Dispositivos de segurança da caldeira: o que exigir

Os dispositivos de segurança da caldeira protegem o equipamento contra sobrepressão sem depender da ação do operador.

O glossário da NR-13 define esses componentes como aqueles que atuam contra sobrepressão manométrica, sem necessidade de acionamento por fonte externa de energia.

Entre eles estão válvulas de segurança, válvulas de alívio, válvulas piloto operadas, discos de ruptura e dispositivos quebra-vácuo.

Essa definição é importante porque nem todo item obrigatório da caldeira é classificado como dispositivo de segurança. O item 13.4.1.2 da NR-13 estabelece cinco exigências, mas apenas a primeira corresponde a essa definição.

As demais incluem instrumentos de controle, como o indicador de pressão e o controle automático de nível, além de sistemas de proteção específicos, como a alimentação independente de água e a drenagem rápida.

Os dispositivos de segurança da caldeira e os demais itens obrigatórios

O primeiro item do 13.4.1.2 é a válvula de segurança, que deve ter pressão de abertura igual ou inferior à Pressão Máxima de Trabalho Admissível (PMTA).

Essa exigência considera os requisitos do código de construção para aberturas escalonadas e tolerâncias de ajuste.

A ressalva é importante porque o glossário da NR-13 define abertura escalonada como uma condição prevista no código de construção.

Nessa configuração, múltiplas válvulas recebem ajustes diferentes, e algumas podem abrir acima da PMTA para atender a diferentes situações de alívio.

O segundo item é o instrumento que indica a pressão do vapor acumulado, enquanto o terceiro é o injetor ou sistema de alimentação de água independente do principal, exigido nas caldeiras de combustível sólido não atomizado ou com queima em suspensão.

Essa alimentação adicional é necessária porque o combustível em brasa continua a transferir calor mesmo após a interrupção do fornecimento.

Por sua vez, o quarto item é o sistema dedicado de drenagem rápida de água, exigido nas caldeiras de recuperação de álcalis. Ele deve executar ações automáticas após o acionamento pelo operador.

Já o quinto é o sistema automático de controle do nível de água, com intertravamento para evitar superaquecimento causado por alimentação insuficiente.

Os itens terceiro e quarto se aplicam apenas a tipos específicos de caldeira. Por isso, ao conferir uma proposta, considere a lista de exigências correspondente ao equipamento cotado.

Por que a falta de água rompe a chapa dentro da pressão nominal

Quando o nível de água cai abaixo da faixa segura, a superfície aquecida deixa de receber o resfriamento necessário. Com isso, a temperatura da chapa aumenta rapidamente e o aço perde resistência mecânica.

Nessas condições, o material pode sofrer deformações e até romper, mesmo que a caldeira opere dentro da pressão de projeto. Por esse motivo, o manômetro sozinho não é suficiente para identificar o problema.

A NR-13 trata essa situação como uma falha grave. A alínea “d” do item 13.3.1 classifica como condição de grave e iminente risco a ausência ou indisponibilidade operacional do dispositivo de controle do nível de água.

A indisponibilidade operacional merece atenção especial, pois o dispositivo pode estar instalado, mas permanecer inoperante ou contornado durante a operação.

A incrustação provoca um efeito semelhante. Os depósitos formam uma camada que dificulta a transferência de calor entre o metal e a água, o que pode causar superaquecimento localizado. O assunto é aprofundado no post sobre tratamento de água para caldeira.

Quais itens se aplicam ao seu equipamento

Nem todos os cinco itens do 13.4.1.2 são exigidos para qualquer caldeira. Além disso, a forma de verificação varia conforme o componente e as condições de operação.

A tabela reúne os itens obrigatórios, os equipamentos aos quais se aplicam e os respectivos critérios de verificação: 

Antes de comparar orçamentos, confira quais itens da tabela se aplicam à caldeira que será adquirida. Exigir componentes desnecessários pode atrasar a negociação, enquanto aceitar uma proposta sem os itens obrigatórios pode gerar problemas na inspeção inicial.

Ao receber a proposta, peça que cada componente aplicável esteja identificado por marca, modelo e certificados previstos. Solicite também o plano de testes das válvulas, conforme a categoria da caldeira e o prazo de inspeção pretendido.

Registre ainda quais medidas impedem o bloqueio inadvertido dos dispositivos de segurança durante a operação. Essas informações ajudam a comparar propostas e a conferir se os componentes previstos atendem às exigências da instalação.

Para consultar fabricantes, o Soluções Industriais reúne fornecedores de caldeira industrial e caldeira a vapor. O post sobre o prontuário explica como os certificados desses dispositivos integram a documentação obrigatória do equipamento.

Com que frequência a válvula de segurança é testada?

O item 13.4.4.7 determina que as válvulas de segurança sejam desmontadas, inspecionadas e testadas em intervalos adequados à manutenção. Esse prazo não pode ultrapassar o período previsto para a inspeção de segurança periódica da caldeira.

Em situações excepcionais, o item 13.4.4.7.1 permite testes em campo, desde que exista justificativa de profissional legalmente habilitado. A frequência deve ser compatível com o histórico do dispositivo.

Para caldeiras de categoria B, o item 13.4.4.8 estabelece uma exigência adicional. Nas unidades sem tratamento de água, as válvulas devem passar por teste mensal, com acionamento manual da alavanca durante a operação.

A exceção vale para caldeiras que vaporizam fluido térmico. Já nas unidades com água tratada, o acionamento deve seguir as prescrições do fabricante.

O item 13.4.4.9 também permite testes de acumulação, conforme o critério técnico do profissional legalmente habilitado.

Para a reposição de componentes, consulte os fornecedores de válvula de segurança disponíveis no Soluções Industriais. O serviço de manutenção preventiva de caldeiras também contempla a rotina de verificações e testes desses dispositivos.

O que a norma classifica como grave e iminente risco

O item 13.3.1 da NR-13 estabelece seis situações consideradas condições de grave e iminente risco. Três delas estão diretamente relacionadas aos dispositivos e sistemas de proteção tratados neste artigo.

A primeira é operar sem a válvula de segurança prevista na alínea “a” do item 13.4.1.2. Por sua vez, a segunda envolve o bloqueio de dispositivos de segurança sem justificativa técnica, enquanto a terceira é a ausência ou indisponibilidade operacional do controle do nível de água.

As outras situações envolvem atraso na inspeção periódica, operação de equipamento considerado inapto no relatório de inspeção e operação de caldeira em desacordo com o item 13.4.3.3.

A redação completa das seis condições está apresentada na última pergunta frequente deste artigo.

Outro ponto importante é a prevenção do bloqueio involuntário dos dispositivos de segurança. O glossário da NR-13 define o Dispositivo Contra Bloqueio Inadvertido (DCBI) como um recurso que evita o fechamento acidental de válvulas instaladas antes e depois desses dispositivos.

Entretanto, o DCBI aparece no corpo da norma apenas na alínea “c” do item 13.5.1.2, referente a vasos de pressão. Nesse caso, a norma exige medidas contra o bloqueio inadvertido, como controles administrativos ou, na ausência deles, o DCBI associado à sinalização de advertência.

Para caldeiras, aplica-se a alínea “c” do item 13.3.1, que proíbe o bloqueio de dispositivos de segurança sem justificativa técnica. Essa justificativa deve ter como base códigos, normas ou procedimentos formais de operação.

Perguntas frequentes sobre dispositivos de segurança da caldeira

As respostas consideram a redação da NR-13 estabelecida pela Portaria MTP nº 1.846/2022, que alterou pontos presentes em versões anteriores:

Quantas válvulas de segurança a caldeira precisa ter?

A alínea “a” do item 13.4.1.2 da NR-13 exige válvula de segurança ajustada para abrir em pressão igual ou inferior à PMTA.

A norma também considera os requisitos do código de construção para aberturas escalonadas e tolerâncias de ajuste. Nessa condição, parte das válvulas pode abrir acima da PMTA.

Portanto, a quantidade de válvulas e seus ajustes dependem do projeto e do código de construção, sem um número fixo estabelecido pela NR-13.

Manômetro é dispositivo de segurança?

Pelo glossário da NR-13, dispositivos de segurança são apenas os que protegem o equipamento contra sobrepressão sem depender do operador, como válvulas de segurança e discos de ruptura.

O instrumento que indica a pressão do vapor acumulado é exigido separadamente, na alínea “b” do item 13.4.1.2, e integra os instrumentos e sistemas de controle e segurança definidos no mesmo glossário.

O que é condição de grave e iminente risco na NR-13?

O item 13.3.1 estabelece seis situações:

1. Operação sem os dispositivos de segurança previstos nos subitens 13.4.1.2 “a”, 13.5.1.2 “a”, 13.6.1.2 e 13.7.2.1;

2. Atraso na inspeção de segurança periódica de caldeiras;

3. Ausência ou bloqueio de dispositivos de segurança sem justificativa técnica;

4. Ausência ou indisponibilidade operacional do dispositivo de controle do nível de água na caldeira;

5. Operação de equipamento cujo relatório de inspeção ateste sua inaptidão operacional;

6. Operação de caldeira em desacordo com o item 13.4.3.3.