Introdução
Na indústria de manufatura, as válvulas de alívio de pressão e válvulas de segurança desempenham um papel essencial na proteção de sistemas contra pressões excessivas. No entanto, em algumas situações, essas válvulas podem falhar, liberando pressão prematuramente ou causando vazamentos e vibrações indesejáveis. Nesse contexto, a prática segura de identificar e solucionar as causas dessas falhas é crucial. Este artigo explora detalhadamente as possíveis causas de falha das válvulas de alívio de pressão em um sistema industrial e apresenta métodos para testar, reparar ou substituir esses dispositivos para assegurar um funcionamento seguro e eficiente.
Falha em Válvulas de Alívio de Pressão
As válvulas de alívio de pressão e válvulas de segurança são fundamentais para manter sistemas hidráulicos e pneumáticos operando abaixo da pressão pré-estabelecida. Dependendo da aplicação, elas podem desempenhar diferentes funções, como:
1. Reduzir a pressão a jusante para um nível constante sempre que esta ultrapassa um limite pré-determinado.
2. Manter pressões sustentadas a montante ou a jusante da válvula.
3. Reduzir picos ou pulsos de pressão para proteger equipamentos instalados a jusante.
Uma válvula de alívio de pressão adequadamente manutenida pode ter uma vida útil de até trinta anos. No entanto, com o passar do tempo, essas válvulas estão sujeitas a falhas. É de extrema importância reconhecer os sinais de falha para resolver o problema rapidamente e manter a segurança das instalações. Durante a solução de problemas do sistema, é essencial estar atento a vários indicadores que podem apontar para problemas nas válvulas de alívio de pressão.
O válvula não atingir uma pressão específica.
A incapacidade de um sistema de atingir a pressão projetada pode indicar uma possível falha na válvula de alívio de pressão, resultando em uma redução na produção. A verificação da válvula de alívio de pressão é fundamental para determinar a causa do problema e, em alguns casos, pode ser corrigida.
Calibração Incorreta: A calibração inadequada da válvula de alívio de pressão, configurada com uma pressão incorreta, pode ocasionar o alívio prematuro do fluido. Isso pode acontecer quando ocorrem mudanças no projeto das instalações da planta e a válvula de alívio de pressão não é recalibrada para a nova pressão operacional normal do sistema. Nesse caso, o ajuste da pressão configurada da válvula é necessário para solucionar o problema.
Desgaste: Caso a válvula de alívio de pressão esteja calibrada corretamente e todos os outros aspectos do sistema estejam funcionando adequadamente, é provável que a substituição da válvula de alívio de pressão seja apropriada. A válvula pode sofrer danos após anos de serviço e, devido à presença de sujeira e poeira no ambiente, pode ocorrer a obstrução do fechamento completo da válvula. Essa condição frequentemente causa vibrações nas válvulas de alívio de pressão, nas quais a válvula abre e fecha rapidamente, prejudicando seu funcionamento correto.
O Sistema Opera Acima da Pressão Máxima Permitida
Quando a pressão do sistema ultrapassa o limite máximo permitido, é esperado que uma válvula de alívio de pressão ou válvula de segurança entre em operação para liberar o excesso de pressão, garantindo a segurança das instalações e equipamentos. No entanto, caso a válvula de alívio de pressão não se abra conforme a pressão do sistema excede o valor configurado como máximo, é provável que a válvula apresente um problema.
Nesse cenário, é imprescindível verificar se a válvula está calibrada corretamente com a pressão configurada apropriada. Além disso, é fundamental conduzir uma inspeção minuciosa das instalações para determinar a causa do aumento excessivo de pressão. A presença de contaminantes, como sujeira, poeira e corrosão, pode ocasionar o travamento da válvula, impedindo sua abertura efetiva.
Caso não seja possível limpar e ou realizar a manutenção imediata da válula, considerando que é equipamento de segurança pode gerar efeitos desastrosos.
Vazamento em Válvula de Alívio de Pressão
A ocorrência de vazamentos em válvulas de alívio de pressão pode ser motivada por diversas causas:
- Não totalmente fechada: Ambientes industriais sujeitos ao acúmulo de poeira podem resultar no depósito de detritos dentro da válvula de alívio de pressão, prejudicando seu completo fechamento e levando ao vazamento.
- Danos: Exposição a temperaturas extremas e desgaste ao longo do tempo podem ocasionar danos na válvula de alívio de pressão, como quebra de mola. Tais danos afetam a capacidade da válvula de fechar adequadamente, resultando em vazamentos.
- Tamanho incorreto: Uma válvula inadequadamente dimensionada pode apresentar falhas no seu funcionamento e é mais propensa a apresentar vazamentos. Para informações detalhadas sobre a seleção e dimensionamento de válvulas de alívio de pressão, consulte nosso artigo específico sobre o tema.
Para corrigir o vazamento em uma válvula de alívio de pressão:
- Desligue e despressurise o sistema quando o vazamento for detectado na válvula de alívio de pressão.
- Determine cuidadosamente a causa do vazamento por meio de uma análise minuciosa das tubulações e da válvula. A identificação da origem do vazamento pode ser um desafio, uma vez que diversas causas potenciais devem ser consideradas. Realize testes de vazamento de qualidade em linha (abordados posteriormente) para identificar a causa raiz do problema.
- Para o reparo inicial da válvula de segurança, aperte ou substitua os parafusos da tampa e ajuste as porcas , seguindo rigorosamente as diretrizes do fabricante da válvula.
- Caso a válvula continue apresentando mau funcionamento mesmo após o reparo inicial, execute eventuais reparos adicionais necessários. Se, ainda assim, o problema persistir, considere a substituição da válvula por uma nova e adequada para o sistema.
Testando uma válvula de alívio de pressão ou válvula de segurança
Métodos de teste
Existem três tipos de métodos de teste para testar uma válvula de alívio de pressão.
Teste de bancada
O teste de bancada é um procedimento de análise e verificação das válvulas de alívio de pressão mais preciso e rigoroso. Nesse processo, todas as válvulas são retiradas do sistema em que estão operando e encaminhadas para um laboratório especializado.
No laboratório, as válvulas são submetidas a testes rigorosos e minuciosos para avaliar sua performance, resistência e precisão de funcionamento. Caso sejam identificadas quaisquer falhas ou desvios de especificação, as válvulas passam por procedimentos de reparo adequados.
Após a conclusão do reparo, as válvulas são novamente instaladas no sistema de origem. Esse método de teste é considerado o mais criterioso e eficiente para garantir que as válvulas de alívio de pressão atendam aos padrões de qualidade e segurança exigidos pela indústria.
Ao submeter as válvulas ao teste de bancada, os fabricantes asseguram que os equipamentos estarão em pleno funcionamento e aptos a desempenhar suas funções de forma confiável e precisa, contribuindo para a eficiência operacional e a segurança dos processos industriais em que são empregados.
Teste em linha
O procedimento de teste em linha não requer a remoção das válvulas nem a interrupção do funcionamento da instalação. Um técnico treinado pode testar as válvulas no sistema para calcular seus pontos de ajuste. O teste em linha é popular para inspeções regulares obrigatórias e fornece resultados precisos, eliminando a necessidade de interrupção do sistema. O método oferece relatórios em tempo real dentro do sistema e também elimina danos relacionados ao transporte.
Teste realizado no local
É possível realizar testes manuais no local para determinadas válvulas de alívio de pressão. Para realizar um teste realizado no local, acione manualmente a alavanca de teste na válvula de alívio de pressão. Esse teste garante que a válvula possa abrir e fechar adequadamente, mas não verifica a que pressão a válvula abre e fecha. Trata-se de um teste básico realizado trimestral ou semestralmente em válvulas de alívio de pressão, garantindo a funcionalidade mais básica dessas válvulas.
A Figura 2 mostra o procedimento de teste funcional de uma válvula de alívio de pressão. Antes de iniciar o experimento, verifique as fichas técnicas da válvula de alívio de pressão e certifique-se de que o experimento esteja em conformidade com as diretrizes do fabricante. Além disso, verifique se a válvula está corretamente calibrada para o ponto de ajuste.
1- Configure a válvula de alívio de pressão e os componentes associados, conforme mostrado na Figura 2.
2- Conecte a linha de N2 à entrada do coletor de teste (o sistema conectado à válvula de alívio de pressão).
3- Ajuste a pressão por meio de um regulador (Figura 2 rotulado como A). A válvula agulha (Figura 2 rotulado como B) permite gradualmente o fluxo do meio à medida que a pressão muda no regulador.
4 – Aumente gradualmente a pressão até que a válvula de alívio de pressão (Figura 2 rotulado como D) se abra. O “Teste de Estouro” testa a pressão de ajuste da válvula de alívio de pressão comprimindo a pressão na entrada da válvula até que ela se abra. O usuário compara a pressão que faz com que a válvula se abra com a pressão de ajuste da válvula para verificar se a válvula se abre na pressão de ajuste ou não.
5- Anote a leitura no manômetro de teste (Figura 2 rotulado como C) e compare-a com a pressão de ajuste da válvula. Realize esta etapa 2-3 vezes para confirmação.
6- Os critérios de aceitação para a válvula de alívio de pressão dependem se a pressão registrada está dentro dos valores de tolerância conforme os códigos ASME dados na Tabela 1.
7- Após o teste de pressão de ajuste, faça o teste de vazamento na válvula de alívio de pressão. Esse teste é feito mantendo a pressão de teste a 90 por cento da pressão de ajuste e contando o número de bolhas produzidas por minuto. O vazamento de ar ou nitrogênio através do assento e do disco da válvula de alívio de pressão produz bolhas. A API 527 fornece critérios de aceitação para o teste de vazamento:
7.1- Conte o número de bolhas produzidas em um minuto.
7.2- O valor deve ser zero para válvulas de alívio de pressão com assentos macios e não deve exceder o valor especificado na Tabela 2 para válvulas com assentos metálicos.
8 – Se o teste confirmar que o vazamento da válvula de alívio de pressão não está dentro do limite de tolerância, existem algumas maneiras de diagnosticar e resolver o vazamento.
8.1 – Primeiro, determine a causa do vazamento. Verifique se há danos mecânicos na válvula, tamanho incorreto ou sujeira e detritos obstruindo a válvula.
8.2 – Em seguida, avalie se é necessário reparar ou substituir a válvula. Por exemplo, substitua a válvula se ela estiver danificada ou com o tamanho errado. Repare a válvula se ela puder ser limpa e ajustada para funcionar corretamente.
Uma vez que a válvula de alívio de pressão funciona bem após o reparo ou substituição da válvula danificada, implemente uma rotina de manutenção e testes regulares. Uma válvula de alívio de pressão danificada pode representar riscos graves para a funcionalidade de uma instalação.
Observação: Não remova o selo do fabricante nem ajuste a configuração durante os testes.
| ASME code section I | |
| Set pressure | Tolerance |
| 1.0 – 5.0 Kg/Cm2 G | ± 0.14 Kg/Cm2 G |
| 5.1 – 21.0 Kg/Cm2 G | ± 3% |
| 21.1 – 70.0 Kg/Cm2 G | ± 0.70 Kg/Cm2 G |
| > 70.0 Kg/Cm2 G | ± 1% |
| ASME code section I | |
| Set pressure | Tolerance |
| 1.0 – 5.0 Kg/Cm2 G | ± 0.14 Kg/Cm2 G |
| 5.1 – 21.0 Kg/Cm2 G | ± 3% |
| 21.1 – 70.0 Kg/Cm2 G | ± 0.70 Kg/Cm2 G |
| > 70.0 Kg/Cm2 G | ± 1% |
| Pressão de ajuste a 15,6 graus Celsius (60 graus Fahrenheit) MPA (psig) | Diâmetro do orifício < 18 mm (0,7 pol) Taxa de vazamento (bolhas/min) | Diâmetro do orifício > 18 mm (0,7 pol) Taxa de vazamento (bolhas/min) |
| 0.013 – 6.896 (15-1000) | 40 | 20 |
| 10.3 (1500) | 60 | 30 |
| 13.8 (2000) | 80 | 40 |
| 17.2 (2500) | 100 | 50 |
| 20.7 (3000) | 100 | 60 |
| 27.6 (4000) | 100 | 80 |
| 34.4 (5000) | 100 | 100 |
| 41.4 (6000) | 100 | 100 |
A frequência de teste de uma válvula de alívio de pressão deve ser determinada com base nas necessidades específicas de cada aplicação. O API 576 recomenda a realização de testes conforme necessário para garantir que a válvula esteja em condições operacionais satisfatórias. Para estabelecer um plano adequado de testes, considere os seguintes exemplos:
- Ambiente Corrosivo e Poluído:
- Teste a válvula de alívio de pressão trimestralmente para garantir o seu desempenho adequado em ambientes com alta corrosão e contaminação.
- Faça inspeções visuais regulares para identificar o acúmulo de resíduos e corrosão nas partes externas da válvula.
- Condições de Vibração:
- Teste a válvula de alívio de pressão mensalmente ou a cada duas semanas em sistemas sujeitos a vibrações intensas.
- Verifique os suportes e fixações da válvula para garantir que estejam adequadamente instalados e resistentes às vibrações.
- Cargas Pulsantes:
- Teste a válvula de alívio de pressão semanalmente ou a cada duas semanas em sistemas com cargas pulsantes.
- Monitore as leituras de pressão durante o teste para verificar se a válvula está respondendo adequadamente às variações de pressão.
- Baixa Diferença entre Pressão Ajustada e Operacional:
- Realize testes a cada três meses em sistemas onde a diferença entre a pressão ajustada e a pressão operacional é baixa.
- Ajuste a válvula, se necessário, para garantir que ela abra no valor de pressão adequado.
- Histórico de Testes Satisfatório:
- Se a válvula tem um histórico de testes consistentemente satisfatório, estenda o intervalo entre os testes para seis meses ou um ano, dependendo das condições operacionais e do ambiente.
- Novos Processos:
- Realize uma inspeção inicial da válvula de alívio de pressão logo após o início das operações do novo processo.
- Com base nos resultados da inspeção inicial, estabeleça um plano de testes adequado, considerando as características específicas do novo processo.
Lembrando sempre que a segurança é uma prioridade, é essencial realizar testes após cada evento de incêndio e realizar manutenções preventivas, como a substituição da junta de vedação da válvula conforme necessário. As frequências de teste devem ser adaptadas às condições e requisitos específicos de cada instalação para garantir a operação segura e confiável das válvulas de alívio de pressão.