NBR 12232_05 - Execução de Sistemas Fixos Automáticos de Proteção Contra Incêndio Com Gás...

8/12/2019 NBR 12232_05 - Execuo de Sistemas Fixos Automticos de Proteo Contra Incndio Com Gs Carbnico (CO2) Em Transformadores e Reatores de Pot

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Sede:Rio de Janeiro

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MAI:2005 NBR 12232

Execuo de sistemas fixos automticosde proteo contra incndio com gscarbnico (CO

2) em transformadores e

reatores de potncia contendo leoisolante

Origem: Projeto NBR 12232:2004

ABNT/CB-24 Comit Brasileiro de Segurana contra Incndio

CE-24.301.04 Comisso de Estudo de Proteo contra incndio emInstalaes de Gerao e Transmisso de Energia Eltrica

NBR 12232:2004 Carbon dioxide total flooding system for transformershunt reactor protection Procedure

Descriptors: Fire. Substation. Safety. Gas. Fire protection.Vlida a partir de XXXXXX

Palavras-chave: Incndio.Transformador.Reator. Gs.Segurana. Proteo contra incndio.

12 pginas

Sumrio

Prefcio

Introduo1 Objetivo2 Referncias normativas3 Definies, smbolos e abreviaturas4 Requisitos gerais5 Requisitos especficos6 EnsaiosANEXO A Dimensionamento da tubulao e orifcios

Prefcio

A ABNT Associao Brasileira de Normas Tcnicas o Frum Nacional de Normalizao. As Normas Brasileiras, cujocontedo de responsabilidade dos Comits Brasileiros (ABNT/CB) e dos Organismos de Normalizao Setorial

(ABNT/ONS), so elaboradas por Comisses de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos, delasfazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratrios e outros).

Os Projetos de Norma Brasileira, elaborados no mbito dos ABNT/CB e ABNT/ONS, circulam para Consulta Nacional entreos associados da ABNT e demais interessados.

Esta Norma contm o anexo A de carter normativo.

Introduo

Nos ltimos anos o ABNT/CB-24 recebeu sugestes no sentido de atualizar o conjunto das NBR 13231:1994, NBR 8222:1983, NBR 12232:1992 e NBR 8674:1984, em particular no que diz respeito aos seguintes aspectos:

a) adequar a formatao das normas para que possam ser melhor percebidas como fazendo parte de um conjunto e nocomo documentos isolados;

b) atualizar as informaes sobre todas as tecnologias disponveis;

c) colaborar para a consolidao de normas de mbito internacional (IEC ou ISO) especfica sobre o assunto.

Na leitura do conjunto, a NBR 13231 considerada a Norma principal, onde esto contemplados:

a) os aspectos gerais e especficos da elaborao de projetos de implantao de instalaes;


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b) os aspectos gerais do projeto, instalao, manuteno e ensaios dos sistemas definidos na NBR 13231.

Nas NBR 8222, NBR 12232 e NBR 8674 esto contemplados os aspectos especficos de cada tipo de sistema.

1 Objetivo

Esta Norma fixa os requisitos especficos mnimos exigveis para o projeto, instalao, manuteno e ensaios de sistemasfixos automticos de CO2, por inundao total, com suprimento de gs em alta presso, para proteo de transformadores

e reatores de potncia, por abafamento.NOTA: Incndio em leo isolante considerado fogo de superfcie, portanto a aplicao de CO 2 no se restringe asistemas de inundao total, podendo ser realizada tambm pelo mtodo de aplicao local.

Esta Norma se aplica apenas aos transformadores e reatores de potncia imersos em leo isolante e abrigados, isto ,instalados em ambientes fechados, observadas as prescries da NFPA-70

Os requisitos gerais para a elaborao de projetos de implantao de instalaes esto descritos na NBR 13231.

2 Referncias normativas

As normas relacionadas a seguir contm disposies que, ao serem citadas neste texto, constituem prescries para estaNorma. As edies indicadas estavam em vigor no momento desta publicao. Como toda norma est sujeita reviso,recomenda-se queles que realizam acordos com base nesta que verifiquem a convenincia de se usarem as ediesmais recentes das normas citadas a seguir. A ABNT possui a informao das normas em vigor em um dado momento.

NBR 6493:1994 - Emprego de cores fundamentais para identificao de tubulaes Procedimento

NBR 12176:1999 - Cilindros para gases

NBR 12639:1992 - Cilindros de ao-carbono sem costura, para armazenamento de gases de alta-presso Especificao

NBR 13231:2005 - Proteo contra incndio em subestaes eltricas de gerao, transmisso e distribuio

ANSI B.31.1:1977 - Power piping

ASTM A106/A106M-04: b - Standard Specification for Seamless Carbon Steel Pipe for High-Temperature Service

NFPA 70:2002 - National Electric Code

As demais referncias normativas citadas neste texto esto listadas na seo 2 da NBR 13231.

3 Definies, smbolos e abreviaturas

As definies, smbolos e abreviaturas adotadas nesta Norma so as descritas na seo 3 da NBR 13231.

4 Requisitos gerais

4.1 Para os casos no cobertos por esta Norma, devem ser obedecidas as exigncias das NFPA-12 e NBR 9441.

4.2 Condies gerais de utilizao

4.2.1 O sistema fixo automtico de CO2, tipo inundao total ou aplicao local, deve ser utilizado dentro dos limitesespecificados nesta Norma.

4.2.2 O sistema deve ser opervel automaticamente (provido de meios para operao manual remota e/ou local). Nacondio de operao automtica, a atuao do sistema deve sofrer um retardo programado de 30 s a 60 s em relao atuao da rede de deteco, por motivos de segurana pessoal.

4.2.3 Devem ser previstos meios para rpido abandono do pessoal dos ambientes protegidos com CO2. Em todas asportas destes ambientes, devem ser fixadas externamente placas de sinalizao de advertncia para o risco, com osseguintes dizeres: ATENO AMBIENTE PROTEGIDO COM CO2 AO ALARME, ABANDONE O RECINTO.

4.2.4 Quando houver a possibilidade de dois ou mais riscos estarem sujeitos a um incndio simultaneamente, em face dasua proximidade e/ou interligao, cada um deles deve ser protegido por um sistema de CO2.

4.2.5 O ambiente que contm o equipamento protegido deve ser o mais fechado possvel. As aberturas devem restringir-seao mnimo, sendo localizadas de preferncia no teto, ou prximas a ele, e providas de dispositivos de fechamentoautomtico.

4.2.6 Quando o fechamento das aberturas for impraticvel, deve ser prevista uma quantidade adicional de CO 2 para

compensar o vazamento (ver 5.1.4).4.2.7 Se o ambiente protegido se comunicar, atravs de aberturas que no podem ser fechadas, com outros ambientesonde h risco potencial de incndio, estes tambm devem ser protegidos.

4.2.8 Portas e janelas devem ser de preferncia de fechamento automtico, atuadas antes do incio da descarga do gs.As portas de acesso aos ambientes protegidos devem possuir os acessrios necessrios para sua abertura manual.


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4.2.9As distncias eltricas entre as partes do sistema e as partes energizadas no devem ser menores que asespecificadas na NBR 13231.

4.3 Condies gerais de projeto

4.3.1A quantidade de CO2deve ser calculada conforme 5.1.

4.3.2 O dimensionamento da tubulao deve ser feito com base na vazo requerida em cada difusor, dentro dos requisitos

de presso residual de projeto, sendo que a presso mnima no difusor mais desfavorvel deve ser 21,1 kgf/cm2

(300 psi),de modo a evitar o congelamento de CO2no interior dos tubos (ver anexo A).

4.3.3A seleo dos orifcios equivalentes dos difusores deve ser baseada na vazo e na presso residual em cada difusor(ver anexo A).

4.3.4 Para efeito de clculo das perdas de carga, a presso inicial a ser considerada deve ser a presso mdia no interiordo cilindro durante o escoamento da fase lquida de CO 2. Para a temperatura de armazenamento de 21C, esta presso igual a 5,2 MPa (52,7kgf/cm2). A presso residual de projeto disponvel nos difusores, temperatura de armazenamento de21C, no deve ser menor que 2,1 MPa (21,1 kgf/cm2).

4.3.5 Os difusores selecionados devem constar em listagens confiveis, onde so estabelecidos os seus parmetrosprincipais. O cdigo de furao deve estar puncionado em seu corpo e registrado no projeto executivo.

4.3.6 Quando o ambiente, pelas suas caractersticas construtivas, for muito estanque, com paredes no resistentes

presso de CO2descarregado dele, deve ser prevista uma abertura para alvio desta presso. A rea da abertura deve sercalculada pela equao:

P

DA

2,661=

Onde:

A a rea livre de abertura, em metros quadrados;

D a vazo de projeto de descarga de CO2, em quilogramas por hora;

P a presso admissvel nas paredes do recinto, em megapascals.

5 Requisitos especficos.

5.1 Clculo de quantidade requerida de CO2

5.1.1A quantidade de CO2 deve ser calculada de modo a assegurar concentrao mnima de 50% (concentrao deprojeto) no ambiente inundado.

5.1.2 O tempo mnimo de reteno da concentrao de CO2no ambiente inundado deve ser de 60 s. O tempo mximo dedescarga para atingir a concentrao de projeto deve ser de 60 s, para sistemas de inundao total e 30 s para sistemasde aplicao total.

5.1.3A quantidade bsica requerida de CO2deve ser calculada pela frmula:

FVQ iab .=

Onde:

Qb a quantidade bsica requerida de CO2em quilogramas;

Va o volume do ambiente inundado, em metros cbicos;

Fi o fator de inundao em quilogramas por centimetro cbico conforme a tabela 1.

5.1.4 No caso de aberturas que no podem ser fechadas (ver 4.2.6), a quantidade de CO 2a ser adicionada quantidadebsica requerida deve ser calculada pela frmula:

tTeQa

.=

Onde:

Qa a quantidade adicional de CO2, em quilogramas;Te a vazo de escape (vazamento) de CO2atravs de cada abertura, em quilogramas por minuto

t o tempo de descarga da quantidade bsica de CO2igual a 1 min.


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Tabela 1 - Fator de inundao para riscos de incndio do tipo de superfcie, para concentrao

mnima 40%

Fator de inundaoVolume do ambienteprotegido

m3m3/kg CO2 kg CO2/ m

3

Quantidade mnimade CO2a ser

descarregada noambiente

kgAt 3,96

3,97 - 14,15

14,16 - 45,28

45,29 - 127,35

127,36 - 1415,0

mais de 1415,0

0,72

0,78

0,83

0,93

1,04

1,15

1,38

1,28

1,21

1,08

0,96

0,92

-

4,5

15,1

45,4

113,5

1135,0

5.1.4.1A vazo de escape de CO2atravs de cada abertura deve ser calculada pela frmula:

( )

2

321

...2

....59,5

hg

ACTe

=

Onde:

C a frao de concentrao de CO2 ;

p1 a massa especfica da fase gasosa do CO2 , em quilogramas por metros cbicos;

p2 a massa especfica da atmosfera do recinto , em quilogramas por metros cbicos;

p3 a massa especfica da atmosfera externa, em quilogramas por metros cbicos;

A a rea de abertura, em metros quadrados com coeficiente de vazo includo;

g a acelerao da gravidade igual a 9,81 m/s2;

h a altura esttica entre a linha de centro no campo da abertura e o teto do recinto, em metros.

5.2 Suprimento de CO2

5.2.1 O CO2 utilizado deve ser isento de contaminantes que possam causar corroso nos materiais do sistema ou doequipamento protegido, ou interferir com a descarga atravs dos orifcios dos difusores, e apresentar as seguintescaractersticas:a) a fase gasosa deve conter no mnimo 99,5% de CO2e no deve apresentar odor ou sabor;b) o teor de gua na fase lquida no deve ser maior que 100 p.p.m em massa (ponto de orvalho 34C);c) o teor de leo no deve ser maior que 10 p.p.m em massa.

5.2.2 O CO2 deve ficar armazenado em cilindros recarregveis, fabricados segundo a NBR 12639, constituindo umabateria, e pressurizados a uma presso nominal de 5,9 MPa man (60 kgf/ cm2) a 21C.

5.2.3 Cada vlvula de cilindro deve ser provida de dispositivo de segurana do tipo de disco de ruptura, dimensionado pararomper-se a uma presso entre 16,5 MPa man e 20,7 MPa man (168 kgf/cm2man e 211 kgf/ cm2man)

5.2.4A temperatura ambiente de armazenamento deve ser dentro dos seguintes limites: mxima 54C; mnima 0C.

5.2.5A quantidade de CO2 da bateria deve ser suficiente para atender a qualquer equipamento protegido ou qualquergrupo de equipamentos protegidos simultaneamente. No caso de utilizao de bateria reserva, esta deve ter a mesmacapacidade da bateria principal.

5.2.6Ambas as baterias, principal e reserva, devem estar permanentemente conectadas ao sistema, de forma a seremfacilmente comutadas. O sistema deve ser projetado de forma que no haja a possibilidade de descontinuidade nadisponibilidade de gs.

5.2.7 Em sistemas que utilizam cilindros-piloto, cada bateria constituda de mais de trs cilindros deve ser provida de nomnimo dois cilindros-piloto.

5.2.8As baterias devem estar localizadas o mais prximo possvel do equipamento protegido, mas de modo a no ficaremexpostas diretamente ao fogo ou exploso, em caso de incndio. No devem tambm ficar expostas s intempries ousujeitas a danos mecnicos ou qumicos.

5.2.9 Recomenda-se a instalao de um dispositivo odorizador de CO2 , de modo a permitir que eventuais vazamentos dogs para o ambiente sejam detectados atravs do referido dispositivo.


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5.2.10 Os cilindros devem ser montados sobre suportes, projetados de forma que cada um dos cilindros possa ser pesadoseparadamente.

5.3 Componentes do sistema

5.3.1 Tubulao

5.3.1.1A tubulao dos ramais de distribuio no deve ter seu caminhamento por cima do equipamento protegido,devendo ser observadas no projeto as distncias eltricas exigidas (ver 4.2.9).

5.3.1.2 Quando eletrodutos da rede de detectores passarem por cima do equipamento protegido os seus suportes devemser aparafusados e/ou simplesmente apoiados carcaa do equipamento.

NOTA: No se admite a fixao por solda.

5.3.1.3A tubulao e os acessrios devem ser de material metlico, resistente s condies esperadas de altas pressese temperaturas. Tubulao e acessrios devem ser, preferencialmente, zincados ou galvanizados.

5.3.1.4A tubulao e os acessrios devem ser fabricados de acordo com as prescries da ANSI B.31.10 e ASTM A106Schedule 40, para tubos at , e Schedule 80, para dimetros maiores. Devem ser especificados para presso deruptura de 34,5 MPa (351,5 kg/cm2) e para resistir a bruscas variaes de temperatura e presso.

5.3.1.5 O dimetro das tubulaes deve ser tal que:

a) permita correta distribuio dos esforos dinmicos dos ramais de distribuio, devido velocidade deescoamento do gs;

b) a perda de carga mxima do sistema permita presso suficiente para atender descarga dos difusores de CO2.

5.3.1.6 Em sistemas onde o arranjo de tubulaes e equipamentos origina a existncia de sees tubulares fechadas,devem ser previstos dispositivos de alvio de presso dimensionados para operar a presses entre 16,5MPa man e20,7MPa man (168,5 kgf/cm2man e 211 kgf/cm2man).

5.3.1.7 Toda a tubulao deve ser diretamente aterrada na malha de terra.

5.3.1.8 Os suportes devem ser dimensionados e localizados de forma a permitirem a expanso e a contrao da tubulaoe esforos mecnicos devido a ondas de choque e vibraes a que esto sujeitos.

5.3.1.9 Toda a tubulao deve ser, de preferncia, aparente, devendo ser evitadas tubulaes embutidas e enterradas.

5.3.2 Vlvulas

5.3.2.1 Todas as vlvulas devem ser localizadas de modo a serem facilmente acessveis para operao manual e paramanuteno.

5.3.2.2 Todas as vlvulas que controlam a liberao e a distribuio de CO 2 devem ser providas de dispositivo manualpara acionamento de emergncia do sistema. Os dispositivos devem ser, de preferncia, de acionamento mecnico.

5.3.2.3 Os dispositivos manuais no devem requerer, para seu acionamento, esforo maior que 176,5N (18kgf) nemmovimento maior que 0,35 m, para sua operao.

5.3.2.4As vlvulas no devem estar sujeitas possibilidade de danos de origem qumica ou mecnica.

5.3.2.5A cabea de descarga deve estar sempre ligada ao coletor de distribuio atravs de conexo flexvel. Devem serprevistos meios para que cada cilindro possa ser retirado da bateria sem necessidade de desativar o sistema.

5.3.2.6As vlvulas devem ser especificadas para presso de ruptura de 34,5 MPa man (351,5 kgf/cm2man) a 21C. Se avlvula estiver sujeita a condies de presso constante, a presso mnima de ruptura deve ser de 41,4 MPa man (422,0kgf/cm2man) a 21C.

5.3.2.7 Para sistemas sujeitos a eventuais vazamentos de CO2que possam causar o disparo da bateria, deve ser previstaa instalao de vlvulas de alvio.

5.3.3 Difusores de CO2

5.3.3.1 Os difusores devem ser instalados de modo a garantir, sem congelamento interno, a gaseificao e oespalhamento uniforme de CO2.

5.3.3.2 Os difusores devem ser de metal no sujeito corroso, com resistncia compatvel com as presses etemperaturas de trabalho previstas e resistentes a danos mecnicos e aos provocados por substncias qumicas s quaispodem estar sujeitos.

5.3.3.3 Os difusores devem ser providos de espalhador de orifcios calibrados e devem possuir obrigatoriamente o cdigode furao estampado a frio no seu corpo (ver anexo A), em local visvel mesmo aps sua instalao.

5.3.4 Deteco, sinalizao e alarme


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5.3.4.1A deteco de incndio do sistema fixo automtico de CO2deve identificar qualquer princpio de incndio, de modoa permitir o seu controle imediato, e atender aos requisitos da NBR 9441.

5.3.4.2 Podem ser utilizados os seguintes tipos de deteco de incndio:

a) deteco de calor;

b) deteco de fumaa;

c) deteco de calor e fumaa (conjugadamente).

5.3.4.3A deteco do sistema deve ser projetada para acionar sinalizaes e alarmes, visuais e sonoros, e o sistema fixode CO2.

5.3.4.4A deteco que, para sua operao, depende de circuitos eltricos e componentes eletromecnicos, deve serprojetada de modo a permanecer sempre supervisionada e energizada. A superviso eltrica da rede deve possibilitar aanunciao de falhas, tais como detector defeituoso, circuito eltrico interrompido ou falta de energia eltrica em cadaramal de deteco ou comando, individualmente.

5.3.4.5 Se a deteco atender a mais de um risco individualmente (um banco de transformadores, por exemplo), devemser previstos meios para isolar o circuito eltrico respectivamente de cada ramal de deteco, de modo que, ao ser umdestes desativado, os demais permaneam em operao.

5.3.4.6 Todos os dispositivos de deteco devem ser projetados para operar sob temperaturas ambientais de at 54C oudemarcados com limitao da temperatura normal de funcionamento.

5.3.4.7 Os detectores devem ser localizados de forma a identificar imediatamente qualquer incndio incipiente no ambientede confinamento do equipamento protegido, de acordo com os requisitos da NBR 9441.

5.3.4.8 Deve ser previsto um alarme sonoro geral de incndio, tipo sirene ou campainha, comandado pela rede dedeteco.

5.3.4.9 Em cada ambiente onde houver descarga de CO2, deve haver um alarme visual e sonoro atuado pela deteco eum sinal luminoso de anunciao de bloqueio do automatismo do sistema, atuado pelo respectivo dispositivo de bloqueio(ver 5.4.2).

5.3.5 Painel de comando e sinalizao

5.3.5.1 Deve ser previsto um painel central de comando e sinalizao, instalado em local protegido e permanentementeassistido, indicando no mnimo o seguinte:

a) atuao da deteco por risco protegido;

b) superviso de CO2 por risco protegido;

c) superviso do sistema (conforme 5.3.4.4);

d) falta de fora no painel e entrada de fonte de alimentao de emergncia;

e) bloqueio do automatismo da atuao do sistema fixo de CO2(ver 5.4.2).

5.3.5.1.1A sinalizao deve ser por meio de um alarme sonoro comum e alarme visual (luz indicativa) para cada evento.

5.3.5.1.2A alimentao eltrica do painel deve ser de modo que este esteja sempre energizado. Em caso de queda deenergia da rede, a alimentao deve ser automaticamente transferida para uma fonte confivel de alimentao deemergncia que pode ser um sistema de bateria, com capacidade para o mnimo 12 h de operao contnua.

5.4 Atuao do sistema

5.4.1 O tempo para atuao do sistema fixo de CO2desde a abertura das cabeas eltricas de comando at o incio dofluxo de CO2nos difusores no deve ser maior que 60 s.

5.4.2 Devem ser previstos dispositivos especficos para bloqueio do automatismo da atuao do sistema fixo de CO2masde modo que a rede de deteco, sinalizao e alarme, permanea sempre na condio de operao automtica. Osdispositivos de bloqueio devem atuar simultaneamente sinalizaes luminosas de anunciao de bloqueio (ver 5.3.4.9).

5.4.3 Deve ser previsto um dispositivo para acionamento manual do sistema fixo de CO2 instalado fora do ambiente quecontm o equipamento protegido junto entrada. Este dispositivo no deve operar quando o sistema estiver com oautomatismo bloqueado.

5.4.4 Deve ser previsto um dispositivo temporizador, regulvel de 0s a 60 s para retardar a descarga de CO 2, quando o

sistema estiver na condio de operao automtica. A atuao do temporizador deve ser comandada pela rede dedeteco.

5.4.5 Quando o ambiente de confinamento do equipamento protegido atendido por sistemas de ventilao ou arcondicionado, estes devem ser automaticamente desligados, antes do incio da descarga do gs ou no mximosimultaneamente a ele.


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5.4.6 Devem ser previstos exaustores para remoo de CO2 do ambiente de confinamento do equipamento protegido,aps a extino do incndio. Os exaustores devem ser ligados manualmente atravs de dispositivos instalados fora doambiente.

5.5 Pintura

Todos os componentes dos sistemas fixos automticos de CO2 devem ser pintados na cor vermelha,conforme as prescries das NBR 6493, NBR 7195 e NBR 12176. Superfcies de ao inoxidvel ou zincado, lato e bronzepodem permanecer sem pintura.

6 Ensaios

6.1 Ensaios de aceitao

6.1.1 Lavagem da tubulao para os ensaios

Toda a tubulao, aps montada e antes de ser ensaiada, deve ser limpa com CO2, descarregando-se atravs dela um oumais cilindros, a fim de remover materiais estranhos e resduos. Os difusores de CO 2devem ser removidos antes de serfeita a limpeza.

6.1.2 Ensaios de estanqueidade

6.1.2.1 Toda a tubulao, aps a limpeza, deve ser submetida a ensaios de estanqueidade com CO 2, presso dearmazenamento nos cilindros. A presso de ensaio deve ser mantida durante 10 min, no mnimo, sem perda detectvelvisualmente em manmetro.

6.1.2.2 Os ensaios devem ser conduzidos rigorosamente dentro das prescries usuais de segurana. A retirada do gsutilizado no ensaio deve ser feita de forma segura.

6.1.3 Ensaios de operao

6.1.3.1 O sistema, aps o ensaio de estanqueidade, deve ser submetido a ensaios de escoamento, com o objetivo deverificar a sua correta operao.

6.1.3.2 Todos os riscos protegidos devem ser ensaiados individualmente, mesmo aqueles pertencentes aos sistemasprojetados para operar simultaneamente.

6.1.3.3 O ensaio de operao deve ser efetuado descarregando-se em cada risco no mnimo 50% da quantidade decilindros prevista para ele, mas nunca menos que a carga para um cilindro.

6.1.3.4 Os ensaios de operao devem incluir o sistema automtico de deteco de sinalizao e alarme.6.2 Inspeo e ensaios peridicos

6.2.1.1 Todos os sistemas fixos automticos de CO2devem ser inspecionados visualmente, pelo menos trimestralmente.Devem ser verificadas as condies de funcionamento de todas as partes mveis, principalmente as lubrificadas, bemcomo todos os componentes eltricos, tais como detectores, acionadores manuais, vlvulas solenides, pressostatos etc.

6.2.1.2 Os cilindros devem ser pesados periodicamente no mnimo de seis em seis meses. Sempre que eles acusaremperda de peso superior a 10%, devem ser recarregados. Em qualquer circunstncia, os cilindros devem ser recarregadospelo menos anualmente.

6.2.1.3 Os cilindros descarregados no devem ser recarregados sem serem submetidos ao ensaio hidrosttico e remarcao, caso j tenham decorrido mais de cinco anos da data do ltimo ensaio. Os cilindros em uso contnuo, masno descarregados, podem ser mantidos em servio durante um perodo mximo de 12 anos aps a data do ltimo ensaio

hidrosttico. No final deste perodo, os cilindros devem ser totalmente descarregados, ensaiados hidrostaticamente eremarcados conforme a NBR 12639, antes de serem recarregados e colocados novamente em servio.

6.2.1.4 Todos os sistemas devem ser submetidos a ensaios de operao, de acordo com 6.1.3.2, 6.1.3.3 e 6.1.3.4, pelomenos anualmente.

6.2.1.5 Inspees, ensaios, manuteno e operao de sistemas fixos automticos de CO2 devem ser registrados emrelatrios e efetuados somente por pessoas devidamente habilitadas.


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Anexo A (normativo)

Dimensionamento da tubulao e orifcios

A.1 O dimensionamento da tubulao de um sistema de CO2deve ser feito com base na vazo requerida em cada difusor,o que, por seu turno, determina a vazo em cada ramal e na linha principal. Os dimetros requeridos so determinadospelos processos usuais de dimensionamento, tomando-se os devidos cuidados para evitar velocidades excessivas econgelamento de CO

2na linha.

A.2 A vazo em cada difusor funo da quantidade total de CO2a ser descarregada no ambiente protegido, do tempo dedescarga e do nmero de difusores no ambiente. Este nmero de difusores determinado em funo da capacidademxima deles e do seu espaamento mximo, dados pelo fabricante.

A.3 A presso terminal da linha (presso nos difusores no final da linha) igual sua presso inicial (presso na sada doscilindros), menos a perda de carga. A presso-base inicial adotada para dimensionamento de sistemas de CO2 a altapresso 5,17 MPa abs (750 psia), que a presso mdia no interior dos cilindros durante a descarga da fase lquida, `temperatura normal de armazenamento de 21C (70F). A esta temperatura, a presso nos difusores no deve ser menorque 2,07 MPa abs (300psia).

A.4 A perda de carga na linha pode ser determinada pela equao a seguir ou pelas curvas obtidas a partir delas.

ZDQ

Y

D

L.04319,0)/(

.00009,02225,1 =

Onde:

L o comprimento de equivalncia de linha, em metros;

D o dimetro interno real do tubo, em milimetros;

Q a vazo de CO2na linha, em kilogramas por minuto;

Ye Zso valores que dependem da presso na linha e da presso de armazenamento.

A.4.1 Os valores de Ye Zpodem ser obtidos na tabela A.1 e os valores de D1,25e D2 na tabela A.2.

Tabela A.1 - Valores de Ye Zem funo da presso na linha

Presso Y Z

5,17

5,00

4,83

4,65

45,46

4,31

4,14

3,96

3,79

3,62

3,45

3,28

3,10

2,93

2,76

2,59

2,41

2,24

2,07

1,72

1,38

0

132.527

254.011

366.659

472.661

566.555

658.220

741.050

813.940

881.308

942.050

1000.583

1052.489

1101.083

1148.572

1186.121

1217.044

1260.116

1276.682

1319.753

1341.841

-

0,0625

0,165

0,249

0,333

0,417

0,501

0,585

0,672

0,760

0,849

0,939

1,033

1,132

1,237

1,350

1,479

1,629

1,844

2,164

2,623


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Nota: Deve ser levado sempre em considerao que a perda de carga em escoamento de CO2no pode ser considerada como linear.

O CO2 deixa o cilindro como um lquido presso de saturao. Como a presso diminui devido ao atrito no tubo, o lquido vaporiza,originando uma mistura de lquido a vapor (escoamento em duas fases). Devido a isto, o volume da mistura e a velocidade de escoamentoaumentam. A perda de carga por unidade de comprimento da linha maior no final do que no incio desta.

A.5 A presso-terminal da linha pode ser obtida, de maneira prtica e direta, em funo da vazo de CO2na linha, docomponente equivalente e do dimetro desta, por meio das curvas obtidas plotando-se os valores de L/D 125e CO2 , asquais so vlidas para qualquer dimetro interno no tubo (ver tabela A.3).

A.6 Para a determinao do comprimento equivalente da linha, pode ser utilizada a tabela A.4, que d os comprimentosequivalentes as vlvulas e conexes mais utilizadas em sistemas de CO2. Esta tabela refere-se aos tubos de ao srie 40,mas, para fins prticos, pode ser utilizada tambm para tubos de ao srie 80.

A.7 Deve ser feita uma correo da presso esttica da linha sempre que houver uma mudana sensvel de sua elevao.A tabela A.5 d os fatores de correo de elevao em funo da presso mdia na l inha. O valor da correo subtradoda presso terminal da linha, quando o fluxo ascendente, e adicionado a ela, quando o fluxo descendente.

Tabela A.2: Valores de D1,25e D2em funo do dimetro do tubo

Dimetronominal

pol.

Dimetrointerno D

mm

D1,25 D2

(40)

(40)

15,8

21,0

31,50

44,95

249,64

441,00

1 (40) 26,8 60,41 707,56

1 (80) 24,3 53,95 590,49

1 (40) 36,1 85,43 1232,01

1 (80) 32,5 77,60 1056,25

1 (40) 40,9 103,43 1672,81

1 (80) 38,1 94,66 1451,61

2 (40) 52,5 141,32 2756,25

2 (80) 49,2 130,30 2420,64

2 (40) 62,7 176,43 3931,29

2 (80) 59,0 163,52 3481,00

3 (40) 77,9 231,43 6068,41

3 (80) 73,7 215,94 5431,69

4 (40) 102,3 325,34 10465,29

4 (80) 97,2 305,20 9447,84

5 (40) 128,2 431,38 16435,24

5 (80) 122,3 406,71 14957,29

6 (40) 154,1 542,94 23746,81

6 (840) 146,4 509,24 21432,96

NOTA: (40) significa Srie 40 e (80) significa Srie 80


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Tabela A.3: Comprimentos equivalentes de conexes roscadas

Dimetro nominaldo tubo

pol.

Curva 45

m

Curva 90

m

Curva 90 raiolongo e T direto

m

T sada dolado

m

Unio ou vlvulagaveta

m

3/8 0,18 0,40 0,24 0,82 0,09

1/2 0,24 0,52 0,30 1,04 0,723/4 0,30 0,67 0,43 1,37 0,15

1 0,40 0,85 0,55 1,74 0,18

1 0,52 1,13 0,70 2,29 0,24

1 0,61 1,31 0,82 2,65 0,27

2 0,79 1,68 1,07 3,41 0,37

2 0,94 2,01 1,25 4,08 0,43

3 1,16 2,49 1,55 5,06 0,55

4 1,52 3,26 2,04 6,64 0,73

5 1,92 4,08 2,56 8,35 0,91

6 2,32 4,94 3,08 10,00 1,07

Tabela A-4: Comprimentos equivalentes de conexes soldadas

Dimetro nominal dotubo

pol.

Curva 45

m

Curva 90

m

Curva 90 raiolongo e T direto

m

T sada dolado

m

Unio ouvlvula-gaveta

m

3/8 0,06 0,21 0,15 0,49 0,09

1/2 0,09 0,24 0,21 0,64 0,12

3/4 0,12 0,34 0,27 0,85 0,15

1 0,15 0,43 0,33 0,94 0,18

1 0,21 0,55 0,46 1,40 0,24

1 0,24 0,64 0,52 1,65 0,27

2 0,30 0,85 0,67 2,10 0,27

2 0,37 1,01 0,82 2,50 0,43

3 0,46 1,25 1,01 3,11 0,55

4 0,61 1,64 1,34 4,08 0,73

5 0,76 2,04 1,63 5,12 0,916 0,91 2,47 2,01 6,16 1,07

A.8 A seleo dos difusores feita em termos da rea do orifcio equivalente, em funo da presso terminal e da vazode CO2em cada difusor. A tabela A.6 d a vazo em quilogramas de CO2por minuto por milmetro quadrado de rea doorifcio equivalente do difusor, para cada valor da presso terminal deste. Dividindo-se a vazo de CO2em cada difusorpela vazo unitria, obtm-se a rea do orifcio equivalente. O difusor pode ento ser selecionado por meio de tabelasapropriadas, como a tabela A.7 que d o nmero de cdigo do orifcio em funo de seu dimetro e da sua rea.

A.9 Exemplo: determinar a presso terminal em um sistema de alta presso, consistindo de uma linha de 1 pol dedimetro nominal (tubos de ao-carbono escala 40), com comprimento total equivalente de 150 m pela qual escoa CO2auma vazo de 130 kg/min. Selecionar o difusor adequado.

Soluo:

a) determinar Q/D2e L/D1,25

Q = 130 kg/min e L = 150 m

Da tabela A.2 tem-se D = 26,6mm; D1,25= 60,41; D2= 707,56

Q/D2= 130/707,56 = 0,18 kg / min/mm2


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L/D = 150/60,41 = 2,48 m/mm

b) determinar a presso terminal: verifica-se que a presso terminal 3,47 MPa abs para Q/D igual a 0,18kg/min/mm2 eL/D igual a 2,48 m/mm ;

c) determinar a rea do orifcio equivalente: pela tabela A.6, verifica-se que para uma presso terminal de 3,47 MPa abs, avazo de descarga por unidade de rea de orificio equivalente ser 1,32 kg/min/mm2. Dividindo-se a vazo total (130kg/min) pela vazo de descarga por unidade de rea de orificio equivalente (1,32 kg/min/mm2), obtem-se a rea do orifcioequivalente: 130/1,32 = 98,48 mm2;

d) selecionar o difusor: pela tabela A.7: verifica-se que a rea do orifcio equivalente mais prxima do valor encontrado 96,97 mm2, que corresponde ao difusor cujo dimetro do orifcio equivalente 11,11 mm (7,16 pol.) e cujo nmero decdigo de orifcio 14.

NOTA : Como a rea do orifcio equivalente selecionado um pouco menor que a rea calculada, a vazo unitria um pouco maior(130/96,97 = 1,34 kg/min/mm2) e a presso no difusor tambm um pouco maior (3,51 MPa abs, pela tabela A.6).

Tabela A.5: Fatores de correo de elevao de tubulaes em funes de presso na linha

Presso mdia na linha

MPa abs

Fator de correo

MPa/m

5,17 0,0080

4,83 0,00684,48 0,0058

4,14 0,0049

3,79 0,0040

3,48 0,0034

3,10 0,0028

2,76 0,0024

2,41 0,0019

2,07 0,0016

1,72 0,0012

1,38 0,0009

Tabela A.6: Vazo de descarga por unidade de rea de orifcio equivalente em funo de presso do difusor

Presso terminal

MPa abs

Vazo de descarga por unidade derea de orificio equivalente

kg/min/mm2

5,17 3,26

5,00 2,71

4,83 2,40

4,65 2,17

4,48 2,00

4,31 1,84

4,14 1,71

3,96 1,59

3,79 1,49

3,62 1,40

3,45 1,31

3,28 1,22

3,10 1,14

2,93 1,06

2,76 1,00


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2,59 0,91

2,41 0,83

2,24 0,76

2,07 0,89

1,72 0,55

Tabela A.7: Dimetro de orifcio equivalente

Dimetro do orifcio equivalente rea do orifcio equivalenteNmero decdigo do

orifcio pol. mm pol.2 mm2

- 0,026 0,66 0,00053 0,34

- 1/16 1,59 0,00307 1,98

- 0,070 1,78 0,00385 2,48

- 0,076 1,93 0,00454 2,93

- 5/64 1,98 0,0048 3,10

- 0,081 2,06 0,00815 332

- 0,086 2,18 0,00585 3,75

3 332 2,38 0,00694 4,45

3+ 764 2,78 0,0094 6,06

4 1/8 3,18 0,0123 7,94

4+ 9/64 3,57 0,0155 10,00

5 5/32 3,97 0,0192 12,39

5+ 11/64 4,37 0,0232 14,97

6 3/16 4,76 0,0276 17,81

6+ 13/64 5,16 0,0324 20,90

7 7/32 5,56 0,0376 24,26

7+ 15/64 5,95 0,0431 21,81

8 6,35 0,0491 31,68

8+ 17/64 6,75 0,0554 35,74

9 9/32 7,14 0,0621 40,06

9+ 19/64 7,54 0,0692 44,65

10 5/16 7,94 0,767 49,48

11 11/32 8,73 0,0928 59,87

12 3/8 9,53 0,1105 71,29

13 13/32 10,32 0,1296 83,61

14 7/16 11,11 0,1503 96,97

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