A conformidade dos projetos de válvulas para cilindros recarregáveis de cloro

A corrosão é apenas um fato da vida quando se trata de válvulas de cloro, pois elas sofrem corrosão, por isso é importante sempre fazer uma inspeção visual periódica das válvulas. Embora as válvulas sejam feitas com materiais da mais alta qualidade, a corrosão pode ocorrer devido à natureza do gás cloro e aos ambientes onde o cilindro e as válvulas estão sendo usados e armazenados.

Uma preocupação comum é que os operadores na planta tenham medo de serem expostos ao gás cloro. O gás cloro é altamente tóxico e pode ser muito perigoso quando os materiais de armazenamento não são mantidos. Alguns operadores tendem a ser cautelosos demais e acreditam que é melhor apertar demais as válvulas.

Embora isso possa parecer uma ideia lógica, não é. Quando se aperta demais (torque) uma válvula, pode-se colocar pressão excessiva na válvula. A tensão excessiva ao longo do tempo fará com que a porca da gaxeta rache. O aperto excessivo da válvula também pode sobrecarregar o corpo da válvula, causando rachaduras e liberando gás cloro.

Deve-se apertar a válvula de acordo com as especificações fornecidas pelo fabricante. Algumas pessoas tendem a borrifar amônia na válvula para testar se há vazamentos. O problema com este método é que a amônia também é corrosiva e é por isso que às vezes se vê válvulas de cor esverdeada. Nas conexões de entrada da válvula, os orifícios nos cilindros pequenos e grandes destinados às válvulas possuem originalmente a rosca padrão 3/4” 14NGT (CL)-0.

Com o tempo, a rosca dos cilindros se desgasta devido às constantes retiradas e recolocações das válvulas. Para aumentar o tempo de vida do cilindro, é necessário o alargamento dos orifícios e das roscas com outras dimensões. Com isto, nos cilindros pequenos, as válvulas da série 3/4” 14NGT (CL)-1 a 3/4” 14NGT (CL)-4 podem ser utilizadas.

Nos cilindros grandes, além destas, as válvulas da série 1–11½” NGT (CL)-4 também podem ser utilizadas. O padrão NGT é um padrão americano para roscas cônicas. Quando empregado em válvulas para cilindros de cloro, elas são denominadas NGT (CL). Estas roscas podem ser fabricadas em diversos tamanhos padronizados para uso com cloro.

Historicamente, o padrão NGT (CL) tem sido utilizado no Brasil para as válvulas de cloro. Tomando como exemplo a rosca 3/4” 14 NGT (CL)-0, é possível descrever o significado da expressão que caracteriza estas roscas: 3/4” – É a dimensão nominal da conexão de entrada da válvula para cilindro de cloro; 14 – Significa a quantidade de fios de rosca por polegada; NGT – National Gas Taper (rosca cônica de entrada das válvulas para cilindros de gás); (CL) – Significa o uso em cilindros de cloro; (CL) – 0 Corresponde à válvula padrão com a quantidade mínima de roscas para uso nos cilindros novos.

As demais roscas (CL)-1 a (CL)-4 possuem maior quantidade de roscas para emprego em cilindros em uso com roscas alargadas. Os aspectos da modificação de um projeto, que podem afetar a válvula, devem ser identificados pelo responsável do projeto.

Quando forem realizadas mudanças em um projeto de válvula aprovado e documentado conforme os requisitos da norma técnica, é necessário aplicar os seguintes critérios: as conexões de entrada e saída: o emprego de outro tipo de conexão CGA, ISO ou outras de diferentes tamanhos de roscas conforme 5.5.1 não configura alteração de projeto; corpo da válvula: as mudanças nas dimensões internas ou externas e/ou as mudanças nos materiais construtivos do corpo da válvula exigem que todos os ensaios atendam aos demais requisitos da norma.

Este tipo de mudança deve ser tratado como um novo projeto. Outras modificações, por exemplo, na concepção de outros componentes (anéis, gaxetas, hastes, entre outros) exigem a verificação de conformidade com os requisitos da norma e a realização de novos ensaios de desempenho que podem ser afetados pela mudança. Todas as modificações no projeto devem ser documentadas, incluindo os registros dos ensaios de qualificação.

Todas as variantes de projeto de válvula e/ou modificações introduzidas no projeto devem ser registradas e anexadas à documentação do projeto. Um projeto aprovado de válvula, para uso em cilindros contendo outros gases, somente pode ser utilizado para uso em cilindros de cloro se for objeto de um projeto variante que atenda aos requisitos da norma. Um projeto de válvula aprovado para uso em cilindros pequenos de cloro, mas ainda não aprovado de acordo com a norma para uso em cilindros grandes de cloro (ou vice-versa), também deve ter um projeto variante que atenda aos requisitos da norma.

A NBR 17016 de 03/2022 – Válvulas para cilindros de cloro – Especificação e ensaio de protótipo se aplica às válvulas empregadas em cilindros recarregáveis de cloro, aos tubos coletores (manifolds) e às válvulas empregadas nos kits de emergência dos tipos A, B e C. Estabelece os requisitos para o projeto de válvulas para cilindros recarregáveis de cloro, incluindo dimensões, materiais de construção, conexões, qualificação do projeto e documentação. O cloro líquido é o cloro gás liquefeito por aplicação de pressão, caracterizado como um líquido claro, de cor âmbar e aproximadamente 1,5 vez mais pesado que a água.

Os cilindros pequenos e grandes de cloro são utilizados por estações de tratamento de água, nas indústrias e outros consumidores do produto. As válvulas destes cilindros são peças de engenharia que precisam ser de alta confiabilidade, visto que sua falha pode levar a vazamentos significativos de cloro durante seu carregamento, uso e transporte.

O cloro é um produto tóxico, oxidante e corrosivo. No Brasil, ele é transportado como um produto da classe 2.3 (gás tóxico), com riscos subsidiários 5.1 (oxidante) e 8 (corrosivo), conforme a ANTT N° 5.232/2016. As válvulas em cilindros recarregáveis para cloro devem ter a qualidade e a resistência requeridas nessa norma para assegurar tanto o desempenho adequado como a segurança nas operações de envasamento, armazenamento, movimentação, transporte e esvaziamento dos cilindros.

As válvulas nacionais devem ser projetadas e manufaturadas em conformidade com esta norma. As válvulas importadas devem atender aos requisitos de desempenho, construção, qualificação e manufatura equivalentes aos desta norma, por exemplo, as válvulas manufaturadas conforme os requisitos da CGA V-9. Todas as marcações nas válvulas devem ser indeléveis.

As válvulas para cilindros de cloro devem ter um projeto elaborado e aprovado conforme os requisitos dessa norma. O projeto deve ser elaborado considerando os seguintes aspectos: as propriedades químicas e físicas e os perigos do cloro; as operações a que habitualmente os cilindros de cloro são submetidos, como preparação para o enchimento, armazenamento, transporte, esvaziamento e uso.

O projeto da válvula para cilindro de cloro deve atender aos requisitos específicos relacionados a: dimensões; materiais de construção e lubrificantes; corpo da válvula, mecanismo operacional e dispositivo operacional; conexão de entrada e saída da válvula; bujão fusível (somente na válvula para cilindro pequeno de cloro); e tampa (cap) da saída da válvula. O projeto deve prever as marcações mínimas requeridas na válvula e nos componentes, de acordo com essa norma.

Os protótipos do projeto da válvula devem ser submetidos aos ensaios relacionados nessa norma e atender aos requisitos descritos. O projeto deve ser documentado, incluindo as informações necessárias para a manufatura da válvula, de acordo com o projeto qualificado (aprovado), conforme os requisitos dessa norma. A documentação do projeto, incluindo as suas modificações, deve ser conservada por até dez anos após o encerramento da manufatura da válvula.

As dimensões externas máximas da válvula devem estar de acordo com as figuras abaixo, para assegurar a sua compatibilidade com: a fixação do capacete de proteção da válvula colocado no cilindro pequeno ou grande; a operação dos equipamentos e a operação de enchimento e de esvaziamento dos cilindros; e a fixação dos dispositivos do kit de emergência do tipo A ou B nos cilindros pequenos ou grandes. O kit de emergência é um conjunto de peças, ferramentas e acessórios, destinado a conter vazamentos de cloro que podem ocorrer nas válvulas ou no corpo do cilindro de cloro líquido.

O orifício de passagem do fluxo de gás da válvula deve ter dimensões adequadas para atender à vazão requerida sem que haja comprometimento da resistência mecânica da válvula. A seleção de materiais construtivos deve ser conforme os critérios estabelecidos nas ISO 11114-1 (materiais metálicos) e ISO 11114-2 (materiais não metálicos), demonstrando sua compatibilidade química com o cloro.

Isto inclui, no caso de materiais metálicos, a resistência à corrosão em condições secas e úmidas, a corrosão por impurezas, as reações violentas e de trincas devido à corrosão sob tensão (stress corrosion cracking), e, no caso de materiais não metálicos, as condições relacionadas a reações violentas, a perda de massa por extração ou por ataque químico, o inchaço, a perda das propriedades mecânicas, a reação de formação de substâncias indesejáveis e o envelhecimento. Para a determinação da suscetibilidade da formação de trinca devido à corrosão sob tensão (stress corrosion cracking) de ligas de cobre, podem ser utilizados os métodos das ISO 6957, ASTM B858, e ASTM B154.

Os materiais metálicos já ensaiados e aprovados, que habitualmente são utilizados na manufatura de válvulas para cilindros de cloro, estão relacionados no Anexo C. Os lubrificantes não podem ser empregados nas válvulas para cilindros de cloro. Os materiais metálicos e não metálicos devem atender aos requisitos dos ensaios requeridos, conforme descritos nessa norma. O material do corpo da válvula deve ser forjado ou laminado.

O material do corpo da válvula deve atender às especificações de dureza, resistência à tração, escoamento e alongamento, comprovadas por ensaios estabelecidos na ASTM B16. No descritivo e/ou nos desenhos de projeto, devem estar claramente relacionados e especificados os materiais construtivos do corpo e os demais componentes da válvula.

O fechamento da válvula deve ocorrer no sentido horário. As válvulas para cilindros de cloro não podem empregar volantes. Para sua abertura e seu fechamento, deve ser empregada uma chave especial com um comprimento não superior a 20 cm e com bocal quadrado na extremidade que se encaixe na haste da válvula.

A haste da válvula deve ter, na sua extremidade superior, uma seção quadrada de 9,525 mm (3/8”), para encaixar a chave utilizada para a abertura e o fechamento da válvula. A abertura e o fechamento da válvula devem ser possíveis na pressão de projeto de 3 450 kPa (500 psig). O mecanismo de operação da válvula deve ser projetado de modo que seja evitada a alteração inadvertida na sua montagem.

A elevação da extremidade da haste deve estar limitada a 3,175 mm (1/8”) para 360º de rotação. Não podem ser utilizados lubrificantes no mecanismo de operação da válvula. A conexão de entrada das válvulas de cilindros novos pequenos e grandes, em uso no Brasil, deve ser uma conexão 3/4” – NGT(CL)-0 (ver o Anexo D).

A conexão de entrada das válvulas de cilindros pequenos e grandes, em uso no Brasil, deve ser uma das conexões da série 3/4” – NGT(CL)-0 à série 3/4” – NGT(CL)-4 (ver o Anexo D). As medidas de construção das conexões 3/4” – NGT(CL) devem estar de acordo com essa norma. A válvula também pode ser projetada com a conexão de entrada no padrão 25E da ISO 11363-1, para fins de exportação.

O uso da conexão 25E (ISO 11363-1) também é possível, porém podem ocorrer vazamentos de cloro, caso ocorra troca de válvulas na conexão com os cilindros, como, por exemplo, válvula com conexão 3/4” – NGT (CL) conectada em cilindros com conexão 25E. O projeto de uma válvula para uso em cilindro de cloro deve ser documentado, incluindo as suas eventuais modificações e revisões.

A documentação do projeto deve referenciar essa norma. O projeto deve possuir um número e/ou uma denominação para distingui-lo de outros projetos. A documentação deve ser suficiente para a reprodução fidedigna do protótipo de válvula aprovada conforme os requisitos dessa norma, contendo: um desenho da válvula com suas partes, suas dimensões relevantes e suas modificações, se for o caso, ver o exemplo no Anexo A; um desenho das partes com as medidas e suas tolerâncias, bem como as marcações na válvula e na haste.

Também, devem constar, na documentação, no desenho ou em uma lista separada, as especificações dos materiais utilizados em cada parte da válvula (ver o exemplo no Anexo B) e o nome do responsável pela aprovação do projeto da válvula para uso em cilindros de cloro, ou do responsável pela aprovação da variante da válvula para este uso. A documentação do projeto deve permitir a rastreabilidade do processo empregado para sua qualificação, incluindo: a seleção de materiais que atendam aos requisitos dessa norma, ou aqueles listados no Anexo C, sejam novos materiais que foram ensaiados e aprovados; os registros de todos os ensaios de qualificação da válvula para uso em cilindros de cloro, incluindo o nome do executante dos ensaios, os resultados e a avaliação e aprovação da válvula pelo responsável do projeto.

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