Dimensionamento de válvulas de segurança e alívio de pressão atuando com fluidos bifásicos

Abstract

As válvulas de segurança e alívio, do inglês Pressure Safety Valve (PSVs), protegem equipamentos que atuam nos processos cuja pressão de operação pode ultrapassar sua máxima pressão admissível de trabalho. As PSVs são utilizadas como um dos últimos dispositivos de segurança em uma planta, e, em caso de falha das mesmas, os equipamentos por elas protegidos podem ser danificados, oferecendo risco de morte para as pessoas que trabalham no local. Por isso, faz-se necessário o correto dimensionamento dessas válvulas. As normas existentes empregam diferentes metodologias para determinar o orifício de uma PSV atuando com fluidos bifásicos. Dada a dificuldade de se realizar testes em bancada, que simulam o processo real de uma planta nessas condições, nenhum método ainda é certificado. Assim, o presente trabalho estuda o dimensionamento do orifício de uma PSV, considerando a 7ª e a 8ª edição da norma API RP 520, por ser a mais utilizada no projeto desse tipo de válvula. As diferenças entre as metodologias são apresentadas e discutidas. O modelo do cenário de alívio da PSV foi construído no software Aspen Plus®, que gerou os parâmetros de processo necessários para a realização dos cálculos. Os dados de equilíbrio de fase, provenientes da expansão isentrópica pela válvula, foram determinados por meio do programa VLEFlash. Os resultados dos dimensionamentos indicaram que a 7ª edição da API apresentou o método mais conservativo. Porém, utilizar a 8ª edição da norma parece ser a opção mais sensata, uma vez que, somente esta edição considera a condição de escoamento bifásico no bocal. Diante disso, ressalta-se a necessidade de se desenvolver testes em bancada que comprovem a capacidade das válvulas calculadas por essas metodologias.