Dispositivos Alternativos de Proteção da Planta e Terminologia

Outros métodos de alívio de excesso de pressão explicados; além de uma seção útil de terminologia.

Dispositivos Alternativos de Proteção da Planta e Terminologia

Embora as válvulas de segurança sejam de longe os dispositivos mais comuns usados para proteção de planta em sistemas de vapor, existem vários outros dispositivos disponíveis para proteger a planta de condições de sobrepresão. Embora alguns deles possam ser usados no lugar de uma válvula de segurança, a maioria tem suas próprias aplicações únicas e, na verdade, alguns dispositivos, como o disco de ruptura, podem ser usados para complementar a válvula de segurança.

• Palheta contrapesada- Este é o tipo mais simples de dispositivo de proteção contra sobrepresão, e é usado em tanques de baixa pressão e condensadores, para alívio de pressão, alívio de vácuo ou ambos. Um peso é aplicado no topo de um disco, mantendo-o fechado até que a pressão atuando na parte inferior da palheta iguale o peso. Devido aos grandes pesos necessários para manter uma palheta fechada, este tipo de válvula é projetado para aplicações de baixa pressão abaixo de 0,1 bar. Para pressões de ajuste mais altas, o peso necessário seria proibitivo e perigoso se a oscilação da palheta ocorresse na abertura da válvula.
• Válvula de segurança contrapesada - Embora tenham sido amplamente substituídas por válvulas de segurança com mola, elas ainda são às vezes usadas para aplicações de baixa pressão. A força de fechamento da válvula de segurança é fornecida por um peso em vez de uma mola. Como a força de fechamento é fornecida por um peso, ela permanecerá constante e, uma vez que a pressão de ajuste seja atingida, a válvula de segurança abrirá totalmente.
• Válvula de segurança com carga suplementar - Uma válvula de segurança com carga suplementar consiste em uma válvula de segurança convencional fornecida com uma força de vedação adicional que é liberada assim que a pressão de ajuste é atingida. Uma das principais preocupações com este tipo de dispositivo é garantir que a carga seja adequadamente liberada quando a pressão de ajuste é atingida. A norma EN ISO 4126 estabelece que, mesmo no caso de falha do mecanismo de liberação, a válvula deve atingir sua capacidade de descarga certificada dentro de 115% da pressão de ajuste. As válvulas de segurança com carga suplementar tendem a ser usadas apenas onde qualquer vazamento do fluido abaixo da pressão de ajuste é inaceitável, ou em sistemas de pressão muito alta onde manter um fechamento estanque é difícil.
• Sistemas controlados de alívio de pressão de segurança (CSPRS) - Estes são sistemas elétricos ou eletropneumáticos, que não são auto-atuantes. Quando uma situação de sobrepresão é detectada, um dispositivo de controle age para corrigir a situação.

Dispositivos de alívio de pressão não-reclosing

Dispositivos que não refecham são aqueles projetados para permanecer abertos após a operação. Um meio manual de reajuste é geralmente fornecido.

• Discos de ruptura- Consiste em uma membrana elastomérica ou disco metálico fino que irá romper em uma pressão definida, aliviando qualquer sobrepresão. Embora possam ser usados sozinhos, em muitas aplicações, são usados em conjunto com uma válvula de segurança. Um disco de ruptura pode ser instalado tanto no lado de entrada quanto no lado de saída da válvula de segurança. Se instalado na entrada, ele isola a mídia contida da válvula de segurança. Quando há uma situação de sobrepresão; o disco de ruptura rompe permitindo que o fluido flua para a válvula de segurança, que então subsequentemente se levanta. Este arranjo é usado para proteger os componentes internos da válvula de segurança de fluidos corrosivos. Alternativamente, se a válvula de segurança descarrega em um manifold contendo mídia corrosiva, um disco de ruptura pode ser instalado na saída da válvula de segurança, impedindo que qualquer fluido do manifold entre em contato com os componentes internos da válvula de segurança em uso normal. Discos de ruptura também podem ser instalados ao lado de uma válvula de segurança como um dispositivo de alívio secundário. Discos de ruptura são estanques e de baixo custo, mas requerem substituição após cada operação. A maioria das instalações de disco de ruptura contém um mecanismo para indicar quando o disco rompeu e que precisa ser substituído. Tipicamente, um manômetro é usado (veja Figura 9.6.3b). Painéis de explosão ou discos de ruptura de explosão são semelhantes aos discos de ruptura, mas são projetados para uso em taxas mais altas de aumento de pressão e para capacidades maiores.
• Dispositivos com plugue fusível - Estes consistem em um plugue com um ponto de fusão mais baixo do que a temperatura máxima de operação do sistema que ele deve proteger. Em locomotivas a vapor antigas, este tipo de dispositivo era usado para despejar a água da caldeira sobre o fogo se ocorresse sobreaquecimento.
• Dispositivos de pino de cisalhamento ou quebra - Um dispositivo de pino de quebra é um dispositivo de alívio de pressão que não refecha, acionado pela pressão estática de entrada e projetado para funcionar pela quebra de uma seção de carga de um pino, que suporta um membro de contenção de pressão. A força da sobrepresão força o pino a flambear e a válvula a abrir. A válvula pode então ser reassegurada após a remoção da pressão e um novo pino pode ser instalado. Esses dispositivos são geralmente instalados em aplicações de baixa pressão e grandes sistemas de distribuição de gás. Eles têm aplicações de processo limitadas.

Terminologia

As seguintes definições são retiradas da DIN 3320, mas deve-se notar que muitos dos termos e definições associados usados são universais e aparecem em muitas outras normas. Onde termos comumente usados não são definidos na DIN 3320, o ASME/ANSI PTC25.3 foi usado como fonte de referência. Esta lista não é exaustiva e destina-se apenas como guia; não deve ser usada no lugar da norma atual relevante: Pressão de operação(pressão de trabalho) é a pressão manométrica existente em condições normais de operação dentro do sistema a ser protegido. Pressão de ajuste é a pressão manométrica na qual, sob condições de operação, as válvulas de segurança de carga direta começam a se levantar. Pressão de teste é a pressão manométrica na qual, sob condições de bancada de teste (contrapressão atmosférica), as válvulas de segurança de carga direta começam a se levantar. Pressão de abertura é a pressão manométrica na qual a elevação é suficiente para descarregar a capacidade de fluxo predeterminada. É igual à pressão de ajuste mais a diferença de pressão de abertura. Pressão de recolocamento é a pressão manométrica na qual a válvula de segurança de carga direta é refechada. Contrapressão construída é a pressão manométrica construída no lado de saída pela descarga. Contrapressão sobreposta é a pressão manométrica no lado de saída da válvula fechada. Contrapressão é a pressão manométrica construída no lado de saída durante a descarga (contrapressão construída + contrapressão sobreposta). Acumulação é o aumento na pressão sobre a pressão manométrica máxima de trabalho do sistema a ser protegido. Diferença de pressão de abertura é o aumento de pressão sobre a pressão de ajuste necessário para uma elevação adequada para permitir a capacidade de fluxo predeterminada. Diferença de pressão de recolocamento é a diferença entre a pressão de ajuste e a pressão de recolocamento. Diferença de pressão funcional é a soma da diferença de pressão de abertura e da diferença de pressão de recolocamento. Diferença de pressão de operação é a diferença de pressão entre a pressão de ajuste e a pressão de operação. Elevação é o deslocamento do disco a partir da posição fechada. Início da elevação (abertura) é o primeiro movimento mensurável do disco ou a percepção de ruído de descarga. Área de fluxo é a área da seção transversal a montante ou a jusante do assento do corpo calculada a partir do diâmetro mínimo que é usada para calcular a capacidade de fluxo sem nenhuma dedução por obstruções. Diâmetro de fluxo é o diâmetro geométrico mínimo a montante ou a jusante do assento do corpo. Designação de tamanho nominal de uma válvula de segurança é o tamanho nominal da entrada. Capacidade de fluxo teórica é a vazão mássica calculada a partir de um orifício com uma área de seção transversal igual à área de fluxo da válvula de segurança sem considerar as perdas de fluxo da válvula. Capacidade de fluxo real é a capacidade de fluxo determinada por medição. Capacidade de fluxo certificada é a capacidade de fluxo real reduzida em 10%. Coeficiente de descarga é a relação entre a capacidade de descarga real e a teórica. Coeficiente de descarga certificado é o coeficiente de descarga reduzido em 10% (também conhecido como coeficiente de descarga reduzido). Os seguintes termos não são definidos na DIN 3320 e são retirados do ASME/ANSI PTC25.3: Blowdown (diferença de pressão de recolocamento)- diferença entre a pressão real de abertura e a pressão real de recolocamento, geralmente expressa como uma porcentagem da pressão de ajuste ou em unidades de pressão. Pressão diferencial fria de teste a pressão na qual uma válvula é ajustada em uma bancada de teste usando um fluido de teste em temperatura ambiente. Esta pressão de teste inclui correções para condições de serviço, por exemplo, contrapressão ou altas temperaturas. Pressão nominal de fluxo é a pressão estática de entrada na qual a capacidade de alívio de um dispositivo de alívio de pressão é medida. Pressão de teste de vazamento é a pressão estática de entrada especificada na qual um teste quantitativo de vazamento do assento é realizado de acordo com um procedimento padrão. Capacidade de alívio medida é a capacidade de alívio de um dispositivo de alívio de pressão medida na pressão nominal de fluxo. Capacidade de alívio nominal é aquela porção da capacidade de alívio medida permitida pelo código ou regulamento aplicável para ser usada como base para a aplicação de um dispositivo de alívio de pressão. Sobrepresão é um aumento de pressão sobre a pressão de ajuste de uma válvula de alívio de pressão, geralmente expresso como uma porcentagem da pressão de ajuste. Pressão de abertura é o valor do aumento da pressão estática de entrada de uma válvula de alívio de pressão no qual há uma elevação mensurável, ou no qual a descarga se torna contínua, determinada por observação, tato ou audição. Pressão de alívio é a pressão de ajuste mais a sobrepresão. Simmer é a zona de pressão entre a pressão de ajuste e a pressão de abertura. Pressão máxima de operação é a pressão máxima esperada durante a operação do sistema. Pressão máxima de trabalho admissível (MAWP) é a pressão manométrica máxima permitida no topo de um vaso completo em sua posição de operação para uma temperatura designada. Pressão máxima acumulada admissível (MAAP) é a pressão máxima de trabalho admissível mais a acumulação, conforme estabelecido por referência aos códigos aplicáveis para contingências de operação ou incêndio.