com o consequente prolongamento de vida dos mesmos, mas também uma manutenção mais simples e rápida. Os empenos  são, na maioria dos casos, provenientes de esforços exagerados aplicados nas válvulas, tanto na montagem como em operação. Na montagem , derivam, fundamentalmente, do deficiente alinhamento ou suporte da tubagem. Deverão ser registadas também estas anomalias como parte integrante da inspecção de rotina. Raramente podem ser corrigidas em funcionamento. Em operação , são, na maioria dos casos, motivadas motiv adas por falta de sensibilidade por parte das pessoas envolvidas. envolvidas . Se uma válvula se encontrar com o obturador  danificado, não é, de modo algum, aconselhável sujeitar a válvula a apertos exagerados, no sentido de se obter a vedação total da válvula. Um volante partido ou uma haste empenada pode ser o resultado de uma situação deste tipo. Em manutenção , também se poderão provocar empenos, sobretudo, por 

montagem deficiente. Neste caso, deve verificar-se verificar- se se existem desalinhamentos, principalmente, na face de ligação corpo/castelo. Todas estas situações deverão também ser registadas, dado que a sua correcção não é, geralmente, viável em funcionamento.

Válvu Vá lvulas las de não não retorno retor no A inspecção de rotina nestas válvulas, e em virtude de uma maior simplicidade em relação às anteriores, resume-se à detecção de fugas para o exterior, aspecto exterior (corrosão, empenos) e lubrificação de pernos e porcas. Como vimos, estas válvulas não possuem peças exteriores para movimentação dos componentes de controlo de fluido. Os procedimentos de inspecção de rotina e de manutenção preventiva são exactamente os mesmos das anteriores.    2    0  .

   T    U    8    0  .    1    T  .    M

II . 6

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

Válvul Vá lvul as e sistemas de alívio de pressão As válvulas de segurança, segurança/alívio e alívio são, como já referimos, elementos fundamentais na segurança de qualquer unidade fabril. Nesta situação, estão também os discos de ruptura. No caso destas válvulas, e com excepção das fugas pelo empanque, poderão ocorrer todas as situações anteriormente referidas. No entanto, se são válvulas que, normalmente, estão sempre fechadas e devem actuar automaticamente, como verificar periodicamente o seu funcionamento? Como verificar, por exemplo, que o fole se encontra em bom estado? Como saber se a válvula tem fuga pelo obturador? No caso presente, e porque as alternativas, alternativ as, como iremos ver, não são muitas, é fundamental que as acções de manutenção em paragem sejam efectuadas em estreita colaboração com a inspecção periódica. Se conseguirmos determinar  quanto tempo uma válvula deste tipo se mantém em perfeitas condições de funcionamento, funcioname nto, em determinado serviço, estamos, certamente, a caminho do chamado período de inspecção ideal. Para verificarmos se a válvula funciona, só existem duas alternativas. A primeira é que, se a válvula possui braço de abertura manual , podemos fazer actuar a válvula através do mesmo. Esta manobra é especialmente recomendada em circuitos de vapor. No entanto, existem circuitos onde este tipo de actuação não é aconselhável. Convém, por isso, sabermos onde podemos actuar. A figura II.1 representa o braço de abertura manual citado.

   2    0

Figura II.1 - Braço de abertura manual

 .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

II . 7

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

A segunda consiste em manter estreita estr eita colaboração com a produção da unidade, procurando saber se alguma válvula abriu  e qual, e se o funcionamento da mesma correspondeu ao pretendido. Em caso negativo, e se o problema for  relacionado com a calibração, existem equipamentos que possibilitam essa mesma calibração em funcionamento, funcionamento, isto é, sem ser necessário remover a válvula do local. O fole, que, como vimos, é um componente das válvulas de segurança/alívio balanceadas, pode também ser inspeccionado através de um orifício roscado, existente no castelo da válvula. O procedimento normal de detecção do estado de um fole consiste na aplicação de um manómetro (normalmente até 1,0 Kg/cm²) nesse mesmo orifício. Se for detectada alguma pressão, pressão, então estaremos perante um fole danificado ou a respectiva junta. Se assim acontecer, o fole só poderá ser substituído após remoção e desmontagem da válvula. A figura II.2 indica a localização da montagem do manómetro no castelo da válvula.

Figura II.2 - Detecção de fuga no fole

A fuga pelo obturador   é também uma anomalia algo difícil de detectar, especialmente se for muito muit o ligeira e se a tubagem de descarga estiver ligada a um colector. Pelo contrário, se a descarga for para a atmosfera, torna-se mais fácil, podendo, em alguns casos, visualizar-se a mesma, concretamente em circuitos de vapor. Em qualquer dos casos, são situações que, dependendo do fluido em causa, podem conduzir, rapidamente, à degradação das faces de vedação e ao agarramento das peças deslizantes.

   2

   0  .    T

   U    8    0  .    1    T  .    M

II . 8

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

Finalmente, os discos de ruptura  também podem ser inspeccionados, concretamente, quando se encontram montados em conjugação com uma destas válvulas. Numa situação deste tipo, deverá existir exist ir sempre um manómetro instalado entre o disco de ruptura e a entrada da válvula. Se o manómetro indicar alguma pressão, significa signi fica que o disco se encontra danificado. A figura II.3 representa este est e tipo de conjugação.

Legenda : 1 - Disco de ruptura; 2 - Manómetro.

Figura II.3 - Conjugação válvula / disco de ruptura

   2    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

II . 9

Guia do Formando

 

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

IEFP ·  ·  ISQ

RESUMO Os objectivos fundamentais da inspecção periódica e manutenção preventiva são, fundamentalmente, os seguintes:

• Prevenção de condicionantes que motivem paragens de produção, • • • •

danificação de equipamentos e acidentes pessoais; Conservação da instalação, de modo a evitar as situações anteriores, anterior es, e proceder a pequenas reparações e afinações; Maximização da produção; Minimização de custos; Segurança de pessoas e bens.

   2    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

II . 10

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

 ACTIVIDADES  ACTIVIDA DES / AVALIA AVALIAÇÃO ÇÃO 1. Quais são os objectivos fundamentais f undamentais de um programa de IP/MP ? 2. Quais são os elementos fundamentais a incluir numa ficha de registo de anomalias? 3. Nas válvulas de passagem, reguladoras ou estranguladoras, onde se localiza o problema mais comum de fuga para o exterior e, caso seja possível solucioná-lo, como proceder? 4. Como verificar o estado de conservação de um fole, numa válvula de segurança/alívio balanceada? 5. Como verificar o estado de um disco de ruptura, quando este se encontra montado em conjugação com uma válvula?

   2    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Prática

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

II . 11

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

Causas de Funcionamento  Impróprio 

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

OBJECTIVOS No final desta Unidade Temática, Temática, o formando deverá estar apto a:

• •

Identificar os problemas e causas de funcionamento impróprio ou deficiente; Reconhecer situações expectáveis, face às condicionantes de serviço, ambientaiss e outras (selecção, manutenção, transporte, etc.). ambientai

TEMAS

• • • • • •

• •

Causas de funcionamento impróprio Selecção da válvula ou dispositivo de segurança Selecção dos materiais Corrosão Erosão Calibração • Falta de informação dos elementos do fabricante • Equipamento de teste inadequado • Falta de informação do pessoal de manutenção Manutenção Transporte e acondiciona acondicionamento mento

•

Resumo

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Actividades / Avaliação

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

III . 1

Guia do Formando

 

Causas de Funcionament Funcionamento o Impróprio

IEFP ·  ·  ISQ

CAUSAS DE FUNCIONAMENTO IMPRÓPRIO

As causas de funcionamento impróprio não são mais do que situações que ocorrem com relativa frequência f requência e que condicionam o desempenho e tempo de vida útil das válvulas e dispositivos dispositi vos de segurança. As mais importantes são, sem dúvida, as seguintes:

• • • • •

Selecção da válvula ou dispositivo de segurança; Selecção dos materiais; Corrosão; Erosão; Calibração; Manutenção;

•• Transporte e acondicionam acondicionamento. ento. Iremos, seguidamente, abordar de que maneira estas condicionantes influem no funcionamento e vida útil destes equipamentos.

SELECÇÃO DA VÁLVULA VÁLVULA OU DISPO DISPOSITIV SITIVO O DE SEGURANÇA SEGURANÇA

Como vimos na Unidade Temática I, a selecção depende de condicionantes relacionadas com a função que se pretende que a válvula ou dispositivo de segurança venha a desempenhar e com as características do fluido em causa. Uma escolha precipitada precipi tada pode dar origem à rápida degradação da válvula válvul a ou do dispositivo e, ainda, a um comportamento em serviço não desejável. Como exemplo, admitamos que escolhíamos uma válvula de cunha, para desempenhar funções de regulação ou estrangulamento do fluido. Se atendermos que a válvula de cunha é uma válvula de passagem e que o obturador se posiciona sempre, ou totalmente aberto, ou totalmente fechado, estamos com certeza perante uma escolha errada. A tentativa de controlar o fluxo de fluido, nestas condições, iria provocar uma rápida degradação do obturador.

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

III . 2

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

A figura III.1 representa uma válvula de cunha com ligações roscadas. r oscadas.

Figura III.1 - Válvula de cunha (ligações roscadas)

Citando outro caso, este relacionado com os dispositivos de segurança, supunhamos que, por exemplo, tínhamos seleccionado uma válvula de segurança/alívio convencional convenc ional (sem fole) para um serviço em que a presença de um fluido altamente corrosivo, tanto a montante como a jusante, era uma constante. Esta válvula iria, seguramen seguramente, te, ficar “agarrada” em pouco tempo porque, como vimos, uma das principais funções do fole é a de proteger as peças móveis da presença nociva deste tipo de fluidos. A figura III.2 representa uma válvula de segurança alívio convencional.

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

III . 3

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionament Funcionamento o Impróprio

Figura III.2 - Válvula de segurança/alívio convencional

Estes são apenas dois exemplos de como se pode incorrer, facilmente, num erro de selecção. selecç ão. A paragem não programada da instalação instal ação pode ser uma das consequênciass imediatas de problemas desta natureza, daí que seja fundamental consequência a selecção criteriosa da válvula ou dispositivo dispositiv o de segurança.

SELECÇÃO DOS MATERIAIS A escolha dos materiais adequados é, sem dúvida, outra das grandes condicionantes de um correcto funcionamento. A sua definição está novamente dependente dependen te das condicionantes de serviço (tipo de fluido, pressão e temperatura). Todos os fabricantes oferecem uma vasta gama de alternativas, constituindo, por isso, um importante auxiliar na selecção dos materiais indicados. Por outro lado, existem códigos e normas que regulamentam e auxiliam a

selecção de válvulas, consoante o tipo de serviço para que são destinadas.

III . 4

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

Como exemplo, citamos o ASME VIII ( Amer  America ican n So Socie ciety ty of  Mechanical Engineers), Divisão I, parágrafo UG-136, o qual define regras básicas para a selecção de materiais em dispositivos de segurança (válvulas), tais tai s como: Dever ão ser fabricados • Sedes e obturadores em ferro não são permitidos. Deverão em material resistente à corrosão, provocada pelo produto protegido; • As peças deslizantes e adjacentes deverão ser fabricadas num material resistente à corrosão; • As molas deverão ser fabricadas em material não corrosivo ou possuírem um revestimento destinado ao mesmo fim.

Estes documentos resultam de longos anos de experiência e de uma conjugação de esforços entre os fabricantes e utilizadores, na perspectiva de encontrar o material mais indicado para um determinado tipo de fluido e de condições de funcionamento. Os documentos normativos e regulamentares são inúmeros, não constituindo os mesmos objectivo deste manual. No entanto, e porque consideramos que poderão a ser ir emos referir  alguns novirfinal dofuturamente mesmo. importantes auxiliares de consulta, iremos

CORROSÃO Este fenómeno resulta directamente ou da agressividade do meio ( corrosão externa) ou da natureza do fluido (corrosão interna). A corrosão externa incide nos componentes visíveis: corpo, castelo, pernos e porcas, bucim, haste, volante e braço de abertura manual, entre outros. Pode ter como origem, por exemplo, a proximidade do mar, a precipitação intensa (chuva), ou imanações ácidas ou alcalinas, provenientes de fugas existentes na instalação ou da própria válvula. A corrosão interna actua directamente nos componentes componentes não visíveis: sede, obturador, haste, guia, fole, interior do corpo e castelo, entre outros. Tem Tem como origem fundamental a natureza do fluido que circula no interior interi or da tubagem. A sua origem deve-se a fenómenos electroquímicos, os quais geram correntes eléctricas de fraca intensidad intensidadee entre pontos superficiais dos componentes da válvula, ou mesmo da própria tubagem. Estas correntes vão dissolvendo o material, pouco a pouco, nas zonas de menor potencial, formando em sua substituição óxidos ou hidróxidos. A corrente eléctrica originada por uma diferença de potencial, tanto pode ocorrer entre dois pontos da superfície do mesmo material, como de materiais diferentes. Cada metal possui o seu potencial electrolítico, electrolíti co, dependendo este da natureza

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

dos metais e da respectiva heterogeneidade.

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

III . 5

Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Causas de Funcionament Funcionamento o Impróprio

Seguidamente, dão-se exemplos de potenciais electrolíticos de alguns metais: metais :

• Prata (Ag)

0,797 v;

• • • •

Cobre (Cu) Chumbo (P (Pb b)

0,337 v; -0,12 -0,1 26 v;

Níquel (Ni)

-0,250 v;

Ferro (Fe)

-0,440 v.

Na interacção entre dois metais (ferro e cobre), é gerada uma corrente de 0,777 v, sendo o ferro o metal com potencial mais baixo. O metal de mais baixo potencial designa-se por ânodo, e o de mais alto potencial, por cátodo. O ânodo é sempre a zona corroída. A velocidade da corrosão é mais acelerada, se a diferença de potencial for, igualmente, maior. A heterogeneidade de um metal pode resultar de vários factores, como: rugosidades superficiais, fissuras, cortes, estrutura interna do metal e sua pureza, composição química, dureza, etc. A corrosão interna pode ser agravada por factores que não estão presentes no exterior, citando, como exemplo, a composição química do fluido circulante e sua densidade, temperatura, pressão, a velocidade de circulação e a turbulência. Se as causas que originam este fenómeno são bastantes, também o são as consequências do mesmo. É muito comum encontrar válvulas sem recuperação possível, componentes internos completamente desfeitos, fugas pelas juntas e empanques, anomalias estas derivadas directamente deste problema. pr oblema. A selecção da válvula (função e materiais), inspecção periódica e a manutenção, quer seja preventiva ou periódica, constituem factores determinantes para a minimização dos efeitos da corrosão.

EROSÃO

A erosão é um processo interno que se manifesta pelo desgaste de alguns componentes, nomeadamente: o corpo, castelo, haste, sede e obturador, os quais estão directamente expostos ao fluxo de fluido. A causa deste processo de desgaste deriva da circulação do fluido no interior 

da válvula.    3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

III . 6

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

As zonas mais afectadas são as faces de vedação, estando a rapidez do desgaste dependente depende nte de circunstâncias várias, tais como: o grau de agressividade do fluído, densidade, velocidade de circulação, pressão, temperatura e quantidad quantidade e e densidade dos resíduos arrastados. Como exemplo, citamos o caso de uma válvula de segurança instalada num circuito de vapor sobreaquecido de uma caldeira. Basta a existência de uma pequena fuga para que, rapidamente, a mesma se transforme, transf orme, através da acção erosiva deste tipo de vapor, numa fuga maior, sendo quase certa a substituição ou da sede ou do obturador. O aspecto final de uma anomalia deste tipo é semelhante ao corte de uma faca.

CALIBRAÇÃO A calibração é outra causa de funcionamento impróprio, mas exclusiva dos dispositivos de segurança. Válvuas e setas de alívio de pressão, também requerem a calibração do actuador, quer seja eléctrico ou pneumático, não sendo, contudo, objectivo deste trabalho a sua especificação. Os factores motivadores deste tipo de situação são os seguintes:

• Falta de informação dos elementos do fabricante; • Equipamento de teste inadequado; • Falta de informação do pessoal ligado à manutenção. manutenç ão. Falta Fa lta de informação inform ação dos elementos do fabricante fabri cante Os elementos do fabricante (catálogos) sãoura, decisiv decisivos, os, no que diz respeito, por  exemplo, ao factor de correcção da temperatura, temperat regulação dos anéis ou rosetas e efeitos de contrapressão. O factor de correcção da temperatura não é mais do que uma compensação, dada à força da mola, quando a válvula é calibrada a frio fri o (em bancada). Quando a mesma se encontra em serviço, a temperatura do circuito dilata os componentes provocando, assim, um aliviar alivi ar da tensão da mola.

Exemplo III . 1

Imaginemos uma válvula com pressão de abertura em serviço de 10 Kg/cm², inserida num circuito que possuí a temperatura de serviço de 200°C. Se o factor de correcção, dado pelo fabricante, for de 3%, qual é a pressão de

abertura a frio (em bancada)?    3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

III . 7

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionament Funcionamento o Impróprio

Solução:

Paf  = Pas + (Pas x Fc) Paf  = 10 Kg/cm² + (10 Kg/cm² x 3%) Paf  = 10 Kg/cm² + 0,300 Kg/cm² Paf  = 10,3 Kg/cm² Paf  -

Pressã Pre ssão o de ab abert ertur ura a a frio frio (em (em ban bancad cada) a);;

Pas -

Pressã Pre ssão o de de aber abertur tura a em em ser serviç viço; o;

Fc -

Fact Fa ctor or de co corr rrec ecçã ção. o.

Se não for aplicado, neste exemplo, o factor de correcção, então a válvula irá ter a sua pressão de abertura em serviço, não aos 10 Kg/cm², mas sim aos 9,7 Kg/cm². A aplicação deste factor não é generalizada. No entanto, é necessário saber se a válvula, que temos em presença, necessita ou não desse mesmo factor, recorrendo obrigatoriamente ao catálogo do fabricante. A afinação dos anéis de regulação ou rosetas, que, como vimos na Unidade Temática I, influi no comportamento da válvula em serviço, é também outra informação contida nos manuais de manutenção da grande maioria dos fabricantes. Esta informação infor mação serve de ponto de partida, tornando-se necessária, em alguns casos, a afinação em serviço. Como exemplo, uma das consequências da deficiente defi ciente regulação do anel que, por exemplo, permite controlar o fecho da válvula, é a de provocar provoc ar uma quebra tão grande de pressão no circuito, que obriga, muitas vezes, a parar a instalação. cont rapressão actuam como auxiliar à força da mola. Só deverão Os efeitos da contrapressão ser tidos em conta, no caso de se tratarem de válvulas de segurança/alívio convencionais, com castelo fechado e ligadas a um colector de descarga comum. As válvulas com fole não são praticamente influenciadas influenci adas por estes efeitos.

Exemplo III . 2 Qual é a pressão de abertura a frio de uma válvula de segurança/alívio convencional, com uma pressão de abertura pretendida em serviço de 7,0 Kg/cm² e com uma contrapressão de 0,250 Kg/cm² ? Solução:

Paf  = Pas - Cp Paf  = 7,0 Kg/cm² - 0,250 Kg/cm² Paf  = 6.750 Kg/cm² Paf  -

Pressã Pre ssão o de ab abert ertur ura a a frio frio (em (em ban bancad cada) a);;

III . 8

Pas 

Pressã Pre ssão o de de aber abertur tura a em em ser serviç viço; o;

Cp -

Cont Co ntra rapr pre ess ssão ão..

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

Se este raciocínio não for efectuado e calibrarmos calibrar mos a válvula em bancada para os 7,0 Kg/cm², a sua abertura em serviço será, então, de 7,250 Kg/cm². Este valor poderá ser altamente prejudicial para a segurança do equipamento que a válvula está a proteger. prot eger. Todos estes procedimentos estão disponíveis nos catálogos e instruções de manutenção dos fabricantes.

Equipamento de teste inadequado Uma bancada de teste adequada aos dispositivos de segurança constitui factor  fundamental para uma correcta calibração dos mesmos. Manómetros calibrados são essenciais para resultados finais fiáveis. Deverá Manómetros ser efectuada uma verificação verifi cação periódica dos mesmos. A sua quantidade e rigor  de leitura estão dependentes das gamas de pressão em presença, isto é, para uma válvulade que seKg/cm², deseje mas calibrada para manómetro 100 sim um de 30 40 Kg/cm², Kg/cm². não se irá utilizar um O fluido de teste é também importante, importante, visto haver válvulas que deverão ser  testadas com líquido ou com gás, dependendo da sua função. A pureza do fluido de teste é fundamental.

Falta Fa lta de informação info rmação do pessoal de manutenção O pessoal ligado à manutenção deverá ser detentor de toda a informação necessária, (parâmetros de funcionamento, catálogos do fabricante, registo histórico), de modo a que as acções de manutenção se traduzam numa completa eficiência do dispositivo em serviço. Caso estas condições não sejam satisfeitas, e tomando como referência um dos exemplos dados anteriormente, teremos, com certeza, uma válvula actuando fora dos valores pretendidos.

MANUTENÇÃO Constituindo, sem dúvida, um elemento fundamental para o prolongamento da vida de uma válvula, a manutençã manutenção o tem, contudo, regras básicas para a sua correcta execução.

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

sempre efectuada por pessoal especializado Deverá . Muitas das situaçõesser anómalas que ocorrem depois de uma paragem, são, decerto, devidas a uma deficiente manutenção.

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

III . 9

Guia do Formando

 

Causas de Funcionament Funcionamento o Impróprio

IEFP ·  ·  ISQ

A manutenção periódica é, normalmente, associada à paragem da instalação. Estas paragens têm, contudo, prazos muito rígidos, o que implica, por vezes, que o pessoal envolvido ignore alguns conceitos básicos desta actividade. Este assunto irá i rá ser desenvolvido desenvolv ido na Unidade Temática Temática IV, sendo, no entanto, de realçar que esta é, talvez, a causa de funcionamento impróprio mais significativa.

TRANSPORTE E ACONDICIONAMENTO

A maioria dos fabricantes demonstra um cuidado especial no acondicionamento das válvulas para o transporte. Este procedimento tem como objectivo principal evitar vibrações nas faces de vedação, a danificação danificaç das flanges e outros componentes, assim como a entradaprevenir de impurezas paraão o interior das válvulas. O transporte e acondicionamento abrange três situações distintas, dist intas, onde poderão ser provocados alguns danos nas válvulas:

• Do fabricante para o utilizador; • Antes, durante e após a manutenção; • Montagem na instalação. O transporte do fabricante para o utilizador  é,   é, normalmente, efectuado pelas empresas transportadoras, cuja sensibilidade para esta situação é pouca ou nenhuma. Por isso, é de toda a conveniência que seja efectuada efect uada uma inspecção visual e ensaio prévio, de modo a garantir que os parâmetros de funcionamento não sejam alterados. m anutenção, é também O manuseamento da válvula, antes, durante e após a manutenção bastante importante.

Antes, porque só assim se poderá determinar em que condições a válvula se encontrava na instalação. Este caso está relacionado directamente com as válvulas de segurança, segurança/alívio e alívio, as quais deverão ser submetidas a um teste prévio à chegada à oficina. Estas válvulas deverão ser sempre transportadas na falta de justificação.

Durante, como garantia da não danificação dos componentes. Não devem, por  exemplo, ser arremessados para o chão.    3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

III . 10

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

Após, garantindo, assim, os resultados pretendidos pela manutenção. Se a válvula for remetida para o armazém, então as zonas abertas deverão ser  tapadas, de modo a evitar a entrada de humidade e poeiras, e conservadas em local seco. Os dispositivos de segurança deverão ser arrumados na posição vertical. A montagem na in stalação também deverá ser efectuada com os cuidados necessários e as vedações das flanges só serão removidas no momento imediatamente anterior à mesma.

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

III . 11

Guia do Formando

 

Causas de Funcionament Funcionamento o Impróprio

IEFP ·  ·  ISQ

RESUMO

Fundamentalmente, os problemas directamente relacionados com: que podem ocorrer em funcionamento estão

• • • • • • •

Selecção da válvula; Selecção dos materiais; Corrosão; Erosão; Calibração; Manutenção; Transporte e acondicionam acondicionamento. ento.

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

III . 12

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Causas de Funcionamento Impróprio

 ACTIVIDADES  ACTIVIDA DES / AVALIA AVALIAÇÃO ÇÃO

1. Quais são as causas mais importantes de funcionamento impróprio? 2. O funcionamento correcto de um dispositivo de segurança (válvula) está dependente também da calibração a frio. Tomemos como exemplo uma válvula de segurança/alívio, segurança/alívio, com uma pressão de abertura em serviço de 22,5 Kg/cm² e instalada num circuito com c om a temperatura de 350°C. Qual é a calibração necessária necessári a em bancada, atendendo a que o factor de correcção de temperatura recomendado pelo fabricante é de 4%? 3. Em que consiste o factor de correcção da temperatura dos dispositivos de segurança? 4. De que maneira se manifestam os efeitos da contrapressão numa válvula sem fole? 5. Se, após a manutenção, a válvula for remetida remeti da para o armazém, quais são os cuidados a ter, no que respeita ao seu acondicionamento? acondici onamento?

   3    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Prática

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

III . 13

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

Manutenção, Procedimentos de  Reparação e Calibração 

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

OBJECTIVOS

No final desta Unidade Temática, Temática, o formando deverá estar apto a:

• •

Identificar os procedimentos adequados de manutenção; Distinguir cada fase do processo: desmontagem na instalação, fases de manutenção e montagem na instalação.

TEMAS

• • • •

Preparação Desmontagem da válvula na instalação Inspecção visual após remoção • Inspecção da tubagem • Inspecção da válvula Transporte para a oficina

Caso particular  • •Ensaio prévio - Dispositivos ou válvulas de segurança • Desmontagem em oficina

• Caso particular 

• • • • • •

Limpeza e análise dos componentes Reparação das faces de vedação (sede e obturador) • Caso particular  Substituição do empanque Montagem dos componentes • Caso particular  Ensaio final Transporte e montagem no local

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

• •

Resumo Actividades / Avaliação

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 1

Guia do Formando

 

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

IEFP ·  ·  ISQ

PREPARAÇÃO

Constituindo, sem dúvida, um elemento fundamental para o prolongamento da vida de uma válvula existem, contudo, regras básicas de preparação, que passamos a citar:

• Obtenção da autorização de desmontagem na instalação; • Obtenção de documentação relativa à válvula a intervencionar; • Verificação das necessidades de apoio logístico em função das dimensões e localização da válvula;

• Criação de um espaço em oficina, devidamente amplo e resguardado; • Existência de uma bancada de ensaios. talação o  é um documento essencial A autorização de desmontagem na ins talaçã

e é, normalmente, fornecido pelo operador área onde a válvula se situa. Este documento significa que foram tomadasdatodas as medidas necessárias, nomeadamente, nomeadam ente, despressurização e descontaminação (entre outras), de modo a permitir o início da desmontagem. Quer a reparação repara ção seja efectuada no local ou em oficina, é fundamental, por questões de segurança, a existência deste documento. A obtenção de documentação relativa à válvula  é outro dos aspectos preparativos importantes, importantes , pois permite confrontar os elementos constantes na placa de características com a documenta documentação ção existente. Fornecerá também, entre outras, indicações importantes sobre o tipo de ferramenta ferramentass a utilizar, o procedimento de desmontagem, as peças de reserva existentes, o material das juntas e empanques e os ensaios a realizar. r ealizar. A ficha de manutenção da válvula, que a deverá acompanhar ao longo de todo este processo, e onde serãoserá inscritos dados, tais como, características válvula, inspec ção inspecção e ensaios, ser á exemplificada na Unidade Uni dade Temática V. da Temática A verificação das necessidades de apoio logístico   tem a ver com a necessidade ou não de equipamentos de elevação, de andaimes e da existência ex istência ou não de isolamento. Esta fase pode e deve ser efectuada com antecipação, em virtude do tempo normalmente necessário, por exemplo, para a montagem de um andaime. O apoio logístico inclui também as ferramentas indicadas, havendo necessidade, no caso concreto de fluidos inflamáveis, da utilização de ferramentas anti-deflagrantes. No caso de fluidos tóxicos, tóxi cos, é recomendado o uso de equipamento de protecção especial, como por exemplo, máscara, óculos e luvas.

existência, em oficina, de um local amplo e resguardado A bastante importância, visto ser aí que se irá proceder à fase mais reveste-se importante de da manutenção.    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 2

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

Amplo, porque a manutenção envolve inúmeras operações distintas e, por vezes, bastante pessoal. Resguardado, porque as impurezas que normalmente circulam no ar, face e nãoaos só, em situações de paragem da instalação, são factores negativos, resultados finais pretendidos. A bancada de ensaios  é a ferramenta que vai permitir avaliar os resultados finais da manutenção. Permite, muitas vezes, detectar detec tar problemas de montagem, de funcionamento e de vedação. Deverá ser mantida em perfeitas condições condiç ões de funcionamento, mesmo em períodos de laboração normal da instalação. inst alação.

DESMONTAGEM DA VÁLVULA NA INSTALAÇÃO Após a obtenção da autorização de desmontagem, pode dar-se início à desmontagem, na instalação, da válvula ou dispositivo de segurança. O primeiro passo a dar é a aplicação de um penetrante em todas as porcas e pernos das flanges de ligação à tubagem. t ubagem. Depois de aliviados, os pernos devem permanecer na mesma posição de modo a constituírem suporte à própria válvula. Este procedimento é especialme especialmente nte recomendado em casos onde a tubagem esteja em tensão ou a dimensão da válvula assim o exija. Permite, ainda, a aplicação atempada de equipamento de suporte e elevação, reduzindo os riscos de acidente com o pessoal envolvido. Neste ponto da desmontagem, é natural natur al que uma pequena quantidade de produto seja escoada através da folga fol ga criada nas flanges. Esta situação situaç ão pode ocorrer, mesmo tendo sido efectuada a purga do circuito. Deve-se, pois, ter especial atenção ao tipo de produto em causa. Uma vez a válvula devidamente apoiada, poder-se-á remover a mesma, tendo o cuidado de não danificar as faces de vedação das flanges. Os pernos, per nos, parafusos ou porcas, deverão ser recolhidos recolhi dos num recipiente que acompanhará sempre a válvula, até ao retorno da mesma à instalação. Convém referir que, para cada tipo de serviço, e consoante a pressão, temperatura e natureza naturez a do fluido, existem também pernos, parafusos ou porcas específicos. Algumas válvulas necessitam neces sitam de uma lavagem de neutralização logo que são removidas, devido à natureza corrosiva ou tóxica do fluido que nelas circula. Esta neutralização é, normalmente, efectuada com produtos de PH elevado como, por exemplo, soda cáustica. Outras ainda deverão ser mantidas secas, de modo a prevenir a ignição do produto ainda existente ex istente no seu interior. interi or.

Finalmente, é de toda a conveniência tapar as entradas da tubagem, de modo a não permitir a entrada de detritos para o interior da mesma.    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 3

Guia do Formando

 

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

IEFP ·  ·  ISQ

INSPECÇÃO INSPE CÇÃO VISUAL APÓS REMOÇÃO

A inspecção visual após remoção possui duas vertentes, as quais embora logicamente interligadas, podem ser trabalhadas em separado. São elas:

• Inspecção da tubagem; • Inspecção da válvula. Inspecção da tubage tub agem m A inspecção da tubagem é dirigida, fundamentalmente, para aspectos relacionados com suportes, desalinhamentos, obstruções, obstruç ões, corrosão e erosão. Os suportes , como vimos na Unidade Temática Temática III, são elementos fundamentais no correcto funcionamento de uma válvula. Suportes corroídos, mal apoiados etc., devem ser corrigidos durante o período em que a válvula se encontra em oficina. Os desalinhamentos  podem ter como origem uma deficiente montagem inicial ou um suporte inoperacional. Também aqui se deverão tomar as medidas correctivas necessárias. Alguns desses desalinhamentos desalinhamentos implicariam o corte da tubagem adjacente, adjacente, o que, em alguns casos, se torna impraticável. Nestas situações, é de toda a conveniência um acompanhamento mais de perto da válvula em causa, assim que esta estiver novamente em funcionamento. É importante que a obstrução no interior da tubagem, caso seja detectada, seja removida. Pode manifestar-se por pequenos resíduos acumulados, assim como pela total obstrução. No caso concreto dos dispositivos de segurança, esta situação é particularmente negativa, pois pode não só danificar prematuramente as faces de vedação, como também impedir o funcionamento total do mesmo dispositivo. disposit ivo. erosão  podem, como já foi referido, reduzir substancialmente a A corro são e erosão espessura ou destruir, completamente, os componentes. Podem estar  presentes, tanto no interior ou exterior exteri or da tubagem, como nas faces das flanges.

Em caso de dúvida, no que respeita à conservação ou não da espessura mínima, existem equipamentos de controlo não destrutivo (medidor de espessuras), que permitem analisar este problema no local. Nas faces das flanges, e em casos onde a acção da corrosão e erosão é

bastante é necessário recorrer a um novoestas “faceamento” rectificação. Existem, notória, actualmente, máquinas que rectificam peças no ou local, visto que o corte e reposição é, na grande maioria dos casos, impraticável.    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 4

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

Inspecção da válvula Alguns dos problemas citados (obstruções, corrosão e erosão) são comuns também à inspecção a realizar na válvula. Existem outros, porém, que são igualmente importantes. A verificação, por exemplo, de empenos na haste e fracturas na mola (dispositivos de segurança com castelo aberto) é fundamental.

TRANSPORTE PARA A OFICINA

Esta fase da manutenção, muitas vezes ignorada, ignor ada, deverá ser feita com bastante cuidado. Um número elevado de anomalias pode ocorrer quando se transporta as válvulas “a monte”.

Caso Ca so particular  parti cular  Os dispositivos de segurança requerem um cuidado especial. O seu transporte é feito com a válvula na posição vertical e, de preferência, em veículos veíc ulos de rodado macio, com o objectivo de evitar vibrações no equipamento. Deverão ser também trancadas ou grampeadas para transporte. Esta operação consiste na aplicação de um acessório no capacete da válvula, o qual, ao entrar  em contacto com a extremidade da haste, evita qualquer movimento das peças deslizantes. Só assim se poderá garantir que os resultados do ensaio prévio, efectuado logo à chegada à oficina, traduzam, efectivamente, as condições em que a válvula se encontrava quando em funcionamen f uncionamento. to. A figura IV.1 IV.1 exemplifica este tipo de acessório, ac essório, que não necessita mais do que o aperto manual.

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 5

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

Legenda: 1 - Capacete; 2 - Haste; 3 - Grampo.

Figura IV.1 - Válvula grampeada

ENSAIO PRÉVIO - DISPOSITIVOS OU VÁLVULAS DE SEGURANÇA O ensaio prévio é exclusivo dos dispositivos de segurança e deverá ser sempre efectuado logo que a válvula chega à oficina. O objectivo fundamental é saber em que condições a válvula vál vula se encontrava na instalação. A válvula é montada na bancada de ensaios e a pressão é elevada, lentamente, lentament e, até ao valor previsto (pressão de abertura a frio). Quatro tipos de resultados poderão ocorrer:

• A válvula abriu no valor previsto;

A válvula abriu abaixo do valor previsto;

• A válvula abriu acima do valor previsto; • A válvula não abriu.    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 6

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

DESMONTAGEM DESMONT AGEM EM OFICINA

Se a válvula abriu no valor previsto , poder-se-á proceder de imediato à desmontagem. abriu abaixo do valor p revisto , poderemos estar perante uma Se a válvula abriu calibração errada na anterior beneficiação, um afrouxamento da contraporca do perno de afinação da mola, ou ainda, uma perda de elasticidade da mola.

Se abriu acima do valor previsto , a origem deste problema poderá estar  também numa calibração errada ou na existência de impurezas que dificultem a movimentação das peças deslizantes. Neste caso, é conveniente provocar  uma segunda abertura. Se a válvula não abriu, estamos perante a situação mais grave de todas. Diz-se, então, que a válvula se encontra “agarrada”. Estes resultados devem ser registados regis tados na ficha de manutenção, em virtude da sua importância na determinação do período de inspecção ideal. As válvulas com dificuldade ou impossibilidade na abertura deverão ser sujeitas a períodos de inspecção periódica mais curtos. Os processos de desmontagem variam conforme o fabricante e o modelo da válvula em presença. O manual de manutenção do fabricante é um auxiliar  fundamental. As ferramentas a utilizar são as de uso geral, tais como chaves de bocas, de luneta, francesa, de fendas, alicate universal, alicate de pressão e maço de borracha, entre outras. Deve ter-se especial cuidado em não danificar zonas onde, por exemplo, a vedação ou o alinhamento são fundamentais. Todos os componentes deverão ser guardados guard ados em recipientes individuais indiv iduais por  válvula, os quais possuirão uma identificação bem visível no exterior. O facto de haver válvulas iguais não significa que os seus componentes possam ser  permutados.

Caso Ca so particular  parti cular  Os dispositivos de segurança (válvulas) possuem características característ icas que obrigam

ao registo alguns deafinação modo a da facilitar montagem ensaio final.deSão eles adados alturaimportantes, do parafuso de mola a(figura (fi gura IV.2) e ea IV.2) posição do anel ou anéis de regulação (figura (fi gura IV.3). IV.3).    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 7

Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

Figura IV.2 - Altura do parafuso de afinação da mola

Esta dimensão é bastante importante, na medida em que permite que seja respeitada a afinação da mola, após a montagem da válvula, proporcionando também um ensaio em bancada mais rápido.

Legenda: 1 - Suporte do do ob obturador; 2 - Anel de regulação;

3 - Sede; 4 - Obturador.

(↔) - Direcções de rotação do anel: Sinal + o anel desce; Sinal - o anel sobe.

Figura IV.3 - Posição do anel de regulação

A posição do anel de regulação é outro elemento necessário a ter em conta, de modo a que se possa reposicionar o mesmo, após a montagem da válvula.    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 8

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

A figura IV.3 exemplifica o caso de uma válvula só com um anel, e uma das formas de identificar a posição do mesmo é fazê-lo rodar no sentido contrário aos ponteiros do relógio, até estabelecer contacto com o suporte do obturador. Este movimento é acompanhad acompanhado o pela contagem do número de dentes. A posição posição só deverá ser alterada, se a mesma estiver, completamente, fora das indicações do fabricante ou tenha havido indicação de um deficiente funcionamento. A desmontagem destes dispositivos possui, também, outra característica importante, relacionada com a segurança do pessoal envolvido. A primeira acção a desenvolver, depois de retirado o capacete capacet e e registada a altura do parafuso de aperto, é aliviar a pressão da mola. Nunca desapertar desapertar o castelo com a mola em tensão .

LIMPEZA E ANÁLISE DOS COMPONENTES Após a desmontagem, proceder-se-á à lavagem e limpeza de todos os componentes. O manuseamento deverá ser feito com cuidado, evitando pancadas. A lavagem poderá ser efectuada com petróleo ou gasóleo, de modo a que a superfície das peças possa ser perfeitamente analisada. Não esquecer a limpeza de pernos e porcas. É de toda a conveniência que a superfície onde se vai trabalhar esteja estej a limpa e que o operador tenha as mãos isentas de sujidade. Os componentes serão, então, analisados, com especial incidência sobre os seguintes:

• • • • • • • •

Corpo (corrosão e desgaste); Castelo ou tampa (corrosão e desgaste); Bucim (corrosão, fractura); Flanges (corrosão, desgaste e laminagem); Mola (corrosão, fractura e elasticidade); Haste (corrosão, empeno, desgaste); Guia (corrosão e desgaste); Obturador (estado da superfície de vedação, profundidade dos defeitos, dimensões mínimas); • Sede (estado da superfície de vedação, profundidade dos defeitos, dimensões mínimas); • Fole (fendas, corrosão, deformação). As peças danificadas podem ter, ou não, recuperação. Porque os períodos de intervenção (paragens) são, normalmente, bastante curtos, é conveniente a existência de material de reserva, com especial incidência para aquele cuja

danificação é mais frequente. fr equente. Falamos concretamente da sede, obturador, obturador, fole,

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

mola e juntas. Os outros componentes duram, normalmente, normalmente, bastante mais tempo, não sendo, contudo, de excluir a existência de, por exemplo, uma haste ou até de uma válvula completa para casos mais dramáticos de degradação.

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 9

Guia do Formando

 

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

IEFP ·  ·  ISQ

A figura IV.4 IV.4 representa, no caso concreto c oncreto dos dispositivos de segurança, regra geral, as dimensões mínimas a ter em conta e que motivam a substituição da sede e obturador obturador..

Figura IV.4 - Dimensões mínimas

REPARAÇÃ REP ARAÇÃO O DAS FACES DE VEDAÇÃO (SEDE E OBTURADOR) Quando se fala em faces de vedação, inclui-se todas as zonas susceptíveis de fuga, tanto para o exterior como no interior. interi or. Sem dúvida, a zona de vedação sede/obturador é a mais delicada, não só pelo contacto permanente com o fluido, mas também pelos níveis ní veis de vedação exigidos, por vezes, bastante altos, como é o caso dos dispositivos de segurança (válvulas). O material necessário para esta operação de rectificação, vulgarmente chamada de lapidação, consiste em planos de ferro fundido e massas de rectificar  (carborundo). Estas massas têm várias graduações, conforme o tipo de acabamento que se pretenda. A existência de um líquido de limpeza (desengordurante), (desengordu rante), pincéis e pistola de ar comprimido é também recomendada.

Para se dar início à lapidação, é conveniente observar visualmente o tipo de defeitos quanto à sua profundidad profundidade, e, de modo a seleccionar a respectiva r espectiva massa. A mais grossa utiliza-se para defeitos mais profundos, e a mais fina para o acabamento final.    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 10

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

O passo seguinte consiste consi ste em colocar uma pequena quantidade de massa no plano de lapidação e assentar a peça a rectificar em cima desta zona. O movimento da peça será em forma de um oito, conforme está representado na figura IV.5. 1

2 Legenda: 1 - Peça;

2 - Plano.

Figura IV.5 - Movimento de rectificação

Não deverá ser feita excessiva excess iva força na peça de encontro ao plano, levantando-a periodicamente, para permitir a entrada de carborundo fresco. Quando se utilizar uma massa bastante grossa, é conveniente inspeccionar  frequentemente a face da peça, na perspectiva de não ultrapassar ultr apassar as dimensões mínimas recomendadas pelo fabricante. A existência de um plano para cada tipo de carborundo é recomendada, de modo a evitar a contaminação. Se só existir um plano, este deverá ser  cuidadosamente lavado em cada mudança de massa. Após a obtenção do acabamento final desejado, e se a montagem da válvula não for imediata, a peça é cuidadosamente acondicionada e arrumada em local seguro.

Caso Ca so particular  parti cular 

O tipo de rectificação rectific ação mencionado é válido para sedes e obturadores que podem ser removidos e trabalhados trabal hadosde fora da válvula. entanto, e nonecessário caso concreto concret o das válvulas de globo, as faces vedação são No cónicas, sendo necess ário rodar o obturador na sede para a obtenção de uma boa vedação.    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 11

Guia do Formando

 

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

IEFP ·  ·  ISQ

Deve ter-se em atenção que muitos dos obturadores obturador es rodam livremente na haste, o que lhes proporciona um assentamento mais correcto. Porém, Por ém, para este tipo de rectificação, é necessário necess ário fixar o obturador na haste hast e de modo a que o conjunto rode ao mesmo tempo. O castelo da válvula irá servir de guia para um correcto alinhamento da haste. Aplica-se, então, um ligeira camada de massa no obturador. O movimento é efectuado, neste caso, rodando a haste para a frente e para trás, imprimindo uma ligeira pressão. A massa deve ser substituída frequentemente. fr equentemente. Após o processo de lapidação concluído, é necessário saber se as peças (sede e obturador) estabelecem um contacto perfeito. Para tal, é utilizada uma tinta azul ul da prúss ia. chamada az Para a observação da sede, deposita-se uma ligeira camada daquela no obturador. É então montado, cuidadosamente, na sede, fazendo-o rodar rod ar ¼ de volta e aplicando, ao mesmo tempo, uma ligeira pressão. Retira-se Ret ira-se com cuidado e, auxílio de uma lanterna, veriofica-se verifica-se se não existe uma linha azul contínua nacom sede.o Se for descontínua, é porque contacto é perfeito e será necessário voltar a uma nova fase de rectificação. Quando a análise da sede está concluída, a tinta é removida de ambas as observação o do obturador . O procedimento é o mesmo, peças e procede-se à observaçã com a diferença de que o azul é aplicado, neste caso, na sede. Algumas válvulas estão equipadas com peças substituíveis. Neste caso, poderá ser mais económica a montagem de novos componentes. Contudo, Contud o, se os defeitos encontrados forem de pouca gravidade, é aconselhável a reparação.

SUBSTITUIÇÃO DO EMPANQUE

A substituição do empanque é, talvez, a reparação mais frequente, concretamente no que respeita respeit a às válvulas de cunha, de comporta comport a e de globo. Para ter acesso ao empanque, é necessário retirar o volante, desapertar e retirar o bucim. A figura IV.6 mostra os componentes que devem, regra geral, ser desmontados para esta operação.

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 12

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

1

2 3 4

5

6 7 Legenda: 1 - Volante; 2 - Po Porc rcas as do bu buci cim; m; 3 - Anilhas; 4 - Bucim;

5 - Anéis do empanque; 6 - Cai Caixa xa do em empa panq nque ue;; 7 - Haste.

Figura IV.6 - Acesso ao empanque

A ferramenta utilizada para remover os anéis do empanque assemelha-se, na ponta, a um saca-rolhas. É fundamental não danificar a superfície superfí cie da haste nem a face interior da caixa do empanque. São duas zonas de vedação importantíssimas. Após a remoção do empanque, a caixa do mesmo e a haste são, criteriosamente, limpas e sopradas com ar comprimido. A válvula está, então, preparada para receber novo empanque. Terá de ser utilizado o empanque recomendado para a válvula e tipo de serviço s erviço em causa. São fornecidos ou em bobine ou já cortados à medida da caixa. Para cortar os anéis em cordão bobinado, utiliza-se um veio com o diâmetro da haste. Enrola-se o cordão até fazer o número de anéis desejado e corta-se o terminal.

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Com um instrumento de corte eficaz, faz-se, então, um corte longitudinal, abrangendo todas as voltas, e os anéis ficam formados. Os anéis devem ser  retirados ao longo do veio, de modo a não os abrir e, consequentemente, criar  bocas no interior.

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 13

Guia do Formando

 

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

IEFP ·  ·  ISQ

O corte do empanque pode ser efectuado efectua do a 90° ou a 45°. A figura IV.7 IV.7 mostra o corte cort e a 90° efectuado em cordão de bobine.

Figura IV.7 - Corte de empanque bobinado

A montagem dos anéis deve ser efectuada um a um. O primeiro é inserido na caixa e acompanhado até ao fundo da mesma, utilizando uma peça tubular  própria. O anel deverá ficar fic ar completamente assente no fundo da caixa, com as pontas em contacto perfeito. A montagem é idêntica para os anéis seguintes, havendo a preocupação de desencontrar as zonas de corte. Se forem montados dois anéis, os cortes ficarão desfasados de 180°. Se forem três, o desfasamento será de 120°. Se forem quatro ou mais, será de 90°. A figura IV.8 exemplifica os vários desfasamentos em relação ao bucim.

Figura IV.8 - Desfasamento de corte na montagem    4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 14

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

Este desfasamento garante o estrangulamento da fuga. No final da montagem dos anéis, é colocado o bucim, deixando a haste da válvula leve. Deve ter-se ter-s e especial atenção ao aperto do bucim, o qual deverá ser  efectuado uniformemente, sem provocar empenos. O ajustamento final é, normalmente, efectuado em serviço.

MONTAGEM MONT AGEM DOS COMPONENTES

A montagem é efectuada respeitando novamente as instruções do fabricante. Uma parte importante desta fase é a lubrificação de todas as zonas móveis e roscadas. Existe uma vasta gama de lubrificantes tendo, cada um, a sua utilização específica. O manual do fabricante deverá ser consultado. As juntas são, normalmente, substituídas por novas e o empanque é também novo. A montagem deste último últi mo está descrita no tema anterior. anter ior.

Caso Ca so particular  parti cular  Nos dispositivos de segurança (válvulas), (válvulas) , o parafuso de afinação da mola deverá ser posicionado tal como estava antes da desmontagem. O mesmo se aplica aos anéis de regulação. r egulação. Ver figuras figu ras IV.2 e IV.3. IV.3.

ENSAIO FINAL

O ensaio final deve ser efectuado em qualquer tipo de válvula, após a reparação. Este ensaio diz respeito, essencialmente, à vedação e será tratado t ratado na Unidade Temática VI. Após este ensaio, a válvula deverá ser protegida nas entradas, evitando a entrada de impurezas. Os dispositivos de segurança deverão ser arrumados arr umados na posição vertical enquanto

aguardam o transporte para a instalação.

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 15

Guia do Formando

 

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

IEFP ·  ·  ISQ

TRANSPORTE E MONTAGEM NO LOCAL O transporte, como vimos, pode ser um dos factores fact ores causadores de anomalias de funcionamento. Por isso, são normalmente tomados cuidados especiais nesta fase. As protecções contra a entrada de impurezas só serão removidas no momento imediatamente anterior à montagem. As juntas serão, à partida, do mesmo material materi al que se encontrava instalado ou, no caso de haver engano, substituídas pelo indicado. Estas serão sempre seleccionadas de acordo com condições de pressão, temperatura, t emperatura, natureza do fluído e tipo de face de vedação. Poderão ser em cartão, semi-metálicas ou totalmente metálicas. O aperto das flanges de ligação à tubagem requer alguns cuidados. A utilização de uma chave dinamométrica é recomendável. A sequência correcta de aperto está representada nafundido, figura IV.9. Esta mesmo sequência é particularment pse articularmente e importante nas válvulas em ferro podendo partir não houver uniformidade do referido aperto.

Válvulas de grandes dimensões

Válvulas de pequenas dimensões

Figura IV.9 - Sequência de aperto das flanges

IV . 16

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

RESUMO As fases fundamentais da manutenção são as seguintes: seguintes :

• • • • • • • • • • • •

Preparação; Desmontagem da válvula na instalação; Inspecção visual após remoção; Transporte para a oficina; Ensaio prévio - dispositivos de segurança; Desmontagem; Limpeza e análise dos componentes; Reparação das faces de vedação; Substituição do empanque; Montagem dos componentes; Ensaio final; Transporte e montagem no local.

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

IV . 17

Guia do Formando

 

Manutenção, Procedimentos Procedimentos de Reparação e Calibração

IEFP ·  ·  ISQ

 ACTIVIDADES  ACTIVIDA DES / AVALIA AVALIAÇÃO ÇÃO 1. Antes de iniciar as acções de manutenção, manutenção, quais são as regras básicas de preparação essenciais? 2. Para que serve o azul da prússia? 3. Num ensaio prévio de um dispositivo de segurança, várias situações podem ocorrer. Quais são essas situações e que conclusões se poderão tirar das mesmas? 4. Na reposição do empanque numa válvula, os anéis são propositadamente proposita damente desencontrados, no que respeita às extremidades. Consoante o número de anéis, diga quais são os ângulos de desfasamento recomendados.

   4    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

IV . 18

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Prática Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

Ficheiros e Registo Histórico 

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

OBJECTIVOS No final desta Unidade Temática, Temática, o formando deverá estar apto a:

• •

Reconhecer os diversos documentos que constituem um registo histórico Reconhecer (conjunto de ficheiros que deverão existir em qualquer unidade industrial); industrial) ; Organizar os ficheiros ficheir os necessários à constituição constit uição de um programa de gestão da manutenção e dos equipamentos.

TEMAS

• •

Ficheiros base Ficheiros de inspecção periódica

Ficheiros e Registo Histórico

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

•

Acompanhamento da reparação

•• •

Registo histórico Resumo Actividades / Avaliação

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

V . 1

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

FICHEIROS FICHE IROS BASE BA SE Se é difícil imaginar uma unidade industrial sem s em a existência de válvulas, também o é sem documentação de suporte. Esta documentação é fundamental para a gestão e controlo dos equipamentos existentes e poderemos considerá-la, mesmo, como uma ferramenta ferr amenta essencial para a implementação de um sistema de manutenção. Para que a gestão e controlo do sistema se faça de uma maneira fácil fác il e eficaz, é necessário não sobrecarregar o mesmo com documentação a mais. No entanto, alguns elementos são considerados básicos e deverão constar em um ou mais documentos de suporte. Em primeiro lugar, consideremos a ficha do equipamento . Esta ficha pode, e deve, ser obtida à chegada do equipamento, caso este seja novo. Se se tratar  de um equipamento já existente, é de toda a conveniência localizar a ficha original, ou tentar obter todos os elementos possíveis, como, por exemplo, aqueles que normalmente se encontram na placa da válvula. A figura V.1 V.1 representa uma das formas f ormas de agregar os elementos de uma válvula, podendo a mesma variar em formato ou número de elementos, de acordo com as necessidades de cada programa progr ama de gestão da manutenção.

Figura V.1 - Exemplo do registo técnico de uma válvula

Os dispositivos de segurança (válvulas (v álvulas e discos de ruptura) diferem um pouco das válvulas em geral, visto possuírem outros parâmetros a registar, tais como: pressão de serviço, pressão de abertura em bancada e em serviço, pressão de rebentamento, contrapressão, entre outros. A figura V.2 reúne os elementos básicos de um dispositivo dispositi vo de segurança (disco de ruptura). ruptur a). A figura V.3 refere-se a uma válvula de segurança, segurança/alívio ou alívio.

V . 2

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

A pressão de rebentamento de um disco de ruptura é sempre correspondente a uma determinada temperatura. Assim, o valor da pressão pr essão de rebentamento e a temperatura não poderão estar dissociados.

Figura V.2 - Registo técnico de um disco de ruptura

Figura V.3 - Registo técnico de um dispositivo de segurança (válvula)

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

V . 3

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

FICHEIROS DE INSPECÇÃO PERIÓDICA Após ter sido organizado o ficheiro base, informatizado ou não, pode partir-se para a inspecção periódica, utilizando ut ilizando uma ficha semelhante semel hante à da figura V.4. V.4.

Figura V.4 - Ficha de inspecção periódica

Esta ficha irá acompanhar o inspector ou o pessoal da manutenção, durante as visitas de inspecção de rotina. Qualquer anomalia, quer tenha sido solucionada ou não, deverá constar nesta ficha. Caso seja necessária a implementação de medidas correctivas, correcti vas, tais como a diminuição do período de inspecção ou a programação de uma intervenção mais profunda no equipamento (em paragem), as mesmas poderão ser  consideradas nesta altura. Paralelamente a estas acções, é recomendável a existência de peças de reserva reser va em armazém. Só assim se poderá garantir uma intervenção interv enção bem sucedida no equipamento. A figura V.5 representa um exemplo de como, basicamente, se poderá elaborar um modelo de existências em armazém.

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

V . 4

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

Figura V.5 - Ficha de existências em armazém

 ACOMPANHAMENTO DA REPARA REPARAÇÃO ÇÃO

A reparação pressupõe, também, a existência exist ência de fichas de acompanhamento que talvez sejam as mais importantes em termos de definição do período de inspecção ideal. As figuras V.6 e V.7 V.7 constituem constit uem dois exemplos de como com o elaborar uma ficha fic ha de acompanhamento de reparação para válvulas em geral e para dispositivos de segurança (válvulas). É essencial compreender que qualquer sistema de gestão da manutenção só resultará se houver uma interligação de todos os dados contidos na documentação objecto desta Unidade Temática. Temática. Isoladamente, Isoladament e, como se pode compreender, não será possível tirar quaisquer conclusões, quer de natureza económica ou funcional.

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

V . 5

Guia do Formando

 

Ficheiros e Registo Histórico

IEFP ·  ·  ISQ

Figura V.6 - Ficha de acompanhamento de reparação geral de válvulas    5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

V . 6

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

Figura V.7 - Ficha de acompanhamento da reparação em dispositivos de segurança

REGISTO HISTÓRICO

O registo histórico reúne, de uma maneira simples e resumida, as intervenções efectuadas ao longo do tempo, quer em válvulas, quer em dispositivos de segurança.

A figura V.8 V.8 exemplifica, no caso concreto dos dispositivos de segurança, como elaborar um registo desta natureza.

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

V . 7

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

Figuras V.8 - Registo Histórico de ensaios e reparações

Os documentos apresentados não devem ser entendidos como ideais. Cada unidade industrial industrial tem as suas características, e a forma mais correcta de os elaborar depende dos equipamentos em causa e da orgânica interna inter na de cada instalação.

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

V . 8

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

RESUMO Os documentos necessários para se partir para um programa de gestão de manutenção são, basicamente, os seguintes:

• • • • •

Registo técnico do equipamento; Ficha de inspecção do equipamento; Ficha de existências em armazém; Fichas de acompanhamento de reparação; Registo histórico das acções.

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

V . 9

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ficheiros e Registo Histórico

 ACTIVIDADES  ACTIVIDA DES / AVALIA AVALIAÇÃO ÇÃO 1. Observe o registo histórico históric o seguinte e diga qual a medida correctiva que se impõe de imediato.

2. Elabore um exemplo de um registo técnico téc nico de uma válvula de segurança.

   5    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

V . 10

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Prática Guia do Formando

 

Ensaios

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios 

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

OBJECTIVOS No final desta Unidade Temática, Temática, o formando deverá estar apto a:

• •

Identificar os tipos de ensaios existentes; Reconhecer as condições em que os ensaios são efectuados (tanto em válvulas como em dispositivos de segurança).

TEMAS

• •

• •

Bancada de ensaios Ensaios de vedação • Aquisição de válvula nova (cunha) • Aquisição de válvula nova (dispositivo de segurança) • Após acções de manutenção Ensaios de calibração em bancada (dispositivos de segurança) Ensaios em funcionamento (dispositivos de segurança)

Ensaios

• Ensaio real • Ensaio utilizando uma força exterior à válvula

• •

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

• Ensaio utilizando seccionamento a montante Resumo Actividades / Avaliação

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

VI . 1

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

BANCADA DE ENSAIOS Alguns dos ensaios que iremos abordar pressupõem a existência de uma bancada de ensaios. Resumidamente, poder-se-á definir como o equipamento necessário para a efectivação dos testes de estanquicidade e de calibração. Este equipamento é montado como um todo e deverá ser mantido, sempre, em perfeitas condições c ondições de funcionamento, visto que a necessidade da sua utilização poderá ser imediata. Os fluidos de teste test e poderão ser ar ou um gás inerte (azoto) ou água. No caso de o fluido ser a água, é aconselhável a adição de um inibidor de corrosão. Para pressões bastante elevadas elevadas (± 200 Kg/cm²) é, normalmente, utilizada a conjugação de ar e água. A figura VI.1 representa represe nta um dos modelos de uma bancada de ensaios. A adaptação de uma bancada de testes para dispositivos de segurança não difere muito daquela utilizada para as válvulas em geral. Visto existir já a fonte de alimentação e todo o restante aparato, é somente necessário obter as adaptações necessárias necessári as para a ligação à bancada da válvula sujeita a teste.

Legenda:

1 - Reservatório; 2 - Entrada de ar; 3 - Ent Entra rada da de de uma uma font fontee de al alim imen enta taçã çãoo suplementar;

4 - Manómetro; 5 - Dispositivo de segurança; 6 - Pur Purga ga..

Figura VI.1 - Bancada de ensaios    6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

VI . 2

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Ensaios

Importante será notar que o reservatório, tubagem e flanges, são equipamentos sob pressão e, como tal, o seu fabrico deverá estar est ar de acordo com a legislação em vigor. Os materiais a aplicar deverão ser resistentes à corrosão corr osão e pressões pretendidas.

ENSAIOS DE VEDAÇÃ VEDAÇÃO O Como vimos, o ensaio de vedação é uma constante em qualquer válvula, e é de toda a conveniência que seja sempre efectuado, nas seguintes situações:

• Quando seja adquirida uma válvula nova; • Após acções de manutenção.  Aqui  Aq uisi sição ção de válv v álvul ula a nova no va (cun (c unha) ha) A aquisição de uma válvula nova não significa que a mesma esteja em perfeitas condições de vedação. É muito frequente encontrar válvulas novas que, depois de postas em serviço, apresentam problemas de vedação. Por isso, é importante i mportante submeter as mesmas a um ensaio, a que se poderá chamar de recepção. Consoante o modelo de válvula, assim será efectuado o ensaio. Se estivermos em presença de uma válvula concebida para que o fluxo de fluido se faça em ambas as direcções como, por exemplo, uma válvula de cunha, então o ensaio terá de ser efectuado também nos dois sentidos. Se a válvula possuir uma seta indicadora do sentido do fluxo (válvula de globo), então o ensaio será efectuado com pressão a montante e a observação observaç ão da fuga a jusante. Existem, tal como para a selecção dos materiais, normas que definem quais os ensaios a fazer e quais os parâmetros parâmet ros a respeitar. Como exemplo, citamos a norma API ( American  American Petroleum Petroleum  Institute) 598, a qual define, consoante o material e classe da válvula, a pressão a aplicar no ensaio, exceptuando os dispositiv os de segurança. O tipo de fluido, tempo de duração e fuga admissível também são contemplados.

Se o fluido   for ar comprimido , a pressão de teste   será limitada entre 4,2 Kg/cm² e 7,0 Kg/cm², independentemente do material e classe. Se o fluido  for água, a pressão de teste, neste caso, estará dependente, como vimos, de factores factor es como o material e a classe da válvula. A água deverá conter um inibidor de corrosão.    6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

VI . 3

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

A tabela VI.1 relaciona o tempo de duração mínimo  exigido para o ensaio de vedação com a dimensão da válvula, baseado também na norma API 598 e, no caso concreto, de uma válvula de cunha. Se o teste for feito com ar, a unidade a considerar será o n.º de bolhas/minuto. bolhas/minut o. Se for efectuado com água, a unidade será o n.º de gotas/minuto.

DIMENSÕES

DURAÇÃO MÍNIMA DO TESTE (em segundos segundos))

2" ou inferior 2½” a 6" 8" a 12" 14" ou superior

15 60 120 120

Tabela VI.1 - Dimensões / tempo mínimo de duração

admis sívell  por minuto, em função das dimensões. A tabelaVI.2 relaciona a fuga admissíve Neste caso, trata-se de faces de vedação metal com metal, também em uma válvula de cunha.

DIMENSÕES

MÁX. FUGA A DMISSÍVEL (gotas/minuto)

2" ou inferior 2½” a 6" 8" a 12"

0 12 20

14" ou superior

28

Tabela VI.2 - Dimensões / fuga admissível

Deve ter-se especial atenção, durante a realização do teste, para o facto de, se o mesmo for efectuado com água, ser necessário deixar deix ar encher todo o interior  da válvula, antes de iniciar a contagem das gotas. O tempo real de teste só será contado a partir desse ponto.

 Aqui  Aq uisi sição ção de válv v álv ul ula a nova no va (dis (d ispo po si sititivo vo de segu s egurr anç ança) a) O teste de vedação dos dispositivos de segurança segur ança também é regulamentado por  diversas normas. Pode ser efectuado com ar comprimido ou com água. Neste caso concreto, e como exemplo, a norma API ( American  American Petroleu Petroleum m Institute) STANDARD 527 define as fugas admissíveis, admissív eis, em zona de vedação metal com metal, consoante o orifício , a pressão de abertura, com fole ou sem fole.

VI . 4

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

O orifício não é mais do que a área mínima existente no interior da sede, o qual regula o caudal escoado pela válvula. É normalmente referenciada em ilustrações como d  (diâmetro do orifício) e identificado por uma letra. O documento que define a área odo orifício orifíc io é a norma API 526. diâmetro tro d o orifício . A figura VI.2 mostra onde deve ser medido o diâme

A tabela VI.3 relaciona a letra do orifício  com a respectiva área, de acordo com a norma API 526. A tabela VI.4 relaciona o tipo de válvula, o orifício e a pressão de ensaio (até 70.3 Kg/cm²), com a fuga admissível , no caso de faces de vedação metal com metal e com a temperatura de ensaio aproximada apr oximada de 15,6°C.

Figura VI.2 - Localização do diâmetro do orifício

Des i g n aç ão d a l et r a

Á r ea d o o r i f íc i o

Des i g n aç ão d a l et r a

Á r ea d o o r i f íc i o

D

0,110

L

2,853

E

0,196

M

3,60

F

0,307

N

4,34

G

0,503

P

6,38

H

0,785

Q

11,05

J

1,287

R

16,00

K

1,838

T

26,00

Tabela VI.3 - Designação letra / área do orifício (in²)

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Obs.: 1 in² = 6,452cm²

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

VI . 5

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

Ti p o d e

Or i f íc i o

Fu g a m áx .

Fu g a m áx . 3

v ál v u l a

Convencional

 

(L et r a)

B o l h as /m i n

m /24 ho horas ras

 a F

40

0,017

 a F

40

0,021

 a G

20

0,0085

 a G

20

0,013

≤

Balanceada

 

≤

Convencional

 

≥

Balanceada

 

≥

Tabela VI.4 - Orifício / fuga admissível (até 70,3 Kg/cm²)

Para a efectivação do ensaio de vedação nos dispositivos de segurança, concretamente no ensaio pneumático , são necessários alguns acessórios de modo a poder fazer-se a contagem das bolhas. bolhas . Novamente, a norma API 527 constitui um auxiliar importante no dimensionamento desses mesmos acessórios. Esse acessórios são constituídos, fundamentalmente, por:

• Uma flange, cujo material poderá ser leve e, simultaneamente, pouco sujeito a deformações como, por exemplo, a “ebonite”. Esta flange será aplicada na descarga da válvula e fixa por grampos. Deverá possuir um anel de borracha pelo interior, int erior, de modo a que não haja fugas pela face de encosto das duas flanges. É também importante important e que possua um orifício que permita o escoamento do ar, no caso da válvula abrir durante o ensaio de vedação;

• Um tubo aplicado na flange de teste com 7,9 mm de diâmetro exterior ext erior e 0,89 mm de espessura. Este tubo será mergulhado merg ulhado numa tina de água, até uma profundidade de 12 mm. A figura VI.3 representa um dispositivo de segurança, montado na bancada de teste e com os acessórios do ensaio de vedação igualmente igual mente montados.

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

VI . 6

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

Legenda : 1 - Res Reser ervvat atór óriio; 3 - Tu Tub bo pa para con onttag ageem de de bo bolh lhaas; 2 - Fl Flan ange ge de te test ste; e; 4 - Ti Tina na co com m ág água ua;; H - Profundidade do tubo na água - 12mm.

Figura VI.3 - Aparato para o teste de vedação

De notar que este ensaio só produzirá os efeitos necessários se todas as zonas de fuga para o exterior forem tapadas, de modo a permitir que o ar se escoe, exclusivamente, pelo tubo de teste.

 Após  Ap ós acç acções ões de manu m anuten tenção ção Os ensaios atrás descritos, descri tos, são válidos também após as acções de manutenção, com especial incidência para os dispositivos de segurança. Dado que uma das principais funções da manutenção é transformar válvulas “velhas” em válvulas novas, assim também estes ensaios mantêm a sua importância, quer numa situação, quer noutra.

ENSAIOS DE CAL CALIBRA IBRAÇÃO ÇÃO EM BANCADA BANCA DA (DISPOSITIVOS (DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA)

Os ensaios deática dispositivos segurança empreviamente bancada envolvem, como vimosde nacalibração Unidade Temática Tem IV, duasde cotas que foram for am obtidas, aquando da desmontagem da válvula. São elas, a altura do parafuso de afinação (figura IV.2) e a posição do anel de regulação (figura (fi gura IV.3), caso exista.    6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica

VI . 7

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

A conservação da altura do p ara arafuso fuso de afinação afinação  tem como vantagem, caso a válvula tenha aberto na pressão correcta durante o ensaio prévio, garantir que estamos próximos da afinação final.número Esta situação permite que a calibração final da válvula se faça com o menor de aberturas possível, evitando, assim, a danificação prematura das faces de vedação. A reposição do anel  ou anéis, caso existam, nas cotas iniciais é também importante, mas relaciona-se, fundamentalmente, com o comportamento da válvula em serviço. Se a válvula está instalada num circuito de líquidos, muitos fabricantes recomendam que o anel seja posicionado o mais baixo possível. Neste caso, o ensaio deverá ser efectuado com água. Se está instalada num circuito de gases, o ensaio será efectuado com ar ou gás inerte, e os fabricantes fornecem, normalmente, tabelas que relacionam o número de dentes com o orifício. Outros relacionam o número de dentes com a pressão de abertura. A tabela IV.5 relaciona o número de dentes com o orifício. ORIFÍCIO LETRA

N.º DE DENTES

ORIFÍCIO LETRA

N.º DE DENTES

D

8

M

11

E

8

N

13

F

8

P

10

G

9

Q

10

H

10

R

12

J

9

T

14

K L

11 11

U W

7 6

Tabela VI.5 - Regulação do anel segundo o tipo de orifício

Nota: Esta tabela constitui constit ui apenas um exemplo das informações normalmente contidas nos manuais de manutenção, não devendo ser utilizada na prática. Para uma válvula de um determinado fabricante, deve-se consultar sempre o respectivo manual.

Para efeitos de calibração em bancada, o anel é posicionado com metade do número de dentes previsto na tabela. Esta afinação permite que se obtenha pop p”) e um fecho menos violento para as faces de vedação. uma abertura franca (“po Após estas operações, a válvula vál vula é, então, colocada na bancada de ensaio, na posição vertical e apertada por meio de pernos e porcas, grampos, ou outros acessórios.

VI . 8

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Depois de seleccionar o manómetro mais compatível com os parâmetros de abertura da válvula sujeita a teste, a pressão é, então, elevada vagarosamente, até a válvula abrir. Se houver correcções a fazer, a pressão do reservatório reservatór io deverá ser reduzida em pelo menos 25%, evitando, assim, o risco de uma abertura imprevista. Nunca se devem regular os anéis com pressão a montante da válvula. Não esquecer o factor de correcção da temperatura e a contrapressão, os quais, como já foi referido, constituem elementos fundamentais para uma calibração final rigorosa. Após estar concluída a calibração, e para efeitos do ensaio de vedação descrito no tema anterior, a pressão é, então, reduzida para 90% da pressão de abertura, abertur a, no caso de faces de vedação metal com metal, e para 95%, no caso de faces de vedação metal com material elástico. Caso a válvula cumpra com as exigências requeridas, será, então, selada, de modo a garantir a não adulteração dos resultados obtidos. Todas Todas as alterações de regulação, efectuadas efectuadas após a válvula ter sido selada, só deverão ser realizadas por pessoal autorizado e devidamente registadas.

ENSAIOS EM FUNCIONAMENTO (DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA) Existem, actualmente, três métodos de ensaio de dispositivos de segurança em funcionamento. São eles os seguintes:

• Ensaio real; • Ensaio utilizando uma força exterior à válvula; • Ensaio utilizando seccionamento a montante. Ensaio rea r eall O ensaio real é, entre os ensaios em funcionamento, funcionamento, o mais antigo. Consiste na pressurização do equipamento onde a válvula se encontra instalada, até se atingir a pressão de abertura da mesma. É normal ser efectuado, periodicamente, em geradores de vapor (caldeiras). (caldeir as).

Ensaios

No entanto, nem todos os equipamentos podem ser sujeitos a este tipo de ensaio, devido à natureza do fluido que neles circula, assim como à indisponibilidade dos mesmos. São ensaios que envolvem envolv em grandes consumos de energia, meios logísticos e humanos, e provocam, normalmente, atrasos no arranque da instalação.

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

A sua realização coincide, geralmente, com a revisão e ensaio dos geradores de vapor.

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

VI . 9

Guia do Formando

 

IEFP ··   ISQ

Ensaios

Ensaio Ensa io utili utiliza zando ndo u ma força exterior à válvula Com a evolução da tecnologia, foram-se métodos que permitem, não só testar e calibrar as válvulas emdesenvolvendo funcionamento, como também obter  registos de ensaio, os quais contêm indicações dos valores de abertura e comportamento da válvula. A figura VI.4 representa um destes equipamentos, o qual, no caso concreto, se encontra actualmente em função no nosso país. O princípio de funcionamento é simples. Consiste na montagem de um macaco hidráulico, assente no topo do castelo e ligado à haste por meio de um adaptador. A pressão hidráulica hidrá ulica é fornecida fornec ida por  um compressor. Esta pressão é injectada no cilindro superior, traccionando a haste e fazendo com que a válvula se abra. Uma célula deao carga, existente também no macacoàhidráulico, transmite um sinal eléctrico registador gráfico, correspondente força efectuada.

Legenda:

1 - Macaco hidráulico; 2 - Ci Cililind ndro ross su supe peri rior or e in infe feri rior or;; 3 - Célula de carga;

4 - Compressor; 5 - Regi Regist stad ador or gr gráf áfic ico. o.

Figura VI.4 - Equipamento para ensaios em funcionamento

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

VI . 10

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

As principais vantagens deste tipo de equipamento, são as seguintes:

• Não há necessidade de aumentar a pressão do equipamento onde a válvula está instalada;

• O teste é feito no local, sendo uma grande vantagem para válvulas soldadas à própria linha;

• As válvulas podem ser testadas com a fábrica em funcionamento normal ou com todo o sistema fora de serviço;

• A perda de energia ou produto é consideravelmente reduzida; • O teste é mais rápido, mais preciso e mais económico económico;; • Os níveis de ruído são reduzidos consideravelmente. Os casos típicos de utilização são os seguintes:

• Durante o normal funcionamento da instalação, para verificação do estado de calibração das válvulas;

• Antes das paragens programadas, para apoio na decisão das válvulas a intervencionar;

• Após arranque, para confirmação, nas condições reais r eais de funcionamento, da calibração das válvulas intervencionada intervencionadas. s.

Ensaio Ensa io utili utiliza zando ndo seccioname seccionamento nto a montante Este ensaio é raramente utilizado e só poderá ser efectuado se houver uma válvula de seccionamento antes da válvula de segurança. Entre as flanges de ligação da válvula com o dispositivo de segurança, deverá existir um pequeno troço de tubo, vulgarmente chamado “carrinho”, o qual permitirá a aplicação de uma picagem de entrada de ar ou azoto. Esta Es ta picagem permite também saber se a válvula de seccionamento, quando fechada, dá passagem ou não. A figura VI.5 representa o tipo de montagem descrito. descr ito.

Ensaios

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

VI . 11

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

Legenda: 1 - Válvula de seccionamento; 2 - Tubagem de descarga; 3 - “Carrinho”; 4 - Entrada de ar.

Figura VI.5 - Aparato para teste com seccionamento a montante

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

VI . 12

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Científico-Tecnológica Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

RESUMO Os principais ensaios em válvulas e dispositivos disposit ivos de segurança são os seguintes:

• Ensaios de vedação; • Ensaios de calibração em bancada (dispositivos de segurança); • Ensaios em funcionamento (dispositivos de segurança).

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

Componente Científico-Tecnológica

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

VI . 13

Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Ensaios

 ACTIVIDADES  ACTIVIDA DES / AVALIA AVALIAÇÃO ÇÃO 1. Qual é a razão para a necessidade do ensaio de vedação na recepção de uma válvula nova? 2. O que representa o do de um dispositivo de segurança e qual a sua função? 3. Se pretender realizar um ensaio de estanquicidade a um dispositivo de segurança balanceado (com fole), cuja pressão de abertura a frio é de 25 Kg/cm² e possui o orifício orifí cio F, F, qual o número máximo de bolhas admissíveis admissívei s por minuto que se deverão registar?

   6    0  .    T    U    8    0  .    1    T  .    M

VI . 14

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

Componente Prática Guia do Formando

 

IEFP ·  ·  ISQ

Bibliografia

BIBLIOGRAFIA

 ANSI (Amer (American ican Nacion Nacional al Standa tandard rd Institute Institute)) B 16.5 - Steel pipe flanges and flanged fittings B 16.10 - Face-to-face and end-to-end dimensions of ferrous valves B 16.20 - Ring-joint gaskets and grooves for steel pipe flanges B 16.21 - Non metallic gaskets for pipe flanges  API (Americ (American an Petroleu Petroleum m Institute)  API - Guide for Inspection of Refinery Equipment Chapter XI - Pipe, Valves Valv es and Fittings  API 520 - Recomended Practice for the Design and Installation of Pressure-relieving Systems in Refineries  API 526 526 - Flanged Steel Safety Relief Valves  API 527 - Comercial Seat Tightness of Safety Relief Valves with wi th Metal to Metal Seats  API 598 - Valve Inspection Inspect ion and Test  API 600 - Steel Gate Valves Flanged or Buttwelding Ends  API 2000 2000 - Venting Atmosfheric and Low Lo w Pressure Storage Tanks  ASME (American Society of Mechanica Mechanicall Engineers) Engineers)  ASME Boiler Boiler and and Pressure Pressure Vessel Code Code Section Section VIII - Division I  ASTM (American Society for Testing and Materials Materials))  A 216 - Standard Specification for Carbon-Steel Castings Suitable for Fusion Welding for High-Temperature Service  A 217 - Standard Specification for Alloy-Steel Castings for Pressure Containing Parts Suitable for High-T H igh-Temperature emperature Service  A 351 - Standard Specificacion for Ferritic and Austenitic Steel Castings for  High-Temperature High-Temp erature Service Servic e BS (British Standards Institution)