válvulas de alivio de presión
Una válvula de alivio de presión es un dispositivo de seguridad diseñado para proteger un recipiente o sistema presurizado durante un evento de sobrepresión.
un evento de sobrepresión se refiere a cualquier condición que causaría que la presión en un recipiente o sistema aumente más allá de la presión de diseño especificada o la presión de trabajo máxima permitida (MAWP).
el propósito principal de una válvula de alivio de presión es la protección de la vida y la propiedad al ventilar el fluido de un recipiente sobrepresurizado.,
muchos sistemas electrónicos, neumáticos e hidráulicos existen hoy en día para controlar las variables del sistema de fluidos, como la presión, la temperatura y el flujo. Cada uno de estos sistemas requiere una fuente de energía de algún tipo, como electricidad o aire comprimido para funcionar. Una válvula de alivio de presión debe ser capaz de funcionar en todo momento, especialmente durante un período de corte de energía cuando los controles del sistema no funcionan. La única fuente de energía para la válvula de alivio de presión, por lo tanto, es el fluido de proceso.,
Una vez que se produce una condición que hace que la presión en un sistema o recipiente aumente a un nivel peligroso, la válvula de alivio de presión puede ser el único dispositivo restante para evitar una falla catastrófica. Dado que la fiabilidad está directamente relacionada con la complejidad del dispositivo, es importante que el diseño de la válvula de alivio de presión sea lo más simple posible.
La válvula de alivio de presión debe abrirse a una presión predeterminada, fluir una capacidad nominal a una sobrepresión especificada y cerrarse cuando la presión del sistema haya vuelto a un nivel seguro., Las válvulas de alivio de presión deben diseñarse con materiales compatibles con muchos fluidos de proceso, desde aire y agua simples hasta los medios más corrosivos. También deben estar diseñados para funcionar de manera uniforme y estable en una variedad de fluidos y fases de fluidos.
Válvula de alivio de presión con resorte
la válvula de alivio de presión con resorte básica se ha desarrollado para satisfacer la necesidad de un dispositivo simple, confiable y accionado por sistema para proporcionar protección contra sobrepresión.
la imagen de la derecha muestra la construcción de una válvula de alivio de presión con resorte.,
La válvula consiste en una entrada de válvula o boquilla montada en el sistema presurizado, un disco sostenido contra la boquilla para evitar el flujo en condiciones normales de funcionamiento del sistema, Un resorte para mantener el disco cerrado y un Cuerpo/capó para contener los elementos operativos. La carga del resorte es ajustable para variar la presión a la que se abrirá la válvula.
Cuando una válvula de alivio de presión comienza a levantarse, la fuerza del resorte aumenta. Por lo tanto, la presión del sistema debe aumentar si la elevación debe continuar. Por esta razón, a las válvulas de alivio de presión se les permite un margen de sobrepresión para alcanzar la elevación completa., Esta sobrepresión permitida es generalmente del 10% para las válvulas en sistemas no encendidos. Este margen es relativamente pequeño y se deben proporcionar algunos medios para ayudar en el esfuerzo de elevación.
La mayoría de las válvulas de alivio de presión, por lo tanto, tienen una cámara de control secundaria o cámara de apiñamiento para mejorar la elevación. A medida que el disco comienza a levantarse, el líquido entra en la cámara de control exponiendo un área más grande del disco a la presión del sistema.
esto causa un cambio incremental en la fuerza que compensa el aumento en la fuerza del resorte y hace que la válvula se abra a un ritmo rápido., Al mismo tiempo, la dirección del flujo de fluido se invierte y el efecto de impulso resultante del cambio en la dirección del flujo mejora aún más la elevación. Estos efectos se combinan para permitir que la válvula alcance la máxima elevación y el máximo flujo dentro de los límites de sobrepresión permitidos. Debido a la mayor área del disco expuesta a la presión del sistema después de que la válvula alcance la elevación, la válvula no se cerrará hasta que la presión del sistema se haya reducido a un nivel por debajo de la presión establecida. El diseño de la cámara de control determina dónde se producirá el punto de cierre.,
la diferencia entre la presión establecida y la presión del punto de cierre se denomina purga y generalmente se expresa como un porcentaje de la presión establecida.
válvulas de fuelle balanceadas y válvulas de pistón balanceadas
Cuando la contrapresión superpuesta es variable, se recomienda un diseño de fuelle balanceado o pistón balanceado. Un bramido equilibrado típico se muestra a la derecha. El fuelle o pistón está diseñado con un área de presión efectiva igual al área del asiento del disco., El capó está ventilado para garantizar que el área de presión del fuelle o pistón siempre estará expuesta a la presión atmosférica y para proporcionar una señal reveladora si el fuelle o el pistón comienzan a gotear. Las variaciones en la contrapresión, por lo tanto, no tendrán ningún efecto en la presión establecida. Sin embargo, la contrapresión puede afectar el flujo.
Válvula de alivio de presión tipo de fuelle
otros diseños de válvulas de alivio
Válvula de seguridad.una válvula de seguridad es una válvula de alivio de presión accionada por presión estática de entrada y caracterizada por una rápida apertura o acción de pop., (Normalmente se utiliza para servicios de vapor y aire.)
- Válvula de seguridad de baja elevación
Una válvula de seguridad de baja elevación es una válvula de seguridad en la que el disco se levanta automáticamente de modo que el área de descarga real está determinada por la posición del disco. - Válvula de seguridad de elevación completa
Una válvula de seguridad de elevación completa es una válvula de seguridad en la que el disco se levanta automáticamente de modo que el área de descarga real no está determinada por la posición del disco.,
Válvula de alivio
Una válvula de alivio es un dispositivo de alivio de presión accionado por presión estática de entrada que tiene una elevación gradual generalmente proporcional al aumento de la presión sobre la presión de apertura. Puede estar provisto de una carcasa de resorte cerrada adecuada para la aplicación del sistema de descarga cerrado y se utiliza principalmente para el servicio de líquidos.,
Válvula de alivio de seguridad
Una válvula de alivio de seguridad es una válvula de alivio de presión caracterizada por una rápida apertura o acción pop, o por apertura en proporción al aumento de la presión sobre la presión de apertura, dependiendo de la aplicación y se puede usar para líquido o fluido compresible.
- Válvula de alivio de seguridad convencional
Una válvula de alivio de seguridad convencional es una válvula de alivio de presión que tiene su carcasa de resorte ventilada al lado de descarga de la válvula., Las características operativas (presión de apertura, presión de cierre y capacidad de alivio) se ven directamente afectadas por los cambios de la contrapresión en la válvula. - Válvula de alivio de seguridad equilibrada
Una válvula de alivio de seguridad equilibrada es una válvula de alivio de presión que incorpora medios de minimizar el efecto de la contrapresión en las características operativas (presión de apertura, presión de cierre y capacidad de alivio).,
Válvula de alivio de presión operada por piloto
Una válvula de alivio de presión operada por piloto es una válvula de alivio de presión en la que el dispositivo de alivio principal se combina y se controla mediante una válvula de alivio de presión auxiliar autoactuada.
Válvula de alivio de presión accionada por potencia
Una válvula de alivio de presión accionada por potencia es una válvula de alivio de presión en la que el dispositivo de alivio principal se combina y controla con un dispositivo que requiere una fuente externa de energía.,
Válvula de alivio de presión accionada por temperatura
Una válvula de alivio de presión accionada por temperatura es una válvula de alivio de presión que puede accionarse por temperatura externa o interna o por presión en el lado de entrada.
Válvula de alivio de vacío
Una válvula de alivio de vacío es un dispositivo de alivio de presión diseñado para admitir fluido para evitar un vacío interno excesivo; está diseñado para volver a cerrar y evitar un mayor flujo de fluido después de que se hayan restaurado las condiciones normales.,
códigos, normas y prácticas recomendadas
muchos códigos y normas se publican en todo el mundo que abordan el diseño y la aplicación de válvulas de alivio de presión. El más ampliamente utilizado y reconocido de estos es el código de caldera y recipiente a presión ASME, comúnmente llamado el Código ASME.
La mayoría de los códigos y estándares son voluntarios, lo que significa que están disponibles para su uso por fabricantes y usuarios y pueden estar escritos en las especificaciones de compra y construcción., El Código ASME es único en los Estados Unidos y Canadá, habiendo sido Adoptado por la mayoría de las legislaturas estatales y provinciales y ordenado por ley.
el Código ASME proporciona reglas para el diseño y construcción de recipientes a presión. Varias secciones del Código cubren los buques disparados, los buques nucleares, los buques no disparados y temas adicionales, como la soldadura y el examen no destructivo. Los recipientes fabricados de acuerdo con el código ASME deben tener protección contra sobrepresión. El tipo y el diseño de los dispositivos de protección contra sobrepresión permitidos se detallan en el código.,
terminología
las siguientes definiciones se han tomado de DIN 3320, pero cabe señalar que muchos de los términos y definiciones asociadas utilizados son universales y aparecen en muchas otras normas. Cuando los términos comúnmente utilizados no están definidos EN DIN 3320, se ha utilizado ASME PTC25.3 como fuente de referencia., Esta lista no es exhaustiva y solo sirve como guía; no debe utilizarse en lugar de la norma vigente pertinente:
- presión de funcionamiento (Presión de trabajo)
Es la presión manométrica existente en condiciones normales de funcionamiento dentro del sistema a proteger. - presión de ajuste
Es la presión manométrica a la que, en condiciones de funcionamiento, las válvulas de seguridad de carga directa comienzan a elevarse. - presión de prueba
Es la presión manométrica a la que, en condiciones de banco de pruebas (contrapresión atmosférica), las válvulas de seguridad de carga directa comienzan a elevarse., - La presión de apertura
es la presión manométrica a la que la elevación es suficiente para descargar la capacidad de flujo predeterminada. Es igual a la presión establecida más la diferencia de presión de apertura. - presión de Reseating
Es la presión manométrica a la que se vuelve a cerrar la válvula de seguridad de carga directa. - la contrapresión acumulada
Es la presión manométrica acumulada en el lado de salida por soplado. - contrapresión superpuesta
Es la presión manométrica en el lado de salida de la válvula cerrada., - contrapresión
Es la presión manométrica acumulada en el lado de salida durante el soplado (contrapresión acumulada + contrapresión superpuesta). - acumulación
Es el aumento de la presión sobre la presión manométrica de trabajo máxima permitida del sistema a proteger. - diferencia de presión de apertura
es el aumento de presión sobre la presión establecida necesaria para una elevación adecuada para permitir la capacidad de flujo predeterminada. - diferencia de presión de Reseating
Es la diferencia entre la presión establecida y la presión de reseating., - La diferencia de presión funcional
Es la suma de la diferencia de presión de apertura y la diferencia de presión de reseating. - La diferencia de presión de funcionamiento
Es la diferencia de presión entre la presión establecida y la presión de funcionamiento. - Lift
Es el recorrido del disco Lejos de la posición cerrada. - El comienzo de la elevación (apertura)
es el primer movimiento medible del disco o la percepción del ruido de descarga., - El área de flujo
Es el área de la sección transversal aguas arriba o aguas abajo del asiento de la carrocería calculada a partir del diámetro mínimo que se utiliza para calcular la capacidad de flujo sin ninguna deducción por obstrucciones. - diámetro de flujo
Es el diámetro geométrico mínimo aguas arriba o aguas abajo del asiento del cuerpo. - Tamaño Nominal la designación
de una válvula de seguridad es el tamaño nominal de la entrada., - La capacidad de flujo teórica
Es el flujo másico calculado desde un orificio que tiene un área de sección transversal igual al área de flujo de la válvula de seguridad sin tener en cuenta las pérdidas de flujo de la válvula. - La capacidad de flujo real es la capacidad de flujo determinada por la medición.
- La capacidad de flujo certificada
Es la capacidad de flujo real reducida en un 10%. - coeficiente de descarga
Es la relación de la capacidad de descarga real a la teórica., - coeficiente de descarga certificado
Es el coeficiente de descarga reducido en un 10% (también conocido como coeficiente de descarga reducida).
los siguientes términos no están definidos EN DIN 3320 y se toman de ASME PTC25.3:
- purga (diferencia de presión de reseating) –
diferencia entre la presión de estallido real y la presión de reseating real, generalmente expresada como un porcentaje de la presión establecida o en unidades de presión. - presión de prueba diferencial en frío
La presión a la que se establece una válvula en un banco de pruebas utilizando un fluido de prueba a temperatura ambiente., Esta presión de prueba incluye correcciones para condiciones de servicio, por ejemplo, contrapresión o altas temperaturas. - La Presión nominal de flujo
Es la presión estática de entrada a la que se mide la capacidad de alivio de un dispositivo de alivio de presión. - presión de prueba de fugas
Es la presión estática de entrada especificada a la que se realiza una prueba cuantitativa de fugas en el asiento de acuerdo con un procedimiento estándar. - La capacidad de alivio medida
Es la capacidad de alivio de un dispositivo de alivio de presión medida a la presión nominal de flujo., - Capacidad de alivio nominal
Es la parte de la capacidad de alivio medida permitida por el código o reglamento aplicable para utilizarse como base para la aplicación de un dispositivo de alivio de presión. - sobrepresión
Es un aumento de presión sobre la presión establecida de una válvula de alivio de presión, generalmente expresado como un porcentaje de la presión establecida. - Popping pressure
Es el valor de aumentar la presión de entrada estática de una válvula de alivio de presión en la que hay una elevación medible, o en la que la descarga se vuelve continua según lo determinado por ver, sentir u oír., - aliviar la presión
es establecer la presión más la sobrepresión. - Simmer
Es la zona de presión entre la presión establecida y la presión de estallido. - presión máxima de funcionamiento
Es la presión máxima esperada durante el funcionamiento del sistema. - presión de trabajo máxima permitida (MAWP)
Es la presión manométrica máxima permitida en la parte superior de un recipiente terminado en su posición de funcionamiento para una temperatura designada., - presión acumulada máxima admisible (MAAP)
Es la presión de trabajo máxima admisible más la acumulación establecida por referencia a los códigos aplicables para contingencias de funcionamiento o de incendio.
almacenamiento manejo y transporte de válvulas de seguridad
almacenamiento y manejo
debido a que la limpieza es esencial para el funcionamiento satisfactorio y la estanqueidad de una válvula de seguridad, se deben tomar precauciones durante el almacenamiento para mantener fuera todos los materiales extraños. Los protectores de entrada y salida deben permanecer en su lugar hasta que la válvula esté lista para ser instalada en el sistema., Tenga cuidado de mantener la entrada de la válvula absolutamente limpia. Se recomienda que la válvula se almacene en el interior en el contenedor original lejos de la suciedad y otras formas de contaminación.
Las válvulas de seguridad deben manejarse con cuidado y nunca deben ser sometidas a choques. El manejo brusco puede alterar el ajuste de presión, deformar las piezas de la válvula y afectar negativamente la estanqueidad del asiento y el rendimiento de la válvula.
La válvula nunca debe ser levantada o manipulada usando la palanca de elevación.,
cuando es necesario utilizar un polipasto, la cadena o eslinga debe colocarse alrededor del cuerpo de la válvula y el capó de una manera que asegure que la válvula esté en posición vertical para facilitar la instalación.
instalación
muchas válvulas se dañan cuando se colocan por primera vez en servicio debido a la falta de limpieza de la conexión correctamente cuando se instala. Antes de la instalación, las caras de las bridas o las conexiones roscadas tanto en la entrada de la válvula como en el recipiente y/o la línea en la que se monta la válvula deben limpiarse completamente de toda suciedad y material extraño.,debido a que los materiales extraños que pasan por las válvulas de seguridad pueden dañar la válvula, los sistemas en los que se prueban y finalmente se instalan las válvulas también deben inspeccionarse y limpiarse. Los nuevos sistemas en particular son propensos a contener objetos extraños que inadvertidamente quedan atrapados durante la construcción y destruirán la superficie del asiento cuando se abra la válvula. El sistema debe limpiarse a fondo antes de instalar la válvula de seguridad.las juntas utilizadas deben ser dimensionalmente correctas para las bridas específicas., Los diámetros interiores deben despejar completamente las aberturas de entrada y salida de la válvula de seguridad para que la junta no restrinja el flujo.
Para Las válvulas con bridas, dibujar todos los pernos de conexión o pernos de manera uniforme para evitar la posible distorsión del cuerpo de la válvula. Para válvulas roscadas, no aplique una llave al cuerpo de la válvula. Utilice los planos hexagonales provistos en el buje de entrada.
Las válvulas de seguridad están destinadas a abrirse y cerrarse dentro de un rango de presión estrecho. Las instalaciones de válvulas requieren un diseño preciso tanto en la tubería de entrada como en la de descarga. Consulte las Normas Internacionales, Nacionales y de la industria para obtener directrices.,
tubería de entrada
Conecte esta válvula lo más directa y cercana posible al recipiente que se está protegiendo.la válvula debe montarse verticalmente en posición vertical, ya sea directamente en una boquilla del recipiente a presión o en un accesorio de conexión corta que proporcione un flujo directo y sin obstrucciones entre el recipiente y la válvula. La instalación de una válvula de seguridad en una posición diferente a la recomendada afectará negativamente su funcionamiento.la válvula nunca debe instalarse en un accesorio que tenga un diámetro interior menor que la conexión de entrada de la válvula.,
tubería de descarga
La tubería de descarga debe ser simple y directa. Siempre que sea posible, se prefiere una conexión «rota» cerca de la salida de la válvula. Todas las tuberías de descarga deben funcionar tan directamente como sea posible hasta el punto de liberación final para su eliminación. La válvula debe descargar a un área de eliminación segura. Las tuberías de descarga deben drenarse adecuadamente para evitar la acumulación de líquidos en el lado posterior de la válvula de seguridad.
el peso de la tubería de descarga debe ser transportado por un soporte separado y estar adecuadamente arriostrado para soportar fuerzas de empuje reactivas cuando la válvula alivia., La válvula también debe ser apoyada para soportar cualquier oscilación o vibraciones del sistema.si la válvula se descarga en un sistema presurizado, asegúrese de que la válvula tenga un diseño «equilibrado». La presión en la descarga de un diseño «desequilibrado» afectará negativamente el rendimiento de la válvula y la presión establecida.no se deben utilizar accesorios o tuberías que tengan un diámetro interior menor que las conexiones de salida de la válvula.los capós de las válvulas de seguridad de fuelle equilibradas deben estar siempre Ventilados para garantizar el correcto funcionamiento de la válvula y proporcionar un indicador en caso de fallo del fuelle., No tape estos respiraderos abiertos. Cuando el fluido es inflamable, tóxico o corrosivo, el respiradero del capó debe ser canalizado a un lugar seguro.
fuente e imágenes de esta página:
Crosby® – Pressure Relief Valve Engineering Handbook –
Anderson Greenwood Crosby – Technical Seminar Manual –
Spirax Sarco – Alternative Plant Protection Devices and Terminology –
Es importante recordar que una válvula de alivio de presión es un dispositivo de seguridad empleado para proteger los recipientes o sistemas a presión de fallas catastróficas., Con esto en mente, la aplicación de válvulas de alivio de presión debe asignarse solo a personal plenamente capacitado y estar en estricto cumplimiento de las reglas establecidas por los códigos y normas vigentes.