N-2247 VÁLVULA ESFERA EM AÇO PARA USO GERAL E FIRE SAFE

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N-2247 REV. C MAI / 94
PROPRIEDADE DA PETROBRAS 16 páginas
VÁLVULA ESFERA EM AÇO PARA USO
GERAL E FIRE SAFE
Especificação
Esta Norma substitui e cancela a sua revisão anterior.
Toda esta Norma foi alterada em relação à revisão anterior.
Cabe à CONTEC - Subcomissão Autora, a orientação quanto à interpretação do texto
desta Norma. O Órgão da PETROBRAS usuário desta Norma é o responsável pela
adoção e aplicação dos itens da mesma.
CONTEC
Comissão de Normas
Técnicas
Requisito Mandatório: Prescrição estabelecida como a mais adequada e que deve ser
utilizada estritamente em conformidade com esta Norma. Uma eventual resolução de
não seguí-la ("não-conformidade" com esta Norma) deve ter fundamentos técnico-
gerenciais e deve ser aprovada e registrada pelo Órgão da PETROBRAS usuário desta
Norma. É caracterizada pelos verbos: “dever”, “ser”, “exigir”, “determinar” e outros
verbos de caráter impositivo.
SC - 17
Prática Recomendada (não-mandatória): Prescrição que pode ser utilizada nas
condições previstas por esta Norma, mas que admite (e adverte sobre) a possibilidade
de alternativa (não escrita nesta Norma) mais adequada à aplicação específica. A
alternativa adotada deve ser aprovada e registrada pelo Órgão da PETROBRAS
usuário desta Norma. É caracterizada pelos verbos: “recomendar”, “poder”, “sugerir”
e “aconselhar” (verbos de caráter não-impositivo). É indicada pela expressão:
[Prática Recomendada].
Tubulação Cópias dos registros das "não-conformidades" com esta Norma, que possam contribuir
para o aprimoramento da mesma, devem ser enviadas para a CONTEC - Subcomissão
Autora.
As propostas para revisão desta Norma devem ser enviadas à CONTEC - Subcomissão
Autora, indicando a sua identificação alfanumérica e revisão, o item a ser revisado, a
proposta de redação e a justificativa técnico-econômica. As propostas são apreciadas
durante os trabalhos para alteração desta Norma.
“A presente Norma é titularidade exclusiva da PETRÓLEO BRASILEIRO
S.A. - PETROBRAS, de uso interno na Companhia, e qualquer reprodução
para utilização ou divulgação externa, sem a prévia e expressa
autorização da titular, importa em ato ilícito nos termos da legislação
pertinente, através da qual serão imputadas as responsabilidades
cabíveis. A circulação externa será regulada mediante cláusula própria
de Sigilo e Confidencialidade, nos termos do direito intelectual e
propriedade industrial.”
Apresentação
As normas técnicas PETROBRAS são elaboradas por Grupos de Trabalho –
GTs (formados por especialistas da Companhia e das suas Subsidiárias), são comentadas pelos
Representantes Locais (representantes das Unidades Industriais, Empreendimentos de Engenharia,
Divisões Técnicas e Subsidiárias), são aprovadas pelas Subcomissões Autoras – SCs (formadas por
técnicos de uma mesma especialidade, representando os Órgãos da Companhia e as Subsidiárias) e
aprovadas pelo Plenário da CONTEC (formado pelos representantes das Superintendências dos
Órgãos da Companhia e das suas Subsidiárias, usuários das normas). Uma norma técnica
PETROBRAS está sujeita a revisão em qualquer tempo pela sua Subcomissão Autora e deve ser
reanalisada a cada 5 (cinco) anos para ser revalidada, revisada ou cancelada. As normas técnicas
PETROBRAS são elaboradas em conformidade com a norma PETROBRAS N -1. Para
informações completas sobre as normas técnicas PETROBRAS, ver Catálogo de Normas Técnicas
PETROBRAS.
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1 OBJETIVO
1.1 Esta Norma fixa as condições exigíveis e as práticas recomendadas para especificação das
dimensões e das condições mínimas de projeto, fabricação, inspeção e aceitação de válvulas
esfera de aço-carbono, aços-liga e aços inoxidáveis de construção fundida ou forjada, para uso
em instalações da PETROBRAS.
1.2 Esta Norma é aplicável às válvulas das classes 150 (PN.20 da ISO), 300 (PN.50), 600
(PN.100), 800, 900 (PN.150), 1500 (PN.250) e 2500 (PN.420).
1.3 As válvulas objeto desta Norma compreende os diâmetros nominais de:
a) 2” a 36” para válvulas flangeadas ou para solda de topo (classes 150, 300, 600, 900,
1500, e 2500);
b) 1/2” 2” para válvulas roscadas ou encaixe para solda (classe 800).
1.4 As válvulas esfera com características de resistência ao fogo (“Fire Safe”) também são
objetos desta Norma.
 
1.5 As válvulas esfera “Fire Safe” objeto desta Norma compreendem os diâmetros nominais
de:
a) 1/2” a 2” - classe 800;
b) 2” a 36” - classes 150, 300;
c) 2” até 18” - classes 600, 900;
d) 2” até 8” - classe 1500;
e) 2” até 6” - classe 2500.
2 DOCUMENTOS COMPLEMENTARES
Na aplicação desta Norma é necessário consultar:
PETROBRAS N-57 - Projeto Mecânico de Tubulação Industrial;
PETROBRAS N-76 - Materiais de Tubulação;
PETROBRAS N-115 - Fabricação, Montagem de Tubulação Industrial;
PETROBRAS N-1590 - Ensaio Não-Destrutivo - Qualificação de Pessoal;
PETROBRAS N-1596 - Ensaio Não-Destrutivo - Líquido Penetrante;
PETROBRAS N-1693 - Critérios para Padronização de Material de Tubulação;
PETROBRAS N-1714 - Formulários para Requisição de Material de Tubulação;
ABNT EB 141 (Parte 2)- Válvulas de Aço Fundido e Aço Forjado para Industria de
Petróleo e Petroquímica - Válvulas Esfera;
ABNT NBR 5426 - Planos de Amostragem e Procedimentos na Inspeção por
Atributos;
ASTM A 105 - Specification for Forgings, Carbon Steel, for Piping
Components;
ASTM A 182 - Specification for Forged or Rolled Alloy Steel Pipe Flanges;
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ASTM A 193 - Specification for Alloy-Steel and Stainless Steel Bolting;
ASTM A 194 - Specification for Carbon and Alloy-Steel Nuts for Bolts for
High-Pressure and High-Temperature Service;
ASTM A 216 - Specification for Steel Castings, Carbon Suitable for Fusion
welding, for High-Temperature Service;
ASTM A 217 - Specification for Steel Castings, Martensitic Stainless and
Alloy, for High-Temperature Service;
ASTM A 350 - Specification for Forgings, Carbon and Low-Alloy Steel,
Requiring Notch Toughness Testing for Piping Component;
ASTM A 351 - Specification for Steel Castings, Austenitic, for High-
Temperature;
ASTM A 352 - Specification for Steel Castings, Ferritic and Martensitic;
ANSI B 1.20.1 - Pipe Threads (Except Dry Seal);
ANSI B 16.5 - Fittings, Flanges and Valves;
ANSI B 16.10 - Face-to-Face and End-to-End Dimensions of Ferrous Valves;
ANSI B 16.25 - Fittings, Flanges and Valves;
ANSI B 16.10 - Face-to-Face and End-to-End Dimension, of Ferrous Valves;
ANSI B 16.25 - Buttwelding Ends;
ANSI B 16.34 - Valves-Flanged and Buttwelding End;
API Spec 6D - Specification for Pipeline Valves, End Closures, Connectors and
Swivels;
BSI BS 5351 - Specification for Steel Ball Valves for the Petroleum, Petrochemicals
and Allied Industries;
BSI BS 6755 - Testing of Valves;
ISO 5752 - Metal Valves for Use in Flanged Pipe Systems Face-to-Face and
Centre-to-Face Dimensions;
MSS SP 6 - Standard Finishes for Contact Faces of Pipe Flanges and Connecting-
End Flanges of Valves and Fittings;
MSS SP 44 - Steel Pipe Line Flanges;
MSS SP 55 - Quality Standard for Steel Castings for Valves and Fittings and Other
Piping Components - Radiographic Examination Method;
MSS SP 72 - Ball Valves with Flanged or Butt welding Ends for General Service;
MSS SP 82 - Valve Pressure - Testing Methods;
MSS SP 84 - Steel Valves - Socket Welding and Threaded Ends.
3 DEFINIÇÕES
3.1 Nomenclatura
Deve ser adotada a nomenclatura conforme indicado na FIGURA 1 do ANEXO.
3.2 Diâmetro Nominal
É um número expresso em polegadas, igual ao diâmetro nominal do tubo ou bocal a que a
válvula vai ser instalada.
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3.3 Classe
É um número indicativo das condições de pressão e temperatura de trabalho conforme
estabelecido na ANSI B 16.34, exceto classe 800, que é estabelecida na BSI BS 5351.
3.4 Válvula Esfera de Uso Geral
São válvulas esfera com anéis resilientescuja aplicação deve ser limitada à temperatura de
150ºC.
3.5 Válvula Esfera “Fire-Safe”
3.5.1 São válvulas esfera especialmente projetadas e fabricadas com características de
resistência ao fogo, utilizadas para bloqueio em tubulações de alto risco definidas no projeto.
3.5.2 Os anéis de vedação devem ser conforme norma BSI BS 5351 em PTFE e dispor de
vedação secundária metálica.
3.5.3 Deve ser evitada a vedação do tipo metal-metal, sendo que a utilização somente será
permitida com a aprovação prévia do requisitante.
3.5.4 Os demais componentes bem como as interligações com o sistema (juntas, parafusos e
gaxetas), devem ser convenientemente selecionados, de modo a resistirem às condições
adversas provenientes de um incêndio, permitindo acionamento com a estanqueidade dentro
dos limites máximos de vazamento admissíveis pela BSI BS 6755.
3.6 Diâmetro de Passagem
É o diâmetro útil de passagem da esfera conforme estabelecido na norma API Spec. 6D. Para
diâmetros menores que 2” conforme BSI BS 5351.
3.7 Passagem Plena
Característica que possuem determinadas válvulas cuja seção de passagem é equivalente à
seção interna do tubo (Ver FIGURA 4 do ANEXO).
3.8 Passagem Reduzida
Característica que possuem determinadas válvulas cuja seção de passagem é inferior à seção
interna do tubo (Ver FIGURA 4 do ANEXO).
3.9 Esfera Flutuante
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É um tipo de montagem interna cuja esfera é suportada pelas sedes, com bloqueio na sede a
jusante do sentido do fluxo (Ver FIGURA 5 do ANEXO).
3.10 Esfera Fixada por Eixos (Montagem Trunnion)
É um tipo de montagem interna cuja esfera é suportada por eixos (Ver FIGURA 5 do
ANEXO). Toda válvula “Trunnion” de uso geral, ou seja, com sede resiliente é duplo
bloqueio (“Double Block and Bleed”), isto é, veda em ambas as sedes simultaneamente,
independente do sentido de fluxo, não apresentando vazamento no dreno incorporado.
4 CONDIÇÕES GERAIS
4.1 Classificação
4.1.1 Quanto ao tipo de passagem (Ver FIGURA 4 do ANEXO):
a) passagem plena;
b) passagem reduzida.
4.1.2 Quanto ao tipo de extremidades (Ver FIGURA 2 do ANEXO):
a) flangeadas;
b) solda de topo;
c) solda de encaixe;
d) roscadas.
4.1.3 Quanto ao tipo de construção (Ver FIGURA 3 do ANEXO):
4.1.3.1 Do corpo (Ver FIGURA 3 do ANEXO e Item 5.1.3):
a) inteiriça com tampa aparafusada;
b) duas partes aparafusadas;
c) três partes aparafusadas.
4.1.3.2 Da esfera (Ver FIGURA 7 do ANEXO):
a) sólida;
b) cavidade selada;
c) cavidade vazada;
4.1.3.3 De montagem interna (Ver FIGURA 5 do ANEXO):
a) flutuante;
b) “Trunnion”.
4.1.4 Quanto ao acionamento:
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a) não motorizadas;
b) motorizadas.
4.2 Condições de Fornecimento
4.2.1 Garantia de Fabricação
A garantia de fabricação deve atender ao estabelecido nas condições gerais de fornecimento
da PETROBRAS.
4.2.2 As válvulas devem ser adequadamente preservadas e acondicionadas para transporte e
armazenamento.
4.3 Requisitos Básicos para Ordem de Compra
As requisições de compra devem conter os seguintes dados:
a) especificação de materiais e dados construtivos, conforme a norma PETROBRAS
N-76 ou PETROBRAS N-2444;
b) normas construtivas e de teste que devem ser atendidas;
c) condições operacionais que impliquem em soluções particulares (fluido e
contaminantes, temperatura, pressão, e limpeza com vapor);
d) necessidade de apresentação de certificado de teste ou outros requisitos adicionais
de qualidade que possa ser requeridos.
Obs.: A organização dessesdados descritivos deve ser conforme o Padrão de
Descrição de Material (PDM) número 0048.
4.4 Marcações
4.4.1 As válvulas devem ter no corpo, em relevo, as seguintes marcações:
a) marca ou símbolo do fabricante;
b) especificação do material do corpo;
c) diâmetro nominal;
d) classe de pressão.
4.5 Placa de Identificação
4.5.1 A Placa de identificação deve ser fabricada em alumínio ou inox fixada como segue:
a) para as válvulas fundidas, deve ser fixada à face do flange de ligação do corpo ou
da tampa;
b) para as válvulas forjadas, deve ser fixada ao volante por meio de sua porca.
4.5.2 A placa de identificação deve conter, no mínimo, as seguintes informações:
a) marca ou símbolo do fabricante;
b) especificação do material do corpo;
c) especificação do material dos internos;
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d) diâmetro nominal;
e) classe de pressão;
f) número de série;
g) no caso de “Fire-Safe” colocar a sigla F.S.
5 CONDIÇÕES ESPECÍFICAS
5.1 Corpo
5.1.1 O corpo das válvulas, desde que não especificado em contrário, deverá ser tipo longo
com passagem plena.
5.1.2 Devem ser previstos ressaltos no corpo das válvulas de 2” e acima, a fim de permitir a
instalação de conexões de drenagem ou contorno, conforme FIGURA 6 do ANEXO e norma
MSS SP 45; nas posições GLPNS para válvulas de esfera flutuante e JLPNS para válvulas de
montagem interna “Trunnion”. Nos casos em que a geometria do corpo impedir as posições
L(P) ou N(S), optar por um dos pares.
5.1.2.1 No caso de montagem “Trunnion”, o corpo deve conter obrigatoriamente um dreno na
posição J, conforme a norma MSS SP 45.
5.1.3 Os corpos podem ser inteiriços com tampa aparafusada ou em duas ou três partes
aparafusadas. As válvulas de uso geral de corpos não inteiriços podem possuir os flanges em
qualquer posição, não sendo obrigatória a sua simetria. Para as válvulas “Fire-Safe” não é
aceitável que os flanges dos mesmos sejam centrados na haste.
5.1.4 As extremidades devem atender as seguintes normas:
a) extremidades flangeadas ANSI B 16.5;
b) extremidades para solda de topo ANSI D 16.25;
c) extremidades roscadas ANSI B 1.20.1 (NPT);
d) extremidades de encaixe para solda MSS SP 84.
5.1.4.1 As válvulas com sede resiliente e extremidades de encaixe para solda devem ser
fornecidas com niples de extremidades planas, com extensão de 100 mm, soldadas nas duas
extremidades.
5.1.4.2 Para válvulas “Fire-Safe” os tipos b) e c) especificados no Item 5.1.4 não devem ser
aceitos e para extremidades flangeadas, do tipo RF, RTJ, o acabamento deve ser 125 RMS e
63 RMS respectivamente, conforme a norma MSS SP 6. (125 min AARH = 3,2 mm
AARH = 125 RMS, 63 min AARH = 1,6 mm AARH = 63 RMS).
Para válvulas de uso geral, de extremidades flangeadas, o acabamento da face
dos flanges deve ser ranhurado concêntrico ou excêntrico conforme a norma MSS SP 6.
5.1.5 A dimensão face a face deve ser conforme a norma API Spec. 6D.
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5.1.6 Espessura de Parede
A espessura de parede deve atender as normas abaixo:
a) válvulas de uso geral - ANSI B 16.34;
b) válvulas “Fire-Safe” - BSI BS 5351.
5.1.7 As válvulas de uso geral e “Fire-Safe”, de diâmetro 4” e menor, nas classes de pressão
150, 300 e 800 podem possuir esfera flutuante ou montagem interna “Trunnion”. Para
válvulas de diâmetro de 6” e maior, ou de classes de pressão 600 e acima, exceto 800, devem
possuir montagem internas ‘Trunnion”.
5.1.8 Retenção de Pressão
As válvulas de uso geral devem ser projetadas de forma a aliviar a pressão contida na
cavidade do corpo quando esta atingir 1,5 vezes a pressão de trabalho indicada nas normas
BSI BS 5351 e BSI BS 6755 Part I, sem perder suas características de vedação. Não devem ter
sentido preferencial de fluxo.
5.1.9 Montagem da Haste
A válvula deve ser montada de tal forma a se evitar que a haste seja expelida durante a troca
de gaxeta ou com um acréscimo interno de pressão.
5.1.10 As válvulas devem possuir haste alongada para serviços em que haja possibilidade de
congelamento.
5.2 Sedes
Não são aceitas válvulas com anéis de regulagem para as sedes.
5.3 Esfera
5.3.1 As esferas com montagem tipo “Trunnion” podem ter ou não haste integral com a
esfera.
5.3.2 As esferas, desde que não especificado em contrário, devempossuir passagem plena e
cilíndrica. Podem ser dos tipos sólida com cavidade selada ou com cavidade vazada conforme
FIGURA 7 do ANEXO.
5.3.3 As esferas, desde que não especificado em contrário, podem ser em aço-carbono
fundido, com revestimento de cromo duro ou níquel químico.
5.4 Parafusos e Porcas
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Os parafusos da união corpo/tampa devem ser ASTM A 193 B7 com porca ASTM A 194 2H.
Para válvulas “Fire-Safe” os parafusos devem ser ASTM A 193 B16 com porca ASTM A 194
2H. Para válvulas de uso geral de baixa temperatura, os parafusos devem ser ASTM A 320
Gr. 7 com porca ASTM A 194 GR. 4.
5.5 Juntas
As juntas do corpo para as válvulas “Fire-Safe” devem atender as condições do teste da norma
BSI BS 6755 Part II, podendo ser dos tipos “Spiral Wound”, “Grafoil” ou outro de
desempenho equivalente. As juntas de 1igação das válvulas com flanges RF 125 RMS aos
flanges RF125 RMS da tubulação, devem ser “Spiral Wound”.
5.6 Alavanca
5.6.1 Quando a válvula for acionada manualmente por alavanca, esta deve ser dimensionada
de tal forma que, estando a válvula submetida à máxima pressão diferencial da classe, o
esforço dispendido pelo homem seja de, no máximo, 35 kgf - 350 N.
5.6.2 Desde que não especificado em contrário, as válvulas classe 150 a 900, até o diâmetro
de 4”, podem ser acionadas por alavanca. De 6” para cima, inclusive, devem possuir
acionamento por caixa de redução. As válvulas classe 1500 e 2500 até 3” devem ser acionadas
por alavanca e acima de 3” por caixa de redução.
5.6.3 O encaixe da alavanca de acionamento na haste das válvulas deve ser de ta1 modo, que
a alavanca obrigatoriamente fique paralela à tubulação quando a válvula estiver na posição
aberta e transversal à tubulação quando na posição fechada. Além disso deve haver uma
indicação da posição da válvula, resistente a intempéries, no topo da haste.
5.7 Qualificação de Projeto
5.7.1 As válvulas de uso geral devem ser certificadas conforme recomendações contidas nas
normas BSI BS 5351 e BSI BS 6755 Part I.
5.7.2 As válvulas para aplicações “Fire-Safe”, além do descrito no item 5.7.1, devem ser
ainda certificadas conforme recomendações contidas na norma BSI BS 6755 Part II.
5.7.3 Os Requisitos para qualificação devem ser os seguintes:
- sistema de qualidade deve atender no mínimo a ABNT NBR 19002;
- apresentação de um certificado de teste de protótipo, realizado por laboratório
independente e tradicional.
O conteúdo mínimo do certificado deve ser:
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- modelo/descrição construtiva da válvula;
- número do desenho de conjunto e revisão;
- condições de teste (afirmação da norma e revisão);
- laudo;
- variáveis essenciais (condições construtivas da válvula que definem necessidade
de novo teste, caso sejam alteradas).
5.7.4 Os desenhos de conjunto e de detalhamento certificados devem ficar em arquivo no
fabricante, disponível para uma eventual consulta pelos órgãos da PETROBRAS.
5.7.5 No caso de fornecedores licenciados, os testes devem ser realizados em válvulas
manufaturadas pelo fabricante, não sendo válidos certificados de testes realizados pelo
1icenciador.
6 INSPEÇÃO, ACEITAÇÃO E REJEIÇÃO
6.1 Gera1
O inspetor, que representa o comprador, deve ter livre acesso às instalações do fabricante,
enquanto perdurar a inspeção das válvulas e o cumprimento do contrato com o comprador. O
fabricante deve fornecer ao inspetor todas as facilidades, para as execução da inspeção. A
menos que seja estabelecido em contrário todos os ensaios e inspeções devem ser feitos no
local de fabricação, antes da entrega do material, devendo o inspetor ser avisado com
antecedência, conforme previsto nas Condições Gerais de Fornecimento de Material à
PETROBRAS.
Quando especificado nos documentos de compra, pode haver inspeção durante a fabricação,
devendo para tanto o fabricante enviar o plano de inspeção para comentário e indicação dos
pontos de espera obrigatórios.
Quando especificado nos documentos de compra, o fornecimento deve ser acompanhado de
informações tais como:
a) curva de torque de acionamento da válvula;
b) torque recomendado de aperto dos parafusos;
c) desenhos dimensionais;
d) especificação do engaxetamento;
e) manual de manutenção e
f) certificado de matérias-primas.
6.2 Inspeção Visual e Dimensional
6.2.1 Visual
Deve ser verificado o acabamento superficial do material conforme abaixo:
a) fundidos - conforme norma MSS SP 55;
b) forjados - conforme norma específica do material;
c) partes usinadas - conforme projeto do fabricante;
d) face dos flanges - conforme norma ANSI B 16.5.
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6.2.2 Dimensional
O dimensional da válvula deve ser executado de acordo com o projeto do fabricante e demais
requisitos desta Norma.
6.2.3 Ensaios
Para o caso de esferas com revestimento deve ser analisado o relatório de inspeção por líquido
penetrante executado por inspetor qualificado.
6.3 Teste de Pressão
6.3.1 O teste deve ser executado em todas as válvu1as. Estas devem estar sem pintura, limpas
e isentas de óleo ou graxa.
6.3.2 O fluido utilizado para o teste hidrostático deve ser água limpa, isenta de óleo e na
temperatura ambiente, sendo permitido o uso de antioxidante e produto bactericida.
6.3.3 O teste do corpo deve ser executado com valores de pressão e tempo como indicado nas
normas BSI BS 5351 e BS 6755 Part I.
6.3.4 A sede deve ser submetida aos testes de vedação hidrostático e pneumático, nos dois
lados da válvula com valores de pressão e tempo como indicado nas normas BSI BS 5351 e
BS 6755 Part I. No caso de válvula “Trunnion”, o teste de vedação deve ser feito sem o bujão.
6.3.5 A bancada de teste deve possuir no mínimo dois manômetros aferidos, sendo um para
baixa e outro para alta pressão, com escala tal que a pressão de teste fique entre 1/3 a 2/3 da
escala.
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