valvulas e sistemas de alivio de pressão

8/18/2019 Valvulas e Sistemas de Alivio de Pressão

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Válvu las e Sis temas de A lív io de Pressão Vávu las e Sis temas

de lí io de Pressão

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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

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Nenhuma parte desta publicação pode ser reproduzida ou transmitida por qualquer forma ou processosem o consentimento prévio, por escrito, do IEFP

Produção apoiada pelo Programa Operacional Formação Profissional e Emprego, co-financiado pelo Estado Português, epela União Europeia, através do FSE

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Suporte Didáctico

Coordenação Técnico-Pedagógica

Apoio Técnico-Pedagógico

Coordenação do Projecto

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Impressão e Acabamento

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MODULFORM - Formação Modular

Válvulas e Sistemas de Alívio de Pressão

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IEFP - Instituto do Emprego e Formação ProfissionalDepartamento de Formação ProfissionalDirecção de Serviços de Recursos Formativos

CENFIM - Centro de Formação Profissional da IndústriaMetalúrgica e Metalomecânica

ISQ - Instituto de Soldadura e Qualidade

Direcção de Formação

José Pedro dos Santos Paixão

SAF - Sistemas Avançados de Formação, SA

ISQ / Rui Bacelar

OMNIBUS, LDA

BRITOGRÁFICA, LDA

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Instituto do Emprego e Formação ProfissionalAv. José Malhoa, 11 1099 - 018 Lisboa

Portugal, Lisboa, Julho de 1999

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Índice Geral

ÍNDICE GERAL

I - TIPOS DE VÁLVULAS

• 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 / Avaliação I.33

II - INSPECÇÃO PERIÓDICA E MANUTENÇÃO PREVENTIVA

• Porquê, quando e como II.2

• Porquê II.2

• Quando II.3

• Como II.4

• Válvulas de passagem, reguladoras ou estranguladoras II.5



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IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2IG . 2

Índice Geral

• Válvulas de não retorno II.6

• Válvulas e sistemas de alívio de pressão II.7

• Resumo II.10

• Actividades / Avaliação II.11

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 / Avaliação III.13

IV - MANUTENÇÃO, PROCEDIMENTOS DE REPARAÇÃO ECALIBRAÇÃO

• 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



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão IG . 3IG . 3IG . 3IG . 3IG . 3

Índice Geral

• Ensaio prévio - Dispositivos ou válvulas de segurança IV.6

• Desmontagem em oficina IV.7


• Limpeza e análise dos componentes IV.9

• Reparação das faces de vedação (sede e obturador) IV.10


• Substituição do empanque IV.12

• Montagem dos componentes IV.15


• Ensaio final IV.15

• Transporte e montagem no local IV.16

• Resumo IV.17

• Actividades / Avaliação IV.18

V - FICHEIROS E REGISTO HISTÓRICO

• Ficheiros base V.2

• Ficheiros de inspecção periódica V.4

• Acompanhamento da reparação V.5

• Registo histórico V.7

• Resumo V.9

• Actividades / Avaliação V.10

VI - ENSAIOS

• Bancada de ensaios VI.2

• Ensaios de vedação VI.3

• Aquisição de válvula nova (cunha) VI.3

• Aquisição de válvula nova (dispositivo de segurança) VI.4

• Após acções de manutenção VI.7

• Ensaios de calibração em bancada (dispositivos de segurança) VI.7



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Índice Geral

• Ensaios em funcionamento (dispositivos de 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 / Avaliação VI.14

BIBLIOGRAFIA B.1



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Tipos de Válvulas e sua Aplicação

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Tipos de Válvulas e sua AplicaçãoTipos de Válvulas e sua AplicaçãoTipos de Válvulas e sua AplicaçãoTipos de Válvulas e sua AplicaçãoTipos de Válvulas e sua Aplicação



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão I . 1I . 1I . 1I . 1I . 1


OBJECTIVOS

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

• Identificar os diversos tipos de válvulas existentes, sobretudo em unidadesindustriais;

• 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



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Componente Científico-Tecnológica

No âmbito dasválvulas 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 seguintesmodelos:

• 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. Sãoeles os seguintes:

• Segurança ;

• Segurança/alívio;• Alívio;

• Vácuo;

• Discos de ruptura.

Nomenclatura

A construção das válvulas varia conforme o tipo e o fabricante mas, de umamaneira geral, a sua nomenclatura é a mesma ou sofre alterações poucosignificativas. A figura I.1 dá a conhecer os componentes fundamentais de umaválvula.



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Figura I.1 - Nomenclatura geral de uma válvula

Válvulas de cunha e de comporta

Na categoria de válvulas de passagem, as válvulas de cunha e de comportaultrapassam, em muito, a percentagem de aplicação em relação a outros tiposde válvulas. Contudo, têm as suas limitações. Não são, por exemplo,recomendadas como válvulas reguladoras, visto que tanto a sede como oobturador são bastante sensíveis à erosão e turbulência do fluido, quando asmesmas se encontram, parcialmente, abertas ou fechadas. Quando uma válvulaestá completamente aberta, o obturador é totalmente levantado, permitindo,assim, a passagem livre do fluido numa área sensivelmente igual à da tubagem

onde aquela se encontra instalada. O obturador é circular e, quando as faceslaterais do mesmo são convergentes, dizemos tratar-se de uma válvula decunha; se as mesmas são paralelas, a denominação corrente é de válvula decomporta. Em ambas, o obturador poderá ser composto por uma só peça(rígido), ou por duas (flexível).

No obturador flexível, as duas faces de vedação são repelidas uma da outraatravés de uma mola interior ou outro dispositivo, o que permite que haja umacompensação automática de qualquer desalinhamento angular nas sedes. Por esta razão, a sua utilização é preferencial em relação ao obturador rígido. Nafigura I.2, está representado um dos modelos de uma válvula de cunha; nafigura I.3, está representada uma válvula de comporta; na figura I.4, estão

representados os dois tipos de obturador, rígido e flexível.

VÁLVULAS DE PASSAGEM

Legenda:

1 - Corpo; 5 - Obturador;2 - Castelo aparafusado; 6 - Volante;3 - Haste; 7 - Empanque.4 - Sede;



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Figura I.2 - Válvula de cunha

Figura I.3 - Válvula de comporta

Legenda:

1 - Corpo; 8 - Empanque;2 - Castelo; 9 - Bucim;3 - Haste; 10 - Gaxeta;4 - Sede; 11 - Porcas e parafusos;5 - Obturador (faces paralelas); 12 - Volante;6 - Bucha; 13 - Junta.7 - Porca da bucha;

Legenda:

1 - Corpo; 7 - Empanque;2 - Sede; 8 - Bucim;3 - Obturador ou cunha; 9 - Porcas e parafusos;4 - Haste; 10 - Bucha;5 - Castelo; 11 - Volante;6 - Gaxeta; 12 - Porca da bucha.



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Figura I.4 - Obturador rígido e flexível

Movimentação dos componentes de controlo de fluido

Um aspecto importante a ter em conta na concepção de todas as válvulas é aforma como se processa a movimentação dos componentes de controlo defluído. Nas válvulas de cunha e de comporta, este movimento é obtido atravésde uma haste roscada cuja rotação desloca o obturador, afastando-o ouaproximando-o da sede. A haste pode, igualmente, mover-se para o interior ouexterior, acompanhando o movimento do obturador e tendo, neste caso, avantagem de se poder visualizar o seu posicionamento pelo exterior. Emsituações onde a temperatura seja elevada (circuitos de vapor), ou em que ofluido 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 exterior possuir características corrosivas como,por exemplo, plataformas marítimas e serviços similares, a rosca e casquilhosituam-se no seu interior.

Válvulas de grandes dimensões necessitam de muitas voltas no volante parase obter o fim de curso (aberto ou fechado). Neste caso, e porque a força aaplicar é grande, são utilizadas engrenagens que desmultiplicam a força e, se

se verificar a necessidade de uma actuação rápida, então a utilização de umactuador torna-se essencial. A figura I.5 mostra as variantes de movimentaçãoreferidas.



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

Zonas de vedação

Nas válvulas de cunha e de comporta, existem quatro zonas onde a vedação éfundamental. Três dizem respeito à prevenção de fugas para o exterior; a quartasitua-se ao nível da sede e obturador a fim de evitar a passagem de fluido para jusante da válvula.

As zonas de vedação de fugas para o exterior situam-se na ligação à tubagem(válvulas roscadas ou flangeadas), na ligação corpo/castelo e em volta da haste.

A figura I.6 mostra as zonas referidas.

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.



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Figura I.6 - Zonas críticas de vedação

Na ligação à tubagem, quer seja roscada ou flangeada, os vedantes indicadossão, geralmente, os mesmos aplicados nas restantes ligações do mesmocircuito. Existe uma grande variedade de materiais que compõem estes vedantes,sendo a sua selecção dependente das condições de pressão, de temperatura edo tipo de fluído. No caso de válvulas soldadas à própria tubagem, não existe,obviamente, vedante. Este é substituído pela soldadura de ligação, a qual deveráser efectuada de acordo com especificações próprias para o efeito.

A ligação corpo/castelo pode ser roscada, aparafusada e soldada. Tambémaqui, factores como a pressão, temperatura e natureza do fluido sãodeterminantes. 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 domovimento rotativo da mesma. É normalmente efectuada através de um cordão,vulgarmente designado por empanque, o qual é inserido em anéis sobrepostosdentro de uma caixa (caixa do bucim) e, posteriormente, compactado pelobucim. Na grande maioria das válvulas de cunha e de comporta, a localizaçãodestes componentes situa-se na parte superior do castelo, sendo possível, em

alguns casos, a substituição do empanque pela válvula em serviço.

Legenda:

1 - Ligação à tubagem;

2 - Junta corpo/castelo;

3 - Empanque;

4 - Sede/obturador.



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Finalmente, a quarta zona de vedação que evita a passagem de fluido para jusante quando a válvula se encontra fechada, depende, fundamentalmente, docontacto perfeito entre as faces de vedação. Também aqui, deverão ser tomadas

considerações no que respeita a alterações de pressão e temperatura. Taisalterações 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 emcontacto com um material elástico.

A face metal com metal apresenta maior força mecânica, embora esteja maissujeita a agarramento e gripagem. Para colmatar este problema, algunsfabricantes procuram materiais de diferentes durezas sendo, no entanto,expectáveis os problemas apontados, ao fim de alguns ciclos de funcionamento.

A face de metal em contacto com um material elástico tem tido algumsucesso, principalmente onde não é desejável a contaminação de produtos,isto é, quando a vedação representa um factor essencial. Este tipo de construçãotem limites, relacionados com a pressão e a temperatura.

Espaço físico de montagem

Em virtude da grande variedade de modelos, que poderão atingir grandesdimensões, é fundamental que o espaço físico circundante seja bastante amplo,de modo a que, tanto as acções de operação como de manutenção possamser efectuadas com facilidade. Um dos factores a que estas válvulas sãobastantes sensíveis consiste nas tensões provocadas pela tubagem de ligaçãotornando-se, por isso, necessário tomar as respectivas precauções no querespeita aos suportes da mesma.

Válvulas de macho esférico

Embora este modelo de válvulas esteja disponível no mercado há já algumtempo, só se verificou a sua plena aceitação, talvez, nos últimos quinze anos,nomeadamente na indústria química. Esta situação ficou a dever-se ao facto deter 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 aceitação não ser a melhor, as faces de vedação eramde 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 nafigura I.7.



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Figura I.7 - Válvula de macho esférico


O processo de movimentação dos componentes de controlo de fluido ésemelhante ao das válvulas de macho cónico, isto é, basta a rotação de umquarto 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 maneirageral, de idêntica dimensão à da entrada da válvula. Esta normalmente estáequipada com um indicador de posição (fechada ou aberta).

Zonas de vedação

Na prevenção de fugas para o exterior , as válvulas de macho esféricoempregam vários tipos de vedantes na haste ou na ligação corpo/tampa, asquais vão desde os ‘o ringues’ aos empanques normais. Na sua ligação àtubagem, quer seja flangeada, roscada ou soldada, o tipo de vedante ou juntadeverá 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 aestanquicidade, em virtude da natureza do material da sede que, como dissemos,poderá ser em borracha ou teflon. Apresentam, no entanto, alguns problemasquando o diferencial de pressão, a montante e a jusante, é reduzido.

Estas válvulas estão limitadas na sua aplicação por factores como a pressão ea temperatura devido, essencialmente, aos materiais elásticos aplicados.Quando o controlo de estanquicidade se torna imperativo e a manutençãoperiódica se torna difícil, estas válvulas poderão estar munidas de um dispositivo

de lubrificação ao nível das faces de contacto.



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As válvulas deste tipo oferecem vantagens em relação, por exemplo, às válvulasde cunha, pois o seu formato é mais compacto, sendo, por isso, bastanteaplicadas onde o espaço de montagem constitui problema. São bastanteutilizadas em plataformas de exploração de petróleo e a sua aplicação emrefinarias e indústrias químicas ganha cada vez mais significado.

Válvulas de macho cónico e macho cilíndrico

A válvula de macho cónico é o modelo aperfeiçoado da simples torneira, sendoa mais velha na família das válvulas. A sua origem remonta ao tempo dosRomanos, tendo sido encontrado um exemplar quase intacto, feito em bronze,

nas ruínas de Pompeia. A sua utilização estaria relacionada com a distribuiçãode água por meio de aquedutos. Os componentes básicos desta válvula são:o corpo, o macho ou obturador e a tampa.

O macho poderá ser cilíndrico ou cónico e contém uma abertura, através daqual se dá o escoamento do fluido. Na posição aberta, e tal como na válvula demacho esférico, o orifício do macho estabelece o contacto entre a entrada esaída da válvula, proporcionando a passagem do fluido em linha recta. O orifícioou janela do macho tem, normalmente, a forma rectangular. A figura I.8 representauma válvula de macho cónico.

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



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Tal como vimos na válvula de macho esférico, a posição de aberta ou fechada é

obtida através da rotação de um quarto de volta do macho. Na tampa, e comoparte integrante da mesma, existe um batente que limita a movimentação domanípulo. A detecção da posição do macho é bastante simples, visto que,quando o manípulo se encontra em linha com a válvula, significa que a mesmase encontra aberta. Se a sua posição for de 90° em relação à válvula, entãoesta encontra-se fechada.

Zonas de vedação

Os pontos de vedação para o exterior a ter em atenção numa válvula destetipo são os mesmos de uma válvula de cunha. A vedação na haste poderá ser

efectuada através de ‘o ringues’ ou da injecção pelo exterior de um fluido vedanteespecial. Na ligação à tubagem, o método de selecção está, novamente,dependente do tipo de extremidades da válvula e dos materiais aplicados nomesmo circuito.

O método de vedação da passagem do fluido para jusante poderá ter duasvariantes: ou lubrificado na zona de vedação, permitindo uma melhor estanquicidade e evitando também que o macho se agarre à sede, ou utilizandomateriais mais macios como o teflon. Este material é bastante durável, sendoafectado por uma quantidade mínima de fluidos. O seu desgaste por fricção émuito ligeiro, proporcionando, assim, um prolongamento das condições ideaisde funcionamento da válvula.


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 idênticas, decunha ou de globo.

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 umdispositivo automático.

O factor de construção, comum a todas elas, situa-se no interior da válvula econsiste num disco ou obturador que se movimenta no sentido vertical e queencastra numa sede.

As válvulas de globo são, normalmente, utilizadas em regulação de caudais eao contrário, por exemplo, das válvulas de cunha, a direcção do fluxo de fluido

sofre um desvio de 90°. Muitos dos modelos são unidireccionais e possuem

VÁLVULAS REGULADORAS OU ESTRANGULADORAS



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uma seta no exterior, a qual indica o sentido correcto de montagem. Na maior parte dos casos, a pressão é exercida por baixo do disco. A perda de pressãoé 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 decaudal. As figuras I.9, I.10, I.11 e I.12 representam os tipos de válvulas de globoreferenciados.

Figura I.9 - Válvula de globo normal

Figura I.10 - Válvula de globo a 90°



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Figura I.11 - Válvula de globo em Y

Figura I.12 - Válvula de agulha



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

Zonas de vedação

Os problemas e soluções para as válvulas de globo são idênticos aos verificadosnas 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 devedação pode ser em metal ou possuir um material elástico embutido. A figura

I.13 mostra um obturador com material elástico embutido.

Figura I.13 - Obturador com material elástico embutido

Onde as condições de serviço não são muito severas e a pressão não é muitoelevada, o obturador com material elástico embutido proporciona umavedação extremamente boa, sendo recomendado, em particular, para fluidosque arrastem consigo partículas sólidas. Quando uma destas partículas éentalada entre as faces de vedação, é comprimida de encontro à superfíciemais macia, o que diminui a possibilidade de interferência com a vedação. Noentanto, o material elástico (por exemplo borracha) não é aconselhável paraefeitos de regulação de caudal, devido à rápida degradação do mesmo.

O obturador em metal tem, normalmente, a forma afunilada ou cónica, sendoa superfície de contacto da sede igualmente cónica. A sede pode fazer parteintegrante do corpo ou poderá ser roscada, o que proporciona a sua substituição.A figura I.14 mostra o tipo de obturador citado, assim como o caso de uma sederoscada.

Legenda:

1 - Sede;

2 - Obturador;

3 - Material elástico embutido.



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Figura I.14 - Obturador em metal / sede roscada


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

Válvulas de borboleta

O princípio de concepção destas válvulas é semelhante ao “registo” aplicado nachaminé de uma lareira ou da vulgar salamandra. O disco ou obturador temsensivelmente a medida do diâmetro da tubagem onde se encontra inserida.Um quarto de volta é suficiente para permitir uma abertura total, visto que ahaste funciona como eixo de rotação.

Quase todas as válvulas deste tipo possuem sedes em material elástico e são

aplicadas em serviços de baixa pressão e temperatura, gases ou líquidos,corrosivos ou não, e que arrastam consigo partículas sólidas.

Estas válvulas possuem aspectos exteriores distintos, dependendo dasdimensões dos serviços a que se aplicam. Em tamanhos pequenos, as válvulassão normalmente roscadas à tubagem. Em dimensões maiores, são montadasentre duas flanges, podendo ter dois aspectos, consoante possuam, ou não,furação para aplicação de pernos. Se a possuem, poderão ter uma ou duasflanges de ligação.

A figura I.15 representa uma válvula de borboleta sem furação e a figura I.16uma válvula de borboleta com furação.

Legenda:

1 - Obturador em metal (substituível);

2 - Sede (substituível).



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Figura I.15 - Válvula de borboleta sem furação

Figura I.16 - Válvula de borboleta com furação

Legenda:

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

Legenda:

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



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Como vimos, o movimento destes componentes é bastante simples, consistindoapenas na rotação de um quarto de volta para a obtenção da abertura ou fechototal da válvula.

Zonas de vedação

Estas válvulas são constituídas 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, sãonormalmente revestidas com material resistente à corrosão (“ lining”), o qualconstitui, conjuntamente com o disco, a vedação da válvula. Este modelo está

limitado a pressões normalmente não superiores a 10 Kg/cm

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(150 psi). Podem,ainda, possuir a face de encosto do disco (sede) em material elástico, nãosendo, neste caso, revestidas por dentro. Finalmente, se as faces de vedaçãoforem metal com metal, a sua utilização é bastante reduzida (altas temperaturas),não se obtendo a estanquicidade desejada.


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

em manutenção.

Válvulas de diafragma

As válvulas de diafragma encontram utilização, tanto como válvulas reguladoras,como de passagem. Desempenham uma grande variedade de funções em fluidoslíquidos.

Nestas válvulas, o diafragma isola totalmente o fluido do mecanismode 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 concretamentena patente “Saunders”, estas válvulas podem ser utilizadas em serviços altamentecorrosivos. São válvulas praticamente sem problemas de manutenção e nãonecessitam de empanque na zona da haste, sendo, no entanto, previsto paracasos mais perigosos, um castelo devidamente equipado com um empanquesuplementar. É fabricado numa vasta gama de materiais, incluindo ferro ou açovazado, aço inoxidável e outras ligas especialmente indicadas para resistir àcorrosão. O interior poderá ser totalmente revestido com algumas variantes deteflon não contamináveis. As dimensões destas válvulas poderão situar-senormalmente entre 1/8 e 24".

A figura I.17 representa uma válvula de diafragma.



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Figura I.17 - Válvula de diafragma

Como o próprio nome indica, estas válvulas destinam-se a impedir o retorno dofluido para montante. São também vulgarmente chamadas de “não retorno”.O seu funcionamento é bastante simples. A válvula encontra-se aberta quandoa 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 deencontro à sede, obtendo-se, assim, a posição 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. Poderãoser de charneira, de esfera ou de pistão.

A válvula de charneira é, normalmente, utilizada onde a velocidade do fluxo ébaixa e onde não são previsíveis situações de retorno frequentes. Pode ter como acessórios, componentes que permitam regular tanto a pressão de aberturacomo 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 suamontagem no circuito poderá ser na horizontal ou na vertical, sendo o sentidodo fluxo, neste caso, de baixo para cima.

A figura I.18 representa uma válvula de charneira.

VÁLVULAS DE RETENÇÃO

Legenda:

1 - Obturador;

2 - Diafragma;

3 - Sede tipo “barragem”.



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Figura I.18 - Válvula de retenção de charneira

As válvulas de esfera, como o nome indica, possuem um obturador em formade esfera que pode rodar livremente. A sua construção é limitada a pequenasdimensões e, normalmente, são utilizadas em produtos viscosos. A posição demontagem é na horizontal ou na vertical.

A figura I.19 representa uma válvula de retenção de esfera.

Figura I.19 - Válvula de retenção de esfera (montagem vertical)

Legenda:

1 - Tampa; 3 - Obturador;2 - Sede; 4 - Mola.

Legenda:

1 - Corpo; 3 - Esfera;

2 - Sede; 4 - Porcas e pernos.



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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 dimensõesinferiores às válvulas de charneira.

A figura I.20 representa uma válvula de retenção de pistão.

Figura I.20 - Válvula de retenção de pistão

Zonas de vedação

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

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

Legenda:

1 - Corpo; 4 - Haste do obturador;

2 - Obturador; 5 - Porcas e parafusos;

3 - Sede; 6 - Junta.



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Em virtude de serem válvulas de funcionamento automático que, na grande

generalidade, não necessitam de acessórios externos de funcionamento, oespaço físico de montagem é relativamente reduzido, embora seja semprenecessária uma boa movimentação do pessoal ligado à montagem ouconservação das mesmas.

De um modo geral, poder-se-á dizer que, onde houver um equipamento sobpressão, existe uma válvula de alívio de pressão ou um outro tipo de dispositivodenominado disco de ruptura. Existem ainda outros dispositivos, mas, face àsua fraca representatividade, não os iremos abordar nesta unidade temática.

A sua função fundamental é a de evitar que os aumentos de pressão nãocontroláveis ponham em risco a segurança de pessoas ou bens (equipamentos,tubagem, etc.). A pressão de timbre, ou a pressão máxima de serviço doequipamento onde se encontram instaladas, corresponde, geralmente, à pressãode abertura da válvula ou ao rebentamento do disco de ruptura.

Existem vários modelos de válvulas de alívio de pressão. Embora nenhumdeles seja recomendado para todos os serviços, existe um ideal para a aplicaçãoque é desejada. Os fundamentais são os seguintes: válvula de segurança,alívio, segurança/alívio e vácuo.

Válvula 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 activadoquando a pressão de serviço atingir os 75% da pressão de abertura e por umcastelo aberto que proporciona a refrigeração da mola. Geralmente, são tambémmunidas de anéis ou rosetas, que permitem a regulação de uma abertura

rápida e de um fecho controlado.

A ligação à tubagem poderá ser roscada, 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 paraa existência de pressão a jusante;

• Circuitos de líquidos.

VÁLVULAS OU SISTEMAS DE ALÍVIO DE PRESSÃO



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Estas contra-indicações resultam do facto deste tipo de válvulas possuir ocastelo 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 ourosetas que, como vimos, permitem obter o efeito “pop” e fecho controlado,quando devidamente regulados. A sua regulação será dada na unidade temáticaIV (Manutenção, procedimentos de reparação e calibração).

Figura I.21 - Válvula de segurança

Legenda:

1 - Parafuso de afinação da mola; 9 - Porca;2 - Porca de fixação tirante/estribo; 10 - Bujões com pinos de fixação3 - Estribo; dos anéis ou rosetas;4 - Prato superior da mola; 11 - Porca de fixação tirante/corpo;5 - Tirante; 12 - Bujão de purga;6 - Mola; 13 - Entrada da válvula (ligação7 - Prato inferior da mola; soldada);8 - Perno; 14 - Haste.

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



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

Válvula de alívio

As válvulas de alívio são destinadas a actuar exclusivamente em circuitos delíquidos. São válvulas de escoamento lento e progressivo, estando a aberturada zona de escape dependente da maior ou menor pressão interna doequipamento protegido. Têm o castelo fechado e, normalmente, não possuembraço de abertura manual. Não dispõem de anéis de regulação, embora algunsfabricantes os incluam e os considerem fundamentais ao funcionamento daválvula.

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.

Legenda:

1 - Sede; 3 - Anel superior;

2 - Obturador; 4 - Anel inferior.



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Figura I.23 - Válvula de alívio

Válvulas de segurança/alívio

Nas unidades industriais, as válvulas de segurança/alívio são, sem dúvida,as mais comuns desta família. Com uma vasta gama de utilização, que abrangedesde os circuitos de vapor a circuitos de líquidos, podem estar munidas decastelo 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 ouequilibradas. A sua principal diferença consiste na existência ou não de um

“fole” na zona das peças deslizantes.

Legenda:

1 - Capacete; 5 - Castelo;2 - Contraporca do parafuso 6 - Haste;

de afinação; 7 - Guia;3 - Parafuso de afinação; 8 - Obturador;4 - Mola; 9 - Sede.



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O “fole” tem como funções principais evitar que o produto protegido ouproveniente da tubagem de descarga, no caso de ser corrosivo ou tóxico, consiganão só penetrar na zona de peças deslizantes, provocando o seu agarramento,

como também escapar-se para a atmosfera. Outra das funções, não menosimportante, é a de evitar, quase totalmente, que a contrapressão actue nascostas do obturador, situação esta que, a verificar-se, iria ajudar a função damola e aumentar a pressão de abertura.

As balanceadas possuem fole e as convencionais não. As figuras I.24 e I.25representam, respectivamente, uma válvula convencional e uma balanceada.

Figura I.24 - Válvula segurança/alívio convencional

Legenda:

1 - Corpo; 13 - Porca;2 - Sede roscada; 14 - Mola;3 - Obturador; 15 - Pratos da mola;4 - Freio (fixação do obturador); 16 - Parafuso de regulação;5 - Roseta; 17 - Contraporca do parafuso de6 - 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 - Perno de ligação corpo/castelo; 23 - Junta corpo/guia.



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Figura I.25 - Válvula segurança/alívio balanceada

Válvulas de vácuo

As válvulas de vácuo, como o próprio nome indica, são utilizadas onde possamocorrer situações de vácuo, dentro dos equipamentos protegidos. Podem ser encontradas trabalhando em conjugação com uma válvula de alívio,nomeadamente em tanques de armazenagem. São vulgarmente chamadas derespiros e funcionam com pressões, positivas ou negativas, muito próximas da

pressão atmosférica.

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 fixação da roseta; 18 - Freio (fixação do obturador);7 - Suporte do obturador; 19 - Capacete;8 - Guia; 20 - Junta de ligação corpo/castelo;9 - Haste; 21 - Junta do fole;10 - Freio (fixação da haste); 22 - Junta corpo/guia;11 - Castelo; 23 - Junta de bujão;12 - Perno de ligação corpo/castelo; 24 - Junta do capacete.



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

Figura I.26 - Válvula de alívio e vácuo

Discos de ruptura

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 máximade serviço do equipamento. A pressão de rebentamento varia na razão directa daespessura 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 alarguema sua gama até 44".

O tipo de montagem ou de instalação poderá ser flangeado, como já referimos

e, ainda, do tipo união ou tipo aparafusado.

Legenda:

1 - Válvula de alívio; 4 - Sede;2 - Válvula de vácuo; 5 - Obturador ou “palete”.

3 - Ligação à tubagem;



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A figura I.27 representa os três tipos mencionados.

Figura I.27 - Tipos de montagem

Os modelos fundamentais são os seguintes: o convencional , dedeformação inversa e planos.

A figura I.28 representa estes três modelos.

Figura I.28 - Modelos fundamentais

1 2 3

Legenda:

1 - Flangeado; 2 - União; 3 - Aparafusado.

Legenda:

1 - Plano; 4 - Lâminas;2 - Convencional; 5 - Flanges;3 - Deformação inversa; 6 - Disco.



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O modelo convencional é o mais sujeito à fadiga por stress. Este facto derivadirectamente 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 aface em contacto com a pressão é côncava e, por isso, menos sujeito à fadiga.São normalmente equipados com lâminas que proporcionam uma ajudasuplementar ao rebentamento.

O modelo plano é o mais fiável de todos. É fabricado em grafite, materialmuito resistente à deformação ou fadiga, quer a temperaturas elevadas, como abaixas pressões. Talvez a sua única limitação seja em conjugação com umaválvula 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 válvulade 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 é que, apóso seu rebentamento, o equipamento é despressurizado e só poderá ser pressurizado após substituição do disco.


Nas válvulas de segurança, segurança/alívio e alívio e, salvo raras excepções, oobturador é pressionado de encontro à sede por meio de uma mola, a qual édevidamente calibrada através de um parafuso de regulação que a comprime oudescomprime. Quando se comprime, a pressão de abertura da válvula aumentae, no caso inverso, baixa.

Em virtude de existirem várias gamas de mola para as diversas pressõesdesejadas, é de toda a conveniência não ultrapassar os limites impostos pelofabricante.

Estas válvulas são muito delicadas, não só pela função que desempenham,mas também porque raramente são chamadas a actuar. Esta situação leva outilizador quase a esquecer-se da sua importância. É muito comum encontrar válvulas desta família agarradas na zona da haste com a guia, daí a necessidadede um controlo periódico efectivo das mesmas. O braço de abertura manual, nocaso concreto dos geradores de vapor, é um importante auxiliar na verificação

periódica do funcionamento da válvula.



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Outro problema que afecta estas válvulas é a danificação das faces de vedação.Estas, tal como nos casos anteriormente vistos, podem ser de metal commetal, ou metal em contacto com material elástico. As condicionantes de

aplicação destes materiais são, regra geral, as mesmas, ou seja, sempre emfunção do tipo de fluido, pressão e temperatura.

Zonas de vedação

As zonas críticas de vedação destas válvulas estão dependentes do tipo deserviço a que se destinam. A escolha do modelo de válvula é importante, namedida 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 naatmosfera. Por outro lado, também não iremos escolher uma válvula para trabalhar em vapor sobreaquecido, em que a temperatura é bastante elevada, com castelofechado. Neste caso, é necessário que a mola seja refrigerada.

O facto de existir uma grande variedade de opções, significa que a escolhaterá, forçosamente, de ser criteriosa.

Estas válvulas não necessitam de empanque na haste, visto que ofuncionamento perfeito da válvula depende da liberdade de movimentos daspeças móveis.

Na ligação à tubagem, que poderá ser roscada, flangeada (a mais comum) esoldada, o tipo de vedante a escolher faz-se novamente em função da pressão,temperatura e tipo de fluido.

No interior, ou seja, no controlo de passagem de fluido para jusante, é necessáriouma atenção suplementar em relação à rectificação e esmerilagem das facesde vedação. Tal como em outros tipos de válvulas, existem normas queregulamentam a quantidade de fuga admissível, sendo, no caso presente, onível de aceitação bastante exigente e regulamentado, por exemplo, peloAPI 527.


Estas válvulas, tal como as válvulas de cunha, podem atingir grandes dimensões,necessitando, por isso, de um amplo espaço em redor das mesmas.

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 sefaça com bastante liberdade. Por vezes, são necessários equipamentos deelevação para a instalação e remoção, facto que motiva também algumasconsiderações, em termos de projecto inicial da instalação.



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RESUMO

Nesta Unidade Temática, foram apresentados vários tipos de válvulas e suasprincipais características. Foi também efectuada uma descrição dos principaistipos 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

• Válvulas ou sistemas de alívio de pressão

• Segurança

• Alívio

• Segurança/alívio

• Vácuo

• Discos de ruptura

• Plano

• Convencional

• Deformação inversa



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Componente Prática

ACTIVIDADES / AVALIAÇÃO

1. Uma válvula é um dispositivo destinado a estabelecer, controlar e interromper a normal circulação de um fluido em circuitos fechados. Quais são ascondicionantes que regulam a escolha de um determinado tipo de válvula?

2. Se pretender uma válvula de alívio de pressão, destinada a proteger umequipamento que contenha um gás tóxico, e não seja desejável a presençade contrapressão a jusante, que tipo de modelo escolheria?

3. Quais são os pontos de vedação mais críticos para o exterior, numa válvulade cunha?

4. Enumere e distinga, em termos de concepção, os modelos de válvulas deretenção existentes.

5. Quais são as principais vantagens de um disco de ruptura, em conjugaçãocom uma válvula de alívio de pressão?



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Inspecção Periódica e Manutenção Preventiva

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Inspecção Periódica e Manutenção PreventivaInspecção Periódica e Manutenção PreventivaInspecção Periódica e Manutenção PreventivaInspecção Periódica e Manutenção PreventivaInspecção Periódica e Manutenção Preventiva



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão II . 1II . 1II . 1II . 1II . 1


OBJECTIVOS


• Identificar porquê, quando e como se deverá proceder a uma inspecção;

• Organizar um programa de inspecção periódico.

TEMAS

• 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




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A inspecção periódica tende a confundir-se com a manutenção preventiva,tanto mais que ambas procuram prevenir situações de paragens não programadase estabelecer períodos de inspecção ideal.

Se perguntarmos aos responsáveis de manutenção qual a sua definição deinspecção periódica e manutenção preventiva, cada um deles irá dar asua própria visão do assunto, porque a mesma varia, grandemente, em objectivose 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 à sua área de actuação, ou o responsávelda área mecânica, que actua isoladamente da anterior.

Quer isto dizer que, em termos de inspecção periódica de válvulas ou dispositivosde segurança, a filosofia da mesma deverá ser sempre interligada com as outrasactividades existentes, dentro da unidade industrial.

Basicamente, e não dependendo do tipo de programas de IP/MP, todos contêmdois 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, eproceder a pequenas reparações e afinações.

O porquê da IP/MP nas válvulas ou dispositivos de segurança é objecto destaunidade formativa e, tal como em todos os outros equipamentos de uma unidade

industrial, relaciona-se 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 umconhecimento profundo, não só da instalação em si (fluidos, pressões,temperaturas, etc.), mas também dos equipamentos, no caso presente, válvulas.Paralelamente, deverá existir uma equipa de inspecção, cuja dimensão estará

de acordo com o volume de equipamentos da unidade e que procederá a rotinas

PORQUÊ, QUANDO E COMO

PORQUÊ



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de inspecção visual. Durante estas rotinas, irão com certeza ser detectadasanomalias que, prontamente corrigidas, contribuirão para um prolongamento davida útil dos equipamentos.

Convém referir que quem esperar resultados imediatos de um programa deIP/MP ficará por certo desapontado, visto que o mesmo só produzirá os efeitosdesejáveis, por vezes, ao fim de alguns anos. Se não for implementado, outilizador nunca terá qualquer noção de quando e como intervencionar osequipamentos.

A maximização da produção não é mais que manter a instalação emfuncionamento, o máximo tempo possível sem interrupção. Ela é, sem dúvida,uma consequência directa do conjunto das acções citadas e de outras, nãomenos importantes, como sejam: suporte documental (catálogos do fabricantee instruções de manutenção), planeamento de intervenções, especialização depessoal, 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 onúmero de intervenções, assim os custos de manutenção serão tambémreduzidos. 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 comválvulas ou sistemas de alívio de pressão que, como vimos na Unidade Temática I,constituem equipamentos importantíssimos para a segurança de qualquer

instalação. Não quer isto dizer que os outros tipos de válvulas não requeiramatenção. Contudo, os danos provocados pelo deficiente funcionamento de umaválvula de segurança são consideravelmente superiores. A emissão de produtostóxicos, corrosivos ou inflamáveis para a atmosfera é um dos graves problemasque poderão ser evitados com a detecção e correcção atempada das anomaliasexistentes.

A decisão de quando inspeccionar é, provavelmente, uma das que mais influencia

os custos de um programa de IP/MP.

Um ritmo de inspecção exagerado poderá, inclusive, tornar-se tão dispendiosocomo uma paragem não programada.

Por outro lado, um ritmo negligente poderá resultar em avarias constantes,com a consequente e provável paragem da instalação, perdas exageradas deproduto e substituição precoce de componentes, ou mesmo do próprioequipamento.

O equilíbrio entre estes dois factores, traduzir-se-á, com certeza, numa redução

de custos.

QUANDO



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Válvulas de passagem, reguladoras ou estranguladoras

Existem várias anomalias a ter em conta durante uma inspecção de rotina.Genericamente, estão relacionadas com fugas para o exterior e com o estadodos componentes visíveis, constituindo estes, fundamentalmente, o corpo,castelo, haste, pernos e porcas, bucim e volante ou manípulo.

Como vimos na Unidade Temática I, existem várias zonas de vedação para oexterior, 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 oexterior, 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.Referimo-nos, logicamente, a válvulas com ligações flangeadas. O aperto dospernos ou parafusos deverá ser uniforme, de modo a manter o paralelismodas faces.

Se a vedação for conseguida no momento, é de toda a conveniência umanova inspecção, de preferência pouco espaçada da primeira (dia seguinte).

Se não for conseguida, esta anomalia deverá ser registada e resolvida, logoque as condições de serviço assim o permitam.

Sem dúvida, o problema mais comum é a fuga pelo empanque. A suasolução passa pelo aperto uniforme das porcas do bucim. O sentido do apertoé o mesmo dos ponteiros do relógio. A não uniformidade do mesmo poderáconduzir ou a uma fuga maior ou a uma falta de suavidade de movimentaçãoda haste.

Se a fuga não for resolvida, será então necessário substituir o empanque. Muitosfabricantes reclamam que as suas válvulas podem ser empancadas emfuncionamento. Embora este tipo de manutenção tenha as suas vantagens,não é, contudo, aconselhável, sobretudo, em circuitos de pressões etemperaturas elevadas. A anomalia deverá ser registada e a sua soluçãoimplementada, principalmente se estivermos em presença de produtosprejudiciais ao meio ambiente.

O estado dos componentes visíveis poderá apresentar vários aspectos, taiscomo corrosão generalizada, falta de lubrificação e empenos, entre outros.



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A corrosão generalizada depende, sobretudo, do meio ambiente onde a válvulase encontra instalada. A proximidade do mar e o próprio ambiente fabril sãoduas situações que podem ocorrer, sendo este último caso derivado,

essencialmente, de imanações ácidas ou alcalinas, provenientes de fugas naprópria instalação, ou da própria válvula. Uma protecção anti-corrosivaadequada pode contribuir, sem dúvida, para um retardamento desta situação.Uma inspecção negligente poderá, neste caso, contribuir para a substituiçãototal da válvula.

A lubrificação é outro dos aspectos a ter em conta. Durante a inspecção derotina, deverá ser dada particular atenção aos pernos e porcas e,fundamentalmente, à zona da haste. Deverá ser feita, se necessária, umalimpeza com escova ou ar comprimido e, posteriormente, aplicada a massa delubrificação 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 aconservação dos componentes, com o consequente prolongamento de vidados mesmos, mas também uma manutenção mais simples e rápida.

Os empenos são, na maioria dos casos, provenientes de esforços exageradosaplicados nas válvulas, tanto na montagem como em operação.

Na montagem, derivam, fundamentalmente, do deficiente alinhamento ousuporte da tubagem. Deverão ser registadas também estas anomalias comoparte integrante da inspecção de rotina. Raramente podem ser corrigidas emfuncionamento.

Em operação, são, na maioria dos casos, motivadas por falta de sensibilidadepor parte das pessoas envolvidas. Se uma válvula se encontrar com o obturador danificado, não é, de modo algum, aconselhável sujeitar a válvula a apertosexagerados, no sentido de se obter a vedação total da válvula. Um volante partidoou 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 se existem desalinhamentos,principalmente, na face de ligação corpo/castelo.

Todas estas situações deverão também ser registadas, dado que a sua correcçãonão é, geralmente, viável em funcionamento.

Válvulas de não retorno

A inspecção de rotina nestas válvulas, e em virtude de uma maior simplicidadeem relação às anteriores, resume-se à detecção de fugas para o exterior, aspectoexterior (corrosão, empenos) e lubrificação de pernos e porcas. Como vimos,estas válvulas não possuem peças exteriores para movimentação doscomponentes de controlo de fluido.

Os procedimentos de inspecção de rotina e de manutenção preventiva são

exactamente os mesmos das anteriores.



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Válvulas 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, poderãoocorrer todas as situações anteriormente referidas.

No entanto, se são válvulas que, normalmente, estão sempre fechadas e devemactuar automaticamente, como verificar periodicamente o seu funcionamento?Como verificar, por exemplo, que o fole se encontra em bom estado? Comosaber se a válvula tem fuga pelo obturador?

No caso presente, e porque as alternativas, como iremos ver, não são muitas,é fundamental que as acções de manutenção em paragem sejam efectuadasem estreita colaboração com a inspecção periódica. Se conseguirmos determinar quanto tempo uma válvula deste tipo se mantém em perfeitas condições defuncionamento, em determinado serviço, estamos, certamente, a caminho dochamado 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, podemosfazer actuar a válvula através do mesmo. Esta manobra é especialmenterecomendada em circuitos de vapor. No entanto, existem circuitos onde este

tipo de actuação não é aconselhável. Convém, por isso, sabermos onde podemosactuar.

A figura II.1 representa o braço de abertura manual citado.

Figura II.1 - Braço de abertura manual



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A segunda consiste em manter estreita colaboração com a produção da unidade,procurando saber se alguma válvula abriu e qual, e se o funcionamento damesma correspondeu ao pretendido. Em caso negativo, e se o problema for

relacionado com a calibração, existem equipamentos que possibilitam essamesma calibração em funcionamento, isto é, sem ser necessário remover aválvula do local.

O fole, que, como vimos, é um componente das válvulas de segurança/alíviobalanceadas, pode também ser inspeccionado através de um orifício roscado,existente no castelo da válvula. O procedimento normal de detecção do estado deum fole consiste na aplicação de um manómetro (normalmente até 1,0 Kg/cm²)nesse mesmo orifício. Se for detectada alguma pressão, então estaremos peranteum fole danificado ou a respectiva junta. Se assim acontecer, o fole só poderáser substituído após remoção e desmontagem da válvula.

A figura II.2 indica a localização da montagem do manómetro no castelo daválvula.

Figura II.2 - Detecção de fuga no fole

A fuga pelo obturador é também uma anomalia algo difícil de detectar,especialmente se for muito ligeira e se a tubagem de descarga estiver ligada aum colector. Pelo contrário, se a descarga for para a atmosfera, torna-se maisfácil, podendo, em alguns casos, visualizar-se a mesma, concretamente emcircuitos de vapor. Em qualquer dos casos, são situações que, dependendo dofluido em causa, podem conduzir, rapidamente, à degradação das faces de

vedação e ao agarramento das peças deslizantes.



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Finalmente, os discos de ruptura também podem ser inspeccionados,concretamente, quando se encontram montados em conjugação com umadestas válvulas. Numa situação deste tipo, deverá existir sempre um manómetro

instalado entre o disco de ruptura e a entrada da válvula. Se o manómetroindicar alguma pressão, significa que o disco se encontra danificado.

A figura II.3 representa este tipo de conjugação.

Figura II.3 - Conjugação válvula / disco de ruptura

Legenda :

1 - Disco de ruptura;

2 - Manómetro.



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RESUMO

Os objectivos fundamentais da inspecção periódica e manutenção preventivasão, 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, eproceder a pequenas reparações e afinações;

• Maximização da produção;

• Minimização de custos;

• Segurança de pessoas e bens.



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Componente Prática


1. Quais são os objectivos fundamentais de um programa de IP/MP ?

2. Quais são os elementos fundamentais a incluir numa ficha de registo deanomalias?

3. Nas válvulas de passagem, reguladoras ou estranguladoras, onde se localizao problema mais comum de fuga para o exterior e, caso seja possívelsolucioná-lo, como proceder?

4. Como verificar o estado de conservação de um fole, numa válvula desegurança/alívio balanceada?

5. Como verificar o estado de um disco de ruptura, quando este se encontramontado em conjugação com uma válvula?



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Causas de Funcionamento Impróprio

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Causas de Funcionamento ImpróprioCausas de Funcionamento ImpróprioCausas de Funcionamento ImpróprioCausas de Funcionamento ImpróprioCausas de Funcionamento Impróprio



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão III . 1III . 1III . 1III . 1III . 1


OBJECTIVOS


• Identificar os problemas e causas de funcionamento impróprio ou deficiente;

• Reconhecer situações expectáveis, face às condicionantes de serviço,ambientais e outras (selecção, manutenção, transporte, etc.).

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 acondicionamento

• Resumo




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III . 2III . 2III . 2III . 2III . 2



As causas de funcionamento impróprio não são mais do que situações queocorrem com relativa frequência e que condicionam o desempenho e tempo devida útil das válvulas e dispositivos 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 acondicionamento.

Iremos, seguidamente, abordar de que maneira estas condicionantes influemno funcionamento e vida útil destes equipamentos.

Como vimos na Unidade Temática I, a selecção depende de condicionantesrelacionadas com a função que se pretende que a válvula ou dispositivode segurança venha a desempenhar e com as características do fluido emcausa.

Uma escolha precipitada pode dar origem à rápida degradação da válvula ou dodispositivo e, ainda, a um comportamento em serviço não desejável.

Como exemplo, admitamos que escolhíamos uma válvula de cunha, paradesempenhar funções de regulação ou estrangulamento do fluido. Seatendermos que a válvula de cunha é uma válvula de passagem e que oobturador se posiciona sempre, ou totalmente aberto, ou totalmente fechado,estamos com certeza perante uma escolha errada. A tentativa de controlar ofluxo de fluido, nestas condições, iria provocar uma rápida degradação doobturador.

CAUSAS DE FUNCIONAMENTO IMPRÓPRIO

SELECÇÃO DA VÁLVULA OU DISPOSITIVO DE SEGURANÇA



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

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 desegurança/alívio convencional (sem fole) para um serviço em que a presença deum fluido altamente corrosivo, tanto a montante como a jusante, era uma

constante. Esta válvula iria, seguramente, ficar “agarrada” em pouco tempoporque, como vimos, uma das principais funções do fole é a de proteger aspeças móveis da presença nociva deste tipo de fluidos. A figura III.2 representauma válvula de segurança alívio convencional.



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Figura III.2 - Válvula de segurança/alívio convencional

Estes são apenas dois exemplos de como se pode incorrer, facilmente, numerro de selecção. A paragem não programada da instalação pode ser uma dasconsequências imediatas de problemas desta natureza, daí que seja fundamentala selecção criteriosa da válvula ou dispositivo de segurança.

A escolha dos materiais adequados é, sem dúvida, outra das grandescondicionantes de um correcto funcionamento. A sua definição está novamentedependente 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.

SELECÇÃO DOS MATERIAIS



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Como exemplo, citamos o ASME VIII ( American Society of Mechanical Engineers),Divisão I, parágrafo UG-136, o qual define regras básicas para a selecção demateriais em dispositivos de segurança (válvulas), tais como:

• Sedes e obturadores em ferro não são permitidos. Deverão ser fabricadosem material resistente à corrosão, provocada pelo produto protegido;

• As peças deslizantes e adjacentes deverão ser fabricadas num materialresistente à corrosão;

• As molas deverão ser fabricadas em material não corrosivo ou possuíremum revestimento destinado ao mesmo fim.

Estes documentos resultam de longos anos de experiência e de uma conjugaçãode esforços entre os fabricantes e utilizadores, na perspectiva de encontrar omaterial mais indicado para um determinado tipo de fluido e de condições de

funcionamento.

Os documentos normativos e regulamentares são inúmeros, não constituindoos mesmos objectivo deste manual. No entanto, e porque consideramos quepoderão vir a ser futuramente importantes auxiliares de consulta, iremos referir alguns no final do mesmo.

Este fenómeno resulta directamente ou da agressividade do meio (corrosãoexterna) ou da natureza do fluido (corrosão interna).

A corrosão externa incide nos componentes visíveis: corpo, castelo, pernos eporcas, bucim, haste, volante e braço de abertura manual, entre outros. Podeter como origem, por exemplo, a proximidade do mar, a precipitação intensa(chuva), ou imanações ácidas ou alcalinas, provenientes de fugas existentesna instalação ou da própria válvula.

A corrosão interna actua directamente nos componentes não visíveis: sede,obturador, haste, guia, fole, interior do corpo e castelo, entre outros. Tem comoorigem fundamental a natureza do fluido que circula no interior da tubagem.

A sua origem deve-se a fenómenos electroquímicos, os quais geram correnteseléctricas de fraca intensidade entre pontos superficiais dos componentes daválvula, ou mesmo da própria tubagem. Estas correntes vão dissolvendo omaterial, pouco a pouco, nas zonas de menor potencial, formando em suasubstituição óxidos ou hidróxidos.

A corrente eléctrica originada por uma diferença de potencial, tanto podeocorrer entre dois pontos da superfície do mesmo material, como de materiaisdiferentes.

Cada metal possui o seu potencial electrolítico, dependendo este da natureza

dos metais e da respectiva heterogeneidade.

CORROSÃO



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

• Prata (Ag) 0,797 v;• Cobre (Cu) 0,337 v;

• Chumbo (Pb) -0,126 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 presentesno exterior, citando, como exemplo, a composição química do fluido circulante

e sua densidade, temperatura, pressão, a velocidade de circulação e aturbulência.

Se as causas que originam este fenómeno são bastantes, também o são asconsequências do mesmo. É muito comum encontrar válvulas sem recuperaçãopossível, componentes internos completamente desfeitos, fugas pelas juntas eempanques, anomalias estas derivadas directamente deste problema.

A selecção da válvula (função e materiais), inspecção periódica e a manutenção,quer seja preventiva ou periódica, constituem factores determinantes para aminimização dos efeitos da corrosão.

A erosão é um processo interno que se manifesta pelo desgaste de algunscomponentes, nomeadamente: o corpo, castelo, haste, sede e obturador, osquais estão directamente expostos ao fluxo de fluido.

A causa deste processo de desgaste deriva da circulação do fluido no interior da válvula.

EROSÃO



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As zonas mais afectadas são as faces de vedação, estando a rapidez do desgastedependente de circunstâncias várias, tais como: o grau de agressividade dofluído, densidade, velocidade de circulação, pressão, temperatura e quantidade

e densidade dos resíduos arrastados.

Como exemplo, citamos o caso de uma válvula de segurança instalada numcircuito de vapor sobreaquecido de uma caldeira. Basta a existência de umapequena fuga para que, rapidamente, a mesma se transforme, através da acçãoerosiva deste tipo de vapor, numa fuga maior, sendo quase certa a substituiçãoou da sede ou do obturador. O aspecto final de uma anomalia deste tipo ésemelhante ao corte de uma faca.

A calibração é outra causa de funcionamento impróprio, mas exclusiva dosdispositivos de segurança. Válvuas e setas de alívio de pressão, tambémrequerem a calibração do actuador, quer seja eléctrico ou pneumático, nãosendo, 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.

Falta de informação dos elementos do fabricante

Os elementos do fabricante (catálogos) são decisivos, no que diz respeito, por exemplo, ao factor de correcção da temperatura, regulação dos anéis ou rosetase 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 (em bancada). Quandoa mesma se encontra em serviço, a temperatura do circuito dilata oscomponentes provocando, assim, um aliviar da tensão da mola.

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)?

CALIBRAÇÃO

Exemplo III

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Se este raciocínio não for efectuado e calibrarmos a válvula em bancada paraos 7,0 Kg/cm², a sua abertura em serviço será, então, de 7,250 Kg/cm². Estevalor poderá ser altamente prejudicial para a segurança do equipamento que a

válvula está a proteger.

Todos estes procedimentos estão disponíveis nos catálogos e instruções demanutenção 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. Deveráser efectuada uma verificação periódica dos mesmos. A sua quantidade e rigor de leitura estão dependentes das gamas de pressão em presença, isto é, parauma válvula que se deseje calibrada para 30 Kg/cm², não se irá utilizar ummanómetro de 100 Kg/cm², mas sim um de 40 Kg/cm².

O fluido de teste é também importante, visto haver válvulas que deverão ser testadas com líquido ou com gás, dependendo da sua função. A pureza dofluido de teste é fundamental.

Falta de informação do pessoal de manutenção

O pessoal ligado à manutenção deverá ser detentor de toda a informaçãonecessária, (parâmetros de funcionamento, catálogos do fabricante, registohistórico), de modo a que as acções de manutenção se traduzam numa completaeficiência do dispositivo em serviço.

Caso estas condições não sejam satisfeitas, e tomando como referência umdos exemplos dados anteriormente, teremos, com certeza, uma válvula actuandofora dos valores pretendidos.

Constituindo, sem dúvida, um elemento fundamental para o prolongamento davida de uma válvula, a manutenção tem, contudo, regras básicas para a suacorrecta execução.

Deverá ser sempre efectuada por pessoal especializado. Muitas dassituações anómalas que ocorrem depois de uma paragem, são, decerto, devidas

a uma deficiente manutenção.

MANUTENÇÃO



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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 ser desenvolvido na Unidade Temática IV, sendo, no entanto,de realçar que esta é, talvez, a causa de funcionamento impróprio maissignificativa.

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 devedação, prevenir a danificação das flanges e outros componentes, assim comoa entrada de impurezas para o interior das válvulas.

O transporte e acondicionamento abrange três situações distintas, onde poderãoser 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, normalmente, efectuadopelas empresas transportadoras, cuja sensibilidade para esta situação é poucaou nenhuma.

Por isso, é de toda a conveniência que seja efectuada uma inspecção visual eensaio prévio, de modo a garantir que os parâmetros de funcionamento nãosejam alterados.

O manuseamento da válvula, antes, durante e após a manutenção, é tambémbastante importante.

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

Durante, como garantia da não danificação dos componentes. Não devem, por exemplo, ser arremessados para o chão.

TRANSPORTE E ACONDICIONAMENTO



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Após, garantindo, assim, os resultados pretendidos pela manutenção. Se aválvula 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 posiçãovertical.

A montagem na instalação também deverá ser efectuada com os cuidadosnecessários e as vedações das flanges só serão removidas no momentoimediatamente anterior à mesma.



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RESUMO

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

• Selecção da válvula;

• Selecção dos materiais;

• Corrosão;

• Erosão;

• Calibração;

• Manutenção;

• Transporte e acondicionamento.



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Componente Prática


1. Quais são as causas mais importantes de funcionamento impróprio?

2. O funcionamento correcto de um dispositivo de segurança (válvula) estádependente também da calibração a frio. Tomemos como exemplo umaválvula de segurança/alívio, com uma pressão de abertura em serviço de22,5 Kg/cm² e instalada num circuito com a temperatura de 350°C. Qual é acalibração necessária em bancada, atendendo a que o factor de correcçãode temperatura recomendado pelo fabricante é de 4%?

3. Em que consiste o factor de correcção da temperatura dos dispositivos desegurança?

4. De que maneira se manifestam os efeitos da contrapressão numa válvulasem fole?

5. Se, após a manutenção, a válvula for remetida para o armazém, quais sãoos cuidados a ter, no que respeita ao seu acondicionamento?



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Manutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração

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Manutenção, Procedimentos de Reparação e CalibraçãoManutenção, Procedimentos de Reparação e CalibraçãoManutenção, Procedimentos de Reparação e CalibraçãoManutenção, Procedimentos de Reparação e CalibraçãoManutenção, Procedimentos de Reparação e Calibração



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1IV . 1


OBJECTIVOS


• Identificar os procedimentos adequados de manutenção;

• Distinguir cada fase do processo: desmontagem na instalação, fases demanutenção 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

• Resumo




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Constituindo, sem dúvida, um elemento fundamental para o prolongamento davida de uma válvula existem, contudo, regras básicas de preparação, quepassamos 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 dimensõese localização da válvula;

• Criação de um espaço em oficina, devidamente amplo e resguardado;

• Existência de uma bancada de ensaios.

A autorização de desmontagem na ins talação é um documento essenciale é, normalmente, fornecido pelo operador da área onde a válvula se situa. Estedocumento significa que foram tomadas todas as medidas necessárias,nomeadamente, despressurização e descontaminação (entre outras), de modoa permitir o início da desmontagem. Quer a reparação seja efectuada no localou em oficina, é fundamental, por questões de segurança, a existência destedocumento.

A obtenção de documentação relativa à válvula é outro dos aspectos

preparativos importantes, pois permite confrontar os elementos constantes naplaca de características com a documentação existente. Fornecerá também,entre outras, indicações importantes sobre o tipo de ferramentas a utilizar, oprocedimento de desmontagem, as peças de reserva existentes, o materialdas juntas e empanques e os ensaios a realizar.

A ficha de manutenção da válvula, que a deverá acompanhar ao longo de todoeste processo, e onde serão inscritos dados, tais como, características daválvula, inspecção e ensaios, será exemplificada na Unidade Temática V.

A verificação das necessidades de apoio logístico tem a ver com anecessidade ou não de equipamentos de elevação, de andaimes e da existência

ou não de isolamento. Esta fase pode e deve ser efectuada com antecipação,em virtude do tempo normalmente necessário, por exemplo, para a montagemde 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, é recomendado o uso de equipamentode protecção especial, como por exemplo, máscara, óculos e luvas.

A existência, em oficina, de um local amplo e resguardado reveste-se debastante importância, visto ser aí que se irá proceder à fase mais importante damanutenção.

PREPARAÇÃO



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Amplo, porque a manutenção envolve inúmeras operações distintas e, por vezes,bastante pessoal.

Resguardado, porque as impurezas que normalmente circulam no ar, e não só,em situações de paragem da instalação, são factores negativos, face aosresultados finais pretendidos.

A bancada de ensaios é a ferramenta que vai permitir avaliar os resultadosfinais da manutenção. Permite, muitas vezes, detectar problemas de montagem,de funcionamento e de vedação. Deverá ser mantida em perfeitas condições defuncionamento, mesmo em períodos de laboração normal da instalação.

Após a obtenção da autorização de desmontagem, pode dar-se início àdesmontagem, na instalação, da válvula ou dispositivo de segurança.

O primeiro passo a dar é a aplicação de um penetrante em todas as porcas epernos das flanges de ligação à tubagem.

Depois de aliviados, os pernos devem permanecer na mesma posição de modoa constituírem suporte à própria válvula. Este procedimento é especialmenterecomendado em casos onde a tubagem esteja em tensão ou a dimensão daválvula assim o exija. Permite, ainda, a aplicação atempada de equipamento desuporte e elevação, reduzindo os riscos de acidente com o pessoal envolvido.

Neste ponto da desmontagem, é natural que uma pequena quantidade de produtoseja escoada através da folga criada nas flanges. Esta situação pode ocorrer,mesmo tendo sido efectuada a purga do circuito. Deve-se, pois, ter especialatenção ao tipo de produto em causa.

Uma vez a válvula devidamente apoiada, poder-se-á remover a mesma, tendo ocuidado de não danificar as faces de vedação das flanges. Os pernos, parafusosou porcas, deverão ser recolhidos num recipiente que acompanhará sempre a

válvula, até ao retorno da mesma à instalação. Convém referir que, para cadatipo de serviço, e consoante a pressão, temperatura e natureza do fluido, existemtambém pernos, parafusos ou porcas específicos.

Algumas válvulas necessitam de uma lavagem de neutralização logo que sãoremovidas, devido à natureza corrosiva ou tóxica do fluido que nelas circula.Esta neutralização é, normalmente, efectuada com produtos de PH elevadocomo, por exemplo, soda cáustica. Outras ainda deverão ser mantidas secas,de modo a prevenir a ignição do produto ainda existente no seu interior.

Finalmente, é de toda a conveniência tapar as entradas da tubagem, de modoa não permitir a entrada de detritos para o interior da mesma.

DESMONTAGEM DA VÁLVULA NA INSTALAÇÃO



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

• Inspecção da tubagem;

• Inspecção da válvula.

Inspecção da tubagem

A inspecção da tubagem é dirigida, fundamentalmente, para aspectosrelacionados com suportes, desalinhamentos, obstruções, corrosão e erosão.

Os suportes, como vimos na Unidade Temática III, são elementos fundamentaisno correcto funcionamento de uma válvula. Suportes corroídos, mal apoiadosetc., devem ser corrigidos durante o período em que a válvula se encontra emoficina.

Os desalinhamentos podem ter como origem uma deficiente montagem inicialou um suporte inoperacional. Também aqui se deverão tomar as medidascorrectivas necessárias. Alguns desses desalinhamentos implicariam o corteda tubagem adjacente, o que, em alguns casos, se torna impraticável. Nestas

situações, é de toda a conveniência um acompanhamento mais de perto daválvula 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, assimcomo pela total obstrução.

No caso concreto dos dispositivos de segurança, esta situação é particularmentenegativa, pois pode não só danificar prematuramente as faces de vedação,como também impedir o funcionamento total do mesmo dispositivo.

A corrosão e erosão podem, como já foi referido, reduzir substancialmente aespessura ou destruir, completamente, os componentes. Podem estar presentes, tanto no interior ou exterior 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 ébastante notória, é necessário recorrer a um novo “faceamento” ou rectificação.Existem, actualmente, máquinas que rectificam estas peças no local, visto que

o corte e reposição é, na grande maioria dos casos, impraticável.

INSPECÇÃO VISUAL APÓS REMOÇÃO



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Inspecção da válvula

Alguns dos problemas citados (obstruções, corrosão e erosão) são comunstambém à inspecção a realizar na válvula. Existem outros, porém, quesão igualmente importantes. A verificação, por exemplo, de empenos nahaste e fracturas na mola (dispositivos de segurança com castelo aberto) éfundamental.

Esta fase da manutenção, muitas vezes ignorada, deverá ser feita com bastantecuidado. Um número elevado de anomalias pode ocorrer quando se transportaas válvulas “a monte”.

Caso particular

Os dispositivos de segurança requerem um cuidado especial. O seu transporteé feito com a válvula na posição vertical e, de preferência, em veículos de rodadomacio, com o objectivo de evitar vibrações no equipamento.

Deverão ser também trancadas ou grampeadas para transporte. Esta operaçãoconsiste na aplicação de um acessório no capacete da válvula, o qual, ao entrar em contacto com a extremidade da haste, evita qualquer movimento das peçasdeslizantes. Só assim se poderá garantir que os resultados do ensaio prévio,efectuado logo à chegada à oficina, traduzam, efectivamente, as condições emque a válvula se encontrava quando em funcionamento.

A figura IV.1 exemplifica este tipo de acessório, que não necessita mais do queo aperto manual.

TRANSPORTE PARA A OFICINA



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Figura IV.1 - Válvula grampeada

O ensaio prévio é exclusivo dos dispositivos de segurança e deverá ser sempreefectuado logo que a válvula chega à oficina.

O objectivo fundamental é saber em que condições a válvula se encontrava nainstalação.

A válvula é montada na bancada de ensaios e a pressão é elevada, lentamente,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.

ENSAIO PRÉVIO - DISPOSITIVOS OU VÁLVULAS DE SEGURANÇA

Legenda:

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



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Se a válvula abriu no valor previsto, poder-se-á proceder de imediato àdesmontagem.

Se a válvula abriu abaixo do valor previsto , poderemos estar perante umacalibração errada na anterior beneficiação, um afrouxamento da contraporca doperno 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 dificultema 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 na ficha de manutenção, em virtude dasua importância na determinação do período de inspecção ideal. As válvulascom dificuldade ou impossibilidade na abertura deverão ser sujeitas a períodosde 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, deluneta, francesa, de fendas, alicate universal, alicate de pressão e maço deborracha, entre outras.

Deve ter-se especial cuidado em não danificar zonas onde, por exemplo, avedação ou o alinhamento são fundamentais.

Todos os componentes deverão ser guardados em recipientes individuais por válvula, os quais possuirão uma identificação bem visível no exterior. O facto dehaver válvulas iguais não significa que os seus componentes possam ser permutados.

Caso particular

Os dispositivos de segurança (válvulas) possuem características que obrigamao registo de alguns dados importantes, de modo a facilitar a montagem eensaio final. São eles a altura do parafuso de afinação da mola (figura IV.2) e a

posição do anel ou anéis de regulação (figura IV.3).

DESMONTAGEM EM OFICINA



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IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8IV . 8



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

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

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.

Legenda:

1 - Suporte do obturador; 3 - Sede;

2 - Anel de regulação; 4 - Obturador.

(↔) - Direcções de rotação do anel:

Sinal + o anel desce;

Sinal - o anel sobe.



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A figura IV.3 exemplifica o caso de uma válvula só com um anel, e uma dasformas de identificar a posição do mesmo é fazê-lo rodar no sentido contrárioaos ponteiros do relógio, até estabelecer contacto com o suporte do obturador.

Este movimento é acompanhado pela contagem do número de dentes. A posiçãosó deverá ser alterada, se a mesma estiver, completamente, fora das indicaçõesdo fabricante ou tenha havido indicação de um deficiente funcionamento.

A desmontagem destes dispositivos possui, também, outra característicaimportante, relacionada com a segurança do pessoal envolvido. A primeira acçãoa desenvolver, depois de retirado o capacete e registada a altura do parafuso deaperto, é aliviar a pressão da mola. Nunca desapertar o castelo com a molaem tensão.

Após a desmontagem, proceder-se-á à lavagem e limpeza de todos oscomponentes. O manuseamento deverá ser feito com cuidado, evitandopancadas.

A lavagem poderá ser efectuada com petróleo ou gasóleo, de modo a que asuperfície das peças possa ser perfeitamente analisada. Não esquecer a limpezade pernos e porcas. É de toda a conveniência que a superfície onde se vaitrabalhar esteja 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 deintervenção (paragens) são, normalmente, bastante curtos, é conveniente aexistência de material de reserva, com especial incidência para aquele cujadanificação é mais frequente. Falamos concretamente da sede, obturador, fole,mola e juntas. Os outros componentes duram, normalmente, bastante maistempo, não sendo, contudo, de excluir a existência de, por exemplo, uma haste

ou até de uma válvula completa para casos mais dramáticos de degradação.

LIMPEZA E ANÁLISE DOS COMPONENTES



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IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10IV . 10



A figura IV.4 representa, no caso concreto dos dispositivos de segurança, regrageral, as dimensões mínimas a ter em conta e que motivam a substituição dasede e obturador.

Figura IV.4 - Dimensões mínimas

Quando se fala em faces de vedação, inclui-se todas as zonas susceptíveis defuga, tanto para o exterior como no interior.

Sem dúvida, a zona de vedação sede/obturador é a mais delicada, não só pelo

contacto permanente com o fluido, mas também pelos níveis 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 chamadade lapidação, consiste em planos de ferro fundido e massas de rectificar (carborundo). Estas massas têm várias graduações, conforme o tipo deacabamento que se pretenda. A existência de um líquido de limpeza(desengordurante), pincéis e pistola de ar comprimido é também recomendada.

Para se dar início à lapidação, é conveniente observar visualmente o tipo dedefeitos quanto à sua profundidade, de modo a seleccionar a respectiva massa.A mais grossa utiliza-se para defeitos mais profundos, e a mais fina para o

acabamento final.

REPARAÇÃO DAS FACES DE VEDAÇÃO (SEDE E OBTURADOR)



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O passo seguinte consiste em colocar uma pequena quantidade de massa noplano 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.

Figura IV.5 - Movimento de rectificação

Não deverá ser feita excessiva força na peça de encontro ao plano, levantando-aperiodicamente, 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 as dimensõesmínimas recomendadas pelo fabricante.

A existência de um plano para cada tipo de carborundo é recomendada, demodo 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 válvulanão for imediata, a peça é cuidadosamente acondicionada e arrumada em localseguro.

Caso particular

O tipo de rectificação mencionado é válido para sedes e obturadores que podemser removidos e trabalhados fora da válvula. No entanto, e no caso concreto dasválvulas de globo, as faces de vedação são cónicas, sendo necessário rodar oobturador na sede para a obtenção de uma boa vedação.

Legenda:

1 - Peça; 2 - Plano.

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IV . 12IV . 12IV . 12IV . 12IV . 12



Deve ter-se em atenção que muitos dos obturadores rodam livremente na haste,o que lhes proporciona um assentamento mais correcto. Porém, para este tipode rectificação, é necessário fixar o obturador na haste de modo a que o conjunto

rode ao mesmo tempo. O castelo da válvula irá servir de guia para um correctoalinhamento da haste.

Aplica-se, então, um ligeira camada de massa no obturador. O movimento éefectuado, neste caso, rodando a haste para a frente e para trás, imprimindouma ligeira pressão. A massa deve ser substituída frequentemente.

Após o processo de lapidação concluído, é necessário saber se as peças (sedee obturador) estabelecem um contacto perfeito. Para tal, é utilizada uma tintachamada azul da prúss ia.

Para a observação da sede, deposita-se uma ligeira camada daquela noobturador. É então montado, cuidadosamente, na sede, fazendo-o rodar ¼ devolta e aplicando, ao mesmo tempo, uma ligeira pressão. Retira-se com cuidadoe, com o auxílio de uma lanterna, verifica-se se existe uma linha azul contínuana sede. Se for descontínua, é porque o contacto não é perfeito e será necessáriovoltar a uma nova fase de rectificação.

Quando a análise da sede está concluída, a tinta é removida de ambas aspeças e procede-se à observação do obturador . O procedimento é o mesmo,com a diferença de que o azul é aplicado, neste caso, na sede.

Algumas válvulas estão equipadas com peças substituíveis. Neste caso, poderáser mais económica a montagem de novos componentes. Contudo, se os defeitosencontrados forem de pouca gravidade, é aconselhável a reparação.

A substituição do empanque é, talvez, a reparação mais frequente,concretamente no que respeita às válvulas de cunha, de comporta e de globo.

Para ter acesso ao empanque, é necessário retirar o volante, desapertar eretirar o bucim. A figura IV.6 mostra os componentes que devem, regra geral,ser desmontados para esta operação.

SUBSTITUIÇÃO DO EMPANQUE



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Figura IV.6 - Acesso ao empanque

A ferramenta utilizada para remover os anéis do empanque assemelha-se, naponta, a um saca-rolhas.

É fundamental não danificar a superfície da haste nem a face interior da caixado 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 serviçoem 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 dahaste. Enrola-se o cordão até fazer o número de anéis desejado e corta-se oterminal.

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.

Legenda:

1 - Volante; 5 - Anéis do empanque;2 - Porcas do bucim; 6 - Caixa do empanque;3 - Anilhas; 7 - Haste.4 - Bucim;

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O corte do empanque pode ser efectuado a 90° ou a 45°.

A figura IV.7 mostra o corte 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 nacaixa e acompanhado até ao fundo da mesma, utilizando uma peça tubular própria. O anel deverá ficar completamente assente no fundo da caixa, com aspontas em contacto perfeito.

A montagem é idêntica para os anéis seguintes, havendo a preocupação dedesencontrar as zonas de corte. Se forem montados dois anéis, os cortes

ficarão desfasados de 180°. Se forem três, o desfasamento será de 120°. Seforem quatro ou mais, será de 90°. A figura IV.8 exemplifica os váriosdesfasamentos em relação ao bucim.

Figura IV.8 - Desfasamento de corte

na montagem



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Este desfasamento garante o estrangulamento da fuga.

No final da montagem dos anéis, é colocado o bucim, deixando a haste daválvula leve. Deve ter-se especial atenção ao aperto do bucim, o qual deverá ser efectuado uniformemente, sem provocar empenos.

O ajustamento final é, normalmente, efectuado em serviço.

A montagem é efectuada respeitando novamente as instruções do fabricante.

Uma parte importante desta fase é a lubrificação de todas as zonas móveis eroscadas. Existe uma vasta gama de lubrificantes tendo, cada um, a suautilização específica. O manual do fabricante deverá ser consultado.

As juntas são, normalmente, substituídas por novas e o empanque é tambémnovo. A montagem deste último está descrita no tema anterior.

Caso particular

Nos dispositivos de segurança (válvulas), o parafuso de afinação da mola deveráser posicionado tal como estava antes da desmontagem. O mesmo se aplicaaos anéis de regulação. Ver figuras IV.2 e IV.3.

O ensaio final deve ser efectuado em qualquer tipo de válvula, após a reparação.Este ensaio diz respeito, essencialmente, à vedação e será tratado na UnidadeTemática VI.

Após este ensaio, a válvula deverá ser protegida nas entradas, evitando a entradade impurezas.

Os dispositivos de segurança deverão ser arrumados na posição vertical enquantoaguardam o transporte para a instalação.

MONTAGEM DOS COMPONENTES

ENSAIO FINAL



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IV . 16IV . 16IV . 16IV . 16IV . 16



O transporte, como vimos, pode ser um dos factores causadores de anomaliasde funcionamento. Por isso, são normalmente tomados cuidados especiaisnesta fase.

As protecções contra a entrada de impurezas só serão removidas no momentoimediatamente anterior à montagem.

As juntas serão, à partida, do mesmo material que se encontrava instalado ou,no caso de haver engano, substituídas pelo indicado. Estas serão sempreseleccionadas de acordo com condições de pressão, temperatura, natureza dofluído e tipo de face de vedação. Poderão ser em cartão, semi-metálicas outotalmente metálicas.

O aperto das flanges de ligação à tubagem requer alguns cuidados. A utilizaçãode uma chave dinamométrica é recomendável. A sequência correcta de apertoestá representada na figura IV.9. Esta sequência é particularmente importantenas válvulas em ferro fundido, podendo mesmo partir se não houver uniformidadedo referido aperto.

Figura IV.9 - Sequência de aperto das flanges

TRANSPORTE E MONTAGEM NO LOCAL

Válvulas de grandes dimensões

Válvulas de pequenas dimensões



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RESUMO

As fases fundamentais da manutenção são as 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.



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IV . 18IV . 18IV . 18IV . 18IV . 18


Componente Prática


1. Antes de iniciar as acções de manutenção, quais são as regras básicas depreparação essenciais?

2. Para que serve o azul da prússia?

3. Num ensaio prévio de um dispositivo de segurança, várias situações podemocorrer. Quais são essas situações e que conclusões se poderão tirar dasmesmas?

4. Na reposição do empanque numa válvula, os anéis são propositadamentedesencontrados, no que respeita às extremidades. Consoante o número de

anéis, diga quais são os ângulos de desfasamento recomendados.



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão V . 1V . 1V . 1V . 1V . 1

Ficheiros e Registo Histórico

OBJECTIVOS


• Reconhecer os diversos documentos que constituem um registo histórico(conjunto de ficheiros que deverão existir em qualquer unidade industrial);

• Organizar os ficheiros necessários à constituição de um programa de gestãoda manutenção e dos equipamentos.

TEMAS

• Ficheiros base

• Ficheiros de inspecção periódica

• Acompanhamento da reparação

• Registo histórico

• Resumo




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V . 2V . 2V . 2V . 2V . 2



Se é difícil imaginar uma unidade industrial sem a existência de válvulas, tambémo é sem documentação de suporte.

Esta documentação é fundamental para a gestão e controlo dos equipamentosexistentes e poderemos considerá-la, mesmo, como uma ferramenta essencialpara a implementação de um sistema de manutenção.

Para que a gestão e controlo do sistema se faça de uma maneira fácil e eficaz,é necessário não sobrecarregar o mesmo com documentação a mais. Noentanto, alguns elementos são considerados básicos e deverão constar em umou mais documentos de suporte.

Em primeiro lugar, consideremos a ficha do equipamento. Esta ficha pode, edeve, 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 fichaoriginal, ou tentar obter todos os elementos possíveis, como, por exemplo,aqueles que normalmente se encontram na placa da válvula.

A figura V.1 representa uma das formas de agregar os elementos de uma válvula,podendo a mesma variar em formato ou número de elementos, de acordo comas necessidades de cada programa de gestão da manutenção.

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

Os dispositivos de segurança (válvulas e discos de ruptura) diferem um poucodas válvulas em geral, visto possuírem outros parâmetros a registar, tais como:pressão de serviço, pressão de abertura em bancada e em serviço, pressão derebentamento, contrapressão, entre outros. A figura V.2 reúne os elementosbásicos de um dispositivo de segurança (disco de ruptura). A figura V.3 refere-se

a uma válvula de segurança, segurança/alívio ou alívio.

FICHEIROS BASE



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A pressão de rebentamento de um disco de ruptura é sempre correspondente auma determinada temperatura. Assim, o valor da pressão de rebentamento e atemperatura 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)



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Figura V.5 - Ficha de existências em armazém

A reparação pressupõe, também, a existência de fichas de acompanhamentoque talvez sejam as mais importantes em termos de definição do período deinspecção ideal.

As figuras V.6 e V.7 constituem dois exemplos de como elaborar uma ficha deacompanhamento de reparação para válvulas em geral e para dispositivos desegurança (válvulas).

É essencial compreender que qualquer sistema de gestão da manutenção sóresultará se houver uma interligação de todos os dados contidos nadocumentação objecto desta Unidade Temática. Isoladamente, como se podecompreender, não será possível tirar quaisquer conclusões, quer de naturezaeconómica ou funcional.

ACOMPANHAMENTO DA REPARAÇÃO



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Figura V.6 - Ficha de acompanhamento de reparação geral de válvulas



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

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

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

REGISTO HISTÓRICO



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V . 8V . 8V . 8V . 8V . 8



Figuras V.8 - Registo Histórico de ensaios e reparações

Os documentos apresentados não devem ser entendidos como ideais. Cadaunidade industrial tem as suas características, e a forma mais correcta de oselaborar depende dos equipamentos em causa e da orgânica interna de cadainstalação.



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RESUMO

Os documentos necessários para se partir para um programa de gestão demanutenção 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.



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V . 10V . 10V . 10V . 10V . 10


Componente Prática


1. Observe o registo histórico seguinte e diga qual a medida correctiva que seimpõe de imediato.

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



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão M . T

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Ensaios

EnsaiosEnsaiosEnsaiosEnsaiosEnsaios



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Válvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de PressãoVálvulas e Sistemas de Alívio de Pressão VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1VI . 1

Ensaios

OBJECTIVOS


• Identificar os tipos de ensaios existentes;

• Reconhecer as condições em que os ensaios são efectuados (tanto emválvulas 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)

• Ensaio real

• Ensaio utilizando uma força exterior à válvula

• Ensaio utilizando seccionamento a montante

• Resumo




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VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2VI . 2

Ensaios


Alguns dos ensaios que iremos abordar pressupõem a existência de umabancada de ensaios.

Resumidamente, poder-se-á definir como o equipamento necessário para aefectivação dos testes de estanquicidade e de calibração. Este equipamento émontado como um todo e deverá ser mantido, sempre, em perfeitas condiçõesde funcionamento, visto que a necessidade da sua utilização poderá ser imediata.Os fluidos de teste 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 decorrosão.

Para pressões bastante elevadas (± 200 Kg/cm²) é, normalmente, utilizada aconjugação de ar e água.

A figura VI.1 representa um dos modelos de uma bancada de ensaios.

A adaptação de uma bancada de testes para dispositivos de segurança nãodifere muito daquela utilizada para as válvulas em geral. Visto existir já a fontede alimentação e todo o restante aparato, é somente necessário obter asadaptações necessárias para a ligação à bancada da válvula sujeita a teste.

Figura VI.1 - Bancada de ensaios

BANCADA DE ENSAIOS

Legenda:

1 - Reservatório; 4 - Manómetro;

2 - Entrada de ar; 5 - Dispositivo de segurança;

3 - Entrada de uma fonte de alimentação 6 - Purga.suplementar;



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Ensaios


Importante será notar que o reservatório, tubagem e flanges, são equipamentossob pressão e, como tal, o seu fabrico deverá estar de acordo com a legislaçãoem vigor.

Os materiais a aplicar deverão ser resistentes à corrosão e pressões pretendidas.

Como vimos, o ensaio de vedação é uma constante em qualquer válvula, e é detoda a conveniência que seja sempre efectuado, nas seguintes situações:

• Quando seja adquirida uma válvula nova;• Após acções de manutenção.

Aquisição de válvula nova (cunha)

A aquisição de uma válvula nova não significa que a mesma esteja em perfeitascondições de vedação.

É muito frequente encontrar válvulas novas que, depois de postas em serviço,apresentam problemas de vedação. Por isso, é importante submeter as mesmasa um ensaio, a que se poderá chamar de recepção.

Consoante o modelo de válvula, assim será efectuado o ensaio. Se estivermosem presença de uma válvula concebida para que o fluxo de fluido se faça emambas as direcções como, por exemplo, uma válvula de cunha, então o ensaioterá de ser efectuado também nos dois sentidos. Se a válvula possuir uma setaindicadora do sentido do fluxo (válvula de globo), então o ensaio será efectuadocom pressão a montante e a observação da fuga a jusante.

Existem, tal como para a selecção dos materiais, normas que definem quaisos ensaios a fazer e quais os parâmetros a respeitar.

Como exemplo, citamos a norma API ( American Petroleum Institute) 598, aqual define, consoante o material e classe da válvula, a pressão a aplicar noensaio, exceptuando os dispositivos de segurança. O tipo de fluido, tempode duração e fuga admissível também são contemplados.

Se o fluido for ar comprimido, a pressão de teste será limitada entre4,2 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 como o material e a classe da válvula. A água deveráconter um inibidor de corrosão.

ENSAIOS DE VEDAÇÃO



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VI . 4VI . 4VI . 4VI . 4VI . 4

Ensaios


A tabela VI.1 relaciona o tempo de duração mínimo exigido para o ensaio devedação com a dimensão da válvula, baseado também na norma API 598 e, nocaso concreto, de uma válvula de cunha.

Se o teste for feito com ar, a unidade a considerar será o n.º de bolhas/minuto.Se for efectuado com água, a unidade será o n.º de gotas/minuto.

Tabela VI.1 - Dimensões / tempo mínimo de duração

A tabelaVI.2 relaciona a fuga admissível por minuto, em função das dimensões.Neste caso, trata-se de faces de vedação metal com metal, também em umaválvula de cunha.

Tabela VI.2 - Dimensões / fuga admissível

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

Aquisição de válvula nova (disposi tivo de segurança)

O teste de vedação dos dispositivos de segurança também é regulamentado por diversas normas. Pode ser efectuado com ar comprimido ou com água. Nestecaso concreto, e como exemplo, a norma API ( American Petroleum Institute)STANDARD 527 define as fugas admissíveis, em zona de vedação metal com

metal, consoante o orifício, a pressão de abertura, com fole ou sem fole.

DURAÇÃO MÍNIMADIMENSÕES DO TESTE

(em segundos)

2" ou inferior 15

2½” a 6" 60

8" a 12" 120

14" ou superior 120

MÁX. FUGADIMENSÕES ADMISSÍVEL

(gotas/minuto)

2" ou inferior 0

2½” a 6" 12

8" a 12" 20

14" ou superior 28



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Ensaios


O orifício não é mais do que a área mínima existente no interior da sede, oqual regula o caudal escoado pela válvula. É normalmente referenciada emilustrações como d

o (diâmetro do orifício) e identificado por uma letra. O documento

que define a área do orifício é a norma API 526.

A figura VI.2 mostra onde deve ser medido o diâmetro do orifício.

A tabela VI.3 relaciona a letra do orifício com a respectiva área, de acordocom 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 metalcom metal e com a temperatura de ensaio aproximada de 15,6°C.

Figura VI.2 - Localização do diâmetro do orifício

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

Obs.: 1 in² = 6,452cm²

Designação Área do Designação Área doda letra orifício da letra orifício

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



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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 acessóriosde modo a poder fazer-se a contagem das bolhas. Novamente, a norma API 527constitui um auxiliar importante no dimensionamento desses mesmosacessórios.

Esse acessórios são constituídos, fundamentalmente, por:

• Uma flange, cujo material poderá ser leve e, simultaneamente, poucosujeito a deformações como, por exemplo, a “ebonite”. Esta flange seráaplicada na descarga da válvula e fixa por grampos. Deverá possuir umanel de borracha pelo interior, de modo a que não haja fugas pela face deencosto das duas flanges. É também importante que possua um orifícioque permita o escoamento do ar, no caso da válvula abrir durante o ensaiode vedação;

• Um tubo aplicado na flange de teste com 7,9 mm de diâmetro exterior e0,89 mm de espessura. Este tubo será mergulhado numa tina de água,até uma profundidade de 12 mm.

A figura VI.3 representa um dispositivo de segurança, montado na bancada deteste e com os acessórios do ensaio de vedação igualmente montados.

Tipo de Orifício Fuga máx. Fuga máx.

válvula (Letra) Bolhas/min m3/24 horas

Convencional ≤ a F 40 0,017

Balanceada ≤ a F 40 0,021

Convencional ≥ a G 20 0,0085

Balanceada ≥ a G 20 0,013



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Figura VI.3 - Aparato para o teste de vedação

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

Após acções de manutenção

Os ensaios atrás descritos, 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 suaimportância, quer numa situação, quer noutra.

Os ensaios de calibração de dispositivos de segurança em bancada envolvem,como vimos na Unidade Temática IV, duas cotas que foram previamente 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 IV.3), caso exista.

Legenda :

1 - Reservatório; 3 - Tubo para contagem de bolhas;

2 - Flange de teste; 4 - Tina com água;

H - Profundidade do tubo na água - 12mm.

ENSAIOS DE CALIBRAÇÃO EM BANCADA (DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA)



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Depois de seleccionar o manómetro mais compatível com os parâmetros deabertura da válvula sujeita a teste, a pressão é, então, elevada vagarosamente,até a válvula abrir.

Se houver correcções a fazer, a pressão do reservatório deverá ser reduzida empelo 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 calibraçãofinal rigorosa.

Após estar concluída a calibração, e para efeitos do ensaio de vedação descritono tema anterior, a pressão é, então, reduzida para 90% da pressão de abertura,

no caso de faces de vedação metal com metal, e para 95%, no caso de facesde vedação metal com material elástico.

Caso a válvula cumpra com as exigências requeridas, será, então, selada, demodo a garantir a não adulteração dos resultados obtidos. Todas as alteraçõesde regulação, efectuadas após a válvula ter sido selada, só deverão ser realizadaspor pessoal autorizado e devidamente registadas.

Existem, actualmente, três métodos de ensaio de dispositivos de segurançaem funcionamento. São eles os seguintes:

• Ensaio real;

• Ensaio utilizando uma força exterior à válvula;

• Ensaio utilizando seccionamento a montante.

Ensaio real

O ensaio real é, entre os ensaios em funcionamento, o mais antigo. Consiste

na pressurização do equipamento onde a válvula se encontra instalada, até seatingir a pressão de abertura da mesma.

É normal ser efectuado, periodicamente, em geradores de vapor (caldeiras).

No entanto, nem todos os equipamentos podem ser sujeitos a este tipo deensaio, devido à natureza do fluido que neles circula, assim como àindisponibilidade dos mesmos. São ensaios que envolvem grandes consumosde energia, meios logísticos e humanos, e provocam, normalmente, atrasos noarranque da instalação.

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

de vapor.

ENSAIOS EM FUNCIONAMENTO (DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA)



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Ensaio utilizando uma força exterior à válvula

Com a evolução da tecnologia, foram-se desenvolvendo métodos que permitem,não só testar e calibrar as válvulas em funcionamento, como também obter registos de ensaio, os quais contêm indicações dos valores de abertura ecomportamento da válvula.

A figura VI.4 representa um destes equipamentos, o qual, no caso concreto, seencontra actualmente em função no nosso país.

O princípio de funcionamento é simples.

Consiste na montagem de um macaco hidráulico, assente no topo do castelo eligado à haste por meio de um adaptador. A pressão hidráulica é fornecida por um compressor. Esta pressão é injectada no cilindro superior, traccionando ahaste e fazendo com que a válvula se abra.

Uma célula de carga, existente também no macaco hidráulico, transmite umsinal eléctrico ao registador gráfico, correspondente à força efectuada.

Figura VI.4 - Equipamento para ensaios em funcionamento

Legenda:

1 - Macaco hidráulico; 4 - Compressor;

2 - Cilindros superior e inferior; 5 - Registador gráfico.

3 - Célula de carga;



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

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

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

• As válvulas podem ser testadas com a fábrica em funcionamento normalou 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;

• Os níveis de ruído são reduzidos consideravelmente.

Os casos típicos de utilização são os seguintes:

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

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

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

Ensaio utilizando seccionamento a montante

Este ensaio é raramente utilizado e só poderá ser efectuado se houver umaválvula de seccionamento antes da válvula de segurança.

Entre as flanges de ligação da válvula com o dispositivo de segurança, deveráexistir um pequeno troço de tubo, vulgarmente chamado “carrinho”, o qualpermitirá a aplicação de uma picagem de entrada de ar ou azoto. Esta picagempermite também saber se a válvula de seccionamento, quando fechada, dápassagem ou não. A figura VI.5 representa o tipo de montagem descrito.



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Ensaios


Figura VI.5 - Aparato para teste com seccionamento

a montante

Legenda:

1 - Válvula de seccionamento;

2 - Tubagem de descarga;

3 - “Carrinho”;4 - Entrada de ar.



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Ensaios


RESUMO

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

• Ensaios de vedação;

• Ensaios de calibração em bancada (dispositivos de segurança);

• Ensaios em funcionamento (dispositivos de segurança).



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Ensaios

Componente Prática


1. Qual é a razão para a necessidade do ensaio de vedação na recepção deuma 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 desegurança balanceado (com fole), cuja pressão de abertura a frio é de25 Kg/cm² e possui o orifício F, qual o número máximo de bolhas admissíveispor minuto que se deverão registar?



IEFPIEFPIEFPIEFPIEFP · ISQISQISQISQISQ Bibliografia

BIBLIOGRAFIA

ANSI (American Nacional Standard 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 (American Petroleum Institute)

API - Guide for Inspection of Refinery Equipment Chapter XI - Pipe, Valves and

Fittings API 520 - Recomended Practice for the Design and Installation of Pressure-

-relieving Systems in Refineries

API 526 - Flanged Steel Safety Relief Valves

API 527 - Comercial Seat Tightness of Safety Relief Valves with Metal to Metal

Seats

API 598 - Valve Inspection and Test

API 600 - Steel Gate Valves Flanged or Buttwelding Ends

API 2000 - Venting Atmosfheric and Low Pressure Storage Tanks

ASME (American Society of Mechanical Engineers)

ASME Boiler and Pressure Vessel Code Section VIII - Division I

ASTM (American Society for Testing and 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

valvulas e sistemas de alivio de pressão

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