Noções básicas sobre válvulas de alívio de pressão – Válvulas de alívio de segurança com mola-
Aprenda pela primeira vez ou aprimore este produto de válvula comum.
As válvulas de alívio de pressão existem há centenas de anos e continuam a desempenhar um papel muito importante como a última linha de defesa para a proteção de vidas e propriedades no caso de um evento de sobrepressão.
Dependendo do seu nível de conhecimento, este artigo pode ser um excelente ponto de partida para aprender tudo sobre os fundamentos das válvulas de alívio de pressão ou pode ser uma atualização para quem gosta de-verificar e comparar notas. Este artigo será o primeiro de uma série de três artigos onde apresentaremos três tipos de válvulas de alívio de pressão. Neste primeiro artigo, abordaremos os fundamentos operacionais de uma válvula de segurança-com mola. Em artigos futuros, nossa segunda parcela cobrirá a operação de uma válvula de segurança-operada por piloto e uma terceira parcela cobrirá a operação de válvulas de segurança.
Válvula de alívio de pressão (PRV) é um termo usado para descrever uma categoria de válvulas projetadas para uso em aplicações de proteção contra sobrepressão. Você pode ter ouvido muitos termos diferentes para PRVs: válvula de segurança (SV), válvula de alívio (RV), válvula de alívio de segurança (SRV) ou válvula de segurança-operada por piloto (POSRV). Todos eles operam de forma semelhante, mas não são exatamente iguais, dependendo de com quem você fala e do nível de conhecimento sobre válvulas de alívio de pressão que se possui. Como qualquer outro tipo de equipamento, sempre que olhamos de fora para dentro, tudo parece igual. Se você começar a se aprofundar um pouco mais nos detalhes, descobrirá as diferenças. Então, vamos direto ao assunto e entrar em detalhes. Primeiro, cobriremos alguns termos e definições e depois entraremos em detalhes de como umválvula de segurança-com molaopera.
Válvula de alívio de pressão (PRV)- um dispositivo projetado para abrir e aliviar o excesso de pressão e, em seguida, fechar e impedir o fluxo adicional de fluido após a restauração das condições normais.
Válvula de alívio (RV)- uma válvula-de alívio de pressão acionada por mola, acionada pela pressão estática a montante da válvula. Uma válvula de alívio é usada principalmente com fluidos incompressíveis.
Válvula de Alívio de Segurança (SRV)- uma válvula-de alívio de pressão com mola que pode ser usada como válvula de segurança ou de alívio, dependendo da aplicação.
Válvula de alívio de segurança-operada por piloto (POSRV)- uma válvula de alívio de pressão na qual o dispositivo de alívio principal ou válvula principal é combinado e controlado por uma válvula de alívio de pressão auxiliar de auto-atuação chamada válvula piloto.
Válvula de segurança (SV)- uma válvula-de alívio de pressão acionada por mola, acionada pela pressão estática a montante da válvula e caracterizada por abertura rápida ou ação de estalo. Uma válvula de segurança é normalmente usada em fluidos compressíveis, principalmente vapor.
Agora, vamos entrar no tópico deste artigo, que é o básico operacional de uma válvula de alívio de segurança-acionada por mola (SRV).
Um SRV-acionado por mola consiste em um bocal de entrada conectado a um recipiente ou sistema a ser protegido, um disco que se move para controlar o fluxo através do bocal e uma mola que controla quando a válvula abre e a posição do disco. A válvula opera usando a pressão do sistema de entrada para superar uma carga de mola e, como resultado, a válvula abre para aliviar uma capacidade definida. Quando a válvula está fechada, conforme mostrado na Figura 1, a força da mola resiste à pressão a montante que atua contra as superfícies de assentamento (Área A). À medida que a pressão aumenta, a pressão em (A) tende a equalizar a força da mola e a pressão que mantém as sedes juntas se aproxima de zero.
Figura 1: Posição fechada SRV Crédito da foto: Todas as imagens são cortesia de Baker Hughes
Quando a pressão a montante aumenta para um a dois por cento da pressão de ajuste da válvula, o meio passará pelas superfícies de assentamento para dentro da Câmara B, conforme mostrado na Figura 2. A restrição de fluxo no orifício anular secundário faz com que a pressão se acumule e atue sobre uma área maior, criando uma força adicional para superar a força da mola. O disco então se afastará da sede do bico e a válvula “estalará” aberta.
Figura 2: SRV parcialmente aberto
Uma vez aberta a válvula, ocorre um aumento adicional de pressão-em (C), conforme mostrado na Figura 3. Isso se deve ao aumento repentino do fluxo e à restrição de fluxo através de outro orifício anular formado entre a borda interna do suporte do disco e o diâmetro externo do anel de ajuste. Estas forças adicionais em (C) fazem com que o disco se levante substancialmente no "estalo". O fluxo é restringido pela abertura entre a sede do bocal e a sede do disco até que a sede do disco tenha sido levantada da sede do bocal em aproximadamente um-quarto do diâmetro da garganta-do bocal. Após o disco ter atingido este grau de sustentação, o fluxo é restringido pelo orifício primário e não pela área entre as superfícies de assentamento. A purga (a diferença entre a pressão de abertura e fechamento) pode ser controlada dentro de limites posicionando o anel de ajuste único. A purga é causada quando a força da mola é incapaz de superar a soma das forças em (A), (B) e (C) até que a pressão em (A) caia abaixo da pressão definida.
Figura 3: SRV totalmente aberto
Abaixo, na Figura 4, está uma ilustração do fluxo de fluido através da válvula. É significativo reconhecer que a pressão do sistema entra através do bocal e permanece em alta pressão até se expandir através do orifício anular secundário. A pressão a jusante do orifício anular secundário é muito inferior à pressão do sistema.
Figura 4: Percurso de fluxo através de PRV
Características
Anel de ajuste
O anel de ajuste em uma válvula de segurança e alívio é colocado em posições predeterminadas antes da válvula ser colocada em serviço. A pré-configuração torna menos necessário abrir a válvula em serviço para verificar se o anel foi ajustado corretamente para atingir a capacidade de elevação e alívio necessária.
Ajuste simples de purga
Um único anel de ajuste ajusta a purga ou a pressão de reajuste em uma válvula de alívio de segurança. Quando o anel é movido para cima, a purga aumenta (diminuindo a pressão de reassentamento) e quando é movido para baixo, a purga diminui (aumentando a pressão de reajuste). Em comparação, quando as válvulas possuem dois ou mais anéis de ajuste, cada um afeta a ação da válvula, bem como a purga.
Indústrias e aplicações comuns
SRVs-carregados por mola podem ser encontrados em muitos setores. Algumas indústrias comuns incluem geração de energia, refino, petroquímica, química, petróleo e gás midstream, petróleo e gás upstream e celulose e papel. Algumas aplicações comuns para SRVs -acionados por mola incluem destilação, hidroprocessamento, reforma, craqueamento, mistura, fracionamento, compressão de gás de carga, separação, compressão, integridade de tubulação, desidratação e equilíbrio de aplicações de plantas para gases, líquidos e meios de aplicação bifásicos.
A operação de um SRV com mola-é básica em princípio, com apenas alguns elementos que controlam sua função. Há muito mais que pode ser discutido sobre SRVs, como tipos de trim, como eles operam e quando usar trim específico, mas por enquanto, nos limitaremos aos princípios básicos de operação do SRV. Procure artigos futuros sobre a operação de válvulas de segurança-operadas por piloto e válvulas de segurança.