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.
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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.
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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
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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
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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
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IV
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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
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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
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• 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
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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
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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
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I
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ed. 001-DS-POR
ed. 001-DS-POR
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