Por conta de uma pressão inadequada, sua linha industrial pode explodir, sua válvula pode apresentar falha/vazamento ou, na hipótese menos desastrosa, seu sistema pode durar menos tempo. Se a pressão versus a temperatura de trabalho da sua válvula não for respeitada, você certamente terá problemas, e é por isso que vamos desmistificar esse assunto.
Agora, no começo da nossa escola de válvulas, dividirei o conteúdo em dois grandes grupos, um que seguirá a mesma linha do artigo publicado no dia 26/jun, apresentando individualmente cada tipo de válvula, e o outro que seguirá uma sequência lógica, uma espécie de continuação do artigo “Como interpretar uma descrição técnica de válvula?” publicado no dia 12/jun. É na continuação do artigo do dia 12/jun que estamos hoje, onde falarei de maneira mais específica sobre “classes de pressão” brevemente abordado no artigo anterior.
Este artigo será dividido da seguinte forma:
1- Introdução a pressão e suas classes.
2- Tipos de pressão comumente encontrados em válvulas.
3- Normas e Classes
4- Conclusão
1- Introdução a pressão e suas classes.
A- O que é pressão?
É uma grandeza definida da seguinte forma: Pressão = (força/área). Ela pode ser expressa em diferentes unidades de medida, como por exemplo: BAR, PSI, MCA, PA, KGF/CM^2 e por aí vai, fácil né!? É importante salientar que se você estudou engenharia ou física no ensino superior, você sabe que o buraco é muito mais embaixo. Mas para fins deste artigo, vamos entender que a pressão é a força exercida na sua válvula quando ela está em uso.
B- De onde vem essa força?
A força da qual falamos, da qual as normas se referem, vem do próprio sistema onde as válvulas estão instaladas. O peso da água na caixa d’água da sua casa exerce pressão sobre as válvulas no barrilete, a compressão de ar acumula pressão sobre a válvula de segurança do tanque onde o ar ficará armazenado, o bombeamento de água para dentro de um poço de petróleo gera pressão nos sistemas responsáveis por escoar este petróleo, etc…
C- Quais as consequências desta força sobre as válvulas?
Muitos fenômenos estudados em matérias como “mecânica dos fluidos” e “fenômenos de transporte” podem ser explicados em função da pressão, veja: golpe de aríete, perda de carga, cavitação, variação de temperatura, entre outros. Mas para efeitos deste artigo, a conformidade da classe de pressão da válvula em relação ao sistema onde ela está instalada evita que
● Algum componente, como o corpo, quebre.
● A válvula dê passagem, ou seja, não seja capaz de bloquear ou controlar a passagem do fluido, perdendo sua função primária.
D- O que são as classes?
As classes de pressão nada mais são do que faixas e intervalos de pressão x temperatura padronizados e nomeados por normas, a fim de estabelecer uma linguagem padrão a ser usada por todos os envolvidos em projetos e processos que envolvam o transporte e armazenagem de fluidos. Entraremos mais a fundo nas classes no capítulo 3 deste artigo.
IMPORTANTE: Não é a classe de pressão que determinará as características construtivas da sua válvula, conexão ou tubo. Mas é em função das classes de pressão que as normas de construção irão determinar como o seu equipamento deve ser construído.
2- Tipos de pressão comumente encontrados em válvulas.
Existe um documento chamado Folha de Dados ou Data Sheet (em inglês), e neste documento é comum encontrar não só as características de construção das válvulas, desde materiais, acionamentos, testes, como também os DADOS DE OPERAÇÃO/PROCESSO. Caso tenha a oportunidade de analisar um documento como este, recomendo fortemente que observe com atenção os dados de processo, nele você encontrará alguns tipos de pressão.
A- Pressão de entrada / Pressão de saída
Se a tubulação é uma sessão contínua, a válvula, por mais que seja categorizada como “passagem plena”, representa uma interrupção nessa continuidade e, por diversos fatores, geram turbulência no fluxo do fluido e, por consequência, variação de pressão, temperatura e ruído. Caso você seja curioso assim como nós da Franik, aqui é um bom ponto de partida para começar a entender melhor os conceitos, como perda de carga, cavitação e outros fenômenos físicos presentes em sistemas de tubulação. Voltando às pressões, a Pressão de Entrada e a Pressão de Saída nada mais é do que as pressões existentes na tubulação antes e depois da válvula.
B- Pressão de operação
É a pressão do processo que a válvula está inserida e que comumente operará. Na maior parte do tempo o sistema estará naquele valor nominal descrito pela pressão de operação, isto não quer dizer que este valor não possa variar para mais ou menos por curtos períodos.
C- Pressão máxima ou crítica
O nome é bem intuitivo, e é nesse dado que geralmente temos uma ideia da classe de pressão da válvula, dependendo do projeto pode haver superdimensionamento no sistema e a válvula pode ser de uma classe superior à pressão máxima de trabalho do processo. Mas o importante mesmo ao olhar para a pressão máxima é sempre saber que esta não pode ser maior que o limite de pressão e temperatura estipulado pela norma para a classe de pressão em que ela foi construída.
3- Normas e classes
A- ASME B16.34 / AME B16.5
Quando falamos de Américas, a norma mais usada em válvulas é a ASME B16.34, ela quem define os ratings de pressão x temperatura e os padrões de construção para cada válvula em cada classe. A ASME B16.5 segue os mesmos ratings e define o padrão de construção dos flanges. Em resumo, temos as classes #150, #300, #600, #900, #1500 e #2500. Abaixo você encontrará uma tabela retirada da ASME B16.34, note que a tabela é orientada da seguinte forma: para um grupo de materiais, temos a pressão de trabalho e esta pressão de trabalho é dividida por classes e varia em função da faixa de temperatura, veja a seguir:
B- DIN EN 1092
As classes de pressão conforme norma DIN (Deutsches Institut für Normung ou Instituto Alemão para Normatização) geralmente encontradas em válvulas europeias são conhecidas por PN (Pressão Nominal) ou ND (Nominal Druck). Nela encontraremos as seguintes designações PN 6, PN 10, PN16, PN 25, PN 40, PN 64, PN 100, PN 160, PN 250, PN 320 e PN 400 cujo a unidade de medida de pressão é expressa em BAR, logo PN100 = 100 BAR, PN 320 = 320 BAR , salvo as devidas variações de material e temperatura assim como a norma ASME. Lembre-se que você sempre deve se orientar pela norma, mas se ainda tiver dúvida, liga aqui pra Franik que te ajudaremos a se encontrar. A seguir coloquei uma tabela comparativa entre as classes
DIN e ASME:
C- JIS B2220
Válvulas padrão JIS não são tão comuns de encontrarmos por aqui no Brasil, mas ocasionalmente lidamos com elas aqui no escritório. JIS significa Japanese Industrial Standards ou, em português, Normas Industriais Japonesas, e suas classes são identificadas pela letra “K” que significa kouki, pressão em japonês. A unidade de medida de pressão para as classes JIS é o kgf/cm^2 (quilograma força por centímetro quadrado). Na prática, a razão de conversão de kgf/cm^2 para BAR é quase = 1, ou seja, é comum por aqui vermos as pessoas se referindo a JIS e usando BAR. Nesta norma temos os seguintes intervalos: JIS 5K (71 PSI), JIS 10K (142,2 PSI), JIS 16K (227,5 PSI), JIS 20K (284,4 PSI), JIS 30K (426,6 PSI), JIS 40K (568,8 PSI) e JIS 63K (895,86 PSI).
4- Conclusão
Em resumo, as classes de pressão nada mais são que intervalos de pressão x temperatura que definem as características construtivas de uma válvula e as características de operação a qual uma válvula pode ser submetida. É de extrema importância saber a classe/norma (JIS, DIN ou ASME) da sua válvula por dois motivos:
A- Para a sua válvula não sofrer sobrepressão e suas consequências.
Como disse anteriormente, se a válvula é submetida a condições acima do que ela foi projetada para trabalhar, algum de seus componentes, como o corpo, sede, entre outros, pode quebrar e isso põe em risco a segurança de todo o seu sistema. Além disso, em casos menos desastrosos, a sua válvula pode “dar passagem”, ou seja, não ser capaz de vedar totalmente o escoamento do fluido, perdendo a sua função primária.
B- Para que a sua válvula encaixe no seu sistema.
A classe de pressão determina características construtivas da válvula, como face a face, e padrão de furação dos flanges. Em caso de substituição, é extremamente importante saber se a válvula em questão é de padrão japonês, alemão ou americano para que, ao ser substituída, a válvula em questão encaixe no local onde encontra-se a válvula a ser substituída.
Lembre-se não é porque estamos no Brasil que não encontraremos válvulas de padrão japonês ou alemão, pois vivemos em um mundo globalizado onde sistemas são produzidos em diversos locais do mundo e enviados para o nosso país a fim de serem utilizados, como por exemplo os FPSO’s utilizados em nossos campos de extração de Petróleo.
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