As atividades de padronização para o dimensionamento de válvulas de controle remontam ao início dos anos 60, quando o Fluid Controls Institute (FCI), publicou equações de dimensionamento para uso com fluidos compressíveis e incompressíveis. Em 1967, a Instrument Society of America (ISA) desenvolveu um procedimento de dimensionamento de válvulas que alcançou o status de Padrão Nacional Americano. Posteriormente, um comitê da International Electrotechnical Commission (IEC) utilizou o trabalho do ISA como base para formular normas internacionais para o dimensionamento de válvulas de controle. Exceto por algumas pequenas diferenças na nomenclatura e procedimentos, os padrões ISA e IEC foram harmonizados. O padrão ANSI / ISA S75.01 é harmonizado com os padrões IEC 534-2 e 534-2. (Publicações IEC 534‐2, Seções Um e Dois para fluidos incompressíveis e compressíveis, respectivamente.)
Calculando o Vazamento Permissível
Para calcularmos o vazamento máximo permissível, devemos utilizar a equação de dimensionamento de válvulas para Gases e Vapores, onde iremos inicialmente calcular a capacidade de vazão máxima da válvula em SCFH (Normais Pés Cúbicos Por Hora), como segue:
Qmáx = Capacidade de vazão máxima da válvula (SCFH)
Cv = Coeficiente de vazão (adimensional) = Dado de plaqueta(2)
N7 = Constante numérica para unidade em SCFH (adimensional) = 1360
Fp = Fator de geometria da tubulação (adimensional) = 1
Y = Fator de expansão (adimensional) = 0,667
P1 = Pressão absoluta à montante (PSIA) = 64,7
x = ∆P⁄P1 , razão da queda de pressão (adimensional) = 0,773
Gg = Gravidade específica do gás (Ar) = 1
T1 = Temperatura absoluta à montante (oR = oF + 460) = 520
Z = Fator de Compressibilidade (Ar) = 1
Encontrada a vazão máxima da válvula, calcularemos o vazamento máximo permitido conforme tabela de Classes de Vazamento da norma ANSI/FCI-70.2 (Tabela 1).
Tabela 1 - Classes de Vazamento ANSI/FCI
Classe ANSI Vazamento Máximo Meio Pressão
Classe II 0,5% da capacidade da válvula no deslocamento máximo Ar Menor que ∆P de serviço ou 50 psid
Classe III 0,1% da capacidade da válvula no deslocamento máximo Ar Menor que ∆P de serviço ou 50 psid
Classe IV 0,01% da capacidade da válvula no deslocamento máximo Ar Menor que ∆P de serviço ou 50 psid
Calcular o vazamento máximo permissível na sede ANSI Classe IV sob condições de teste para uma válvula de 1" – 300#, com Cv= 17:
Em seguida, multiplicamos Qmáx pela porcentagem relacionada à ANSI Classe IV para achar o vazamento máximo permissível pela sede, em condições de teste:
A partir desse cálculo, sem que haja a necessidade de calcular Qmáx, podemos encontrar o vazamento máximo permissível aplicando a porcentagem especificada à Classe ANSI ao valor calculado (2263) e multiplicar o fator pelo Cv:
Classe ANSI Fator = Valor * % Vmax = Fator *Cv
Classe II 2263 * 0,5% 11,32 * Cv
Classe III 2263 * 0,1% 2,26 * Cv
Classe IV 2263 * 0,01% 0,23 * Cv
No geral, este procedimento pode ser aplicado para todas as válvulas construídas conforme normas ISA/IEC, considerando uma margem de erro de +/- 5%.
(1) Esse procedimento é destinado às válvulas que atendem as Classes II, III e IV da norma ANSI/FCI-70.2