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Cálculo do vazamento permissível de válvulas de controle

 

Quando estamos realizando manutenções de válvulas de controle, nem sempre dispomos da Folha de Dados da válvula que contém suas informações construtivas. Geralmente temos em mãos apenas as informações contidas nas plaquetas de identificação das válvulas. São essas informações que irão nos auxiliar no cálculo do limite permissível de vazamento(1).


Um pouco de História
As atividades de padronização para o dimensionamento de válvulas de controle remontam ao início dos anos 60, quando o Fluid Controls Institute (FCI), publicou equações de dimensionamento para uso com fluidos compressíveis e incompressíveis. Em 1967, a Instrument Society of America (ISA) desenvolveu um procedimento de dimensionamento de válvulas que alcançou o status de Padrão Nacional Americano. Posteriormente, um comitê da International Electrotechnical Commission (IEC) utilizou o trabalho do ISA como base para formular normas internacionais para o dimensionamento de válvulas de controle. Exceto por algumas pequenas diferenças na nomenclatura e procedimentos, os padrões ISA e IEC foram harmonizados. O padrão ANSI / ISA S75.01 é harmonizado com os padrões IEC 534-2 e 534-2. (Publicações IEC 534‐2, Seções Um e Dois para fluidos incompressíveis e compressíveis, respectivamente.)


Calculando o Vazamento Permissível
Para calcularmos o vazamento máximo permissível, devemos utilizar a equação de dimensionamento de válvulas para Gases e Vapores, onde iremos inicialmente calcular a capacidade de vazão máxima da válvula em SCFH (Normais Pés Cúbicos Por Hora), como segue:

Onde:

Qmáx   = Capacidade de vazão máxima da válvula (SCFH)  
Cv = Coeficiente de vazão (adimensional) = Dado de plaqueta(2) 
N7 = Constante numérica para unidade em SCFH (adimensional) = 1360
Fp = Fator de geometria da tubulação (adimensional) = 1
Y = Fator de expansão (adimensional) = 0,667
P1 = Pressão absoluta à montante (PSIA) = 64,7
x = ∆P⁄P1 , razão da queda de pressão (adimensional) = 0,773
Gg = Gravidade específica do gás (Ar) = 1
T1 = Temperatura absoluta à montante (oR = oF + 460) = 520
= Fator de Compressibilidade (Ar)  = 1

  
Encontrada a vazão máxima da válvula, calcularemos o vazamento máximo permitido conforme tabela de Classes de Vazamento da norma ANSI/FCI-70.2 (Tabela 1).

 

Tabela 1 - Classes de Vazamento ANSI/FCI

Classe ANSI Vazamento Máximo Meio Pressão
Classe II 0,5% da capacidade da válvula no deslocamento máximo Ar Menor que ∆P de serviço ou 50 psid
Classe III 0,1% da capacidade da válvula no deslocamento máximo Ar Menor que ∆P de serviço ou 50 psid
Classe IV 0,01% da capacidade da válvula no deslocamento máximo Ar Menor que ∆P de serviço ou 50 psid

 

Vamos utilizar o seguinte exemplo:

Calcular o vazamento máximo permissível na sede ANSI Classe IV sob condições de teste para uma válvula de 1” – 300#, com Cv= 17:         





Em seguida, multiplicamos Qmáx pela porcentagem relacionada à ANSI Classe IV para achar o vazamento máximo permissível pela sede, em condições de teste:

A partir desse cálculo, sem que haja a necessidade de calcular Qmáx, podemos encontrar o vazamento máximo permissível aplicando a porcentagem especificada à Classe ANSI ao valor calculado (2263) e multiplicar o fator pelo Cv:

Classe ANSI Fator = Valor * % Vmax = Fator *Cv
Classe II 2263 * 0,5% 11,32 * Cv
Classe III 2263 * 0,1% 2,26 * Cv
Classe IV 2263 * 0,01% 0,23 * Cv

 

No geral, este procedimento pode ser aplicado para todas as válvulas construídas conforme normas ISA/IEC, considerando uma margem de erro de +/- 5%.

 

(1) Esse procedimento é destinado às válvulas que atendem as Classes II, III e IV da norma ANSI/FCI-70.2
(2) Algumas plaquetas informam o valor de Kv, onde Kv=0,856*Cv

 

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