Válvulas em serviço de oxigênio

O oxigênio tem propriedades químicas tipicamente ativas. É uma substância fortemente oxidante e combustível e pode combinar-se com a maioria dos elementos para formar óxidos, exceto ouro, prata e gases inertes, como hélio, néon, argônio e criptônio. Uma explosão ocorre quando o oxigênio é misturado com gases combustíveis (acetileno, hidrogênio, metano, etc.) em uma determinada proporção ou quando a válvula do tubo encontra um incêndio repentino. O fluxo de oxigênio na mudança do sistema de dutos no processo de transporte de gás oxigênio, a European Industrial Gas Association (EIGA) desenvolveu o padrão IGC Doc 13/12E “Oxygen Pipeline and Piping Systems” dividiu as condições de trabalho do oxigênio em “impacto” e “ sem impacto”. O “impacto” é uma ocasião perigosa porque é fácil estimular energia, causando combustão e explosão. A válvula de oxigênio é a típica “ocasião de impacto”.

A válvula de oxigênio é um tipo de válvula especial projetada para uma tubulação de oxigênio e tem sido amplamente utilizada em metalurgia, petróleo, química e outras indústrias que envolvem oxigênio. O material da válvula de oxigênio é limitado à pressão de trabalho e vazão para evitar a colisão de partículas e impurezas na tubulação. Portanto, o engenheiro deve considerar totalmente o atrito, a eletricidade estática, a ignição de não metais, possíveis poluentes (corrosão superficial do aço carbono) e outros fatores ao selecionar uma válvula de oxigênio.

Propriedades de oxigênio

• A concentração normal no ar é 21%
• Incolor, inodoro e insípido.
• Não pode ser detectado pelos sentidos humanos
• Não é inflamável, mas suporta e acelera a combustão.
• Materiais inflamáveis, incluindo alguns materiais que normalmente são relativamente
• Não inflamável no ar, queima muito rapidamente em altas concentrações de oxigênio.
• Três elementos necessários para um incêndio de oxigênio são uma fonte de ignição, oxigênio e material inflamável (combustível) – conhecido como “triângulo do fogo”

Material usado na válvula de oxigênio

Os materiais orgânicos têm temperaturas de ignição inferiores às dos metais. O uso de materiais orgânicos em contato com oxigênio deve ser evitado, principalmente quando o material está diretamente na corrente de fluxo. Quando um material orgânico deve ser usado em peças como sedes de válvulas, diafragmas ou gaxetas, é preferível selecionar um material com a temperatura de ignição mais alta, o calor específico mais baixo e as propriedades mecânicas necessárias.
Lubrificantes e compostos de vedação devem ser usados somente se forem adequados para serviços com oxigênio e usados com moderação. Os lubrificantes comuns de petróleo não são satisfatórios e são particularmente perigosos devido ao seu alto calor de combustão e alta taxa de reação.
As temperaturas aproximadas de ignição em oxigênio de 138 bar (2.000 psig) para alguns materiais orgânicos são mostradas na tabela 1.
Tabela 1. Temperaturas típicas de ignição

MATERIAL	TEMPERATURA TÍPICA DE IGNIÇÃO EM 138 BAR (2.000 PSIG) DE OXIGÊNIO
PTFE e PCTFE	468
70% PTFE com preenchimento de bronze	468
Fluorelastômero	316
Nylon	210
Polietileno	182
Cloropreno e Nitrila	149

Metais

A seleção dos metais deve ser baseada na sua resistência à ignição e na taxa de reação. A seguir está uma comparação dessas duas propriedades para alguns materiais de válvula comumente usados.

Resistência à ignição no oxigênio

Os materiais estão listados em ordem, do mais difícil de inflamar ao mais fácil de inflamar.

1. Cobre, ligas de cobre e ligas de níquel-cobre – mais resistentes
2. Aço inoxidável (série 300)
3. Aço carbono
4. Alumínio – menos resistente

Taxa de reação

Os materiais são listados em ordem, desde a taxa de combustão mais lenta até a taxa de combustão mais rápida.

1. Cobre, ligas de cobre e ligas de níquel-cobre – normalmente não propagam a combustão
2. Aço carbono
3. Aço inoxidável (série 300)
4. Alumínio – queima muito rapidamente

Observe que o aço inoxidável, uma vez aceso, queima mais rapidamente que o aço carbono. No entanto, os graus austeníticos (série 300) do aço inoxidável são considerados muito melhores que o aço carbono devido à sua alta resistência à ignição.

OBTER PREÇO DA VÁLVULA DE OXIGÊNIO

Quão perigoso é o oxigênio

O oxigênio não é combustível sozinho. No entanto, se houver um evento de combustão, o alto teor de oxigênio significa que os materiais combustíveis queimam muito mais rápido. O impacto de partículas, a rápida pressurização ou a compressão de materiais podem resultar em aquecimento que pode causar combustão. A contaminação e a energia mecânica, como a fricção, também podem causar ignição e resultar em incêndios rápidos e quentes quando há mais oxigênio presente. Quanto maior a concentração de oxigênio, maior o risco de combustão.

Larson destacou que, embora certos cuidados devam ser tomados com o oxigênio líquido, é ainda mais importante estar atento ao trabalhar com ele no estado gasoso.

Minimizando Riscos

Para minimizar o risco de incêndio, é importante escolher materiais altamente compatíveis para as válvulas – tanto metais como produtos leves. Também é importante minimizar os mecanismos de ignição. Isso pode ser feito minimizando os produtos leves e limitando o uso de lubrificantes. Também é essencial utilizar as melhores práticas – desde o projeto até a fabricação, passando pelo envio do produto até o local e pela operação.

Como escolher uma válvula usada para oxigênio?

Alguns projetos proíbem explicitamente o uso de válvulas de gaveta em tubulações de oxigênio com pressão de projeto superior a 0,1 mpa. Isso ocorre porque a superfície de vedação das válvulas gaveta será danificada pelo atrito no movimento relativo (ou seja, a abertura/fechamento da válvula), o que faz com que pequenas “partículas de pó de ferro” caiam da superfície de vedação e peguem fogo facilmente. Da mesma forma, a linha de oxigênio de outro tipo de válvula também explodirá no momento em que a diferença de pressão entre os dois lados da válvula for grande e a válvula abrir rapidamente.