De acordo com a Norma Regulamentadora 13 da Associação Brasileira de Normas Técnicas, “NR 13 da ABNT”, as câmaras de vácuo são consideradas vasos de pressão, isto é, equipamentos que contém fluidos sob pressão interna ou externa. Os vasos de pressão podem conter líquidos, gases ou misturas destes. Algumas aplicações dos vasos de pressão incluem: armazenamento final ou intermediário, troca de calor, contenção de reações, filtração, destilação, separação de fluídos e criogenia. Os vasos de pressão estão sempre submetidos simultaneamente à pressão interna e externa. Assim, para Dutra (2001), o vaso de pressão deverá ser dimensionado considerando-se a pressão diferencial resultante atuando sobre as paredes, que poderá ser maior internamente ou externamente. Há casos em que o vaso de pressão deve ser dimensionado pela condição de pressão mais severa, a exemplo de quando não exista atuação simultânea das pressões interna e externa. A Figura 2.2. apresenta exemplos de geometrias de câmaras de vácuo, tais como esférica, cilíndrica, retangular e quadrada e a Figura 2.3. vasos de pressão que obedecem aos critérios de segurança recomendados pela norma NR 13.
Figura 2.2 - Exemplos de geometrias de câmaras de vácuo. Fonte: Nu Vacuum Systems, Inc (2008), disponível em:http://www.nuvacuum.com/indexold.html , acessado em 22/12/2008.
Figura 2.3 - Vasos de pressão que obedecem a critérios de segurança conforme NR 13 da ABNT. À esquerda vaso de pressão com placa de identificação contendo ano de fabricação, fabricante, pressão máxima de trabalho admissível, temperatura máxima e mínima de operação, código do projeto e ano de edição. À direita vaso de pressão, com proteção feita de tela metálica perfurada, contra colapso, implosão ou explosão.Fonte:
http://www.buchiglas.ch/english/products/stirredautoclaves/inertclaves.cfm, acesso em 24/12/2008.
Pelo menos 5 fatores devem ser levados em consideração em relação ao desenvolvimento de câmaras de pré-vácuo: (i) resistência mecânica dos materiais utilizados; (ii) faixas de temperatura de processo; (iii) composição e propriedades físico- químicas dos gases residuais; (iv) faixa de vácuo desejada; (v) tempo em que o vácuo deverá ser mantido na câmara para o cumprimento da sua função.
Com relação à resistência mecânica dos materiais, Hablanian (1990), esclarece que as câmaras de vácuo não são totalmente seguras, pois apresentam potencial para desencadear implosões, especialmente aquelas feitas a partir de materiais transparentes como vidro ou acrílico, que podem projetar fragmentos de materiais em todas as direções.
O segundo ponto envolve as temperaturas nas quais as câmaras de vácuo estarão sujeitas durante o bombeamento de gases e vapores. As variações de temperatura sobre os materiais de construção da câmara de vácuo, podem desencadear dilatações, tensões, fissuras, degaseificação e outros problemas que normalmente comprometerão a qualidade e a duração do vácuo desejado, conforme ilustrado na Figura 2.4.
Figura 2.4 – Principais fontes de liberação de gases que podem comprometer a qualidade e a duração do vácuo desejado. Fonte: Kaschny (2008).
Levando em conta a composição e características físico-químicas dos gases residuais, Hablanian recomenda que devemos projetar a câmara de vácuo tendo em vista a minimização dos principais fenômenos de liberação de gases tais como permeação, difusão, contra fluxo, dessorção e vazamentos, que podem comprometer a qualidade e a duração do vácuo desejado para realizar uma determinada função. Finalizando, Hauviller (2004), sugere que a câmara de vácuo deve apresentar baixo custo de produção e manutenção, ser robusta, de fácil manutenção e projetada para uso multifuncional. Manzini e Vezzolli (2005) explicam que, se um único produto absorve em si os mesmos serviços que vários produtos oferecem, ele será comparado, em termos de qualidade de material, ao conjunto de todos esses outros.
2.3. Tubulações
Segundo Gama (2002), um dos aspectos importantes do fluxo de gases é que sua natureza pode variar consideravelmente dependendo da pressão e da geometria da câmara de vácuo ou da tubulação em que o mesmo está se movendo. Normalmente, o escoamento dos gases é provocado por um gradiente na pressão ou temperatura. Mesmo um pequeno gradiente na pressão faz com que o gás flua da região de alta para
a de baixa pressão. Para Kaschny (2008), o fluxo volumétrico de um sistema de bombeamento é reduzido pelas conexões e a tubulação que ligam as bombas a câmara de vácuo. De um modo geral, quanto mais longa a tubulação e quanto menor o seu diâmetro maior serão as perdas, ou seja, menor será a eficiência da bomba em evacuar a câmara. As normas regulamentadoras NR 26 e NR 54 da ABNT tratam da sinalização de segurança em tubulações. A NR 26 tem por objetivo estabelecer as cores que devem ser usadas nos locais de trabalho para a prevenção de acidentes, identificando os equipamentos de segurança, delimitando áreas, identificando tubulações empregadas nas indústrias para a condução de líquidos e gases e advertindo contra riscos. A norma estabelece que tubulações para condução de líquidos e gases, deverão receber a aplicação de cores, em todas sua extensão, a fim de facilitar a identificação do produto transportado por ela e evitar acidentes.
Conforme indica a Tabela 2.1, a cor cinza claro deverá ser utilizada para identificar tubulações sob vácuo, enquanto o cinza escuro deverá ser empregado em eletrodutos e amarelo para gases não liquefeitos.
Tabela 2.1 – Cores para identificar tubulações industriais, conforme NB 54 R da ABNT
Fonte: www.areaseg.com/segpedia/coresdostubos.html , acesso em 22/12/2008.
A NR 26 da ABNT também estabelece que a utilização de cores não dispensa o emprego de outras formas de prevenção de acidentes. A indicação de cor, sempre que necessária, especialmente quando em área de transito para pessoas estranhas ao trabalho, será acompanhada dos sinais convencionais ou da identificação por palavras.