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Dimensionamento de válvula de alívio: quando ela abre e por quê
O dimensionamento de válvula de alívio para líquidos pela API 520 dá a área de orifício A = 11,78 * Q / (Kd * Kw * Kc * Kv) * sqrt(G / (p1 - p2)), calculada na pressão de alívio, que é o ajuste mais a sobrepressão permitida (10 % aqui). Depois se escolhe o orifício padronizado da API 526 imediatamente maior.
Feche a válvula do processo até bloquear a linha. A pressão sobe pela curva da bomba até a pressão de ajuste; a válvula de alívio abre e devolve o excesso ao tanque.
Teste rápido
Três perguntas sobre esta lição. Errou? A explicação aparece na hora.
1. O orifício escolhido pela API 526 é…
2. A pressão de ajuste da PSV deve ficar…
3. Se a PSV abre com frequência na operação normal, a causa provável é…
Por que isso acontece
Setas comparam com o processo pedindo 60 m³/h.
Ajuste e sobrepressão
A PSV começa a abrir na pressão de ajuste e precisa passar toda a vazão de alívio até a sobrepressão permitida, aqui 10 %. É nessa pressão de alívio que ela é dimensionada.
Continuidade na descarga
Com a PSV aberta, a bomba enxerga dois caminhos: o processo e o retorno ao tanque. Com o processo bloqueado, toda a vazão da bomba sai pela PSV.
Área do orifício (API 520, líquido)
A engine calcula a área requerida, corrige pela viscosidade (Kv) e pela contrapressão (Kw) e escolhe o orifício padronizado da API 526 imediatamente maior.
Por que proteger
Sem a PSV, com a linha bloqueada a pressão subiria até o shutoff da bomba. Se a tubulação, os instrumentos ou o equipamento não suportam essa pressão, a PSV é a última barreira. A bomba continua girando, então o alívio volta para o tanque.
Bomba didática com curva ilustrativa.
Fórmulas em texto
- Pressão de alívio
P_alivio = P_ajuste * (1 + sobrepressao)- P_alivio = pressão de alívio (bar g) · P_ajuste = pressão de ajuste (bar g) · sobrepressao = aumento permitido acima do ajuste (fração; 10 % na lição)
- Continuidade na descarga da bomba
Q_bomba = Q_processo + Q_PSV- Q_bomba = vazão da bomba (m3/h) · Q_processo = vazão para o processo (m3/h) · Q_PSV = vazão aliviada de volta ao tanque (m3/h)
- Área requerida, API 520 líquido (unidades SI)
A = 11.78 * Q / (Kd * Kw * Kc * Kv) * sqrt(G / (p1 - p2))- A = área efetiva requerida do orifício (mm2) · Q = vazão de alívio (L/min) · Kd = coeficiente de descarga efetivo (0,65 no pré-dimensionamento) · Kw = correção de contrapressão (1 para válvula convencional) · Kc = correção de combinação (1 sem disco de ruptura, 0,9 com) · Kv = correção de viscosidade (-) · G = densidade relativa na temperatura de escoamento (-) · p1 = pressão de alívio (kPa g) · p2 = contrapressão (kPa g)
- Condição de proteção
p_PSV <= P_alivio < P_shutoff- p_PSV = pressão na entrada da PSV (bar g) · P_shutoff = pressão de shutoff da bomba com a linha bloqueada (bar g)
Perguntas frequentes
Qual a sobrepressão permitida numa válvula de alívio de líquido?
Para válvula única fora do caso de fogo, o limite usual é 10 % acima da pressão de ajuste (na PMTA), e a válvula precisa passar toda a vazão de alívio nessa pressão. No caso de fogo a sobrepressão permitida é 21 %.
Qual Kd usar no dimensionamento de válvula de alívio para líquido?
No pré-dimensionamento de válvula com internos certificados para líquido, a API 520 usa Kd = 0,65. A verificação final usa o coeficiente certificado da válvula escolhida.
Como escolher a letra do orifício pela API 526?
Calcule a área requerida pela equação da API 520 e escolha o orifício padronizado imediatamente maior da API 526, de D a T. Nunca arredonde para baixo.
Por que colocar válvula de alívio na descarga da bomba?
Com a linha bloqueada, a bomba centrífuga sobe na curva até a pressão de shutoff. Se tubulação, instrumentos ou equipamentos não suportam essa pressão, a válvula de alívio abre e devolve o excesso ao tanque.