Valvulas de Segurança

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1. INTRODUÇÃO 
 
As unidades químicas de processo industrial, como por exemplo plantas de produção de produtos 
químicos e plantas petroquímicas, unidades de produção de energia e papel, refinarias de petróleo, 
unidades farmacêuticas e de alimentos, instalações para transporte de fluidos, entre tantas outras, são 
projetadas para operar em condições bem distintas das condições ambientais normais, com pressões 
que podem atingir altos valores e com fluidos muito frios ou muito quentes. No projeto das unidades, os 
equipamentos e tubulações são dimensionados para resistir a estas condições de operação. Para 
manter as pressões internas aos equipamentos nas condições normais de operação, a planta dispõe de 
instrumentos de medição e controle que atuam automaticamente e mantêm as pressões em níveis 
aceitáveis. Além disso, os operadores estão constantemente verificando as condições operacionais e 
atuam em caso de variações anormais. Apesar do elevado grau de controle que se tem sobre as 
condições operacionais, eventualmente ocorrem elevações anormais de pressão que excedem os 
valores considerados aceitáveis pelo projeto dos equipamentos, e não são contidas pelos sistemas de 
controle ou pelos operadores. Essas anormalidades são decorrentes de reações químicas, falhas nos 
sistemas de utilidades, bloqueio indevido em descarga de bombas ou compressores, falhas humanas, 
fogo externamente aos equipamentos, etc. Elevações anormais de pressão podem causar danos às 
pessoas, instalações e meio ambiente, e para protegê-los são empregados dispositivos que aliviam o 
excesso de pressão. Esses dispositivos são acionados automaticamente pela própria pressão que atua 
nos equipamentos. Os mais utilizados são os dispositivos de pino, os discos de ruptura, e as válvulas 
de segurança e alívio de pressão. 
 
A válvula de segurança e alívio de pressão é um dispositivo automático movimentado por mola, que 
abre em uma pressão pré-determinada, alivia o excesso de pressão e fecha proporcionando boa 
vedação quando as condições voltam à normalidade. É largamente utilizada nas instalações industriais 
que trabalham com equipamentos pressurizados, indústrias químicas de processo e nas centrais de 
geração de vapor. 
 
O disco de ruptura consiste num diafragma fino, geralmente metálico, colocado dentro de um 
alojamento instalado entre flanges e projetado para romper a uma pressão pré-determinada. São 
utilizados em ampla faixa de pressões e temperaturas. São especificados para condições muito 
corrosivas, quando há necessidade de descarregar um grande volume de gases ou é necessária 
rapidez na atuação. Tem a desvantagem de não manter vedação uma vez cessada a elevação anormal 
de pressão. Em algumas situações são instalados em conjunto com as válvulas de segurança e alívio. 
 
O dispositivo de pino é um dispositivo de alívio de pressão sem retorno à posição fechada, atuado pela 
pressão estática na entrada ou pela pressão diferencial, e projetado para funcionar pela atuação de um 
pino que suporta um membro que contem a pressão. O pino é o elemento resistente à carga que atua 
no dispositivo de pino. Podem ser instalados em conjunto com as válvulas de segurança e alívio. 
 
As situações operacionais que provocam excesso de pressão são diversas, bem como as demandas 
necessárias para aliviar a pressão. Há situações em que é necessária uma rápida resposta do 
dispositivo de alívio de pressão, em outras há necessidade de se aliviar grande quantidade de fluido. 
Os dispositivos têm que atender às condições operacionais e também aos requisitos dos códigos de 
projeto dos equipamentos que estão protegendo. De modo geral, o dispositivo de alívio de pressão 
deve abrir na pressão especificada e permitir a passagem de uma quantidade de fluido suficiente para 
garantir que a pressão no equipamento ou sistema protegido não exceda um determinado porcentual 
acima da pressão de projeto. 
 
Existem vários tipos diferentes de válvulas e discos de ruptura ou dispositivos de pino, com 
características próprias que se ajustam melhor a determinadas situações e serviços. Além disso, é 
possível utilizar um conjunto de válvulas de segurança e alívio ou ainda a combinação destas com 
discos de ruptura ou dispositivos de pino. A escolha do dispositivo de alívio de pressão adequado 
requer o conhecimento das condições de processo e das causas que podem provocar excesso de 
pressão, dos requisitos estabelecidos nas normas de projeto do equipamento ou sistema a ser 
protegido, das condições corrosivas dos fluidos, do funcionamento e características operacionais dos 
dispositivos de alívio que serão utilizados naquelas condições específicas. 
 
A instalação do dispositivo de alívio de pressão é tão importante quanto sua correta seleção. As 
tubulações que conectam os equipamentos às válvulas de segurança, discos de ruptura ou dispositivos 
 
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de pino, e que levam os fluidos aliviados até locais apropriados de descarte, influem diretamente no 
funcionamento dos dispositivos de alívio de pressão. Linhas de entrada ou saída com excessiva perda 
de carga vão provocar mau funcionamento ou até mesmo tornar uma válvula de segurança inoperante. 
 
As condições de processo podem variar de serviço limpo a altamente corrosivo ou tóxido, fluidos muito 
quentes ou muito frios, fluidos que polimerizam ou mudam de fase, de modo que diversos mecanismos 
de falha podem estar presentes. Além da correta seleção e instalação é necessário salientar a 
importância de se efetuar inspeções periódicas em prazos adequados e manutenção de boa qualidade. 
A desejada proteção somente é alcançada quando os dispositivos de alívio de pressão são mantidos 
em boas condições durante todo o período de campanha dos sistemas operacionais. 
 
 
2. FUNCIONAMENTO E USOS DAS VÁLVULAS DE SEGURANÇA E ALÍVIO 
 
 
A figura abaixo é um desenho esquemático de uma válvula de segurança e alívio de pressão, 
mostrando os elementos construtivos principais: corpo, castelo, bocal, disco, haste, mola, parafuso de 
regulagem e conexão de descarga. O bocal está inserido no corpo da válvula, enquanto a mola se aloja 
internamente ao castelo. O parafuso de regulagem, que é rosqueado na parte superior do castelo, 
proporciona o ajuste da força da mola. A haste transmite a força da mola para o disco. A válvula é 
conectada diretamente ao equipamento que se quer proteger, ou a uma tubulação a ele conectada, de 
modo que a pressão do equipamento chega livremente ao disco, que é o elemento de vedação. O 
funcionamento das válvulas de segurança e alívio se baseia no equilíbrio entre a força da mola que 
empurra o disco contra o bocal e a pressão do fluido aplicada no disco. A mola é ajustada para exercer 
uma força superior à ação da pressão de operação contra o disco, e a válvula se mantém fechada nas 
condições normais de trabalho. 
 
 Figura 2.1 Válvula de segurança e alívio 
 
Quando a pressão no equipamento atinge a pressão de abertura há um equilíbrio entre a força da mola 
e a pressão atuante na área interna do disco equivalente à área do bocal, e a válvula inicia sua 
abertura. A compressão da mola deveria impedir a continuação da abertura da válvula, porque a mola 
 
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impõe uma carga crescente à medida que é comprimida. No entanto, como o disco é maior que o bocal, 
à medida que a válvula vai se abrindo mais área é exposta à pressão e a contínua elevação do disco 
supera a crescente resistência da mola. O disco é deslocado para cima, permitindo o fluxo pelo bocal, 
através das sedes do disco e do bocal, e daí para a descarga da válvula. Com o aumento da pressão o 
disco vai se elevando em relação ao bocal, até atingir o curso máximo. A válvula deve ter uma área de 
passagem suficiente para aliviar todo o fluxo e garantir que na condição de abertura plena a pressão no 
equipamento não vai ultrapassar um determinado valor máximo definido pelo código de projeto do 
equipamento protegido. A diferença entreo valor máximo de pressão durante o alívio e a pressão de 
abertura, expressa em percentual da pressão de abertura, é denominada sobrepressão. Após a 
descarga e aliviado o excesso de pressão, haverá fechamento quando a força da mola equilibrar a 
pressão atuando na área total do disco. Esta área é maior que a área do bocal, consequentemente, a 
pressão de fechamento é menor que a pressão de abertura. 
 
Existem vários tipos e modelos de válvulas de segurança e alívio de pressão. Dependendo do tipo e da 
função, essas válvulas recebem denominações específicas. As válvulas de segurança são usadas em 
fluidos compressíveis, como p.ex. ar comprimido e vapor. As válvulas de alívio são usadas em fluidos 
incompressíveis, como descarga de bombas. As válvulas de segurança e alívio são usadas tanto com 
líquidos quanto com gases. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1 – PONTO DE ABERTURA 
2- PONTO DE FECHAMENTO 
PRESSÃO DE ABERTURA  PRESSÃO DE PROJETO DO EQUIPAMENTO 
 
 Figura 2.2 Curva de funcionamento de uma válvula de segurança e alívio 
 
 
 
2.1 Válvulas de Alívio 
 
As válvulas de alívio são utilizadas para líquidos. Em condições normais de operação a força da mola 
supera a pressão atuando sob o disco, e a válvula está fechada. A abertura inicial ocorre quando a 
pressão do líquido equilibra a força da mola. O líquido que escapa forma um filme que se projeta 
radialmente em relação às sedes do disco e bocal. À medida que a pressão aumenta além do ponto de 
abertura o disco se eleva da sede, e a pressão passa a atuar progressivamente em uma área maior, 
possibilitando a compressão da mola e o aumento de vazão através da válvula. O líquido que escapa 
radialmente atinge a superfície do suporte do disco e é defletido para baixo, criando uma força reativa 
que tende a mover o disco e suporte do disco para cima. Essas forças aumentam lentamente na faixa 
de 2 a 4% de sobrepressão. Quando a vazão aumenta suficientemente, as forças reativas crescem 
SOBREPRESSÃO 
PRESSÃO DE 
OPERAÇÃO 
PRESSÃO DE 
ABERTURA 
ABERTA 
FECHADA FECHADA 
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exponencialmente, empurrando o disco até a elevação total. A válvula repentinamente passa de uma 
elevação de 50% a 100% na faixa de sobrepressão de 2% a 6% . As válvulas de alívio instaladas em 
vasos de pressão são projetadas para capacidade máxima de alívio com 10% de sobrepressão. 
 
Após o alívio, o fechamento vai ocorrer quando a pressão cai até um determinado valor abaixo do ponto 
de abertura, e a mola supera as forças que agem no disco e o move até o contato novamente com a 
sede do bocal. 
 
Muitos modelos de válvulas de alívio são adaptações de projetos de válvulas para serviço com fluido 
compressível. Estas válvulas quando usadas em serviço com líquido requerem sobrepressão da ordem 
de 25% para atingirem abertura plena e operação estável, dado que líquidos não proporcionam as 
forças expansivas características dos gases. Para aplicações como descarga de bombas e proteção de 
tubulações podem ser utilizadas válvulas de alívio que alcançam o curso máximo com 25% de 
sobrepressão. Eventualmente válvulas construídas para sobrepressão de 25% são usadas em serviço 
com 10% de sobrepressão, utilizando-se um fator de 0,6 para correção da capacidade de alívio. 
 
O diferencial de alívio (diferença porcentual entre a pressão de abertura e a de fechamento) é 
constante. Alguns modelos especiais de válvulas de alívio tem um perfil adequado do disco e suporte 
do disco, de modo que conseguem diferenciais de alívio em torno de 5% a 7%, e podem ser 
normalmente usadas em vasos de pressão. De modo geral as válvulas de alívio tem diferencial de 
alívio da ordem de 15% a 20%; caso sejam utilizadas em vasos de pressão é necessário verificar que a 
pressão de operação fique abaixo da pressão de fechamento. Para outros usos, como tubulações e 
descargas de bombas, diferenciais de alívio de 20% são adequados. 
 
 
 
Figuras 2.3 e 2.4 Válvula de alívio 
 
A válvula de alívio tem castelo fechado, para evitar vazamento de líquido para atmosfera. De modo 
geral as válvulas de alívio descarregam para sistemas fechados, e podem se apresentar pressurizadas 
no lado da descarga. A pressão existente à jusante da válvula é denominada contrapressão. Nas 
válvulas de alívio a contrapressão geralmente é fixa, de modo que na calibração em oficina desconta-se 
o valor da contrapressão para ajustar a pressão de abertura. Se a contrapressão for variável estas 
 
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válvulas não devem ser usadas. Para aplicações que não apresentam riscos ambientais ou de 
segurança, como por exemplo água, as válvulas podem descarregar para a atmosfera . 
 
As válvulas de alívio geralmente são pequenas, de construção simples. A conexão de descarga é maior 
que a conexão de entrada para facilitar o escoamento e evitar o desenvolvimento de contrapressão 
quando a válvula está descarregando. As conexões normalmente são rosqueadas, e eventualmente 
flangeadas. O orifício (menor área de passagem de fluido pelo bocal) das válvulas de alívio pequenas 
não é padronizado, variando de acordo com os fabricantes, que fornecem catálogos com as dimensões 
dos orifícios e tabelas para determinação da capacidade de alívio. 
 
As válvulas de alívio são usadas em sistemas onde é necessário aliviar produtos líquidos. As 
aplicações típicas são: descarga de bombas, trocadores de calor e alívio térmico de tubulações. 
 
Curva de abertura e fechamento de válvula de alívio. Uso com líquidos . 
 
 
2.2 Válvulas de segurança 
 
São dispositivos usados somente para gases e vapor d’água, projetados para dar uma abertura rápida 
e total com pequena sobrepressão. Quando a válvula de segurança está fechada durante operação 
normal, a pressão atuando sob o disco é neutralizada pela força da mola. Quando o valor da pressão 
multiplicado pela área sob o disco (área do bocal, área “A” na figura 2.6) se aproxima da força aplicada 
pela mola, a válvula começa a apresentar um pequeno vazamento que pode ser audível. Este pequeno 
vazamento de gás passa pelas sedes de assentamento e se expande na “câmara de aprisionamento” 
(área “B”), devido à restrição ao fluxo no espaço anelar entre o suporte do disco e o anel de regulagem. 
Como a pressão passa a agir em uma área maior, uma força adicional (força expansiva) ajuda a 
superar a força da mola. O incremento de pressão na câmara de aprisionamento “B” somado à pressão 
atuando sob o disco supera em muito a força da mola e a válvula abre num estalo (ação de disparo, ou 
“pop”). A ação de disparo é decorrente da força expansiva do gás na câmara de aprisionamento; 
quanto mais alto estiver este anel, mais pronunciada será a ação de disparo. Assim que a válvula abre, 
há um incremento adicional de pressão na área “C”. Isto é decorrente do súbito aumento de fluxo e da 
restrição anular entre a face inferior do suporte do disco e o anel de regulagem. Essa força adicional na 
área “C” provoca uma elevação substancial do disco no momento do disparo. 
 
No “pop” a válvula atinge cerca de 70 % da abertura máxima. A vazão é restringida pela abertura entre 
o bocal e o disco até que a sede do disco tenha se elevado cerca de 1/4 do diâmetro do bocal. Após o 
disco ter atingido esse grau de elevação a vazão passa a ser controlada apenas pela área do bocal. As 
válvulas de segurança instaladas em vasos de pressão são projetadas de modo que a condição de 
curso máximo seja obtida com 10% de sobrepressão. 
 
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Figura 2.5 . Válvula de segurança 
 
Após o alívio, a válvula vai fechar quando a pressão interna cair suficientemente abaixo do ponto de 
abertura para permitir que a força da mola supere a soma das forças que atuam nas áreas “A”, “B” e 
“C”. A pressão de fechamento é aquela na qual o disco reassenta no bocal. 
 
A pressão de fechamento é função do perfil do disco e seu suporte, e em menor grau, da posição do 
anel de regulagem, porque este altera a restrição à passagem do gás,e consequentemente as 
pressões que atuam nas áreas “A”, “B” e “C”. Quando o anel está posicionado mais alto, as restrições 
são maiores, e a pressão de fechamento diminui; se o anel ficar posicionado mais baixo vai haver 
menor restrição e pressão de fechamento aumenta. 
 
A pressão de fechamento é cerca de 5 a 7% menor que a pressão de abertura, para uso em vasos de 
pressão. No processo de certificação das válvulas de segurança pelo “National Board” segundo os 
critérios do ASME VIII-“Vasos de Pressão” os anéis são devidamente ajustados para atender este 
requisito. Os fabricantes devem informar aos usuários a correta posição do anel de regulagem para 
cada tamanho e modelo de válvula, porque nas calibrações em bancadas de teste não é possível 
verificar corretamente a pressão de fechamento. 
 
A pressão estática abre o disco, e uma força dinâmica o mantém aberto. Esta força é criada pela 
velocidade do fluxo, pela massa do gás e pela reação que age no suporte do disco devido ao desvio do 
gás na câmara de aprisionamento. Uma vazão mínima de 25% a 30% da capacidade de descarga é 
necessária para manter a válvula aberta. Uma vazão menor vai provocar uma condição de rápidas e 
sucessivas aberturas e fechamentos (“chattering”, batimento) que danifica as sedes de assentamento. 
 
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Figura 2.6 Detalhe da região de assentamento de disco e bocal 
 
 
Para o correto funcionamento das válvulas de segurança é necessário um diferencial entre a pressão 
de abertura e a pressão de operação da caldeira ou vaso de pressão. De modo geral, é estabelecido 
um diferencial mínimo de 10% ; para pressões acima de 1000 psi ( 70 Kgf/cm2 ) é aceitável um 
diferencial mínimo de 7% . 
 
As válvulas de segurança são utilizadas para fluidos que não são tóxicos ou inflamáveis, como ar 
comprimido e vapor d’água, e descarregam para atmosfera. Quando utilizadas para serviços com vapor 
d’água ou ar comprimido são obrigatoriamente fornecidas com dispositivo de acionamento manual que, 
em função das condições de serviço, deverá ser acionado periodicamente para garantir que as partes 
móveis estão livres para funcionar. Nas válvulas operando com ar comprimido e vapor d’água os 
castelos geralmente são abertos e a mola aparente. As conexões de entrada e saída normalmente são 
flangeadas, mas em válvulas de pequena capacidade podem ser rosqueadas. Na posição inferior do 
corpo existe um furo rosqueado que permite a drenagem de vapor que passa pelas sedes de 
assentamento e condensa no lado da descarga. 
 
 
 
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2.2.1 Válvula de segurança do tipo reação 
 
 
 
Figura 2.7 Válvula de segurança do tipo reação com dois anéis de regulagem. Uso com vapor. 
 
As válvulas de segurança usadas em caldeiras geralmente têm dois anéis de regulagem. Este projeto é 
denominado válvula de segurança do tipo reação. A válvula começa a abrir quando o vapor exerce uma 
força igual à carga da mola. O vapor então escapa passando entre as sedes do disco e do bocal, logo 
em seguida pelo anel inferior. A pequena quantidade de vapor que escapa imediatamente se expande e 
exerce pouca pressão no suporte do disco. Entretanto, a força exercida por este pequeno vazamento é 
suficiente para causar uma pequena elevação do disco que permite que mais vapor escape e provoque 
um acréscimo de pressão no suporte do disco. Quando o disco se eleva, o vapor que flui pela sede do 
bocal é desviado para baixo pelo anel superior, causando uma força de reação no disco em adição à 
pressão exercida pelo vapor. Não há restrição ao fluxo de vapor após a passagem pelas sedes, então o 
vapor pode se expandir tão rapidamente quanto possível, aumentando em velocidade e levando a um 
grande pronunciamento no efeito de reação. 
 
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Esta característica não ocorre no tipo “câmara de aprisionamento” porque a restrição oferecida pelo 
anel de regulagem e as obstruções no fluxo impedem a rápida expansão do vapor. A característica 
fundamental do tipo reação é o meio de reverter o fluxo de vapor, associado à condição que após as 
sedes não haverá restrição na área de fluxo. A válvula atinge o curso máximo com pequeno valor de 
sobrepressão. O código ASME I- “Caldeiras” estipula um valor máximo de 3% para a sobrepressão. As 
posições dos anéis de regulagem podem ser alteradas para modificar a força de reação e a pressão de 
fechamento. O posicionamento adequado dos anéis garante um funcionamento correto, com abertura 
plena sem trepidação e fechamento preciso. O código de caldeiras determina um valor máximo de 4% 
para o diferencial de alívio. O anel inferior tem uma influência muito mais pronunciada na ação “pop” e 
também no fechamento do que o anel superior. O menor valor de pressão de fechamento é conseguido 
quando se ajusta o anel inferior na mais alta posição possível. As válvulas instaladas em caldeiras 
podem ser calibradas no campo, deste modo deve-se conferir se as pressões de abertura e fechamento 
estão corretas, e efetuar ajustes no posicionamento dos anéis e na tensão da mola, quando necessário. 
 
 
 
 
Figura 2.8. Fluxo de vapor através do bocal e disco 
 
 
2.2.2 Válvula de segurança do tipo câmara de pressão 
 
Esta é uma válvula de segurança usada em caldeiras. No fechamento opera como um modelo de 
contrapressão, porque a força do vapor aprisionado na parte superior do suporte do disco é utilizada 
para auxiliar a mola no sentido de forçar o disco contra a sede do bocal. 
 
A elevação total é alcançada pelo posicionamento adequado dos anéis de regulagem superior e inferior 
( componentes G e O na figura 2.10, que mostra apenas os componentes internos da válvula na região 
acima do bocal ). Quando a elevação total é alcançada, o batente M encosta na tampa P, eliminando a 
oscilação e proporcionando estabilidade à válvula. Quando a válvula está descarregando na posição 
aberta, vapor é injetado na câmara H através de dois furos de injeção J localizados no topo do suporte 
do disco. Ao mesmo tempo, o colar sobreposto K sobe até uma posição fixa acima da arruela flutuante 
L. A área entre a arruela e a haste é conseqüentemente aumentada pela diferença entre os dois 
diâmetros do colar sobreposto. Nesta condição, o vapor da câmara H entra na câmara Q através da 
 
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área secundária formada pela arruela L e colar K na haste, e também através do orifício N, e escapa 
para atmosfera através da conexão de descarga R. 
No fechamento, o colar sobreposto K é ajustado para se mover sobre a arruela L, desse modo 
efetivamente reduzindo o escape de vapor da câmara H. O acréscimo instantâneo de pressão na 
câmara H, numa taxa controlada pelo orifício N, produz uma força para baixo na direção da carga da 
mola. O esforço conjunto da pressão e da mola resulta em fechamento preciso. O fechamento é 
amortecido através do posicionamento adequado do anel de regulagem inferior O. 
 
 
 
 
Figura 2.9 Válvula de segurança do tipo câmara de pressão. Uso com vapor. 
 
 
 
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Figura 2.10 Componentes internos da válvula do tipo câmara de pressão 
 
2.3 Válvulas de Segurança e Alívio 
 
São dispositivos automáticos de alívio de pressão adequados para trabalhar como válvulas de 
segurança ou como válvulas de alívio, dependendo da aplicação desejada. São bastante 
utilizadas e se classificam em dois tipos principais: válvula de segurança e alívio convencional 
e válvula de segurança e alívio balanceada. 
 
A descarga das válvulas de segurança e alívio de pressão é feita diretamente para atmosfera 
quando os fluidos são seguros e não contaminam o meio ambiente, por exemplo, ar 
comprimido, água, vapor d’água, etc. Quando os fluidos são tóxicos ou inflamáveis é 
necessário conectar a descarga da válvula a um sistema de tubulações fechado, que vai 
coletar os fluidos e levar até local apropriado para descarte, armazenamento ou queima. 
Nestes casos a pressão atuante na descarga da válvula, denominada contrapressão, irá 
 
12afetar diretamente suas características operacionais: pressão de abertura, pressão de 
fechamento, capacidade de alívio e comportamento durante a atuação. 
 
Válvulas de segurança e alívio que descarregam para sistemas fechados não podem ter 
castelo aberto para atmosfera, porque isso implicaria em contaminação ambiental. O castelo é 
aberto para a descarga da válvula, geralmente em pressão maior que a atmosférica. A 
contrapressão age no mesmo sentido da força da mola, aumentando a pressão de abertura. 
Se for constante, pode ser levada em conta no ajuste da pressão de abertura. Ao calibrar a 
válvula na oficina deve-se descontar o valor da contrapressão. Uma válvula ajustada para 
abrir no campo com 20 Kgf/cm2 e sujeita a 2 Kgf/cm2 de contrapressão deve portanto ser 
calibrada na oficina com 18 Kgf/cm2 . 
 
 
 
Em muitos casos a contrapressão não é constante. Um exemplo comum ocorre quando várias 
válvulas descarregam em um mesmo coletor. Neste caso deve-se utilizar uma válvula que 
tenha mecanismo de balanceamento para neutralizar o efeito da contrapressão. 
 
No momento em que a válvula está aberta e aliviando, surge uma contrapressão no lado da 
descarga, que atua no sentido de fechar a válvula. Esta contrapressão, denominada 
desenvolvida, inerente ao próprio funcionamento da válvula, decorre da perda de carga na 
tubulação conectada na descarga. Quanto maior o comprimento e menor o diâmetro da 
tubulação de descarga maior será a contrapressão desenvolvida. Acima de 10% da pressão 
de abertura a contrapressão desenvolvida vai gradativamente reduzindo a capacidade de 
alívio até fechar completamente a válvula. 
 
Para uso com gases as válvulas são construídas para atingir sobrepressão de 10% . Para 
líquidos a sobrepressão é de 10% para uso em vaso de pressão, e para outros serviços é 
admissível sobrepressão de 25%. 
 
O anel de regulagem nas válvulas que trabalham com gases é ajustado para assegurar ação 
de disparo, sobrepressão de 10% e garantir pressão de fechamento em valores cerca de 5 a 
7% abaixo da pressão de abertura. Para uso com líquidos o anel não tem nenhum efeito na 
ação de disparo ou na regulagem da pressão de fechamento porque líquidos não tem efeito 
expansivo, deve ser colocado na posição inferior para não reduzir a capacidade de descarga. 
 
As conexões de entrada e saída normalmente são flangeadas, podendo também ser 
rosqueadas. Válvulas de segurança e alívio podem ter furo rosqueado para drenagem do 
 
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corpo; neste caso somente podem ser usadas quando não há contrapressão e se conecta 
uma tubulação de pequeno diâmetro para drenar líquidos acumulados para um local seguro. 
 
As válvulas de segurança e alívio geralmente são de bocal integral: o bocal é rosqueado na 
parte inferior do corpo e sua parte inferior se projeta para fora do corpo da válvula. Existem 
válvulas de construção denominada semibocal, onde o bocal é rosqueado na parte média do 
corpo. Nestas válvulas há risco de vazamento através da rosca, e pelas sedes de 
assentamento devido a desalinhamento do bocal provocado por tensões no lado da descarga 
da válvula. O semibocal é habitualmente selado com solda para evitar passagem pela rosca. 
 
As válvulas flangeadas tem suas dimensões externas estabelecidas pelo padrão API Std.526. 
Este guia estabelece também a padronização dos orifícios de passagem de fluxo pelo bocal, 
de modo que nas mesmas instalações se podem usar válvulas de fabricantes diferentes. 
 
2.3.1 Válvulas de Segurança e Alívio Convencionais 
 
As válvulas de segurança e alívio convencionais são apropriadas para alívio de gases ou 
líquidos tóxicos e inflamáveis, desde que a contrapressão não supere o valor de 10% da pressão de 
abertura. Para condições corrosivas o uso deste modelo de válvula deve ser visto com cuidado. 
Nas válvulas convencionais o castelo, que serve de alojamento para a mola, deve permanecer 
fechado, para evitar qualquer vazamento para a atmosfera. 
 
 
 VÁLVULA CONVENCIONAL VÁLVULA BALANCEADA 
 
2.3.2 Válvulas de Segurança e Alívio Balanceadas 
 
São válvulas projetadas de tal modo que a contrapressão tem muito pouca influência na pressão de 
abertura. Estas válvulas são de dois tipos: balanceadas com pistão e balanceadas com fole. No tipo 
 
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com pistão, a área da face superior do disco que está exposta à contrapressão é igual à área da face 
inferior, de modo que o efeito da contrapressão se neutraliza. Como o castelo é aberto para a 
atmosfera, a face do topo do pistão, que tem a mesma área que o bocal, está sujeita à pressão 
atmosférica e portanto não afeta a abertura. Os gases que escapam do castelo das válvulas 
balanceadas do tipo com pistão devem ser removidos com um mínimo de restrição e de maneira 
segura. 
 
No tipo com fole a área superior do disco, que tem a mesma dimensão da área do bocal, não sofre 
ação da contrapressão pois fica protegida pelo fole. A área superior do disco externa ao fole é igual á 
área inferior do disco externa ao bocal, assim não existem forças desbalanceadas sob qualquer 
contrapressão. O fole isola também do castelo o fluido de serviço, o que torna este tipo de válvula 
indicada quando há possibilidade de corrosão nas partes internas (guias, haste, mola, etc.). 
 
 
 
As válvulas balanceadas tornam possível a descarga em coletores de pressão alta ou variável. Ambos 
os tipos devem ter a abertura do castelo suficientemente grande para garantir que o castelo não seja 
pressurizado durante a descarga da válvula. As válvulas com fole são preferidas porque apresentam 
menos riscos para segurança e meio ambiente. Alguns fabricantes produzem modelos que utilizam os 
dois mecanismos de balanceamento. Quando há risco de contaminação em caso de ruptura ou furo no 
fole, deve-se conectar ao castelo uma tubulação que transporte os fluidos para local seguro. 
 
As válvulas balanceadas podem ser utilizadas para valores de contrapressão desenvolvida superiores a 
10%, porque o mecanismo de balanceamento neutraliza o efeito da contrapressão. Para alguns 
modelos com fole os fabricantes admitem o uso para valores de contrapressão total (superimposta + 
desenvolvida) de até 50% da pressão de abertura. Estes altos valores de contrapressão devem ser 
vistos com cuidado porque pequenas diferenças geométricas nas áreas acima e abaixo do disco 
causam desbalanceamento e comprometem a capacidade de alívio da válvula. 
 
As válvulas de segurança e alívio balanceadas podem ser utilizadas para alívio de líquidos ou gases 
tóxicos, inflamáveis ou corrosivos onde a contrapressão do sistema seja constante ou variável. As 
válvulas balanceadas com fole são especialmente efetivas no alívio de produtos considerados 
corrosivos ou tóxicos porque, pelas suas características construtivas, impedem a passagem desses 
fluidos através das superfícies das partes móveis evitando não só o emperramento destas partes em 
função da formação de produtos de corrosão, como também o seu possível escapamento para o meio 
ambiente. Tendo em vista que as válvulas balanceadas com pistão tem possibilidade de permitir um 
escape de fluido através das superfícies de guia das partes móveis, elas devem ter o castelo ventilado 
ou drenado para locais considerados adequados. As válvulas balanceadas com fole não apresentam 
esses inconvenientes a não ser por ruptura do fole. Válvulas que trabalham com fluidos perigosos 
devem ter tubulações de pequeno diâmetro conectadas ao furo do castelo e ventiladas para local 
seguro. A conexão do castelo não pode ser tamponada porque em caso de furos ou passagem pelo 
fole o castelo será pressurizado, implicando em risco de alteração na pressão de abertura, redução na 
capacidade de alívio e danos ao fole devido à pressurização interna. 
 
15 
 
2.4 Válvulas com anel de vedação resiliente ( O-ring ) 
 
São válvulas de segurança e alívio convencionais ou balanceadas, similares em todos os aspectos a 
estas válvulas, excetoque os discos são projetados para acomodar algum tipo de anel macio e 
resiliente. A carga da mola é suportada unicamente pela parte metálica das sedes de assentamento, e 
o anel resiliente posicionado externamente ao disco funciona como um elemento exclusivamente de 
vedação. Essa válvula proporciona uma estanqueidade excelente, e permite a utilização com pressões 
de operação muito mais próximas da pressão de abertura do que as válvulas com vedação metal-metal, 
ou em outras situações em que um pequeno vazamento promove desgaste das sedes e consequente 
agravamento da perda de vedação. 
 
Os anéis resilientes são fabricados em vários tipos de elastômeros, como Buna N, Viton, Silicone, 
Kalrez, etc. São utilizados também Etileno-Propileno e Teflon. O limite máximo de pressão que esses 
materiais podem ser utilizados é de 1500 psig ( cerca de 100 kgf/cm2 ). As temperaturas não podem ser 
inferiores a –100 °C ou superiores a 230 °C . É preciso também verificar a compatibilidade química do 
material do “O-ring” com o fluido de serviço. 
 
 
As válvulas com assento resiliente são indicadas para as seguintes situações: 
- pressão de operação próxima da pressão de abertura. A carga da mola diminui conforme se 
está próximo da pressão de abertura, reduzindo a vedação. Pode ocorrer também um pequeno 
vazamento (chiado) quando há variação na pressão de operação; a válvula não consegue abrir 
totalmente, e esse chiado pode provocar desalinhamento na válvula, com consequente 
agravamento da situação. O anel resiliente de vedação garante estanqueidade e não permite a 
ocorrência do chiado. 
- aplicações sujeitas a fortes vibrações, como compressores, bombas, etc. A vibração da válvula 
de segurança e alívio pode provocar vazamento. Pode haver também um rápido incremento na 
pressão de operação, fazendo esta se aproximar da pressão de abertura. 
- nos casos onde ocorrem danos nas sedes devido à corrosão ou erosão provocada por 
partículas estranhas quando a válvula abre. O anel resiliente mantém a vedação mesmo 
quando as sedes estão danificadas; isto evita o agravamento dos danos. 
- partículas estranhas que ficam presas nas sedes, após a abertura da válvula, provocando 
vazamento. O anel de vedação mantém a estanqueidade nesta situação. 
- Fluidos leves como hidrogênio, hélio, amônia anidra, etc. são de difícil contenção. O anel 
resiliente elimina os vazamentos desses fluidos leves. 
- Há situações em que ocorre desalinhamento nos internos devido a tensões no corpo da válvula 
ou partículas presas nas guias, provocando vazamento. O anel resiliente mantém a vedação 
nestas condições. 
 
Tendo em vista que os anéis de vedação podem ser selecionados para resistir ao ataque da maioria 
dos fluidos, em geral as limitações destas válvulas referem-se às pressões e temperaturas limites em 
que estes anéis podem operar. 
 
16 
 
 
2.5 Válvula de Segurança do tipo Piloto Operada 
 
As válvulas de segurança do tipo piloto operadas são utilizadas para altas pressões e quando se 
necessita de alta capacidade, porque proporcionam uma abertura ampla e rápida e custam menos que 
as válvulas de segurança e alívio de grandes diâmetros. São compostas de uma válvula piloto, de 
pequenas dimensões, e uma válvula principal. O sistema de controle da válvula é atuado diretamente 
pela pressão do fluido. A função da válvula piloto é acionar a válvula principal, por onde vai escoar o 
fluido contido no equipamento protegido pela válvula. 
 
A figura abaixo é de uma válvula piloto operada de ação instantânea. A válvula principal é mantida 
fechada pela pressão estática que atua sobre a parte superior do pistão. Como esta face tem 
aproximadamente o dobro da área da face inferior o esforço resultante mantém a válvula fechada. 
Quando a pressão no equipamento atinge a pressão de abertura da válvula piloto ocorre a abertura 
instantânea do relé disparador da válvula piloto. A ação de levantamento do relé disparador fechará o 
obturador, cortando a alimentação do fluido. Desta forma haverá uma rápida exaustão do pequeno 
volume acima do pistão da válvula principal para a atmosfera. O pistão é então impulsionado para cima 
pela pressão atuando na sua parte inferior, e a válvula principal abre rápida e completamente. 
Sobrepressão não é necessária para se alcançar o curso máximo e portanto a capacidade máxima. 
 
 
 
Figura 2.11 Válvula do tipo Piloto Operada de ação instantânea 
 
17 
 
 
Figura 2.12 Válvula Piloto Operada de ação instantânea em corte 
 
A válvula principal permanece aberta no curso máximo até que a pressão no equipamento seja 
reduzida a um valor pré-determinado. Isto é conseguido porque a área do obturador é pouco maior que 
a área do relé disparador, e a válvula permanece fechada. O movimento de abertura 
da válvula piloto transfere a função de atuação do relé disparador para o obturador, que comandará a 
exaustão e o curso da válvula principal. Quando a pressão no equipamento for reduzida, a força 
resultante da atuação da pressão na área do obturador é superada pela carga da mola e dispara a 
abertura do obturador e o consequente fechamento do disco relé disparador. A pressão de entrada é 
então rapidamente dirigida ao topo da válvula principal que fecha suave e firmemente. A condição de 
pressão estática é restabelecida e as forças originais mantém a válvula fechada e estanque. 
 
O funcionamento da válvula tipo piloto operada não é afetado pela contrapressão. Válvulas tipo piloto 
operadas podem ser utilizadas em serviços com contrapressão de até 90% da pressão de abertura. 
Elas possuem anéis resilientes de vedação no piloto e na válvula principal que proporcionam alta 
estanqueidade. 
 
As válvulas tipo piloto operadas de ação instantânea são usadas onde são requeridas grandes áreas de 
alívio para altas pressões de ajuste; onde o diferencial entre a pressão normal de operação e a pressão 
de ajuste do dispositivo é muito baixo; onde descargas muito curtas são requeridas; onde as 
contrapressões são elevadas e dispositivos balanceados são requeridos; em vasos de armazenamento 
de baixa temperatura para evitar congelamento e emperramento do dispositivo. 
 
 
18 
 
As válvulas tipo piloto operadas não são devem ser usadas onde é necessário aliviar fluidos viscosos, 
“sujos” ou com alta temperatura, e onde a compatibilidade química do produto a aliviar é questionável 
em relação aos materiais dos anéis de vedação da válvula, ou onde a corrosão possa impedir a 
atuação adequada do piloto. 
 
 
RELAÇÃO ENTRE ELEVAÇÃO DO DISCO E PRESSÃO DO VASO EM 
UMA VÁLVULA DO TIPO PILOTO OPERADA DE AÇÃO INSTANTÂNEA 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
VÁLVULA PILOTO VÁLVULA PRINCIPAL 
CONDIÇÃO FECHADA CONDIÇÃO FECHADA 
Pressão fluido x Área disco < Força da mola Pressão fluido x Área superior do pistão >> 
Pressão fluido x Área inferior disco 
ABERTURA ABERTURA 
1) Pressão fluido x Área disco = Força da mola 
2) Disco desarma 
3) Obturador é armado 
4) Exaustão do fluido para atmosfera. Fluido não 
passa pela válvula. 
Pressão atmosférica << Pressão fluido x Área 
inferior do pistão 
Válvula abre rapidamente 
VÁLVULA PILOTO VÁLVULA PRINCIPAL 
CONDIÇÃO ABERTA CONDIÇÃO ABERTA 
Pressão fluido x Área obturador > Força da mola Pressão fluido x Área inferior do disco >> Pressão 
atmosférica 
FECHAMENTO FECHAMENTO 
1) Pressão fluido x Área do obturador = Força da 
mola 
2) Obturador desarma 
3) Disco é armado 
4) Fluido passa através da válvula piloto até 
válvula principal 
1) Fluido passa até região superior do disco 
2) Pressão fluido x Área superior do disco >> 
Pressão fluido x Área inferior do disco 
Válvula fecha 
 
As válvulas piloto operadas são fornecidas com os orifícios de passagem padronizados de acordo com 
a norma API 526. Alguns projetos permitem, através da instalação de um parafuso que limita o curso do 
pistão da válvula principal, ajustar a área da cortina e reduzir a capacidade de alívio paravalores 
customizados. Isto reduz o risco de superdimensionar a válvula e limita desnecessária perda de 
produto. Futuramente, se houver necessidade de aumentar a capacidade, basta ajustar o parafuso para 
 F DIF. ALÍVIO A SOBREPRESSÃO C 
 0 
100 
A - PRESSÃO DE ABERTURA 
F - PRESSÃO DE FECHAMENTO 
C - PRESSÃO DE ALÍVIO MÁXIMA 
 
 
19 
 
uma posição mais alta. Os detalhes de ajuste desse parafuso devem ser verificados com cada 
fabricante. 
 
 
Figura 2.13 Elevação restringida para customizar a capacidade de alívio 
 
 
2.5.1 Válvula Piloto Operada de ação modulante 
 
A válvula do tipo piloto operada de ação modulante abre proporcionalmente ao excesso de pressão, 
acima da pressão de abertura. Esse comportamento é vantajoso em relação às válvulas piloto 
operadas de ação instantânea nas situações em que se procura evitar grande perda de produto (alívio 
de oleodutos p.ex.) ou danos nas tubulações devidos a “martelos” , em razão da abertura abrupta de 
uma válvula de bloqueio. 
 
A válvula modulante abre, e também fecha, de modo gradual. O escoamento através do piloto é 
mínimo. A válvula piloto e a válvula principal permanecem fechadas quando a pressão no sistema é 
inferior à pressão de abertura; a pressão na entrada da válvula principal ( câmara A ) passa pela linha 
sensora até a válvula piloto, e através desta até a região superior da válvula principal ( câmara B ). A 
área superior do pistão da válvula principal é superior à área inferior, portanto a válvula permanece 
fechada e estanque. Os anéis macios de vedação do pistão auxiliam na obtenção de alta 
estanqueidade. A pressão do sistema que age na câmara sensora (câmara C) atua no diafragma, 
contra a força da mola. Até que a pressão de abertura seja alcançada, essa pressão é inferior à força 
da mola. Quando a pressão de abertura é alcançada, a força gerada na câmara sensora C vence a 
força da mola e levanta o conjunto do diafragma. Isto faz com que a válvula de entrada do piloto se 
feche, bloqueando a passagem de fluido para a câmara B. O disco da válvula de entrada (no piloto) 
encosta no assento e libera o funcionamento da válvula de exaustão. Isto permite o escapamento de 
fluido através da linha de exaustão, reduzindo a pressão da câmara B. A pressão acima do pistão 
continua a cair enquanto a sobrepressão na câmara C continua a aumentar. A válvula principal inicia 
sua abertura quando a força atuando na parte superior do pistão torna-se menor que a força aplicada 
pela sobrepressão na área inferior do pistão. 
 
Como há retenção da pressão no domo da válvula principal, a abertura será proporcional ao incremento 
da sobrepressão. Isso permite que uma pequena sobrepressão seja aliviada sem abrir totalmente a 
válvula principal. Se a pressão continuar a aumentar o piloto vai reduzir a pressão na câmara B, em 
consequência causando maior abertura da válvula principal. Esse processo prossegue até que a 
pressão do domo fique igual à da linha de exaustão. A válvula principal estará totalmente aberta, e isso 
ocorre antes da pressão do sistema atingir 10% acima da pressão de abertura. 
 
Para fechar a válvula principal o piloto deve repressurizar a câmara B. À medida que cai a pressão do 
sistema nas câmaras A e C, a força para cima no diafragma é reduzida. Quando a pressão decrescente 
do sistema se aproxima da pressão de ajuste, a válvula de exaustão se fecha e abre a válvula de 
entrada (no piloto). O fluido da câmara C escoa novamente para a câmara B, forçando o pistão da 
válvula principal para baixo. Ela fecha gradualmente na medida em que a pressão do sistema cai. A 
válvula principal continua a se fechar até que a pressão de reassentamento seja alcançada no 
 
20 
 
sistema. Neste momento a válvula piloto retorna à posição fechada e a pressão na câmara B força o 
pistão contra o assento. O diferencial de alívio é fixo com um valor típico de 5% . 
 
Existem diferentes modelos de válvulas e pilotos disponíveis. A utilização de piloto sem fluxo é mais 
interessante porque não há passagem de fluido por dentro do piloto durante um ciclo de abertura, 
desse modo impurezas porventura existentes não danificam seus internos. 
 
 
Figura 2.14 Válvula Piloto Operada de ação modulante 
 
 
21 
 
3. OUTROS DISPOSITIVOS DE ALÍVIO DE PRESSÃO 
 
3.1 DISCOS DE RUPTURA 
 
Um disco de ruptura é um diafragma fino, normalmente mantido em um alojamento especial, que alivia 
o excesso de pressão através do rompimento a uma pressão pré-determinada. Os discos de ruptura 
são disponíveis em vários tipos de ligas metálicas, metais associados com plásticos ou metais 
revestidos com pintura. 
 
Diferentemente das válvulas de segurança, o disco de ruptura não bloqueia novamente. Após uma 
ocorrência operacional o disco rompido tem que ser substituído. Os discos de ruptura não têm partes 
móveis, são mais simples que válvulas de alívio de pressão e mais leves. Podem ser construídos em 
materiais altamente resistentes à corrosão, que não são práticos em válvulas. São indicados também 
para serviço com líquidos muito viscosos. 
 
O disco de ruptura é um dispositivo sensível à temperatura. As pressões de rompimento podem variar 
significativamente com a temperatura real do diafragma metálico, e esta pode ser diferente da 
temperatura normal do fluido em operação. Na especificação devem ser informadas a pressão e a 
temperatura em que o disco é esperado romper. 
 
O disco de ruptura pode ser o único dispositivo de alívio de pressão do sistema ou pode ser usado 
conjuntamente com válvulas de segurança, em série ou em paralelo. O uso em paralelo com válvulas 
de segurança e alívio, como um dispositivo de alívio secundário, é para atender contingências remotas 
que requerem grandes áreas de alívio ou ação de resposta instantânea, p.ex.furos em tubos de 
trocadores de calor ou reações explosivas em reatores de polimerização. 
 
São utilizados a montante de válvulas de segurança e alívio para: protegê-las de fluidos corrosivos, 
que provocariam danos às sedes e corrosão dos internos; evitar obstruções internas e emperramento 
das guias provocados pelo vazamento de fluidos que polimerizam; evitar emissões fugitivas de fluidos 
tóxicos, muito voláteis ou economicamente muito valiosos. 
 
 
 
Figura 3.1 Conjunto disco de ruptura e alojamento instalado em tubulação 
 
Eventualmente são instalados a jusante das válvulas de segurança e alívio para proteger dos fluidos 
que ficam no lado da descarga. Cuidados devem ser tomados para garantir que contrapressão não vai 
se desenvolver no espaço entre a válvula e o disco. 
 
Existem diversos tipos e modelos de discos de ruptura normalmente disponíveis. Os tipos mais 
utilizados, com suas características de funcionamento, vantagens e desvantagens, são apresentados a 
seguir. 
 
22 
 
3.1.1 Disco Convencional 
 
Também chamado de disco sólido. São fabricados em metal com um abaulamento em forma de domo 
previamente conformado. Este tipo de disco é instalado com o lado côncavo voltado para o fluido, de 
modo que a membrana fica submetida a tensões de tração. Quando a pressão no sistema atinge a 
pressão de rompimento ( PR ), o domo se deforma e então rompe devido à excessiva carga de tração. 
A pressão de rompimento é função do material do disco, de sua espessura e diâmetro e da temperatura 
de trabalho. 
 
 
Figura 3.2 Disco de ruptura sólido ( convencional ) 
 
Este modelo de disco, o mais barato de todos, tem sido usado desde 1931. Os discos convencionais 
são largamente utilizados porque atendem a uma ampla gama de tamanhos e pressões. São 
disponíveis em tamanhos de 1/8” até 44” e pressões de 2 psi até 100 000 psi (0,14 a 7000 kgf/cm2) 
para serviço com líquidos ou gases. As temperaturas de utilização vão desde serviço criogênico até 
cerca de 600 ºC. Na aquisição dos discos deve-se selecionar materiais quimicamente resistentes aos 
fluidos de processo. Os materiais de fabricação padrãosão alumínio, níquel, inox 316, monel e inconel. 
Podem também ser fabricados em hastelloy, prata, titânio e tântalo e serem revestidos com resinas 
plásticas para proteger contra a corrosão. Para que estes discos apresentem bom desempenho é 
necessário que a pressão de operação do sistema protegido seja no máximo 70% da pressão de 
rompimento do disco de ruptura. Se estes discos forem instalados em serviço pulsante (oscilações na 
pressão de  10% da pressão de operação) a máxima pressão de operação deve ser mantida em 0,5 
PR para evitar falha prematura por fadiga. 
 
 
 
 
23 
 
 
Dependendo do tamanho do disco e da pressão de rompimento, um disco convencional pode ser muito 
fino. Para evitar danos na região de contato com os alojamentos são instalados anéis de apoio. 
Suportes para vácuo também podem ser necessários quando a pressão no sistema protegido ficar em 
valor menor que a pressão a jusante do disco. Esses suportes são colocados na parte côncava do 
disco e vão abrir rapidamente quando o disco romper. Para garantir o uso correto dos anéis de apoio e 
suportes para vácuo eles devem ficar permanentemente acoplados ao disco. 
 
 
 Figura 3.3 Disco de ruptura convencional com suporte para vácuo 
 
No uso destes discos deve-se considerar que seu modo de falha é irregular, podendo fragmentar 
quando utilizados com fluidos compressíveis. Isto pode se tornar perigoso se os fragmentos obstruírem 
a passagem do fluxo. Durante a instalação deve-se tomar cuidado para não amassar ou arranhar o 
disco porque as tensões desenvolvidas nestas regiões podem reduzir a pressão de rompimento. Outro 
cuidado na instalação é quanto à posição do disco; se instalados ao contrário vão romper em pressão 
menor que a especificada, a não ser que tenham suporte para vácuo. Neste caso o suporte para vácuo 
somente irá se abrir em pressão muito mais alta que a especificada, o que configura uma condição 
muito insegura. 
 
3.1.2 Disco Vincado 
 
 
 
Figura 3.4 Disco de ruptura vincado 
 
24 
 
São discos previamente conformados e fabricados com vincos (sulcos) em um padrão definido de 
modo a ficarem menos resistentes. Eles rompem devido a tensões de tração ao longo dos sulcos. As 
vantagens destes discos em relação aos convencionais é que não se fragmentam após ruptura e não 
necessitam suporte para vácuo. Podem ser utilizados para pressões de até 85% da pressão de 
rompimento. São fabricados em tamanhos de ½’ a 24”, para pressões desde 10 psi até 1800 psi ( 0,70 
a 125 kgf/cm2), nos materiais padrão utilizados nos discos convencionais. 
 
3.1.3 Disco Composto 
 
Tipicamente, o disco composto possui uma seção superior perfurada, que define a pressão de 
rompimento pelo tamanho e localização dos furos e rasgos. Sob essa seção resistente à pressão há 
uma membrana metálica ou plástica que veda e protege a seção superior. De modo semelhante ao 
disco convencional, o disco composto pode necessitar de anéis de apoio e suportes para vácuo, em 
função do tamanho, pressão de rompimento e temperatura. Os anéis de apoio podem ser instalados a 
montante ou jusante, enquanto que o suporte para vácuo é colocado a montante, internamente ao 
conjunto. Todos esses componentes são acoplados formando um sanduíche. 
 
Esses discos permitem o uso em condições mais corrosivas que os discos convencionais, mas 
somente em pressões mais baixas. São fabricados em tamanhos de 1” até 30” , para pressões de 
ruptura de 5 psi a 1000 psi (0,35 a 70 kgf/cm2). A seção superior resistente à pressão é fabricada nos 
materiais padrão. A seção de vedação geralmente é fabricada em polímero do tipo fluorelastômero, 
como o Teflon, podendo se utilizar também metais muito resistentes à corrosão, como hastelloy, 
inconel, prata, platina , titânio e tântalo. Pode ser utilizado até 80% da PR . Discos de teflon podem ser 
utilizados até no máximo 260 º C . 
 
 
 
Figura 3.5 Disco de ruptura composto 
 
3.1.4 Disco Reverso com Facas 
 
Em razão dos problemas operacionais que tem acarretado, este modelo de disco está 
progressivamente sendo substituído por outros com melhor desempenho. O disco reverso com facas 
fica com o lado convexo em contato com o fluido, de modo que o domo trabalha sob compressão. Ao 
contrário do disco convencional, o disco reverso não afina quando a pressão se aproxima do ponto de 
rompimento. Quando a pressão atinge um determinado valor aparece uma deformação que aumenta de 
tamanho e leva o disco a reverter na direção de menor pressão. Quando isto acontece, as facas que 
estão à jusante penetram e cortam o disco em três ou mais pétalas, sem fragmentação. 
 
A pressão de abertura do disco reverso com facas não depende da espessura do material; é quase 
exclusivamente função da geometria do domo e das características das facas. Desse modo, o disco 
 
25 
 
reverso pode ser feito com espessura suficiente para não necessitar de suportes contra vácuo, e pode 
ser usado para pressões de operação de até 0,9 PR . Este modelo de disco foi projetado para não 
fragmentar e ser usado na proteção de válvulas de segurança e alívio. 
 
 
 
Figura 3.6 Disco de ruptura reverso com facas 
 
Os discos reversos com facas tem tamanhos de 1” até 24” , para pressões de 10 psi a 1800 psi (0,7 a 
125 kgf/cm2), nos materiais padrão fornecidos para discos convencionais, atendendo temperaturas até 
560 ºC. Alguns modelos possuem pintura ou revestimento para melhorar o desempenho em serviço 
corrosivo. Os principais problemas destes discos de ruptura são: danos nas facas (corrosão, perda de 
corte por reutilização, etc.) que impedem que o disco se rasgue; instalação ao contrário, que resulta em 
rompimento a uma pressão 3 a 4 vezes acima do especificado porque o disco tem maior espessura; 
discos reversos não podem ser usados em sistemas contendo líquido, porque vai ocorrer deformação 
do disco, que poderá assentar sobre as facas, sem romper, e a pressão necessária para empurrar o 
disco pelas facas será muito alta, cerca de 3 a 4 vezes a pressão especificada para rompimento. 
 
 
26 
 
3.1.5 Disco Reverso Vincado 
 
São discos em forma de domo tornados menos resistentes através de vincos (sulcos) feitas ao longo de 
um padrão definido. O mecanismo de atuação destes discos é semelhante ao do disco reverso com 
facas, com a diferença de que assim que o disco reverte, os sulcos não conseguem suportar a ação 
combinada da pressão e da força de reversão, e o disco se rompe ao longo dos sulcos. A ruptura não é 
dependente das facas e sim controlada pela espessura do metal na linha dos sulcos. A reversão é 
definida pela geometria do domo. A possibilidade de fragmentação é eliminada, permitindo o uso na 
proteção de válvulas de segurança. 
 
Estes discos oferecem os mesmos benefícios dos discos reversos com facas, como dispensar o uso de 
suportes para vácuo e possibilidade de operar até 90 % da pressão de rompimento, mas com 
vantagens sobre aqueles discos. Se o disco é instalado ao contrário, ele vai romper a uma pressão 
mais alta, mas como a espessura do sulco é que define a pressão de rompimento, esta não será 
superior a 1,5 Pr . Da mesma maneira que outros discos reversos, estes também não são adequados 
para uso em sistemas que trabalham com líquidos. São construídos em tamanhos de 1” até 24” , para 
pressões de 24 psi até 1000 psi ( 1,7 a 70 kgf/cm2) . 
 
 
Figura 3.7 Disco reverso vincado 
 
3.1.6 Disco Plano 
 
Discos compostos planos são utilizados para proteger vasos que operam em baixa pressão (operação 
até 7,5 psig), tanto de pressões positivas quanto de pressões negativas. 
 
Um modelo de disco plano mais comum é o disco de grafite, utilizado para pressões de 1 psi até 1000 
psi, em temperaturas de – 70 º C a 200 º C , tamanhos de 1” até 24” . Podem ser usados até 80% da 
pressão de rompimento. Este disco, fabricado em grafite impregnado com resina, oferece grande 
resistência química à maioria dos fluidos de processo.Pode necessitar de suporte para vácuo. Para 
evitar possíveis danos durante a instalação é recomendável colocar uma armadura externa de aço 
inoxidável. Os discos de grafite são instalados entre flanges especiais, sempre com juntas macias para 
evitar rompimento prematuro. 
 
 
 
27 
 
 
 
Figura 3.8 Disco plano de grafite 
 
3.1.7 Seleção de discos de ruptura 
 
Quando se especifica um disco de ruptura para compra, deve-se informar a pressão de rompimento e 
também o desvio de fabricação. O desvio de fabricação é usado pelos fabricantes para compensar o 
fato que não é prático manter estoques de chapas metálicas com todas possíveis espessuras 
necessárias. Por exemplo, quando se requisita um disco com pressão de rompimento de 100 psig e 
desvio de fabricação de -10/+5 % o disco pode ser fabricado para abrir a pressões entre 90 psig e 
105 psig. Os usuários devem ser alertados para não selecionar discos que tem limite superior de desvio 
de fabricação superior à pressão máxima de trabalho admissível do equipamento protegido. Um 
segundo termo é a tolerância de rompimento do disco, definida pelo código ASME em  5% . 
Prosseguindo com o exemplo acima, a máxima pressão de rompimento será de 110,2 psig ( 5% acima 
de 105 psig) e a mínima pressão de rompimento de 85,5 psig ( 5% abaixo de 90 psig). 
 
A pressão de rompimento do disco é função da temperatura no diafragma no instante do rompimento. 
A sensibilidade da pressão de rompimento à temperatura depende do material, sendo o alumínio o mais 
sensível e o Inconel o material menos susceptível. A temperatura pode ser um parâmetro difícil de 
definir, principalmente quando o disco está instalado no final de uma linha sem fluxo, e a temperatura 
no disco difere muito da temperatura do fluido. Deve-se procurar definir com a maior precisão possível 
a temperatura de rompimento do disco, porque isto é vital para a segurança do sistema. Em caso de 
dúvida, para se evitar maiores riscos deve-se utilizar Inconel ou especificar a temperatura mais baixa, 
p.ex. a temperatura do sistema de descarga, normalmente mais baixa do que a temperatura do 
processo. Como a resistência mecânica do metal é maior em temperatura mais baixa, há risco do disco 
abrir acima da PMTA do equipamento protegido caso seja especificada uma temperatura mais alta que 
a temperatura real de rompimento. Usando como exemplo um disco convencional de inox 316, 
selecionado para romper a 350 psig na temperatura de 200 ºC. Se a temperatura real de rompimento 
do disco é 150 ºC , a pressão de rompimento será de 365 psig, portanto 15 psig acima do valor 
especificado. 
 
Para o processo de compra são emitidas as folhas de especificação (“data sheet”) que devem conter 
pelo menos as seguintes informações: modelo, diâmetro, classe de pressão, pressão de ruptura, 
temperatura de ruptura, tolerância de fabricação, materiais do disco e do alojamento. 
 
 
28 
 
3.1.8 Instalação 
 
Discos de ruptura são normalmente instalados para proteger vasos, tubulações, bombas, etc., mas são 
proibidos pelo ASME I para uso em caldeiras. 
 
Quando instalados separadamente das válvulas de segurança e alívio, os discos de ruptura devem 
atender de modo geral os requisitos de instalação exigidos para estas válvulas. As tubulações de 
descarga devem ser adequadamente dimensionadas, suportadas, com inclinação para o local de 
drenagem e atendendo as possíveis limitações advindas de contrapressão desenvolvida. Não há 
necessidade de se preocupar com perda de carga na tubulação de entrada, porque com os discos não 
há batimento (“chattering”), como ocorre com as válvulas, mas deve-se levar em conta a perda de 
carga total na determinação da pressão de projeto do sistema. Válvulas de bloqueio travadas na 
posição aberta devem ser instaladas a jusante dos discos, e também a montante quando a descarga é 
para sistema fechado. As válvulas de bloqueio não são requeridas quando o equipamento protegido 
puder ser colocado fora de operação enquanto o restante da unidade de processo permanece em 
linha. 
 
Devem ser tomados cuidados especiais na instalação do disco para não danificá-lo ou montar na 
posição invertida, o que poderá resultar em abertura prematura. Em alguns modelos de disco a 
instalação invertida é uma situação mais grave, porque aumenta a pressão de rompimento e 
compromete a segurança dos equipamentos protegidos. 
 
Na montagem do disco nos alojamentos deve-se usar torque adequado nos parafusos, para evitar 
vazamento, esmagamento ou até mesmo rompimento do disco na região de contato. Todos os discos 
de ruptura são instalados com um torque recomendado pelo fabricante. O torqueamento deve ser feito 
com um padrão cruzado com incrementos inferiores a 25% do valor final de torque para assegurar 
uniformidade. Os parafusos devem ser lubrificados para assegurar uma carga adequada. As juntas dos 
flanges também tem efeito na carga aplicada. Para juntas macias como PTFE deve-se tomar especial 
cuidado no torqueamento. As superfícies de contato dos alojamentos com o disco devem ser mantidas 
limpas e perfeitamente lisas para evitar danos quando os discos forem apertados. 
 
3.1.8.1 Instalação de discos associados a válvulas de segurança 
 
 
 
 
MANOMETRO 
 
29 
 
Quando o disco é instalado a montante de uma válvula de segurança e alívio deve-se atender aos 
requisitos estabelecidos no ASME VIII. As recomendações principais são: o disco deve romper em 
pressão igual ou menor que a pressão de abertura da válvula (entre 95% e 100%); a capacidade de 
alívio do conjunto disco/válvula deve ser certificada em testes padronizados, ou então se multiplica a 
capacidade da válvula por 0,9 ; o disco precisa ser do tipo que não fragmenta; o espaço entre o disco e 
a válvula precisa ser ventilado e equipado com um dispositivo delator que detecta rompimento ou 
vazamento do disco. 
 
Em serviços altamente corrosivos podem ser empregados dois discos de ruptura em série. Um conjunto 
disco duplo consiste de dois discos montados em um alojamento especial com um espaço ventilado 
entre eles. As recomendações de ventilação, de instalação de manômetro e monitoração da pressão 
entre os dois discos também se aplicam. 
 
Apesar de pouco comum, o disco de ruptura também pode ser instalado na saída para proteger a 
válvula de fluidos corrosivos existentes no sistema de descarga, ou para prevenir vazamentos de 
fluidos tóxicos ou inflamáveis para a atmosfera. Para instalação correta desta combinação de 
dispositivos se deve considerar possíveis efeitos de contrapressão e perda de capacidade da válvula de 
segurança. 
 
 3.1.9 Inspeção de Discos de Ruptura 
 
Não existem determinações padronizadas a respeito da frequência de substituição ou de inspeção. 
Fabricantes sugerem prazos que variam de 12 meses até 60 meses. Na determinação dos prazos de 
inspeção deve ser considerada a severidade do serviço, levando em conta p.ex. corrosão, erosão, 
serviço cíclico, valor da pressão de operação versus a pressão de rompimento do disco, etc. Quando 
existe histórico de falha prematura as causas devem ser investigadas e os prazos adequados às 
condições de serviço. Para discos que protegem vasos de pressão o prazo de inspeção deve ser no 
máximo igual ao prazo de inspeção interna do vaso. Prazos superiores há 6 anos não devem ser 
adotados. 
 
A determinação da vida útil de um disco é função da experiência prévia naquelas condições de serviço 
específicas; as recomendações dos fabricantes podem auxiliar quando ainda não se dispõe de um 
histórico confiável. A substituição dos discos deve ser avaliada comparando os custos de uma 
indisponibilidade inesperada causada por falha prematura com os custos de uma substituição 
programada. 
 
Os discos de ruptura podem ser inspecionados visualmente quando instalados isoladamente. Os 
diafragmas (discos) devem ser verificados quanto a deformações, marcas ou danos provocados por 
fadiga e corrosão, e se há desenvolvimento de coqueou outro material estranho que pode afetar 
adversamente o seu desempenho. A inspeção dimensional e ensaios não-destrutivos (p.ex. medição 
de espessura com ultra-som, líquido penetrante) somente são utilizados em condições particulares, 
para serviços de alta pressão. 
 
É importante ter em mente que a inspeção periódica pode resultar na troca do disco, mas nenhuma 
informação sobre a integridade ou a vida restante pode ser determinada com segurança apenas com a 
inspeção visual ou dimensional. O histórico e a análise de falhas são fundamentais para essa 
avaliação, servindo a inspeção periódica como coadjuvante nesse processo. 
 
A inspeção deve incluir uma verificação dos alojamentos quanto à presença de depósitos nas 
superfícies de contato com os discos e se estas superfícies estão adequadamente lisas e planas. Uma 
maneira rápida de verificar se há deformações ou empenos é colocar uma régua de borda reta ao logo 
da superfície e verificar pontos de passagem de luz. As facas dos discos reversos devem ser 
periodicamente verificadas quanto à capacidade de rasgar o disco. As juntas devem ser verificadas 
quanto a dobras e danos físicos. Também devem ser verificados quanto à corrosão e deformações os 
parafusos de fixação internos ao alojamento e os de fixação aos flanges de tubulação. 
 
 
 
30 
 
 
Figura 3.9 Deformação de um disco vincado 
 
Quando os discos são instalados em conjunto com válvulas de segurança eles somente podem ser 
inspecionados quando as válvulas são removidas. Neste caso a inspeção do disco deve fazer parte da 
rotina de inspeção da válvula. Periodicamente, em prazos compatíveis com as condições de serviço, 
devem ser verificados os manômetros que obrigatoriamente são instalados entre os dois dispositivos 
para indicar eventual pressurização do espaço entre eles. 
 
 
Figura 3.10 Deformação do alojamento verificado com régua de borda reta 
 
O dispositivo inteiro (disco de ruptura e alojamento) do tipo pré-torqueado pode ser removido da 
conexão flangeada e inspecionado, podendo ser reutilizado desde que os parafusos internos de fixação 
do disco no suporte não sejam folgados. Uma vez que o disco seja removido do alojamento 
recomenda-se que o disco seja substituído. Os discos de ruptura do tipo não pré-torqueado não devem 
ser reinstalados após remoção do alojamento. Pode haver vazamentos devido à má vedação ou 
deformações, ou ainda variação da pressão de ruptura devido ao efeito do novo torque aplicado. 
 
3.1.10 Exemplos de mau funcionamento 
 
Os danos comuns que acontecem com os discos de ruptura são corrosão e fadiga. Outras ocorrências 
comuns são devidas à erosão e fluência, e também danos mecânicos (deformações, arranhões) 
decorrentes de falta de cuidado na instalação ou no torqueamento. Há situações, como os golpes de 
aríete ou martelos, que provocam o rompimento prematuro e não são notados. A abertura ou 
fechamento rápido de válvulas em algum ponto do sistema causa picos de pressão que não são 
notados pela instrumentação normal de processo, mas que podem afetar os discos, que tem tempo de 
resposta da ordem de 1 milissegundo. 
 
 
31 
 
 
 Figura 3.11 Região de aperto desuniforme com enrugamentos localizados. 
 
Os alojamentos estão sujeitos à corrosão e deformações decorrentes de torqueamento incorreto. 
A utilização de discos apropriados para gases em processos que operam com líquidos é causa de mau 
funcionamento e falhas prematuras. A ocorrência de obstruções nas linhas de entrada dos discos é 
uma condição crítica porque pode levar à total inoperância do disco. Para evitar obstruções a conexão 
e o alojamento são mantidos aquecidos com “steam-tracing” ou jaquetas térmicas, ou injetado vapor ou 
outro tipo de gás no processo, ou ainda são utilizadas construções como a da figura abaixo que 
garantem fluxo contínuo pelas linhas. 
 
 
 
Um problema comum que afeta os discos com facas, e que compromete sua utilização, ocorre quando 
o disco encosta nas facas e não é rasgado. Esta situação é decorrente de uso incorreto (p.ex. fluidos 
líquidos) ou quando na manutenção o disco é substituído mas as facas, corroídas e sem corte, não são 
trocadas. 
 
Disco de ruptura 
Figura 3.12 Suporte “T 
viscous”. A superfície do 
disco está sempre limpa, 
impedindo acúmulo de 
produto. 
 
 
32 
 
 
 
Figura 3.13 Disco do tipo reverso com facas que não rompeu 
 
Quando os discos apresentam falha prematura ou outro tipo de dano as causas das ocorrências devem 
ser investigadas. Na análise das soluções possíveis, além de mudanças no processo e de materiais 
deve-se considerar a troca para um modelo apropriado, inclusive com a utilização de tecnologias 
recentes. 
 
 
 
3.1.11 Documentação e relatórios de inspeção 
 
Discos de ruptura que protegem vasos de pressão exercem a mesma função que as válvulas de 
segurança. Os cuidados obrigatórios com relação a correta seleção e adequado dimensionamento 
também precisam ser seguidos no caso dos discos de ruptura, bem como a obrigatoriedade de se 
manter a Folha de Dados atualizada. 
 
Após a inspeção interna deve ser elaborado o relatório de inspeção, individualmente para cada disco de 
ruptura. Devem ser registradas as condições físicas do disco e das tubulações de entrada e saída. Em 
caso de substituição deve ser informada a causa da troca e registradas as informações de fabricação, 
como número de lote, pressão de abertura estampada, material, etc. De modo semelhante às válvulas 
de segurança, o relatório deve ser assinado pelo técnico de inspeção e engenheiro. O registro de 
inspeção é o documento oficial que assegura que a inspeção foi executada e permite, através das 
informações registradas, efetuar uma análise histórica do comportamente de cada disco de ruptura em 
seu local particular de instalação. 
 
33 
 
3.2 DISPOSITIVOS DE PINO 
 
São dispositivos que não retornam à posição fechada depois de atuados. Existem dois tipos básicos, o 
dispositivo de dobramento, que trabalha sob compressão, e o pino de rompimento, que funciona sob 
tração. No texto a seguir vamos tratar apenas dos pinos de dobramento. 
 
O dispositivo de pino de dobramento ( buckling pin) consiste de uma válvula com bocal por onde chega 
o fluido do equipamento que está sendo protegido. Na extremidade do bocal há um disco que contem a 
pressão, de modo semelhante ao que acontece em uma válvula de segurança. O disco é mantido na 
sua posição através de um pino, que é o elemento que resiste à pressão do fluido. Nas condições 
normais o disco contem a pressão de operação, vedando perfeitamente, já que dispõe de anéis de 
vedação não- metálicos. Em caso de anormalidade que eleve a pressão até o ponto de abertura, o pino 
vai se dobrar, permitindo a completa elevação do disco e total abertura da válvula. 
 
 
Figura 3.14 Dispositivo de pino de dobramento 
 
A atuação do dispositivo de pino é muito rápida, da ordem de milisegundos. O pino trabalha sob 
compressão, e dobra devido à flambagem . A tensão que promove a flambagem depende das 
dimensões do pino (comprimento e diâmetro) e do módulo de elasticidade do material de fabricação. É 
interessante observar que a flambagem ocorre dentro do regime elástico. O mecanismo de flambagem 
é explicado pelas leis de Euler das colunas sob compressão; simplificando, pode-se afirmar que uma 
coluna não é perfeitamente reta, e que a compressão vai aumentando a curvatura até o ponto que 
ocorre o dobramento da coluna. 
 
3.2.1 Características dos dispositivos de pino 
 
Os dispositivos de pino de dobramento são fornecidos em tamanhos desde 1/8” até 48” , e pressões 
variando desde 1 psig ( 6,9 kPa) até 43000 psig ( 300 Mpa ) . Pode inclusive ser utilizado para vácuo de 
1 psig. A precisão na pressão de ajuste é da ordem de  1% a  3%, mas o código ASME admite 
tolerância de  5%. 
 
 
A pressão de ajuste, para um dado material, é função do diâmetro e comprimento. Um pequeno 
aumento no diâmetroleva a um grande aumento na pressão de ajuste. P.ex.: um pino com 3,06 mm de 
diâmetro resiste a 112,9 kgf; aumentando-se o diâmetro cerca de 30%, para 3,97 mm, vai resultar em 
uma resistência de 256,2 kgf, que é 127% superior. O aumento no comprimento do pino implica em 
redução da pressão de ajuste, com efeito menos pronunciado, desse modo permitindo um ajuste fino 
 
34 
 
da calibração. P.ex.: para um comprimento de 101,46 mm a resistência do pino é de 110,5 kgf; para o 
comprimento de 109 mm a resistência diminui para 96,5 kgf. O aumento de 7,4% no comprimento 
implicou em redução de 12,7% na resistência à flambagem. 
 
 
 
Figura 3.15 . Dispositivo de pino de dobramento 
 
 
3.2.2 Instalação 
 
Os dispositivos de pino podem ser instalados como único dispositivo de proteção de um vaso, ou em 
combinação com válvulas de segurança, de modo semelhante aos discos de ruptura. A instação em 
paralelo ou em série com válvulas de segurança tem os mesmos objetivos que se consegue com os 
discos de ruptura, ou seja, atuar rapidamente com grande capacidade de alívio, proteger a válvula de 
corrosão ou obstrução, etc. Na instalação em série é obrigatória a instalação de sistema delator com 
manômetro. 
 
 
Figura 3.16 Pino como dispositivo único ou em paralelo com válvula de segurança 
 
 
 
 
 
35 
 
 
 
Figura 3.17 Dispositivo de pino em série com válvula de segurança 
 
 
3.2.3 Vantagens do uso de dispositivos de pino 
 
Os dispositivos de pino apresentam uma série de vantagens sobre os outros dispositivos: tem alta 
precisão, da ordem de 1 a 2%; podem ser usados desde pressões muito baixas até muito altas; não 
estão sujeitos a efeitos de pulsação, fadiga e corrosão; não há necessidade de remoção do dispositivo 
em caso de atuação, porque o pino é facilmente substituído; existem modelos balanceados, que 
neutralizam o efeito da contrapressão; não solta pedaços, desse modo pode ser usado sem problemas 
para proteção de válvulas de segurança; alívio pleno na pressão de atuação; mínimo tempo para troca 
do pino; a atuação do dispositivo é facilmente visível. 
 
As desvantagens do dispositivo de pino são as mesmas dos discos de ruptura: perda de produto em 
caso de atuação, necessidade de parar o processo para troca do pino, etc. O dispositivo de pino tem 
uma restrição adicional em relação aos discos de ruptura: de acordo com o código ASME VIII , 
parágrafo UG-127(b)(3)(c) , não pode ser instalado na descarga de uma válvula de segurança. 
 
 
 
 
36 
 
3.3 VÁLVULAS DE ALÍVIO DE PRESSÃO E VÁCUO DE TANQUES 
 
Tanques de teto fixo, usados no armazenamento de derivados de petróleo, álcool, produtos químicos, 
líquidos inflamáveis, etc., são projetados para operar com pressões muito próximas à pressão 
atmosférica ( até no máximo 300 mm de coluna de água, cerca de 0,43 psi ). Durante o enchimento, o 
espaço de vapor acima do nível de líquido vai sendo reduzido, em consequência a pressão nesta 
região irá aumentando. Por outro lado, durante o esvaziamento do tanque o espaço de vapor vai sendo 
aumentado, criando vácuo nesta região. As pressões ou vácuo decorrentes do enchimento ou 
esvaziamento podem superar os valores de projeto e causar danos ou até mesmo colapso do tanque, 
portanto é necessário que os tetos sejam abertos para atmosfera. 
 
Tanques que armazenam produtos que não causam poluição e de baixo valor econômico podem ter 
respiros abertos diretamente para atmosfera. No entanto, quando os líquidos armazenados são 
prejudiciais ao meio ambiente e causam prejuízos econômicos em caso de evaporação , deve-se 
reduzir ao mínimo sua emissão para a atmosfera. Deve-se considerar que as perdas por evaporação 
ocorrem durante enchimento e esvaziamento e também em decorrência do aumento da temperatura 
ambiente e de variações na pressão barométrica. 
 
3.3.1 Ventes de conservação 
 
Os ventes de conservação são válvulas de alívio de pressão e vácuo, dispositivos que reduzem as 
perdas por evaporação ao mesmo tempo em que protegem os tanques de sobrepressão ou vácuo 
excessivo. Existem vários tipos de válvulas que fazem esta função. O mais utilizado é a válvula de 
alívio de pressão e vácuo com palheta, como mostra o modelo “side-by-side” da figura abaixo. Nesta 
válvula, palhetas em forma de disco vedam a passagem do vapor para fora do tanque, e do ar 
atmosférico para dentro do tanque. Quando a pressão interna sobe e atinge o ponto de ajuste, a 
palheta do lado da pressão se desloca para cima, permitindo a saída de vapor. Por outro lado, quando 
a pressão interna cai e se forma vácuo internamente ao tanque, a palheta do lado de vácuo se desloca 
para cima, permitindo a entrada de ar para dentro o tanque. 
 
 
Para que se alcance a capacidade máxima de fluxo os ventes requerem uma sobrepressão ou 
sobrevácuo, acima do ponto de abertura inicial. As pressões de abertura e de fluxo máximo não 
podem superar a pressão máxima de operação segura do tanque, que por sua vez é inferior à pressão 
de projeto. 
 
 
37 
 
A pressão de abertura é função do diâmetro e peso das palhetas, e pode ser ajustada colocando-se 
pesos sobre as palhetas. As pressões de ajuste tipicamente variam de 22 mm de coluna de água 
( 0,031 psig) a 35 mm de coluna de água ( 0,049 psig) para sobrepressão; do lado do vácuo, 
geralmente se ajusta para abrir com 22 mm de coluna de água. Após o alívio do excesso de pressão a 
válvula vai fechar em pressão igual ou pouco inferior à pressão de abertura. 
 
Os ventes de conservação são fabricados em tamanhos variando de 2” a 12” , com flanges 
padronizados para conexão aos tanques. Os materiais de fabricação padrão da base ou corpo são: 
aço carbono, ferro fundido nodular, alumínio e aço inox 316. As palhetas são de alumínio ou inox 316. 
As sedes de vedação podem ser metálicas, em geral contem juntas de vedação de materiais 
resilientes. As guias internas são de aço inox 316. Pesos colocados sobre as palhetas, quando 
existentes, são de aço carbono, inox ou chumbo. Nas válvulas com palhetas de alumínio consegue-se 
calibração de até 22 mm de coluna d’água; nas válvulas com palhetas de aço inox é difícil conseguir 
calibração a pressões inferiores a 33 mm c.a. (0,047 psig). 
 
Para evitar que insetos ou aves construam abrigos ou ninhos internamente aos ventes são instaladas 
telas de proteção. Nas telas com malha pequena pode ocorrer obstrução com líquidos de alta 
viscosidade; neste caso é mais adequado especificar tela com malha mais larga. Retentores de chama 
podem ser inseridos entre os ventes e o tanque, mas devem ser vistos com reserva pelo aumento dos 
problemas de manutenção e limpeza e também por reduzirem a capacidade de alívio. 
 
3.3.2 Ventes de Emergência 
 
 
 
Figura 3.18 Vente de emergência 
 
Em caso de falha nas válvulas de alívio de pressão e vácuo, ou quando necessário proporcionar 
capacidade adicional de alívio devido a ocorrências extremas como fogo externamente ao tanque, são 
instaladas válvulas de emergência. Para permitir o adequado funcionamento das válvulas de alívio de 
pressão e vácuo os ventes de emergência devem ser ajustados para abrir em pressão superior ao 
ponto máximo de alívio destas válvulas. As pressões de abertura variam de 44 a 65 mm de coluna 
d’água (0,063 psig a 0,093 psig). Os materiais de fabricação desses ventes normalmente são: base de 
aço carbono ou alumínio, palhetas de alumínio ou aço inox 316 e guias internas de inox 316. Quando 
devidamente ajustados consegue-se uma vedação de 0,5 litro/minuto (1 ft3/h de ar) em condições 
padrão a 90% da pressão de ajuste. 
 
3.3.3 Ventes para tanques pressurizados 
 
 
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Tanques pressurizados ( pressão de projeto até 15 psig ) são utilizados em condições nas quais se 
pretende reduzir as emissões a valores quase nulos. De todo modo, há necessidade de se instalar 
válvulas que permitam alívio de sobrepressão ou sobrevácuo em caso de ocorrências