A válvula de segurança é um dispositivo automático que abre quando a pressão de um equipamento ultrapassa o valor ajustado.
Sua função é descarregar o excesso de pressão e fechar novamente após o retorno às condições previstas de operação.
Esse mecanismo protege caldeiras, vasos de pressão, compressores e tubulações contra os riscos de sobrepressão.
A escolha depende do fluido, da pressão de ajuste e da vazão que precisa ser aliviada.
Um erro comum é especificar a válvula apenas pelo diâmetro da tubulação, como se fosse um registro.
Diferentemente de uma válvula reguladora, ela permanece fechada durante a operação normal e atua apenas quando ocorre uma condição anormal.
Por isso, o dimensionamento considera a capacidade de descarga na situação de falha, e não somente a bitola da linha.
O que é uma válvula de segurança?
A válvula de segurança atua como último recurso de proteção contra a sobrepressão, sem depender da intervenção do operador ou de energia externa.
A Norma Regulamentadora nº 13 (NR-13) inclui esses dispositivos entre os componentes destinados à proteção dos equipamentos. Ela também contempla válvulas de alívio, de segurança e alívio e piloto operadas.
Para cumprir essa função, o dispositivo precisa atender a três condições, descritas na palestra técnica sobre válvulas de segurança e alívio publicada pelo CREA-ES.
A primeira é abrir na pressão predeterminada pelo projeto, conhecida como pressão de ajuste.
Depois, deve descarregar a vazão necessária dentro do limite de sobrepressão permitido. Por fim, precisa fechar na faixa estabelecida e recuperar a vedação.
Essas etapas são essenciais porque a válvula não substitui os controles normais do processo, como pressostatos e reguladores de pressão.
Sua atuação ocorre quando esses recursos não conseguem impedir o aumento excessivo da pressão.
Para conhecer as diferenças entre os dispositivos utilizados nos sistemas industriais, consulte o artigo sobre tipos de válvulas industriais.
As partes da válvula de segurança
A válvula mais usada na indústria é a de carga direta por mola, e as partes dela aparecem na lista de componentes do catálogo da linha ARI-SAFE distribuído pela Bermo.
O corpo recebe o fluido pressurizado pela entrada e conduz a descarga pela saída lateral. Já a sede é o anel de vedação sobre o qual o disco se apoia para manter a válvula fechada.
Acima do disco ficam a haste e a guia da haste, responsáveis por manter o conjunto alinhado durante a movimentação.
A mola, instalada dentro do castelo, exerce a força necessária para pressionar o disco contra a sede.
O parafuso de ajuste altera a compressão da mola e, consequentemente, a pressão necessária para abrir a válvula.
Na parte superior, o capuz protege o mecanismo e pode incorporar uma alavanca, utilizada para abertura manual durante determinados testes.
Além desses componentes, alguns modelos possuem recursos adicionais, conforme as condições de operação.
O catálogo apresenta opções com disco de vedação macia, fole de borracha EPDM e fole de aço inoxidável.
O fole, por exemplo, possui formato sanfonado e serve para isolar a mola e a haste do fluido descarregado.
Em determinadas configurações, também permite compensar os efeitos da pressão existente na saída.
Por isso, informe ao fornecedor se o fluido é corrosivo ou se existe contrapressão na linha de descarga. Esses dados ajudam a definir a necessidade e o tipo de fole.
Como a válvula abre, descarrega e fecha
Durante a operação normal, a mola mantém o disco pressionado contra a sede, pois sua força supera a exercida pelo fluido.
Quando a pressão atinge o valor de ajuste, as forças se equilibram e o disco começa a subir.
Essa abertura permite que o fluido passe entre o disco e a sede até alcançar a saída de descarga.
Para atingir a vazão total prevista, a válvula pode precisar de uma elevação adicional de pressão, chamada sobrepressão.
Nas tabelas de capacidade do catálogo ARI-SAFE, as vazões de vapor saturado, ar e água consideram 10% de sobrepressão.
Isso demonstra que a capacidade de descarga depende das condições utilizadas no cálculo, de modo que uma mesma válvula pode apresentar vazões diferentes conforme o fluido e a pressão de operação.
Após o alívio, a pressão diminui e a mola empurra o disco novamente contra a sede.
O fechamento ocorre abaixo da pressão de ajuste, com uma diferença conhecida como diferencial de alívio, ou blowdown.
Esse intervalo evita que a válvula abra e feche repetidamente, fenômeno conhecido como chattering, que pode danificar a sede.
Quando esse diferencial não está ajustado corretamente, o equipamento pode apresentar ciclos sucessivos de abertura e fechamento.
Os sintomas e as possíveis causas desse comportamento estão no artigo sobre válvula de segurança vazando ou abrindo antes da hora.
Quais são os tipos de válvula de segurança?
Os tipos mais comuns são a de mola direta, a de bocal integral, a balanceada com fole, a de vedação macia e a piloto operada.
A diferença entre eles está na forma de abrir e no quanto cada um tolera de contrapressão, que é a pressão existente na saída da válvula.
A tabela resume as características apresentadas no artigo da Bermo sobre tipos de válvulas de segurança e na NR-13:
| Tipo | Como funciona | Quando se usa |
|---|---|---|
| Mola direta (convencional) | A mola calibrada mantém o disco contra a sede até a pressão de ajuste | Utilidades como vapor, ar e água, em baixa e média pressão |
| Bocal integral (full nozzle) | A entrada é uma peça única até a sede, o que melhora o controle do levantamento e reduz vibrações | Serviços severos, como petroquímica e alta pressão |
| Balanceada com fole | O fole isola a mola e compensa a pressão na saída | Linhas de descarga com contrapressão ou fluido agressivo |
| Vedação macia (soft seat) | O disco tem um elemento resiliente que melhora a estanqueidade | Gases e situações em que pequenos vazamentos não são aceitos |
| Piloto operada | Uma válvula auxiliar, o piloto, comanda a abertura da válvula principal | Casos definidos em projeto; a NR-13 a inclui entre os dispositivos de segurança |
Além do tipo construtivo, a válvula se diferencia pelo modo de abertura: instantânea, própria para gases e vapor, ou gradativa, própria para líquidos.
Essa diferença é o que separa a válvula de segurança da válvula de alívio, assunto do post sobre válvula de segurança ou de alívio.
A escolha do tipo, em qualquer caso, cabe ao projeto do equipamento e a um profissional habilitado.
Onde a válvula de segurança é obrigatória
A NR-13 estabelece requisitos de proteção contra sobrepressão para caldeiras e vasos de pressão abrangidos pela norma.
Nas caldeiras, a válvula de segurança deve ter pressão de abertura ajustada em valor igual ou inferior à Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA).
O ajuste também deve respeitar as tolerâncias e aberturas escalonadas previstas no código de construção.
A PMTA representa a maior pressão permitida para o equipamento, conforme seu código de construção, materiais, dimensões e condições de projeto.
Nos vasos de pressão, a norma admite válvula ou outro dispositivo de segurança, instalado diretamente no vaso ou no sistema que o inclui.
O ajuste também deve respeitar a PMTA e os requisitos do código de construção.
A norma prevê exceção para sistemas intrinsecamente protegidos, desde que exista parecer técnico de profissional legalmente habilitado.
A NR-13 não determina um único código de projeto para todas as válvulas. Em vez disso, exige o atendimento aos requisitos do código de construção do equipamento protegido.
Segundo o glossário da norma, esses códigos podem ser estabelecidos por entidades nacionais, internacionais ou estrangeiras.
Por isso, a documentação da válvula deve ser compatível com a do equipamento, inclusive quanto à pressão de abertura.
Os certificados de inspeção e teste também precisam permitir a rastreabilidade das informações.
Para caldeiras, os requisitos específicos estão detalhados no artigo sobre válvula de segurança de caldeira.
Além da instalação correta, a norma exige inspeção e testes periódicos das válvulas de segurança.
As válvulas de caldeiras e vasos de pressão devem passar por desmontagem, inspeção e testes em intervalos adequados à manutenção.
Nas caldeiras, esses intervalos não podem superar os prazos de inspeção de segurança periódica. Nos vasos, o limite corresponde ao prazo da inspeção periódica interna.
A norma também prevê situações excepcionais para testes em campo de válvulas de caldeiras, mediante justificativa técnica.
Os procedimentos e prazos estão explicados no artigo sobre calibração de válvula de segurança.
Na compra de equipamentos novos, a proteção contra sobrepressão também deve fazer parte da especificação.
A página de vasos de pressão reúne fornecedores de equipamentos que precisam atender a essas exigências.
O que informar na cotação de válvula de segurança
Uma cotação comparável depende dos dados que o fabricante usa para dimensionar a válvula.
O catálogo ARI-SAFE reúne essas informações, que também servem como referência para consultar diferentes fornecedores.
Antes de solicitar o orçamento, confirme os seguintes dados com o responsável pelo equipamento:
- Fluido e estado físico: informe se a aplicação envolve vapor saturado, vapor superaquecido, ar, gás ou líquido. Para gases, indique a massa molar e, para líquidos, a densidade;
- Vazão de alívio: apresente a quantidade que precisa ser descarregada, em kg/h, na pior condição de falha prevista no projeto;
- Pressão de ajuste: informe o valor em bar manométrico, sempre igual ou inferior à PMTA do equipamento protegido;
- Temperatura e contrapressão: especifique a temperatura do fluido e a pressão existente na saída da válvula, caso haja;
- Conexões e construção: indique os diâmetros nominais de entrada e saída, a classe de pressão e o material do corpo. Informe também a necessidade de alavanca ou fole.
Com esses dados, os fornecedores podem apresentar soluções equivalentes, o que permite avaliar características técnicas além do preço.
A Bermo, de Blumenau (SC), é uma das empresas que atendem essa demanda na plataforma do Soluções Industriais.
A companhia integra o Grupo ARI Armaturen desde 2016 e distribui as válvulas de segurança ARI-SAFE e ARI-REYCO, destinadas a vapor, gases e líquidos.
Para ampliar a pesquisa, consulte os fornecedores de válvula de segurança com a especificação do equipamento em mãos.
Entretanto, algumas situações exigem análise técnica antes de qualquer substituição ou compra.
Entre elas estão equipamentos sem PMTA conhecida, mudanças de fluido, aumento da capacidade da caldeira e descarga para um coletor comum.
Nesses casos, o dimensionamento deve ser realizado ou revisado por um Profissional Legalmente Habilitado (PLH), conforme a terminologia da NR-13.
O artigo da Bermo sobre o que é válvula de segurança também destaca pressão de ajuste, fluido e vazão entre os critérios iniciais.
Como avaliar as propostas dos fornecedores?
Após reunir as especificações, confira se cada proposta atende às condições de proteção previstas para o equipamento.
Peça a identificação do modelo, sua capacidade de descarga na sobrepressão considerada e o certificado de teste correspondente.
Verifique também se as conexões, os materiais e os acessórios são compatíveis com o projeto.
Essa conferência permite identificar diferenças que nem sempre aparecem no preço, como capacidades de alívio ou condições de descarga distintas.
O Soluções Industriais reúne mais de 50 mil fornecedores e permite cotar válvula de segurança com vários de uma vez.
Com propostas tecnicamente equivalentes, avalie também os prazos de entrega, a documentação fornecida e as condições de assistência.
A escolha final deve respeitar o dimensionamento aprovado e os requisitos de segurança do equipamento protegido.
