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Existem dois tipos principais de válvulas de alívio: Válvulas de alívio com mola e válvulas de alívio piloto-operadas. Também são relevantes as chamadas válvulas de troca, que garantem a disponibilidade contínua do sistema.
A válvula de segurança com mola é um dos principais tipos de válvulas de segurança nas quais a força de fechamento ou força de mola é aplicada por uma mola espiral.
Em um relance:
Em uma válvula de segurança com mola, a força de fechamento ou força de mola é aplicada por uma mola espiral que é comprimida por um parafuso de ajuste.
A força da mola é transmitida para o disco através haste. O disco se fecha contra a vedação do bocal desde que a força da mola seja maior do que a força criada pela pressão na entrada da válvula. A ilustração mostra uma ampliação da área da vedação do bocal e do disco de uma válvula de alívio e as forças que atuam sobre o disco.
Abertura da válvula
No caso de um mau funcionamento do sistema, a válvula abre a uma pressão de ajuste definida. A força da mola Fs atua na direção do fechamento e Fp, a força criada pela pressão na entrada da válvula de alívio, atua na direção da abertura. Com a pressão definida, as forças Fs e Fp são equilibradas. Não há força resultante para segurar o disco na vedação. A válvula de segurança abrirá de forma visível ou audível (primeiro som audível).
A pressão sob a válvula deve subir acima da pressão ajustada antes que a válvula alcance um curso detectável. Como resultado da restrição do fluxo entre o disco e o anel de ajuste, a pressão se acumula na câmara de pressão. A pressão agora atua sobre uma área de disco ampliada. Isto aumenta a força Fp para que a força adicional de mola necessária para comprimir ainda mais a mola seja superada. A válvula de alivio, então, abre rapidamente com um "pop", na maioria dos casos com o curso completo.
A sobrepressão é o aumento da pressão acima da pressão ajustada necessária para que a válvula de alívio atinja a elevação total e a capacidade total. A sobrepressão é normalmente expressa como uma porcentagem da pressão definida. As diretrizes e normas prescrevem limites para a sobrepressão máxima. Um valor típico é de 10%. O valor varia de 3% a 21%, dependendo do padrão e da aplicação.
Fechamento da válvula
Na maioria das aplicações, uma válvula projetada adequadamente reduzirá a pressão no vaso quando o fluido for descarregado. Consequentemente, a pressão no vaso diminuirá e a força Fp também será reduzida. A pressão estabelecida, entretanto, a corrente ainda atua sobre a área aumentada do disco, fazendo com que a válvula permaneça aberta. Uma redução adicional na pressão é necessária até que a força da mola Fs seja novamente maior que Fp e a válvula de alívio comece a fechar novamente. Na pressão de fechamento, o disco toca novamente vedação do bocal e a válvula de alívio é fechada novamente.
O diferencial de alívio é a diferença entre a pressão de ajuste e a pressão de fechamento de uma válvula de segurança e é expressa como uma porcentagem da pressão de ajuste. O valor varia de -4% a -20%, dependendo do regulamento e da aplicação (vapor, gás, líquido).
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O diagrama mostra uma curva de função típica de uma válvula de alívio com mola. É importante entender que a pressão operacional do equipamento a ser protegido deve ser menor do que a pressão de fechamento da válvula. A maioria dos fabricantes, assim como os manuais recomendam uma diferença de 3 - 5% entre a pressão de fechamento e a pressão operacional para garantir um fechamento limpo da válvula e para recuperar uma boa estanqueidade do assento.
Operação de uma válvula de segurança da série 526 API com anel de ajuste e liberação inicial audível à pressão definida.
Como funciona uma válvula de alívio com mola?
As válvulas de alívio são projetadas para abrir e liberar o excesso de pressão dos vasos ou equipamentos e depois fechar novamente. As válvulas de alívio com mola são um dos principais tipos de válvulas de segurança nas quais a força de fechamento ou força de mola é aplicada por uma mola espiral.
A que pressão as válvulas de alívio com mola abrem?
A força da mola (Fs) é transmitida para o disco através haste. O disco se fecha contra vedação do bocal desde que a força da mola seja maior que a força criada pela pressão na entrada da válvula (Fp). Se as forças Fs e Fp estiverem equilibradas, a pressão definida está presente. A válvula se abre e a pressão é reduzida. Se a força da mola Fs for novamente maior que Fp, a válvula de segurança começa a fechar novamente.
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