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MANUAL DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS ed. 001-DS-POR 1 ÍNDICE Válvulas de segurança 3030 07 Válvulas de segurança 3060 13 Torneiras de interceptação de esfera para válvulas de segurança 16 Torneira de troca para válvulas de segurança 18 Ligações para válvulas de segurança 20 Dispositivos de segurança a disco de ruptura 3070 21 Tampas dos fusíveis 25 DA QUALIDADE, O DESENVOLVIMENTO NATURAL Alcançando cerca de cinquenta anos de atividades no setor de componentes para a refrigeração e o condicionamento de ar, a CASTEL se afirmou em todo o mundo como produtora de componentes de qualidade. Qualidade que é resultado de uma filosofia empresarial que marca cada fase do ciclo produtivo e é testemunhada tanto pela Certificação do Sistema de Qualidade Empresarial, ratificada pela ICIM em conformidade com a norma UNI EN ISO 9001:2008, quanto pelas numerosas certificações de produto, em conformidade com Diretrizes Europeias e a Marcas de qualidade europeias e extraeuropeias. A qualidade do produto se acompanha à qualidade de trabalho, realizado utilizando maquinarias e instalações de elevado conteúdo tecnológico, dotadas das normas de segurança e tutela ambiental exigidos pela legislação vigente. A CASTEL oferece aos operadores dos setores de refrigeração e condicionamento de ar e às indústrias construtoras de produtos inspecionados para a utilização com os fluidos frigorígenos HCFC e HFC atualmente em uso no mercado do frio. DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS ed. 001-DS-POR 3 4 ed. 001-DS-POR DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA Retenção em relação ao exterior Garantia Todos os produtos listados no presente Manual são submetidos individualmente, além das provas funcionais indicadas, a provas de retenção sob pressão. A taxa de perda admitida em relação ao exterior e detectada durante as provas está de acordo ao previsto no parágrafo 9.4 da norma EN 12284:2003: “Durante a prova, não devem se formar bolhas por um período de pelo menos um minuto quando a amostra é submersa na água com uma baixa tensão superficial...” Todos os produtos Castel são garantidos por um período de 12 meses. A garantia refere-se a todos os produtos ou partes destes que se encontram defeituosos dentro do período da própria garantia. O cliente deverá, neste caso, por sua conta, reenviar os materiais junto com uma descrição detalhada dos defeitos encontrados. A garantia não é reconhecida quando os defeitos dos produtos Castel ocorrem devidos a erros do cliente ou de terceiros, tais como instalações incorretas, usos contrários às indicações fornecidas pela Castel, violações. Para eventuais defeitos ou vícios dos próprios produtos, a Castel se empenha na pura e simples substituição dos mesmos sem reconhecer, em nenhum caso, direitos de refusão de danos de qualquer espécie. As características técnicas descritas neste catálogo são indicativas. A Castel se reserva o direito de trazer variações ou modificações nos próprios produtos sem pré-aviso e a qualquer momento. Resistência a pressão Todos os produtos listados no presente Manual, se submetidos à prova hidrostática, garantem uma resistência a pressão de pelo menos 1,43 x PS de acordo com o previsto pela Diretriz 97/23/CE. Todos os produtos listados no presente Manual, se submetidos à prova de hidrostática, garantem uma resistência à pressão de pelo menos 3 x PS de acordo com o previsto pela Diretriz EM 378-2:2008. Pesos Os produtos listados no presente manual são tutelados nos termos da lei. Os pesos dos produtos indicados no presente Manual devem ser considerados completos com embalagem e não são vinculantes à empresa. DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS ed. 001-DS-POR 5 6 ed. 001-DS-POR DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS VÁLVULAS DE SEGURANÇA 3030 comunicação o alojamento da mola com a atmosfera; por este motivo, na fase de descarga, ocorre uma saída de gás através deste orifício. Material utilizado: latão EN 12420-CW617N. Obturador: obtido para o trabalho mecânico da barra e munido de guarnição, garante o grau necessário de retenção na base da válvula. A guarnição é fabricada em P.T.F.E. (Politetrafluoretileno), material que, durante a vida útil prevista para a válvula, conserva boas características de resistência e não provoca fenômenos de adesão do obturado na base. O obturador é bem orientado no contranível e a ação de orientação nunca pode faltar, não há junta de estanqueidade ou anéis de arrasto que contrastem o movimento. Material utilizado: latão EN 12164-CW614N. Mola: contrasta a pressão e as ações dinâmicas do fluido e garante sempre um novo fechamento da válvula depois que ocorreu a descarga. As espiras da mola, quando o obturador alcança o levantamento correspondente à condição de descarga com plena vazão, são distanciadas entre si em pelo menos, meio diâmetro do fio e não menos de 2 mm. O obturador tem um bloqueio mecânico e quando o tiver alcançado, a seta da mola não supera 85% da seta total. Material utilizado: aço para molas DIN 17223-1. DESCRIÇÃO GERAL As válvulas da série 3030 são acessórios de segurança de acordo com o definido no Artigo 1, Item 2.1.3, 2° parágrafo da Diretriz 97/23/CE e são objeto do Artigo 3, Item 1.4 da mesma Diretriz. As válvulas acima citadas são válvulas de segurança com carga direta de tipo convencional não equilibradas. A abertura da válvula é determinada pelo impulso exercido pelo fluido sob pressão no obturado no momento em que ela alcança, nas condições de calibração, a força antagônica da mola que age sobre o próprio obturador. As válvulas são identificadas mediante: • um número de modelo que utiliza uma codificação alfanumérica que compreende: • na primeira parte a identidade da família (ex. 3030/44C) • na segunda parte a pressão de calibração, expressa em bar, multiplicada por 10 (ex. 140) • um número serial alfanumérico CONSTRUÇÃO Corpo: oblíquo, obtido para forja a quente com sucessivo trabalho mecânico, onde encontram-se: • a tubulação com base de retenção plana • a guia do obturador • o alojamento da mola de calibração • a base rosqueada do aro de regulagem da calibração No corpo está presente, acima da guia do obturador, um pequeno furo de descarga da pressão de coloca em DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS Sistema de calibração: aro rosqueado com cabeça sextavada que é parafusada no interior da parte superior do contranível, comprimindo a mola abaixo. Depois da calibração, a posição que o aro alcança é mantida inalterada com a interposição, no acoplamento rosqueado, de um colante de alta resistência mecânica e com baixa viscosidade para favorecer a penetração. A proteção do sistema de calibração de sucessivas intervenções não autorizadas é obtida com uma tampa rosqueada que é aparafusada externamente ao contranível e está ligado ao corpo com vedação Castel. CAMPO DE APLICAÇÃO Emprego:proteção de eventuais sobrepressões, em relação às condições de exercício para as quais foram projetadas, dos seguintes equipamentos: • Componentes de sistemas de refrigeração ou bombas de calor, por exemplo: condensadores, recipientes de líquido, evaporadores, acumuladores de líquido, descarga de compressores volumétricos, permutadores de calor, separadores de óleo, tubulações (referência norma EN 378-2:2008). • Recipientes simples sob pressão (referência Diretriz 87/404/CEE). Fluidos: as válvulas podem ser utilizadas com: • Fluidos frigorígenos, no estado físico de gás ou vapor, pertencentes ao Grupo 2, assim como definido pela ed. 001-DS-POR 7 Diretriz 97/23/CE, Artigo 9, Item 2.2. (com referência à Diretriz 67/548/CEE de 27 de junho de 1967) • Ar e azoto (referência Diretriz 87/404/CEE) MARCAÇÃO Em conformidade com o previsto no Artigo 15 da Diretriz 97/23/CE no corpo da válvula encontram-se a marca CE e o número distintivo do organismo notificado, implicado na fase de controle da produção. Sempre no corpo, encontram-se também as seguintes informações: • marca, endereço e nação de fabricação do fabricante • modelo da válvula • área de escoamento • coeficiente de escoamento Kd • indicação da direção do fluxo • pressão máxima admitida • campo de variabilidade da temperatura • pressão de calibração • data de produção • número de matrícula ESCOLHA DAS VÁLVULAS A Diretriz 97/23/CE prevê que um equipamento sob pressão, no qual seja razoavelmente previsível, sejam superados os limites admitidos, deva ser munida com os dispositivos de proteção adequados; por exemplo, acessórios de segurança como as válvulas de segurança. Estes dispositivos devem evitar que a pressão supere na permanência a pressão máxima permitida PS do equipamento que protegem; é, todavia, admitido um pico de pressão de breve duração, limitado a 10% da pressão máxima admitida. Para a escolha e o dimensionamento do dispositivo de proteção adequado o usuário deverá consultar as normas específicas de produtos e do setor. A norma EN ISO 4126-1: 2004: “Safety devices for protection against excessive pressure – Part 1: Safety valves” , harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, indica os requisitos gerais para as válvulas de segurança independentemente do fluido para o qual foram projetadas. A norma EN 378-2:2008 “Refrigerating systems and heat pumps – safety and environmental requirements – Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation”, harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, fornece uma visão panorâmica dos dispositivos de proteção a serem adotados nos sistemas de refrigeração e de suas características (par. 6.2.5) e os critérios para a escolha do dispositivo adequado ao tipo e às dimensões do componente da instalação a ser protegida (par. 6.2.6). A norma EN 13136:2001/A1:2005 “ Refrigerating systems and heat pumps – Pressure relief devices and their associated piping – Methods for calculation”, harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, focaliza as possíveis causas de pressão excessiva em uma instalação e coloca à disposição do usuário os instrumentos para o dimensionamento dos dispositivos de descarga de pressão, entre os quais as válvulas de segurança. DIMENSIONAMENTO DAS VÁLVULAS DE SEGURANÇA DESTINADAS A DESCARREGAR GÁS OU VAPORES EM CONDIÇÃO DE SALTO CRÍTICO (REF. EN ISO 4126-1: 2004 E EN 13136:2001/A1:2005) Ocorre um salto crítico quando a contrapressão pb (pressão imediatamente a jusante da válvula) é menor ou igual à pressão crítica: com: • po = pressão a montante da válvula em condições de escoamento de toda a vazão; é equivalente ao TABELA 1: Características gerais das válvulas 3030 Nº Catálogo 3030/44C 3030/66C 3030/88C 1/2" NPT 3/4" NPT 1" NPT 3/4" G 3/4" G 1.1/4" G 21/30 32/45 50/65 Diâmetro orifício [mm] 12 12 19,5 Seção orifício [mm ] 113 113 298 Altura [mm] 4,1 4,1 6,8 Coeficiente de escoamento “Kd” 0,90 0,90 0,83 Entrada macho Engates Saída macho Torque de fixação de engate de entrada (mín/máx) [Nm] 2 PS [bar] 55 TS [°C] - 50 / + 150 Campo de calibração [bar] 8 / 50 Sobrepressão 5 % da pressão de calibração Descarte de novo fechamento 15 % da pressão de calibração Categoria de risco segundo PED 8 ed. 001-DS-POR IV DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS valor de calibração, além da sobrepressão, isto é, o aumento adequado a permitir ao obturador de cumprir o levantamento completo [bar ass] • k = o exponente da equação isoentrópica para o gás ou vapor descarregado nas condições de temperatura e pressão a montante da válvula durante a fase de descarga sempre com vazão completa. Se k não é conhecido ou for de difícil determinação pode-se assumir: Uma válvula que descarregue na atmosfera está, portanto, em condições de salto crítico. As válvulas de segurança destinadas a descarregar gás ou vapor em condições de salto crítico devem ser dimensionadas com a fórmula. com: • Ac = área da seção transversal mínima útil do orifício da válvula [mm2] • Qmd = vazão mínima de descarga completa exigida da válvula de segurança [kg/h] • Kd = coeficiente de escoamento certificado da válvula de segurança • po = pressão a montante da válvula em condições de escoamento de toda a vazão, ver definição fornecida acima. [bar ass] • vo = volume específico do gás ou do vapor nas condições de descarga po e To entendendo To como a temperatura do fluido na entrada da válvula durante a descarga, declarada pelo usuário ou do projetista [m3/kg] • C = coeficiente de expansão da função do exponente k da equação isoentrópica calculado com a fórmula: para este cálculo, o valor de k é referido à temperatura de 25 °C. (parágrafo 7.2.3 da norma EN 13136:2001/A1:2005). Os valores de k e de C para todos os fluidos refrigerantes estão descritos na tabela A1 da norma acima citada. A seguir, são descritos os valores de k e C para os fluidos refrigerantes mais comumente utilizados. Refrigerante Exponente Isentrópico K Função do exponente isoentrópico C R22 1,17 2,54 R134a 1,12 2,50 R404A 1,12 2,50 R407C 1,14 2,51 R410A 1,17 2,54 R507 1,10 2,48 A avaliação da vazão mínima de descarga completa exigida da válvula de segurança é estritamente ligada à natureza da DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS instalação da qual o equipamento protegido faz parte, com as causas que podem provocar a intervenção da válvula de segurança, isto é: • Fonte de calor externa. A vazão mínima exigida é determinada com a fórmula: com: • φ = densidade de fluxo do calor, a ser assumida equivalente a 10 [kW/m²] • Asurf = superfície externa do recipiente [m2] • hvap = calor latente de vaporização do líquido na pressão po [kJ/kg] • Fonte de calor interna. A vazão mínima exigida é determinada com a fórmula: com Qh = quantidade de calor produzido [kW] • Aumento de pressão causado por um compressor volumétrico. A vazão mínima exigida é determinada com a fórmula: com: • V = volume teórico deslocado pelo compressor [m3] • n = número de rotações do compressor [min –1] • ρ10 = densidade do fluido refrigerante no estado de vapor, detectado na curva de saturação em correspondência a uma temperatura de 10 °C [kg/m3] • ηv = rendimento volumétrico do compressor, estimado na pressão de aspiração e na pressão de vazão equivalente ao valor de calibração da válvula de segurança. EXEMPLO DE CÁLCULO DA VAZÃO Qmd E ESCOLHIDA DA VÁLVULA DE SEGURANÇA PARA O LADO DE ALTA PRESSÃO DE UMA INSTALAÇÃO FRIGORÍFERA Descrição da instalação Central frigorífera de tipo compacto destinada à produção de água refrigerada e formada por: • um compressor alternativo multicilíndrico do tipo aberto. • um condensador com carcaça e tubos horizontal, esfriado com circulação de água de torre e com a fração inferior da manta para o receptor de líquido • um evaporador com carcaça e tubos horizontal alimentado com válvulas termostáticas • fluido refrigerante R407C Dados do compressor • Diâmetro: 82,5 mm • Curso: 69,8 mm • Número de cilindros: 6 • Velocidade: 1450 giri/min ed. 001-DS-POR 9 • Espaço nocivo: 4% Do qual se obtém o volume teórico deslocado pelo compressor é: Pressão máxima admitida do condensador, lado refrigerante: PS = 25 bar Pressão máxima admitida do condensador, lado refrigerante: pset = 25 bar Pressão de descarga da válvula de segurança em condições de escoamento de vazão completa, adotando uma válvula de segurança da série 3030 com uma sobrepressão de 5%: Condições operativas do compressor em correspondência da descarga da válvula de segurança. Temp. de condensação: + 64 °C (27,25 bar ass) Temp. de evaporação: + 10 °C (6,33 bar ass) Estas condições, estabelecidas pelo projetista, são consideradas como as mais desfavoráveis em relação à válvula de segurança em consequência de anomalias de exercício como: • Erros de manobra • Falta de intervenções para defeitos ou outro dos sistemas automáticos de proteção destinados a intervir antes da válvula de segurança. Com isto se admite que: • deve-se excluir, no local da instalação, a presença de substâncias inflamáveis em quantidade capaz de poder alimentar um incêndio. • tanto a excluir, no interior do recipiente, a presença de uma fonte de calor Cálculo da vazão mínima de plena descarga Descuidar por prudência o superaquecimento do vapor de saída do evaporador, o rendimento volumétrico efetivo do compressor será: e, assim, a vazão mínima de plena descarga: con ρ10 = 26,34 [kg/m3], densidade do vapor saturado de R407C à temperatura de 10 °C Determinação da seção transversal mínima do orifício da válvula de segurança 10 ed. 001-DS-POR com: • C = 2,51, correspondente ao exponente k para o R407C igual a 1,14, de acordo com a tabela A1 da norma EN 13136:2001/A1:2005 • Kd = 0,83, coeficiente de escoamento certificado da válvula de segurança 3030/88 • vo = 0,0104 [m3/kg], volume específico do vapor superaquecido a montante da válvula de segurança em condições de intervenção. Este volume é referido às seguintes condições operativas a montante da válvula: • pressão po = 27,25 [bar ass] • temperatura To = 100 [°C] (temperatura prudencial, declarada pelo projetista) Conclusão: a válvula de segurança escolhida é o modelo 3030/88 com as seguintes características • coeficiente de escoamento, Kd = 0,83 • seção transversal do orifício, Ac = 298 [mm2] • pressão de calibração, pset = 25 bar No caso de compressor com parafuso de injeção de óleo sob pressão, o volume teórico deslocado resulta: com: • D = diâmetro do rotor [m] • L = comprimento do rotor [m] INSTALAÇÃO DAS VÁLVULAS As válvulas de segurança da série 3030 garantem a repetibilidade da intervenção, isto significa que depois que a válvula interveio, aberto e fechado, se restabelecem as condições iniciais de calibração. Todavia, recomenda-se a substituição das válvulas 3030 depois da intervenção pois o acúmulo, durante a descarga, de resíduos de trabalho dos componentes e das tubulações na guarnição da válvula pode causar defeito na retenção de novo fechamento. No que se refere à instalação das válvulas de segurança, são mantidos presentes os seguintes itens fundamentais: • As válvulas de segurança devem ser instaladas em correspondência a uma área de instalação ocupada por vapores ou gás e onde não ocorram turbulências do fluido; a posição deve ser a mais vertical possível, com a conexão de entrada voltada para baixo. • Os recipientes que estejam ligados entre si por tubulações de diâmetro declarado adequado pelo fabricante e pelo usuário e sobre as quais não sejam interpostas interceptações podem ser consideradas para os fins da instalação das válvulas de segurança como um único recipiente. • A ligação entre a válvula e equipamento a ser protegido, deve ser a mais curta possível e não deve apresentar uma seção de passagem inferior àquela de entrada da válvula. Em todo caso, a norma EN 13136:2001/A1:2005 estabelece que a queda de pressão entre o recipiente protegido e a válvula de segurança, na vazão de descarga completa, não deve superar 3% do valor da pressão po, DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS incluindo qualquer acessório inserido na linha. • A escolha da localização da válvula de segurança deve levar em conta que a intervenção da válvula comporta na descarga de fluido refrigerante sob pressão, eventualmente, mesmo com alta temperatura. Quando houver risco de provocar danos diretos nas pessoas que se encontram nas proximidades, deve-se prever uma tubulação de transporte da descarga, dimensionada de modo a não prejudicar o funcionamento da válvula. A norma EN 13136:2001/A1:2005 prescreve que esta tubulação não deve gerar, com vazão completa, uma contrapressão superior a 10% do valor da pressão po, para válvulas convencionais não balanceadas. Para realizar o cálculo das quedas de pressão, tanto na linha a montante (entre recipiente e válvula de segurança) quanto na linha a jusante (entre a válvula de segurança e atmosfera), é preciso consultar o Capítulo 7.4 da norma EN 13136:2001/A1:2005. Queda de pressão na linha a montante A queda de pressão a montante é fornecida: com: • Ac = seção transversal mínima calculada [mm2] • Ain = seção transversal do tubo de entrada na válvula [mm2] • Kdr = Kd x 0,9 , coeficiente de escoamento reduzido • C = coeficiente de expansão da função do exponente k da equação isoentrópica do fluido refrigerante • ξ = somatória dos coeficientes de perda ξn de cada um dos componentes e da tubulação Os coeficientes ξn se referem a: • perdas concentradas da tubulação, como entradas e curvas • perdas concentradas das torneiras • perdas distribuídas ao longo da tubulação E estão listadas na Tabela A.4 da norma EM 13136:2001/ A1:2005. Exemplo: se supõe-se ter que instalar, no condensador citado no exemplo anterior, a válvula tipo 3030/88, calibrada a 25 bar, utilizando uma junta de aço com as seguintes características: • din = 28 [mm], diâmetro interno da junta • Ain = 616 [mm2], seção interna da junta • L = 60 [mm], comprimento da junta • Ligação ao condensador: com fio da manta e com canto vivo Na tabela A.4 da norma, podem ser obtidos os seguintes dados: • ξ1 (entrada) = 0,25 • ξ2 (comprimento) = λ x L/ din = 0,02 x 60/28 = 0,043 con λ = 0,02 para tubo de aço • ξT = ξ1 + ξ2 = 0,25 + 0,04 = 0,293 Entre a válvula e a junta de aço, decide-se inserir uma torneira de interceptação tipo 3033/88. As características salientes desta torneira são as seguintes: • dR = 20 [mm], diâmetro interno da torneira DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS • AR = 314 [mm2], seção interna da torneira • kv = 20 [m3/h], coeficiente kv da torneira O coeficiente de perda ξR da torneira de interceptação se obtém: O coeficiente de perda total: ξT + ξR = 0,933 Recordamos a seção transversal calculada anteriormente, as características salientes da válvula 3030/88 e do fluido refrigerante R407C: • Ac = 154 [mm2] • Kdr = 0,83 x 0,9 =0,747 • C = 2,51 A queda de pressão é fornecida de: O valor de queda de pressão obtido é aceitável enquanto inferior ao valor de 0,03 previsto na norma EN 13136:2001/ A1:2005. Queda de pressão na linha a montante A queda de pressão a montante é fornecida: com: • P1 = pressão na entrada da linha de descarga [bar ass] • P2 = pressão na saída da linha de descarga, igual a pressão atmosférica [bar ass] • Ac = seção transversal mínima calculada [mm2] • Aout = seção transversal do tubo de saída na válvula [mm2] • Kdr = Kd x 0,9 , coeficiente de escoamento reduzido • C = coeficiente de expansão da função do exponente k da equação isoentrópica do fluido refrigerante • po = pressão a montante da válvula em condições de escoamento de toda a capacidade [bar ass] • ξ = soma dos coeficientes de perda ξn da tubulação Os coeficientes ξn se referem a: • perda concentrada da tubulação, curvas • perdas distribuídas ao longo da tubulação E estão listadas na Tabela A.4 da norma EM 13136:2001/ A1:2005. Exemplo: se supõe de ter que realizar uma descarga veiculada na válvula tipo 3030/88 do exemplo anterior, utilizando um tubo de gás de 1.1/2” com as seguintes características: • dout = 42,5 [mm], diâmetro interno da tubulação • Aout = 1418 [mm2], seção interna da tubulação • L = 3000 [mm], comprimento da tubulação • uma curva de 90° com raio de curvatura R igual a três vezes o diâmetro externo da tubulação Na tabela A.4 da norma, podem ser obtidos os seguintes dados: • ξ1 (curva) = 0,25 • ξ2 (comprimento) = λ x L/ din = 0,02 x 3000/42,5 = 1,41 con ed. 001-DS-POR 11 λ= 0,02 per tubo de aço • ξT = ξ1 + ξ2 = 0,25 + 1,41 = 1,66 A queda de pressão é fornecida de: O valor de queda de pressão obtido é aceitável enquanto inferior ao valor de 0,10 previsto na norma EN 13136:2001/A1:2005. TABELA 2: Dimensões e pesos das válvulas 3030 Nº Catálogo Dimensões [mm] Peso [g] ØD L Ch H1 H2 H3 3030/44C 38 38 28 44 115 159 780 3030/66C 38 38 28 44 115 159 780 3030/88C 50 56 40 58 158 216 1960 12 ed. 001-DS-POR DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS VÁLVULAS DE SEGURANÇA 3060 uma condução de descarga da pressão que coloca em comunicação o alojamento da mola com a conexão de saída. Material utilizado: latão EN 12420-CW617N Obturador: obtido para o trabalho mecânico da barra e munido de guarnição, garante o grau necessário de retenção na base da válvula. A guarnição é fabricada em P.T.F.E. (Politetrafluoretileno), material que, durante a vida útil prevista para a válvula, conserva boas características de resistência e não provoca fenômenos de colar do obturador na sede. O obturador é bem guiado no corpo e a ação de guia não pode mais vir a faltar, não existem juntas de estanqueidade ou anéis de arrasto que contrastem o movimento. Material utilizado: latão EN 12164-CW614N. Molla: contrasta a pressão e as ações dinâmicas do fluido e garante sempre um novo fechamento da válvula depois que ocorreu a descarga. Material utilizado: aço para molas DIN 17223-1. DESCRIÇÃO GERAL As válvulas da série 3060 são acessórios de segurança de acordo com o definido no Artigo 1, Item 2.1.3, 2° parágrafo da Diretriz 97/23/CE e são objeto do Artigo 3, Item 1.4 da mesma Diretriz. As válvulas acima citadas são válvulas de segurança com carga direta de tipo convencional não equilibradas. A abertura da válvula é determinada pelo impulso exercido pelo fluido sob pressão no obturado no momento em que ela alcança, nas condições de calibração, a força antagônica da mola que age sobre o próprio obturador. As válvulas são identificadas mediante: • um número de modelo que utiliza uma codificação alfanumérica que compreende: • na primeira parte a identidade da família (ex. 3060/45C) • na segunda parte a pressão de calibração, expressa em bar, multiplicada por 10 (ex. 140) • um número serial alfanumérico. CONSTRUÇÃO Corpo: En escuadra, roblíquo, obtido para forja a quente com sucessivo trabalho mecânico, onde encontram-se: • a tubulação com base de retenção plana • a guia do obturador • o alojamento da mola de calibração • a base rosqueada do aro de regulagem da calibração No corpo está presente, acima da guia do obturador, DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS Sistema de calibração: aro rosqueado com cabeça sextavada que é parafusada no interior da parte superior do corpo comprimindo a mola abaixo. A calibração concluída, a posição alcançada pelo anel é mantida inalterada mediante a interposição, no acoplamento rosqueado, de uma vedação de alta resistência mecânica e com baixa viscosidade para favorecer a penetração. A proteção do sistema de calibração das intervenções sucessivas não autorizadas e obtida com uma cobertura alojada no interior do corpo de latão e bloqueado na sede com uma operação de fronteira. CAMPO DE APLICAÇÃO Emprego: proteção de eventuais sobrepressões, em relação às condições de exercício para as quais foram projetadas, dos seguintes equipamentos: • Componentes de sistemas de refrigeração ou bombas de calor, por exemplo: condensadores, recipientes de líquido, evaporadores, acumuladores de líquido, descarga de compressores volumétricos, permutadores de calor, separadores de óleo, tubulações. (referência a norma EN 378-2:2008) • Recipientes simples a pressão. (referência a Diretriz 87/404/CEE) Fluidos: as válvulas podem ser utilizadas com: • Fluidos frigorígenos, no estado físico de gás ou vapor, pertencentes ao Grupo 2, assim como definido pela Diretriz 97/23/CE, Artigo 9, Ponto 2.2. (com referência à Diretriz 67/548/CEE de 27 de junho de 1967) • Ar e azoto (referência Diretriz 87/404/CEE) MARCAÇÃO Em conformidade com o previsto no Artigo 15 da Diretriz 97/23/CE no corpo da válvula são relacionadas as seguintes ed. 001-DS-POR 13 informações: • marca, endereço e nação de fabricação do fabricante • indicação da direção do fluxo • pressão máxima admitida • marca CE e número distinto do organismo notificado implicado na fase de controle da produção • modelo da válvula • número de matrícula • pressão de calibração • coeficiente de escoamento Kd • área de escoamento • data de produção ESCOLHA DAS VÁLVULAS A Diretriz 97/23/CE prevê que um equipamento sob pressão, na qual seja razoavelmente previsível sejam superados os limites admissíveis, deva ser dotada de dispositivos de proteção adequados; a exemplo dos acessórios de segurança como a válvula de segurança; Tais dispositivos devem evitar que a pressão supere em permanência a pressão máxima admissível PS do equipamento que protegem; é, todavia, colocado um pico de pressão de breve duração limitada a 10% da pressão máxima admissível. Para a escolha e o dimensionamento do dispositivo de proteção adequado, o usuário deverá consultar as normas específicas de produtos e do setor. A norma EN ISO 4126-1: 2004: “Safety devices for protection against excessive pressure – Part 1: Safety valves”, harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, indica os requisitos gerais para as válvulas de segurança independentemente do fluido para o qual foram projetadas. A norma EN 378-2:2008 “Refrigerating systems and heat pumps – safety and environmental requirements – Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation”, harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, fornece uma panorâmica dos dispositivos de proteção a adotar nos sistemas de refrigeração e de suas características (par. 6.2.5) e os critérios para a escolha do dispositivo adequado ao tipo e às dimensões do componente de instalação a proteger (par. 6.2.6). A norma EN 13136:2001/A1:2005 “ Refrigerating systems and heat pumps – Pressure relief devices and their associated piping – Methods for calculation”, harmonizada 14 ed. 001-DS-POR com a Diretriz 97/23/CE, focaliza as possíveis causas de pressão excessiva em uma instalação e coloca à disposição do usuário os instrumentos para o dimensionamento dos dispositivos de descarga de pressão, entre os quais a válvula de segurança. Para o dimensionamento da válvula de segurança série 3060 vale quanto dito anteriormente, no capítulo da válvula de segurança série 3030. INSTALAÇÃO DAS VÁLVULAS As válvulas de segurança da série 3060 não garantem a repetibilidade da intervenção, isto significa que depois que a válvula interveio, aberto e fechado, não se restabelecem as condições iniciais de calibração. Portanto, é necessário proceder sempre a substituição das válvulas 3060 depois da intervenção. No que se refere à instalação das válvulas de segurança 3060, são mantidos presentes os pontos fundamentais já indicados no capítulo da válvula 3030. DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS TABELA 3: Características gerais das válvulas 3060 Nº Catálogo Engates 3060/23C 3060/24C 3060/33C 3060/34C 3060/45C 3060/36C 3060/46C Entrada macho 1/4" NPT 1/4" NPT 3/8" NPT 3/8" NPT 1/2" NPT 3/8" NPT 1/2" NPT Saída macho 3/8" SAE 1/2" SAE 3/8" SAE 1/2" SAE 5/8" SAE 3/4" G 3/4" G 10/15 10/15 14/20 14/20 21/30 14/20 21/30 Torque de fixação de engate de entrada (mín/máx) [Nm] Diâmetro orifício [mm] 7,0 9,5 10,0 Seção orifício [mm2] 38,5 70,9 78,5 Coeficiente de escoamento “Kd” 0,63 0,69 0,63 0,69 PS [bar] 55 TS [°C] - 50 / + 120 Campo de calibração [bar] 0,45 0,92 0,93 9 / 50 Sobrepressão 10 % da pressão de calibração Categoria de risco segundo PED IV TABELA 4: Dimensões e pesos das válvulas 3060 Nº Catálogo Dimensões [mm] Peso [g] ØD L Ch H1 H2 H3 3060/23C 21,5 35 20 33,5 46,5 80 180 3060/24C 21,5 35 20 33,5 46,5 80 195 3060/33C 21,5 35 20 33,5 46,5 80 195 3060/34C 21,5 35 20 33,5 46,5 80 195 3060/45C 24,5 39,0 23 37 52,5 89 240 3060/36C 30 40 27 37 59,5 96,5 360 3060/46C 30 40 27 40 59,5 99,5 380 DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS ed. 001-DS-POR 15 TORNEIRA DE INTERCEPTAÇÃO EM ESFERA PARA VÁLVULA DE SEGURANÇA problemática se o equipamento de pressão protegida não é dotado de uma torneira de interceptação. As torneiras série 3030 e 3063, montadas entre o recipiente protegido e a válvula de segurança, permitindo desmontar a válvula para substituição ou verifica sem ter descarregado o refrigerante em uma seção inteira da instalação. Estas torneiras podem ser utilizadas com os mesmos fluídos previstos para a válvula de segurança série 3030 e 3060, em particular: • Fluidos frigorígenos, no estado físico de gás ou vapor, pertencentes ao Grupo 2, assim como definido pela Diretriz 97/23/CE, Artigo 9, Item 2.2. (com referência à Diretriz 67/548/CEE de 27 de junho 1967) • Ar e azoto (referência Diretriz 87/404/CEE) CONSTRUÇÃO EMPREGO Lembramos que o exercício do equipamento e dos mesmos a pressão não é disciplinado pela Diretriz 97/23/ CE, mas pela legislação vigente nos países da Comunidade Européia. Acreditamos que esta legislação, atualmente em curso de atualização em Órgãos de Controle dos estados para não estar em contraste com os requisitos da Diretriz PED, poderão fornecer as verificações periódicas nos equipamentos e nos mesmos a pressão. Qualquer intervenção de substituição ou de controle da funcionalidade de uma válvula de segurança resulta 16 ed. 001-DS-POR As torneiras série 3033 e 3063 são fornecidas pela Castel com a esfera em posição aberta e a cobertura de proteção da haste de manobra chumbado ao corpo com sigilo Castel. Qualquer intervenção de fechamento da torneira contempla obrigatoriamente a adulteração do sigilo e deverá ser efetuada exclusivamente por: • pessoal autorizado a operar na instalação • funcionário da Empresa de controle estatal que serão responsáveis pela reabertura sucessiva da torneira e do novo encanamento com próprio sigilo pessoal. As partes principais da torneira 3033 e 3063 são realizadas com os seguintes materiais: • Latão forjado a quente EN 12420 – CW 617N para o corpo • Latão forjado a quente EN 12420 – CW 617N sucessivamente cromado, para a esfera • Aço, com proteção superficial adequada, para a haste de manobra • P.T.F.E. para as guarnições de selos esfera • Borracha de cloropreno (CR) para as guarnições de selo da haste contra o exterior • PBT reforçado do vidro para a cobertura de proteção da haste de Manobra DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS VEDAÇÃO VÁLVULA 3030/.. VÁLVULA 3030/.. TORNEIRA ESFERA 3033/.. TORNEIRA ESFERA 3033/.. VEDAÇÃO VEDAÇÃO TABELA 5: Características gerais, dimensões e pesos das torneiras 3033, 3063 N° Catálogo Adaptado para válvula Fator Kv [m3/h] TS [°C] min max PS [bar] H3 Torque de fixação de engate de entrada (mín/máx) [Nm] Peso [g] Dimensões [mm] ØD A C L H1 H2 3063/22 3060/23C 3060/24C 2,5 7 1/4" NPT 78 58 39,5 77,5 155 10/15 500 3063/33 3060/33C 3060/34C 5 10 3/8" NPT 78 58 39,5 77,5 155 14/20 530 3063/44 3060/45C 3060/46C 5 78 58 44,5 84,5 162 21/30 560 3033/44 3030/44C 10 13 101 73 59 100 245 21/30 710 3033/88 3030/88C 20 20 107 77 72 123 323 50/65 1070 -50 +150 55 10 1/2" NPT 1" NPT DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS ed. 001-DS-POR Categoria de risco segundo PED Art. 3.3 17 TORNEIRA DE TROCA PARA VÁLVULAS DE SEGURANÇA Castel 3039/4 • Dupla de anéis de retenção, O-Ring, para as roscas adequadas Estes acessórios permitem o alinhamento perfeito das duas válvulas 3060/45. As torneiras série 3032 podem ser utilizadas com os mesmos fluídos previstos para a válvula de segurança série 3030 e 3060, em particular: • Fluidos frigorígenos, no estado físico de gás ou vapor, pertencentes ao Grupo 2, assim como definido pela Diretriz 97/23/CE , Artigo 9, Item 2.2. (com referência à Diretriz 67/548/CEE de 27 de junho de 1967) • Ar e azoto (referência Diretriz 87/404/CEE CONSTRUÇÃO EMPREGO A torneira de troca tipo 3032 responde à tarefa da torneira de serviço para uma dupla de válvulas de segurança, permitindo simultaneamente a utilização de uma e a exclusão de outra. Este dispositivo coloca em condição o usuário a intervir na válvula excluída, para efetuar a verificação periódica ou a substituição, mantendo a plena operatividade da instalação e a integridade dos sistemas de segurança. N.B.: cada válvula posicionada na torneira de troca, deve ser capaz de assegurar, sozinha, a descarga da capacidade necessária para proteger o recipiente. A torneira tipo 3032/44 é fornecido completo de: • Dupla de rosca fêmea 1/2” NPT com girador, código 18 ed. 001-DS-POR A torneira 3032 é projetada de maneira tal que não esteja mais possível excluir simultaneamente as duas válvulas de segurança. Em condições de trabalho, o obturador deve ser serrado contra uma das duas sedes da torneira, em fechamento frontal ou em fechamento atrás, de modo a garantir sempre a capacidade de plena descarga a uma das duas válvulas. Deve em cada caso evitar posições intermediárias do obturador, para não comprometer a funcionalidade de ambos os dispositivos de segurança. A torneira assegura uma queda de pressão perfeitamente compatível com o funcionamento do dispositivo de segurança em condições de descarga seja de vapor saturado seja de vapor superaquecido. As partes principais das torneiras 3032 são realizadas com os seguintes materiais: • Latão forjado a quente EN 12420 – CW 617N para o corpo • Aço, com proteção superficial adequada, para a haste de manobra • Borracha de cloropreno (CR) e fibra de aramida para as guarnições da junta de estanqueidade • Borracha de cloropreno (CR) para as guarnições de selo contra o exterior • PBT reforçado do vidro para a cobertura de proteção da haste de manobra DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS GUARNIÇÕES TABELA 6: Características gerais, dimensões e pesos das torneiras 3032 Nº Catálogo Adequado Fator para Kv válvula [m3/h] 3032/33 3060/33C 3060/34C 3060/36C 3032/44 TS [°C] PS [bar] Dimensões [mm] Torque de Categoria fixação de en- Peso de risco gate de entrada [g] segundo (mín/máx) [Nm] PED D A B H1 H2 L1 L2 L3 2,5 13 3/8" NPT 3/8" NPT 117 45 33 91 50 14/20 775 3060/45C 3060/46C 3,3 13 1/2" NPT 1/2" NPT 117 45 33 91 50 21/30 775 3032/64 3030/44C 9,0 17,5 3/4" NPT 1/2" NPT 95 52 48 133 80 32/45 1750 3032/66 3030/66C 9,0 17,5 3/4" NPT 3/4" NPT 95 52 48 133 80 32/45 1750 14,5 22,0 1" NPT 1" NPT 120 71 66 185 110 50/65 3200 20,0 31,0 1. 1/4" 1" NPT NPT 123 74 66 185 110 60/80 3200 3032/88 min max -50 +150 55 3030/88C 3032/108 DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS ed. 001-DS-POR Art. 3.3 19 LIGAÇÕES PARA VÁLVULAS DE SEGURANÇA As ligações série 3035 permitem a montagem das válvulas de segurança série 3030 e 3060 ou das torneiras sob a válvula série 3032, 3033 e 3063 na proximidade do equipamento a pressão para proteger, presentes na instalação. As ligações são concebidas para serem utilizadas segundo as seguintes duas modalidades: • Realizar um tubo de derivação em cobre que conecta o equipamento a pressão à ligação, inserir a extremidade desta derivação na conexão do bolso e proceder a uma sucessiva solda forte capilar. • Furar a tubulação de entrada/saída na proximidade do equipamento a pressão (melhor se vem realizado um colar próprio no tubo), inserir a extremidade da ligação no furo e proceder a uma sucessiva soldadura. As ligações série 3035 são realizadas para trabalho mecânico da barra de latão EN 12164-CW614N. TABELA 7: Características gerais, dimensões e pesos das ligações 3035 Engates Nº Catálogo 20 ed. 001-DS-POR NPT ODS Ø [mm] 3035/2 1/4” 3035/3 PS [bar] Dimensões [mm] Peso [g] D L Ch 12 18 33 21 58 3/8” 18 22 36,5 26 90,5 3035/4 1/2” 22 28 44 32 165 3035/6 3/4” 28 35 51 40 255 3035/8 1” 35 42 72 45 364 3035/10 1.1/4" 42 54 67 55 613 55 DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA A DISCO DE RUPTURA 3070 Disco de ruptura: O disco de ruptura contido no dispositivo 3070 é do tipo bombado convencional (disco côncavo), ou seja, a pressão de ruptura é aplicada ao lado côncavo do disco. Os discos são projetados e testados, segundo o previsto pela norma de referência EM ISSO 4126- 2:2003, para romper a uma pré-determinada pressão. Esta pressão é definida pressão de ruptura especificada, conectada a uma temperatura associada e a uma tolerância de ruptura. O disco é constituído por uma lâmina de material com espessor calibrado, Níquel, contida em uma caixa de cobre de forma anular. CAMPO DE APLICAÇÃO DESCRIÇÃO GERAL Emprego: proteção de eventuais sobrepressões, em relação às condições de exercício para as quais foram projetadas, dos seguintes equipamentos: • Componentes de sistemas de refrigeração ou bombas de calor, por exemplo: condensadores, recipientes de líquido, evaporadores, acumuladores de líquido, descarga de compressores volumétricos, permutadores de calor, separadores de óleo, tubulações. (referência a norma EN 378-2:2008) Fluidos: as válvulas podem ser utilizadas com: • Fluidos frigorígenos, no estado físico de gás ou vapor, pertencentes ao Grupo 2, assim como definido pela Diretriz 97/23/CE, Artigo 9, Ponto 2.2. (com referência à Diretriz 67/548/CEE de 27 de junho de 1967) Os dispositivos de segurança a disco de ruptura série 3070 são acessórios de segurança segundo ao definido no Artigo 1, Ponto 2.1.3, 2º parágrafo da Diretriz 97/23/CE e são objeto do Artigo 3, Item 1.4 da mesma Diretriz. O dispositivo 3070 é um dispositivo de limitação da pressão não dobrável no qual um disco de ruptura é sensível à pressão diferencial e é projetado para abrir a ruptura a uma pressão pré-estabelecida. Os discos de ruptura 3070 são identificados mediante: • um número de modelo que utiliza uma codificação alfanumérica que compreende: • na primeira parte, a identidade da família (ex. 3070/44C) • na segunda parte, a pressão de ruptura, expressa em bar, multiplicada por 10 (ex. 140) • um número serial de lote de produção MARCAÇÃO CONSTRUÇÃO ESCOLHA DOS DISPOSITIVOS A DISCO DE RUPTURA Contentor do disco: é o corpo do dispositivo, realizado em duas metades entre aparafusados, que mantém em posição o disco de ruptura propriamente dito. Os dois semicorpos são obtidos para trabalho mecânico da barra; no semicorpo inferior é alojado na conexão de entrada macho, enquanto no semicorpo superior são alojados as conexões de saída fêmea e dois pontos de serviço fêmea de 1/8’’ NPT. Material utilizado: latão EN 12164-CW614N. DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS Em conformidade com o previsto no Artigo 15 da Diretriz 97/23/CE no corpo do dispositivo a disco de ruptura são relacionadas as seguintes informações: • Marca do fabricante • Marca CE e número do organismo notificado implicado na fase de controle da produção • modelo do dispositivo • área de escoamento • indicação da direção do fluxo • pressão de ruptura • tolerância na pressão de ruptura • Temperatura associada a pressão de ruptura • data de produção • número de lote A Diretriz 97/23/CE prevê que um equipamento sob pressão, no qual seja razoavelmente previsível, sejam superados os limites admitidos, deva ser munida com os dispositivos de proteção adequados; por exemplo, dispositivos de segurança a disco de ruptura. Tais dispositivos devem evitar que a pressão supere na permanência a pressão máxima ed. 001-DS-POR 21 permitida PS do equipamento que protegem; é, todavia admitido um pico de pressão de breve duração, limitado a 10% da pressão máxima admissível. O dispositivo de segurança a disco de ruptura 3070 pode ser utilizado seja como único dispositivo de limitação da pressão seja em combinação com uma válvula de segurança Castel (modelos 3030 e 3060). A combinação do disco mais a válvula evita o vazamento de refrigerante da válvula de segurança e a perda total do refrigerante devido à ruptura do disco. A combinação do disco mais a válvula pode ser também dotada de oportuno sensor de pressão para monitorar se a válvula descarregou. A pressão de intervenção de um dispositivo a disco de ruptura é influenciada da temperatura operacional do fluído no interior do equipamento para proteger. A pressão de ruptura especificada Pb, marcada no corpo do disco de ruptura, é a pressão nominal de intervenção a temperatura associada de 22ºC. Para a temperatura operacional superior à temperatura associada a pressão nominal de intervenção se reduz, para temperatura operacional inferiores à temperatura associada a pressão nominal de intervenção aumenta. Os fatores corretivos da pressão de ruptura especificada Pb são relacionadas na tabela 1. Para a escolha e o dimensionamento do dispositivo de proteção adequado o usuário deverá consultar as normas específicas de produtos e do setor. A norma EN ISO 4126-2: 2003: “Safety devices for protection against excessive pressure – Part 2: Bursting disc safety devices”, especifica os requisitos para o projeto, a fabricação, a inspeção, os testes, a certificação, a marca e a embalagem dos dispositivos de segurança do disco de ruptura. A norma EN ISO 4126-3: 2006: “Safety devices for protection against excessive pressure – Part 3: Safety valves and bursting disc safety devices in combination”, harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, especifica os requisitos para o projeto, a aplicação e a marca dos dispositivos que são obtidos como produto da combinação em série de uma válvula de segurança e de um dispositivo de segurança a disco de ruptura. A norma EN ISO 4126-6: 2003: “Safety devices for protection against excessive pressure – Part 6: Application, selection and installation of bursting disc safety devices”, fornece indicações para a aplicação, a seleção e para a instalação dos dispositivos de segurança a disco de ruptura utilizados para a proteção contra as sobretensões. A norma EN 378-2:2008 “Refrigerating systems and heat pumps – safety and environmental requirements – Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation”, harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, fornece uma visão panorâmica dos dispositivos de proteção a serem adotados nos sistemas de refrigeração e de suas características (par. 6.2.5) e os critérios para a escolha do dispositivo adequado ao tipo e às dimensões do componente da instalação a ser protegida (par. 6.2.6). A norma EN 13136:2001/A1:2005 “ Refrigerating systems and heat pumps – Pressure relief devices and their associated piping – Methods for calculation” focaliza as possíveis causas de pressão excessiva em uma instalação 22 ed. 001-DS-POR e coloca a disposição do usuário os instrumentos para o dimensionamento dos dispositivos de descarga de pressão, entre o qual as válvulas de segurança. DIMENSIONAMENTO DOS DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA A DISCO DE RUPTURA DESTINADAS A DESCARREGAR GÁS OU VAPORES EM CONDIÇÕES DE SALTO CRÍTICO (REF. EN ISO 4126-6:2003) Para a definição de salto crítico, ver o capítulo sobre válvula de segurança série 3030. Um dispositivo a disco de ruptura que descarregue na atmosfera está em condições de salto crítico. Os dispositivos a disco de ruptura destinadas a descarregar gás ou vapor em condições de salto crítico devem ser dimensionadas com a fórmula. com: • Ac = área da seção transversal mínima de passagem do disco de ruptura [mm2] • Qmd = capacidade mínima de descarga pedida ao disco de ruptura [kg/h] • α = coeficiente de descarga del disco de rotura • po = coeficiente de descarga do disco de ruptura [bar ass] • vo = volume específico do gás ou do vapor nas condições de descarga po e To entendendo To como a temperatura do fluido na entrada do disco de ruptura durante a descarga, declarada pelo usuário ou do projetista [m3/kg] • C = coeficiente de expansão da função do exponente k da equação isentrópico. Para o cálculo do coeficiente C e a individualização dos valores de k e C para os fluídos refrigerantes mais comuns, consulte o capítulo relativo à válvula de segurança série 3030. A norma EN ISO 4126-6:2003 estabelece valores do coeficiente de descarga “α” em função da configuração do bocal de ligações onde é montado o dispositivo a disco de ruptura. No parágrafo C.2.2.1 na norma adequada são indicadas as seguintes configurações: • Bocal saliente no interior do manto do equipamento protegido: α = 0,68 • Bocal de fio (com interseção com arestas cortantes) do manto do equipamento protegido: α = 0,73 • Bocal de fio (com interseção com ligações/brusca) do manto do equipamento protegido: α = 0,73 A avaliação da capacidade mínima de descarga completa exigida do dispositivo a disco de ruptura é extremamente conectada a natureza da instalação do qual o equipamento protegido faz parte, com as causas que podem provocar a intervenção do dispositivo de segurança, isto é: • Fonte de calor externa. • Fonte de calor interna • Aumento de pressão causado por um compressor volumétrico. Para o cálculo da capacidade mínima pedida nos três casos DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS indicados se encontra no capítulo relativo à válvula de segurança série 3030. DIMENSIONAMENTO DOS DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA COMBINADOS DESTINADOS A DESCARREGAR GÁS OU VAPORES EM CONDIÇÃO DE SALTO CRÍTICO (REF. EN ISO 4126-3:2006) Define-se combinação como uma instalação que compreende um dispositivo de segurança a disco de ruptura instalado entre cinco diâmetros de tubo a montante da entrada de uma válvula de segurança. A combinação de uma determinada válvula de segurança acoplada a um dispositivo a disco de ruptura é caracterizada de um coeficiente de descarga do combinado “Fd”. Este coeficiente é definido na norma EN ISO 4126-3: 2006 como relacionado entre a média dos coeficientes de efluxo “Kd” do grupo combinado, misturado em testes de capacidade ao banco, e o coeficiente de efluxo certificado “Kd” da única válvula de segurança. A mesma norma prevê também que em alternativa às provas de determinações do “Kd” do grupo seja colocado em utilização de um coeficiente de descarga “Fd”, pré-definido igual a 0.9, valor ligeiramente inferior aquele que se pode obter nos testes. Portanto, para dimensionar uma combinação, válvula de segurança (3030 ou 3060) com dispositivo a disco de ruptura (3070) se segue ao procedimento descrito no capítulo da válvula de segurança 3030 multiplicando para 0,9 o coeficiente, o coeficiente de efluxo certificado “Kd”. INSTALAÇÃO DOS DISPOSITIVOS A DISCO DE RUPTURA E DOS DISPOSITIVOS COMBINADOS O dispositivo de segurança a disco de ruptura 3070 nunca deve ser submetido a uma pressão diferencial negativa entre o montante e jusante do disco (por exemplo: descarga na atmosfera e pressão no interior do equipamento a proteger inferior à pressão atmosférica) para evitar danos ou rupturas do próprio disco. Por este motivo, o dispositivo de segurança 3070 deve ser sempre utilizado em acoplamento com um dispositivo de interceptação (por exemplo, uma torneira 3033/44) que possa excluir o dispositivo 3070 todas as vezes que é feito o vácuo no equipamento a ser protegido. Eventuais intervenções do disco de ruptura comportam a substituição de todo o grupo, já que os dispositivos 3070 são componentes vedados com disco de ruptura não substituível. A máxima pressão de exercício do equipamento a ser protegido não deve ser superior a 75 % da pressão de ruptura do dispositivo de segurança 3070, para evitar danos do disco ou perdas. Se a pressão de exercício supera 85 % da pressão de ruptura, o dispositivo de segurança 3070 deve ser substituído imediatamente. correspondência a uma zona de instalação ocupada por vapores ou gás e onde não ocorram turbulências do fluido. • Os recipientes que estejam ligados entre si por tubulações de diâmetro declarado adequado pelo fabricante e pelo usuário e sobre as quais não sejam interpostas interceptações podem ser consideradas para os fins da instalação dos dispositivos de segurança como um único recipiente. • A ligação entre o dispositivo combinado e o equipamento a ser protegido, deve ser o mais curto possível e não deve apresentar uma seção de passagem inferior àquela de entrada da válvula. Em cada caso a norma EN 13136:2001/A1:2005 estabelece que a queda de pressão entre o recipiente protegido e o dispositivo combinado, à capacidade de descarga plena, não deve superar o 3% do valor da pressão de calibragem da válvula, incluindo qualquer acessório inserido na linha. • A escolha da localização do dispositivo de segurança deve levar em conta que a sua intervenção comporta a descarga de fluído refrigerante na pressão, eventualmente também a alta temperatura. Onde se tem o risco de provocar danos diretos às pessoas que se encontram na vizinhança, se deverá prever uma tubulação de transmissão da descarga, dimensionada de tal modo a não prejudicar o funcionamento do dispositivo. Na instalação de um dispositivo combinado a norma EN 13136:2001/ A1:2005 prescreve que esta tubulação não deve gerar, com capacidade completa, uma contrapressão superior a 10% do valor da pressão de calibragem da válvula. Para efetuar o cálculo das quedas de pressão tanto na linha a montante (entre o recipiente e a válvula de segurança) seja na linha de jusante (entre a válvula de segurança e atmosfera) é necessário consultar o Capítulo 7.4 da norma EN 13136:2001/A1:2005. Portanto, em relação a instalação dos dispositivos de segurança a disco de ruptura e dos dispositivos combinados, são mantidos presentes os seguintes pontos fundamentais: • os dispositivos de segurança devem ser instalados em DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS ed. 001-DS-POR 23 TABELA 1: Características gerais de discos de ruptura 3070 Nº Catálogo 3070/44 Engates entrada macho 1/2" NPT saída fêmea 1/2" NPT saída fêmea 2 x 1/8" NPT Torque de fixação de engate de entrada (mín/máx) [Nm] 21/30 Diâmetro orifício [mm] 12 Seção orifício [mm2] 113 TS [°C] - 50 / + 150 14 16 21 Pressão de ruptura PB [bar] 24 24,8 27,5 28 Tolerância de Pb de 14 a 16 bar +/- 15 % de 24 a 28 bar +/- 10% Temperatura associada Ta [°C] Fator de correção de Pb para Ta ≠ 22 °C Máx. pressão de exercício Categoria de risco segundo PED 24 ed. 001-DS-POR 22 -50 °C 1,13 -35 °C 1,12 -25 °C 1,10 -10 °C 1,03 -0 °C 1,03 22°C 1,00 40°C 0,99 60 °C 0,97 80 °C 0,95 100 °C 0,94 150 °C 0,93 75 % Pb IV DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS TAMPAS DOS FUSÍVEIS a tampa • Liga eutética de mais componentes, livre de cádmio, para o material fusível CAMPO DE APLICAÇÃO Emprego: as tampas dos fusíveis são fundamentalmente utilizadas para proteger os componentes de um sistema de refrigeração ou bomba de calor de eventuais sobrepressões, com relação às condições para as quais foram projetadas, causadas por uma fonte de calor externa para elevada contribuição térmica, por exemplo, um incêndio. (ponto 6.2.6.6 de EM 378-2:2008) Fluidos: as tampas fusíveis podem ser utilizadas com fluidos refrigerantes pertencentes ao Grupo II assim como definido da Diretriz 97/23/CE, artigo 9, Ponto 2.2. (com referência à Diretriz 67/548/CEE de 27 de junho de 1967) MARCAÇÃO DESCRIÇÃO GERAL As tampas dos fusíveis série 3080/.C e 3082/.C são acessórios de segurança segundo ao definido no Artigo 1, Ponto 2.1.3, 2º parágrafo da Diretriz 97/23/CE e são objeto do Artigo 3 , Ponto 1.4 da mesma Diretriz. Segundo a definição relacionada ao Ponto 3.6.4 da norma EN 378-1:2008, a tampa do fusível é um dispositivo contendo um material que funde a uma temperatura prédeterminada e, consequentemente, descarrega a pressão. A empresa Castel decidiu classificar as tampas dos fusíveis série 3080/.C e 3082/.C na Categoria de Risco I fixando portanto a instalação, como dispositivos de proteção, no equipamento a pressão específica, pertencentes à mesma Categoria de Risco I, de acordo com o previsto no Anexo II , Ponto 2 , da Diretriz 97/23/CE. Como consequência de tal escolha, as tampas dos fusíveis série 3080/.C e 3082/.C não podem ser instalados, como únicos dispositivos de proteção, no equipamento a pressão pertencentes a Categorias de Risco superiores a I. CONSTRUÇÃO A tampa do fusível é constituída por uma tampa rosqueada NPT na qual é obtida um furo passante, com perfil cônico oposto à conicidade do fio. No interior deste furo é depositado para fusão uma quantidade pré-definida de liga do fusível, com ponto de fusão controlado. Materiais utilizados: • Bronze EN 12164 – CW 614N, banhado a quente, para DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS Em conformidade com o previsto no Artigo 15 da Diretriz 97/23/CE e no Ponto 7.3.3 da norma EN 378-2:2008 no hexágono da tampa do fusível são relacionados os seguintes dados: • marca CE • logo Castel • pressão máxima admitida PS • temperatura de fusão INSTALAÇÃO Se uma tampa do fusível é montada a proteção de um equipamento a pressão, deve ser instalada em uma posição no qual o refrigerante ao estado de vapor superaquecido não comprometa o funcionamento correto. Uma tampa do fusível não deve ser coberta por um isolamento térmico. A localização de uma tampa do fusível deve ser feita de tal modo que a descarga do refrigerante não causa dano a pessoas ou coisas. A norma EN 378-2:2008, harmonizada com a Diretriz 97/23/ CE, estabelece que uma tampa do fusível não possa ser utilizada como dispositivo de descarga da pressão nos recipientes contidos refrigerantes pertencentes aos grupos A2, B1 , B2 , A3 e B3. A mesma norma estabelece que uma tampa do fusível não possa ser utilizado como único dispositivo de descarga da pressão entre um recipiente contém refrigerante e a atmosfera em instalações com uma carga de refrigerante superior a 2,5 kg para fluídos pertencentes ao grupo A1 (ex. R22; R134a; R404A; R407C; R410A; R507). ESCOLHA DAS TAMPAS DOS FUSÍVEIS A Diretriz 97/23/CE prevê que um equipamento sob pressão, no qual seja razoavelmente previsível, sejam superados os limites admitidos, deva ser munida com os dispositivos de ed. 001-DS-POR 25 proteção adequados; por exemplo, acessórios de segurança como as tampas dos fusíveis. Tais dispositivos devem evitar que a pressão supere na permanência a pressão máxima permitida PS do equipamento que protegem; é, todavia admitido um pico de pressão de breve duração, limitado a 10% da pressão máxima admissível. Para a escolha e o dimensionamento do dispositivo de proteção adequado ao usuário deverá fazer referência às normas específicas do setor ou do produto. A norma EN 378-2:2008 “Refrigerating systems and heat pumps – safety and environmental requirements – Part 2: Design, construction, testing, marking and documentation”, fornece uma panorâmica dos dispositivos de proteção a adotar nos sistemas de refrigeração e de suas características (par. 6.2.5) e os critérios para a escolha do dispositivo adequado ao tipo e às dimensões do componente da instalação a proteger (par. 6.2.6). A norma EN 13136:2001/A1:2005 “ Refrigerating systems and heat pumps – Pressure relief devices and their associated piping – Methods for calculation”, harmonizada com a Diretriz 97/23/CE, focaliza as possíveis causas de pressão excessiva em uma instalação e coloca à disposição do usuário os instrumentos para o dimensionamento dos dispositivos de descarga de pressão, entre os quais as tampas dos fusíveis. • Kdr = coeficiente do efluxo “reduzido” da tampa do fusível, igual a 0,9 x Kd • po = pressão montante da tampa do fusível, no interior do equipamento a proteger [bar ass] • vo = volume específico do gás ou do vapor nas condições de descarga po e To [m3/kg] (To é a temperatura do fluído na entrada da tampa durante a descarga, declarada pelo usuário ou do projetista) • C = coeficiente de expansão da função do exponente k (referido na temperatura de 25ºC, parágrafo 7.2.3 da norma EN 13136:2001/A1:2005) da equação isentrópica calculada com a fórmula: Para encontrar os valores de k e C para os fluídos refrigerantes mais comuns se vê no capítulo relativo à válvula de segurança série 3030. A avaliação da capacidade mínima de descarga exigida da tampa do fusível é estritamente conectada à causa primária que pode provocar a intervenção da tampa do fusível, ou seja, a fonte de calor externa. A vazão mínima exigida é determinada com a fórmula: DIMENSIONAMENTO DAS TAMPAS DOS FUSÍVEIS (REF. EN 13136:2001/A1:2005) com: • φ = densidade de fluxo do calor, a ser assumida equivalente a10 [kW/m2] • Asurf = superfície externa do recipiente [m2] • hvap = calor latente de vaporização do líquido na pressão po [kJ/kg] As tampas dos fusíveis, para descarga na atmosfera, estão sempre em condições de salto crítico (para a definição de condições de salto crítico consulte o capítulo relativo à válvula de segurança série 3030). As tampas dos fusíveis devem ser dimensionadas com a fórmula: A norma EN 13136:2001/A1:2005 estabelece também os seguintes limites máximos ao valor de Kdr, em função do tipo de ligação entre a tampa do fusível e equipamento a proteger: • ligação da conexão do fio do manto do recipiente: Kdr = 0,70 • ligação de conexão saliente no interior do manto do recipiente: Kdr = 0,55 com: • Ac = área da seção transversal mínima útil do orifício da tampa do fusível [mm2] • Qmd = capacidade mínima de descarga pedida a tampa do fusível [kg/h] TABELA 8: Características gerais, dimensões e pesos das tampas dos fusíveis 3080 e 3082 Nº Conexões Catálogo NPT Diâmetro orifício [mm] Seção orifício [mm2] 3080/1C 1/8" 4,9 18,8 3080/2C 1/4” 5,7 25,5 3080/3C 3/8” 8,5 56,7 3080/4C 1/2” 9,3 67,9 3082/1C 1/8" 4,9 18,8 3082/2C 1/4” 5,7 25,5 3082/3C 3/8” 8,5 56,7 3082/4C 1/2” 9,3 67,9 Kd TemperaMáxima PS tura temperatura [bar] Chave de fusão de exercício (1) [ºC] [°C] 12 79 68 42 0,91 138 127 30 17 Dupla de Categoria serragem Peso de risco mín/máx [g] segundo [Nm] PED 7 / 10 11 10 / 15 23 14 / 20 39 22 21 / 30 76 12 7 / 10 11 10 / 15 23 14 / 20 39 21 / 30 76 17 22 (1): a máxima temperatura de exercício 26 ed. 001-DS-POR DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS I www.castel.it ed. 001-DS-POR ed. 001-DS-POR Castel Srl Via Provinciale 2-4 - 20060 Pessano con Bornago - MI DISPOSITIVOS DE SEGURANÇA PARA INSTALAÇÕES DE FRIGORÍFEROS