A Análise Da Configuração De Válvulas De Alívio

UNIVERSIDADE FEDERAL DE SÃO CARLOS

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA

SEGURANÇA INDUSTRIAL E ANÁLISE DE RISCO

Prof. Dra. Alice Medeiros de Lima

 

ANÁLISE DA CONFIGURAÇÃO DE VÁLVULAS DE ALÍVIO

 

 

SÃO CARLOS

2023

1. Introdução aos sistemas de alívio de pressão

Dispositivos de alívio são considerados salvaguardas preventivas, pois protegem equipamentos de processo dos efeitos de alta pressão. O dispositivo de alívio de pressão pode nunca ser usado, mas deve funcionar corretamente sempre que for necessário.

O pessoal da planta deve ter certeza de que todos os sistemas de alívio de pressão são dimensionados adequadamente.

O cálculo do dimensionamento do relevo usa uma equação apropriada baseada em princípios hidrodinâmicos fundamentais para determinar a área de ventilação do dispositivo de alívio. O cálculo da área de ventilação de alívio depende da aplicação específica, do tipo

de fluxo (líquido, vapor ou bifásico) e o tipo de dispositivo de alívio selecionado.

O dispositivo de alívio começa a abrir na pressão de ajuste de alívio, com a pressão continuando a subir além da pressão definida. Um alívio projetado para manter a pressão na pressão de ajuste exigiria muito área de relevo grande e impraticável. A sobrepressão de alívio é uma característica do projeto do dispositivo e deve ser especificada antes do dimensionamento do relevo.

1. Identificação de problemas em configurações de válvulas de pressão

(f)        A seguir estão ilustradas configurações de válvulas de pressão não adequadas para a proteção do sistema.

Figura 1: Configuração analisada                            Figura 2: Componentes do sistema de controle de pressão

[pic 1]                                       [pic 2]

 Fonte:Crowl e Louvar (2015)                                            Fonte: Queda de Pressão nas Tubulações de    

                                                                        Entrada e Saída de Válvulas de Segurança e/ou Alívio.

        Na figura 1 a 1º tubulação,a tubulação de saída deve ser mais longa que a tubulação de entrada de vapor na válvula.

A figura 2, mostra os componentes do sistema de controle de pressão protegendo um vaso de pressão e descarregando diretamente para a atmosfera. Pode ser visto também os pontos de dreno recomendados e a região onde a queda de pressão deve ser limitada a 3% da pressão de ajuste da válvula. Estas perdas de pressão são a soma das perdas totais devido à configuração de conexão do tubo ao vaso, perdas por todo o comprimento do tubo de entrada entre o vaso e a válvula, e quando uma válvula de bloqueio é instalada, as perdas através desta.

        As mudanças na direção da tubulação de descarga devem ser minimizadas. Cotovelos de raio longo e transições graduais são recomendados sempre que for necessário. A tubulação de descarga deve ser cuidadosamente alinhada e ser projetada para ser suportada independentemente e jamais no corpo da válvula. Se por algum motivo o comprimento dessa tubulação tiver que ser demasiadamente longo, ela deverá ser devidamente apoiada numa estrutura independente da válvula. Quando essa tubulação está instalada na horizontal ela também poderá impor um peso excessivo sobre o corpo, componentes internos e tubulação de entrada.

(g) A figura 3 mostra um sistema de alívio de pressão constituído por um disco de ruptura e alívio operado por mola. O alívio normal passa pelo dispositivo operado por mola e o disco de ruptura atua como reserva para alívios maiores. No entanto, a configuração não está como o recomendado, ou seja, o alívio operado por mola abrirá primeiro - descarregando o material no topo do disco de ruptura. O disco de ruptura não funcionará na pressão de ajuste correta, o que pode gerar obstrução do lado do disco de ruptura.

A configuração correta da válvula de segurança com o disco de ruptura é em paralelo. Quando instalada em paralelo, o principal objetivo da válvula de segurança é controlar a sobrepressão do processo, moderar a pressão até que seja considerada aceitável e permitir que o processo continue. Se o excesso de pressão não puder ser controlado pela válvula (devido a mau funcionamento, bloqueio ou acúmulo excessivo de pressão), a pressão poderá continuar a aumentar até atingir a pressão mais alta para a qual o disco de ruptura foi ajustado. Após a ativação do disco de ruptura, ele fornece alívio adicional ou backup para sobrepressão, levando o sistema a uma condição segura.

Ao utilizar discos de ruptura e válvulas de segurança em paralelo, é necessário introduzir uma margem de pressão para evitar a abertura prematura do disco de ruptura. Isso exige que o ponto onde se ajusta a pressão de abertura da válvula de segurança, esteja abaixo da faixa de pressão de ruptura do disco de ruptura, com margem adequada.

Figura 3: Configuração analisada                              Figura 3.1: Componentes do sistema de controle de pressão

               [pic 3]                                                           [pic 4]       

Fonte: Crowl e Louvar (2015)                                              Fonte: Discos de ruptura: quando e por que usá-los?

                                               

Essa configuração é aplicável quando seu projeto considera um cenário de risco duplo com a sobrepressão do vaso e a falha da válvula de alívio de pressão. Outra recomendação para instalação paralela é proteger um vaso de pressão nos casos em que reações exotérmicas possam desenvolver condições de pressão anormalmente altas e incontroláveis.