Vantagens dos Discos de Ruptura Usados em Combinações com Válvulas de Alívio

Existem 5 vantagens em usar discos de ruptura para isolamento de válvulas de segurança de alívio.

Vantagem No. 1 Vazamento Zero de Processo para a Atmosfera.

A razão mais importante para se isolar válvulas de segurança de alívio com discos de ruptura é impedir que o processo vaze para a atmosfera. Em válvulas de segurança de alívio convencionais, o padrão API 526 estabelece que para um orifício de tamanho F e menor, a taxa máxima permitida de vazamento é de 40 bolhas/minuto (aproximadamente 6 cu. ft. em 24 horas).

O disco de ruptura usado na entrada da válvula de alívio age como uma barreira sólida de metal entre o processo e a válvula.

Ele não somente para a poluição do ar (ajusta-se aos regulamentos EPA), mas pode também fazê-lo economizar dinheiro. Vazamento que habitualmente desperdiça produto caro a cada hora de cada dia é parado com uma combinação de disco/válvula de segurança de alívio.

Vantagem No. 2 Permite que Válvulas de Segurança de Alívio sejam testadas no local.

Quando um disco de ruptura é usado para isolar uma válvula de segurança de alívio, a válvula pode ser campo-testada no local. Com um disco de ruptura reverso instalado na entrada da válvula, a válvula de segurança de alívio pode ser testada no local por um homem com uma fonte portátil de pressão.

Para fazer isto sem fechar o processo, ar é injetado de uma fonte exterior na câmara entre o disco de ruptura e a entrada da válvula de segurança de alívio como mostrado na figura 10. Pressão é aumentada até que uma ação de disparo da válvula seja ouvida ou a válvula faça um barulho como se estivesse fervendo.

Pressão de ar não deve ir acima de 110% da pressão etiquetada na borda do disco reverso para que a válvula funcione.

Vantagem No. 3. Vida da válvula é estendida.

A extensão da vida da válvula de segurança de alívio é a terceira vantagem principal para se usar uma combinação disco/v álvula.

O disco de ruptura age como uma barreira sólida de metal entre a válvula e o processo.

O disco previne acúmulo de produto por aderência aos componentes mecânicos da válvula, o que de outra maneira afetaria o desempenho da válvula e a segurança do sistema. Desde que o fluido de processo não estará em contato com as superfícies e as peças internas da válvula, ela ficará em condição de nova até ser usada no alívio da pressão.

Vantagem No. 4 Períodos maiores entre Revisões Gerais Significativas.

Porque as partes internas da válvula não são expostas normalmente à contaminação do processo, elas permanecem em uma condução "como nova", permitindo períodos mais longos entre revisões importantes.

Vantagem No. 5 Material Menos Caro para Válvulas Pode Ser Usado.

O grande custo inicial da válvula de segurança de alívio pode ser reduzido requisitando válvulas de metal menos caro e isolando-as com um disco de ruptura. Como um exemplo, se uma válvula de Hastelloy for normalmente requisitada, use uma válvula de aço carbono com guarnição de Hastelloy, com uma economia de 65% (média).

O dinheiro economizado comprará o disco de ruptura mais as vantagens de 1 a 4 acima.

Para isolar uma válvula de segurança de alívio com discos de ruptura, use um disco de ruptura reverso. Este disco aceita pressões em dois sentidos; assim permitindo que a válvula seja campo checado no local e elimina a necessidade de um suporte para vácuo para processo de vácuo. O seguinte é um guia para selecionar discos de ruptura para cada aplicação.

1. CONSTRUÇÃO NOVA – ISOLAMENTO DA ENTRADA DA VÁLVULA
Para construções novas, o sistema STA-SAFTM da BS&B é recomendado para o isolamento da entrada da válvula de alívio (Figura 2a, 2b). O sistema STA-SAFTM é um conceito novo e provado no disco de ruptura e na tecnologia de cabeças de segurança. O STA-SAFTM ajusta-se entre flanges ANSI (entrada da Figura 3), pode ser pré torqueado na loja e assegura instalação correta por meio de um parafuso J e pinos que centralizam o disco. O alojamento STA-SAFTM é usado com os discos S-90, ou discos de ruptura JRS ou RLS, dependendo da pressão de ruptura requerida e das condições de serviço.

a. Veja a tabela acima. O sistema STA-SAFTM cobre a maioria das faixas de pressões de válvulas de segurança de alívio. Para pressões de operação normais, de serviço em gás, use o disco reverso S-90 nas cabeças STA-SAFTM. Esse é um disco reverso vincado de uma só peça cujas pétalas se abrem ao longo das linhas (pre-enfraquecidas) vincadas quando a pressão de ajuste de alívio é alcançada. Recorra ao disco reverso RLS para pressões mais elevadas ou para aplicações de serviço em líquidos. Veja o Catálogo 77-4001 para descrição e especificações.

Figura 2a - o Disco de Ruptura S-90 nas Cabeças STA-SAFTM
As vantagens do S-90, que o fazem ideal para isolamento de válvulas de segurança de alívio são:

• Disponível nos tamanhos de 1" a 24"
• Fragmentação Mínima.
• Razão de Reversão Sob Dano Baixa.
• Nenhuma lâmina de faca para manutenção.
• Pressão de operação de até 90% da pressão de ruptura.

b. Para isolar as válvulas de alívio de baixa pressão onde as pressões de ajuste são mais baixas do que a pressão de ruptura mínima do S-90 (veja Tabela 1), use nosso disco de ruptura JRS "JAWS". O JRS é modelo mais moderno como método de tecnologia de ponta em discos de ruptura de baixa pressão. É um disco reverso sólido que tem pressões mínimas de ruptura, tão baixas quanto 12 psig. Não somente o disco de ruptura JRS "JAWS" encaixa-se às cabeças STA-SAFTM (Figura 2b), mas ele oferece também as seguintes vantagens para isolar válvulas de alívio:

• Disponível nos tamanhos de 1" a 12"
• Fragmentação Mínima.
• Nenhum suporte para vácuo necessário.
• Nenhuma lâmina de faca para manutenção.
• Razão de Dano Baixa.
• Pressões tão baixas quanto 12 psig.
• Pressão de operação de até 90% da pressão de ruptura.

2. ENTRADA RETROFIT PARA VÁLVULA
Para isolar válvulas de segurança de alívio já em serviço com tubulação rígida de descarga, o conjunto do disco de ruptura SVI é recomendado (Figura 4). O SVI é um disco de ruptura reverso S-90 similar ao descrito acima somente soldado em seu próprio conjunto de uma só peça, (veja a figura 6b) que desliza na tubulação de entrada. O SVI é singular no seguinte:

• Nenhuma cabeça de segurança é necessária.
• Encaixa-se na tubulação existente.
• Todas as vantagens do Disco de Ruptura S-90.
• Disponível nos tamanhos 1-1/2 “a 6" (inclusive 2-1/2")

3. CONSTRUÇÃO NOVA OU ISOLAMENTO DA SAÍDA DA VÁLVULA RETROFIT
Com regulamentos mais apertados EPA fazendo com que as válvulas de segurança de alívio sejam descartadas ao invés de descarregadas na atmosfera, é importante isolar a saída da válvula de segurança de alívio (tão bem quanto a de entrada) com um disco de ruptura para impedir a corrosão do "refluxo" (veja a página l0 para a aplicação apropriada).

O disco de ruptura de baixa pressão tipo AV é o ajuste perfeito para o trabalho (Figura 5).

O disco AV não requer nenhuma cabeça de segurança, vem com suas próprias juntas de vedação de asbesto e encaixa-se entre flanges padrão ANSI (figura 6a). Suas vantagens são ideais para o isolamento da saída da válvula:Low Burst pressures, 1 to 15 psig • Pressões de Ruptura Baixas, de 1 a 15 psig.
• Rompe a pressão igual em ambas as direções.(Razão 1:1)
• Não pode ser erradamente instalado, os dois lados são idênticos.
• Disponível nos tamanhos 2" a 36".

For more specifics on materials, pressures, and other data on the above BS&B Rupture Disks for safety relief valve isolation, consult the following BS&B Bulletins:

Produto	Número do Boletim
STA-SAFTM and S-90 or JRS	77-4001
STA-SAFTM and RLS	77-4001
SVI	77-4005
AV	77-8001

Para melhor compreender o uso de discos de ruptura para isolar válvulas de segurança de alívio, compare as vantagens e as desvantagens de cada dispositivo de alívio.

VÁLVULA DE SEGURAN ÇA DE ALÍVIO.

1. Válvulas de metal assentado vazam na atmosfera – perda de produto tanto quanto poluição da atmosfera.
2. Alto custo.
3. Alta manutenção requerida – Já que o processo flui através da válvula ela deve ser checada periodicamente para operação correta. O sistema deve ser desligado.
4. Ajustável.
5. Desliga – rearma após alívio de pressão.
6. Reutiliz ável – rearma após cada operação.

DISCO DE RUPTURA

1. À prova de vazamento.
2. Baixo Custo.
3. Baixa manutenção é requerida.
4. Ajuste fixo.
5. Não rearmável.
6. Descartável – deve ser substituído após cada opera ção.

COMBINAÇÃO DISCO/ VÁLVULA DE SEGURANÇA DE AL ÍVIO.

1. À prova de vazamento.
2. Custo Médio.
3. Manutenção Média Necessária.
4. Ajustável.
5. Desliga – rearma após alívio de pressão.
6. Válvula é reutilizável, disco é descartável.

O Código e Como Ele se Refere a Discos de Ruptura e Válvulas de Segurança de Alívio em Combinação.
Código para Vasos de Pressão ASME
Seção VIII, Divisão 1.
Edi ção de 1 de Julho de 1977.

DISPOSITIVOS DE DISCO DE RUPTURA 34.

(1) Geral

a) Todo disco de ruptura deverá ter uma pressão de ruptura etiquetada dentro de uma faixa de projeto de fabricação. 35 numa temperatura de disco especificada. 36, deve ser etiquetado com um número de lote, e deve ter garantia de seu fabricante para romper dentro de 5%(mais ou menos) da pressão de ruptura etiquetada na temperatura coincidente do disco.

Rodapés do Código ASME.

34. Um dispositivo de disco de ruptura é um dispositivo de alívio de pressão não rearmável atuando por pressão estática de entrada e projetada para funcionar pelo rompimento de um disco contendo pressão. Um disco de ruptura é o elemento contendo pressão e sensível à pressão de um dispositivo de disco de ruptura. Um alojamento de disco de ruptura é a estrutura que limita e grampeia o disco de ruptura em posição. Discos de ruptura podem ser projetados em várias configurações, tais como plano achatado, pré-aparafusado ou reverso, e podem ser feitos de material flexível ou frágil; materiais de disco de ruptura não são requeridos a ajustar-se a uma especificação ASME. O material do alojamento do disco de ruptura deve estar listado na Seção II e sua Divisão.

35. A faixa do projeto de fabricação é uma faixa de pressão dentro da qual a pressão média de teste de ruptura de discos deve cair para ser aceitável a uma exigência particular como acordado entre o fabricante do disco de ruptura e o usuário ou seu agente. O disco será etiquetado na pressão média de ruptura de todos os discos testados.

36. A temperatura especificada do disco fornecida ao fabricante do disco deve ser a temperatura esperada do disco quando existe uma condição de emergência e espera-se que o disco se rompa.

(2) Faixa de Capacidade.
(B) Um dispositivo de disco de ruptura deve ser instalado entre uma válvula de pressão de alívio 38 e o vaso se:

(1) A combinação da mola de segurança carregada ou da válvula de segurança de alívio e do dispositivo do disco de ruptura é ampla na capacidade de ajustar-se às exigências UG-133(a) e (b).

(2) A capacidade etiquetada de uma mola de segurança ou válvula de segurança de alívio (tipo bocal) quando instalado com um dispositivo de disco de ruptura entre a entrada da válvula e o vaso será multiplicado por um fator de 0.90 da faixa de capacidade de alívio da válvula sozinha, ou alternativamente, a capacidade de tal combinação deverá ser estabelecida de acordo com o parágrafo (3).

(3) a capacidade de combinação do dispositivo de disco de ruptura e da mola de segurança carregada ou válvula de segurança de alívio pode ser estabelecida de acordo com os parágrafos apropriados UG-132. Certificação de Capacidade de Válvulas de Segurança de Alívio em Combinação com Dispositivos de Alívio de Pressão Não Rearmáveis.

Rodapé ao Código ASME.

37. A área mínima de fluxo de rede é a área de rede calculada depois que uma ruptura completa do disco com permissão apropriada para todos os membros estruturais que devem reduzir a área de fluxo de rede através do dispositivo do disco de ruptura. A área de fluxo de rede para finalidades de ajustamento não deverá exceder a área nominal de tamanho da tubulação do dispositivo de disco de ruptura.

38. O uso de um dispositivo de disco de ruptura em combinação com uma válvula de segurança ou de segurança de alívio deverá ser cuidadosamente avaliada para assegurar que o meio que está sendo manipulado e as características operacionais da válvula resultarão numa ação de disparo da válvula coincidente com o rompimento do disco de ruptura.

(4) O espaço entre um dispositivo de disco de ruptura e uma válvula de segurança ou de segurança de alívio deve ser suprido com um calibrador de pressão, um delator, um painel livre, ou um conjunto delator apropriado. Este arranjo permite a detecção de ruptura ou de vazamento do disco. 39

(5) A abertura (veja a nota de rodapé 37) fornecida através do disco de ruptura, após a ruptura, é suficiente para permitir um fluxo igual à capacidade da válvula (parágrafos (2) e (3) acima), e não há nenhuma possibilidade de interferência com o funcionamento apropriado da válvula; mas em nenhum caso esta área deverá ser menos que 80% da área da entrada da válvula a menos que a capacidade e funcionamento da combinação específica de disco e válvula de ruptura tenham sido estabelecidas por teste de acordo com UG-132.

Rodapés ao Código ASME.

39. Usuários estão advertidos que um disco de ruptura não romperá em sua pressão de projeto se pressão de retorno ocorrer no espaço entre o disco e a válvula de segurança ou de segurança de alívio se o vazamento no disco de ruptura for devido à corrosão ou a outra causa.

(c) Um dispositivo de disco de ruptura pode ser instalado na tomada lado 40 de uma mola de segurança carregada de uma válvula de alívio que seja aberta pela ação direta da pressão no vaso, se:

(1) A válvula foi assim projetada o que não deixará que falhe em abrir em sua pressão apropriada a menos que qualquer pressão de retorno possa se acumular entre a válvula e o disco de ruptura. O espaço entre o disco da válvula e o disco de ruptura será ventilado ou drenado para impedir acúmulo de pressão devida a pequena quantidade de vazamento da válvula 41.

(2) A válvula é ampla na capacidade de ajustar-se às exigências do UG-133(a) e (b).

(3) A pressão de ruptura etiquetada do disco de ruptura na temperatura coincidente do disco mais qualquer pressão na tubulação da saída não deve exceder a pressão de projeto da parte da saída da válvula de segurança ou de segurança de alívio e nenhum tubo ou encaixe entre a válvula e o dispositivo do disco de ruptura.

Entretanto, em nenhum caso a pressão de ruptura etiquetada no disco de ruptura na temperatura de operação coincidente mais qualquer pressão na tubulação da saída deverá exceder a pressão máxima de funcionamento permitida no vaso ou a pressão de ajuste da válvula de segurança ou de segurança de alívio.

(4) A abertura fornecida através do dispositivo do disco de ruptura depois da ruptura é suficiente para permitir uma vazão igual à capacidade avaliada da válvula de segurança anexada ou de segurança de alívio sem exceder a sobre pressão permitida.

(5) Nenhuma tubulação além do disco de ruptura pode estar obstruída pelo disco de ruptura ou fragmento.

(6) Os conteúdos do vaso são líquidos limpos, livres de matéria gomada ou obstrutivas, de modo que acumulo espaço entre a entrada da válvula e o disco de ruptura (ou em alguma outra saída que puder ser fornecida) não obstrua a saída.

(7) A tampa da válvula de segurança de alívio será ventilada para impedir acúmulo de pressão.

Rodapés do Código ASME

40. Este uso de um dispositivo de disco de ruptura em série com a válvula de segurança ou de segurança de alívio é permitido para minimizar a perda por vazamento através da válvula de material de valor ou de materiais nocivos ou de outra maneira perigosos, e onde um disco de ruptura sozinho ou o disco situado ao lado da entrada da válvula é impraticável, ou para impedir gases corrosivos de uma linha de descarga comum de alcançar as partes internas da válvula.

41. Usuários estão advertidos que uma mola ordinária de segurança carregada não abrirá em sua pressão de ajuste se a pressão de retorno se acumular no espaço entre a válvula e o disco de ruptura. Uma válvula especialmente projetada é requerida, como uma válvula de diafragma ou uma válvula equipada com um fole acima do disco.

Com o intuito de ajustar-se ao código ASME, a capacidade de combinação da válvula de segurança de alívio e de disco de ruptura deve ser feita em uma de duas maneiras:

(A) Testes de Vazão para chegar a um “Fator de Capacidade de Combinação". Testes devem ser feitos de acordo com a parte UG-132 e aprovados pelo National Board of Boiler and Pressure Vessel Inspectors (Diretoria Nacional de Inspetores de Caldeiras e Vasos de Pressão).

Combinações disco de ruptura - válvula de alívio com testes de vazão terão uma capacidade de alívio igual à capacidade de alívio fixada pela válvula multiplicada por um fator de correção obtido nos testes reais de vazão da combinação válvula de alívio - disco de ruptura.

O fator de capacidade de combinação será usado como um multiplicador para fazer mudanças apropriadas na capacidade de alívio avaliado do ASME da válvula de segurança de alívio em todos os tamanhos do projeto.

Consulte o Catálogo 77-1006A da BS&B para "Fatores de Capacidade de Combinação" nos Sistemas STA-SAFTM.

B) Ao invés de testar, o "um fator de capacidade de combinação" de 0.90 deve ser aplicado à capacidade de alívio da válvula.

As combinações de válvula de alívio - disco de ruptura, que não foram testadas para vazão como uma combinação, devem ser avaliadas para baixo na capacidade de alívio permitida em 90% da capacidade de alívio fixada etiquetada na válvula.

Nota: Se um dispositivo de disco de ruptura deve ser usado com uma válvula de alívio, então uma placa de identificação adicional deve ser instalada na válvula de alívio ou na cabeça de segurança. A placa de identificação deve mostrar o tipo de válvula, o tipo de alojamento do disco, o tipo de disco e a capacidade de vazão da combinação.

Em expansão ao (4) desta página, o código ASME requer que o espaço entre um dispositivo do disco da ruptura e uma válvula de segurança de alivio seja suprido com um calibrador de pressão, um delator, um painel livre, ou um conjunto delator apropriado.

Um arranjo típico de tubulação é o mostrado na Figura 10. O conjunto delator consiste em um bocal de tubulação, um T, uma vazão em excesso (válvula de verificação de vazão), e um calibrador de pressão. O lado de saída da válvula de vazão adicional tem uma conexão roscada. Se a ventilação livre não for desejada, uma linha de descarga pode ser instalada para permitir a dispersão do produto a um local seguro.

Depois de o sistema de alívio ter sido operado pela pressão e a válvula de segurança de alívio se assentar, a linha de pressão prevalecendo forçará a esfera da válvula de vazão adicional a voltar a seu assento. Isto permite que a linha de pressão seja indicada no calibrador. Depois que um disco substituível é instalado, a câmara entre o disco e a válvula de alívio está outra vez livre de pressão e a leitura do calibrador mostrará zero.

Um outro método comum é usar um interruptor de pressão em vez de um calibrador de pressão. Se pressão se acumula acima da cavidade do disco, ele dispara um dispositivo de alarme no local ou em uma posição remota. Este aumento da pressão pode ser vazamento permitindo acúmulo de pressão acima do disco e assim aumentando a pressão requerida para romper o disco de ruptura. Isso também poderia ser causado pelo rompimento do disco de ruptura.

Se um sistema fechado for usado com calibrador de pressão, delator ou outro tipo(s) de conjunto delator, o sistema de alívio então depende de uma verificação visual ou manual para determinar se a pressão ainda está presente na câmara entre os dois dispositivos de alívio.

Disco de Ruptura No. 1 - Esta pressão de ruptura do disco de ruptura deve ser igual à pressão do projeto do vaso ou abaixo dela. Ela deve ser de 115 psig ou abaixo para o exemplo na figura 9.

Nota: A pressão de ruptura selecionada do disco de ruptura No. 1 para isolar a entrada pode ser mais baixa, a mesma, ou mais alta do que o ajuste da válvula de segurança de alívio contanto que nem a válvula nem o disco excedam a MAWP do vaso (pressão máxima de funcionamento permitida).

Disco de Ruptura No. 2 - Disco de ruptura de baixa pressão. A pressão de ruptura é 15 psig no exemplo.

A. Válvula - Quando isolando a saída de uma válvula balanceada, o disco de ruptura pode ser selecionado em qualquer pressão até a pressão da válvula secundária do projeto.

B. Válvula Não Balanceada - Quando isolando a saída de uma válvula não balanceada, o disco de ruptura selecionado deve ter a pressão mínima de ruptura o mais baixo possível para suportar qualquer pressão de retorno múltipla.

Válvula de Segurança de Alívio.

A. Válvula Balanceada - se uma válvula balanceada é usada no exemplo, ela pode ser ajustada a qualquer pressão até e incluindo 115 psig.

B. Válvula Não Balanceada - se uma válvula não balanceada é usada no exemplo, a pressão de ajuste deve ser 115 psig menos os 15 psig de pressão de ruptura do disco de ruptura abaixo. (115 - 15 = 100 psig pressão de ajuste para a válvula.).

Conjunto Delator

O código ASME requer que o espaço entre um dispositivo de disco de ruptura e uma válvula de segurança de alívio esteja suprido com um calibrador de pressão, um delator, um painel livre, ou um conjunto delator apropriado.