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DSV2-ConPreTem_603 1

Dimensionado Válvula de Seguridad

ProcesoCaudal:3000 kg/hP. Trabajo: 4 bar P. Diseño: 6 bar

Red de vaporPresión: 12 bar r

Ø Tubería entrada: Tamaño Válvula Reductora: Ø Tubería salida:

Tamaño Válvula Seguridad con presión tarado 5 bar:

DN 65 (40 m/s)

DN 80 (26 m/s)

DN 40 (Caudal máx. 2800 kg/h)



DN 100 (38 m/s)

DN 125 (24 m/s)

DN (Caudal máx. kg/h)DN (Caudal máx. kg/h)DN (Caudal máx. kg/h)

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• El objeto de este documento es proporcionar una guía simple de dimensionado de válvulas de seguridad, y de selección de la presión de tarado.

(ESTE DOCUMENTO NO ES APLICABLE PARA LAS VALVULAS DE SEGURIDAD INSTALADAS EN CALDERAS)

• Las válvulas de seguridad se deben instalar siempre que exista riesgo de sobrepasar la presión máxima admisible de los elementos instalados.

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• La figura muestra la curva característica de una válvula de seguridad típica:



• Sobrepresión (Over pressure)

• La norma EN ISO 4126 establece que la capacidad de descarga requerida en una válvula de seguridad, en servicio con gas o vapor, debe conseguirse con una sobrepresión que no exceda un 10% por encima de la presión de tarado.

• Algunas válvulas de seguridad tienen otras curvas características distintas a las que muestra la figura, por ejemplo, la apertura y el cierre total al 3% y al 5% de la presión de tarado respectivamente

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• Descarga (Blowdwn)

• La figura muestra que una válvula de seguridad típica tiene una descarga (blowdown) del 10%, también conocido como “diferencial de cierre”.

• Esto significa que la válvula de seguridad cierra por debajo de la presión de tarado.

• Si esto no se considera cuando se decide la presión de tarado, la válvula puede no cerrar correctamente una vez que el sistema recupera la presión normal de trabajo.



• Selección de la presión de tarado

• Es importante seleccionar una correcta presión de tarado de la válvula.

• Primero por razones de seguridad, pero también para evitar problemas de funcionamiento y también posibles daños en el asiento de la válvula.

• El rango máximo de tarado se encuentra limitado, ya que la presión de tarado no debe ser nunca superior a la presión máxima admisible de la instalación que se desea proteger.

• El rango mínimo de tarado también está limitado.



• Es importante considerar las variaciones de presión en el sistema (por ejemplo la banda proporcional, ver el apartado Desviación en el Control Proporcional) con el fin de evitar la apertura innecesaria de la válvula (Simmering).

• Simmering es cuando el asiento de la válvula de seguridad, y el disco apenas hacen contacto, porque la presión de trabajo y la presión de disparo de la válvula están muy próximas .

• Como consecuencia de esto, el asiento, y el disco de la válvula pueden resultar dañados, ocasionando una fuga constante.


Dimensionado Válvula de Seguridad• La siguiente figura muestra el rango en el que se debe de ajustar una

válvula de seguridad.


Dimensionado Válvula de Seguridad• Desviación en el Control Proporcional

• Se refiere a la diferencia de presión, entre la presión de ajuste de la válvula reductora de presión, y la presión real que hay en el sistema, cuando se producen variaciones en las condiciones de carga (variaciones de caudal).

• Si fijamos la presión de ajuste de una válvula reductora de presión (5 bar) en condiciones de máxima carga, entonces la presión del sistema cuando no exista carga será igual a la suma de la presión de ajuste (5 bar) + la banda proporcional de la válvula reductora de presión (0,3 bar) = 5,3 bar.

• Si fijamos la presión de ajuste de una válvula reductora de presión (5 bar) en condiciones sin carga, entonces la presión del sistema cuando exista carga máxima será igual a la presión de ajuste (5 bar) - la banda proporcional de la válvula reductora de presión (0,3 bar) = 4,7 bar.

• Por tanto es importante conocer:

• La banda proporcional de la válvula reductora de presión (dato proporcionado por el fabricante)

• Como se ha realizado el ajuste del la válvula reductora de presión.


Dimensionado Válvula de Seguridad• Margen de cierre

• Cuando la presión de operación del sistema, y la presión de tarado de la válvula deben estar lo más cercanas posibles una de la otra, se recomienda usar un margen de 0,1 bar entre la presión del sistema y la presión de cierre de la válvula de seguridad, para garantizar un cierre estanco.

• Ejemplo de selección de la presión de tarado de una válvula de seguridad, tan próxima como sea posible, a la presión de trabajo del sistema.

• Datos:

• Presión de ajuste de la válvula reductora de presión: 6 bar

• Banda proporcional de la válvula reductora de presión: 0,3 bar por encima de la presión de ajuste (dato proporcionado por el fabricante)

• Presión de cierre de la válvula de seguridad: - 10% de la presión de tara (factor de descarga 0,1) (dato proporcionado por el fabricante)


Dimensionado Válvula de Seguridad• Presión de tarado de la válvula de seguridad =

= Presión de ajuste de la válvula reductora de presión + Banda proporcional de la válvula reductora de presión + margen de seguridad (0,1 bar) / (1 – factor de descarga)

= (6 bar + 0,3 bar + 0,1 bar) / (1-0,1) = 6,4 bar / 0,9 bar = 7,1 bar

• 7,1 bar, es la presión de tarado más cercana a la presión de ajuste del controlador, en que la puede ajustarse la válvula de seguridad. Este valor no debe de estar por encima de la presión máxima de diseño.

• Siempre que sea posible se tratará de fijar la presión de tarado de la válvula de seguridad lo más alejado posible de la presión de trabajo del sistema, siempre que sea posible, y sin exceder el límite máximo de operación segura. (Este valor no debe de estar por encima de la presión máxima de diseño).


Dimensionado Válvula de Seguridad• Dimensionado

• Una vez fijada la presión de tarado, el siguiente paso es calcular la capacidad de descarga que debe permitir la válvula de seguridad.

• Un error común es asumir que el caudal máximo que consume el proceso coincide con la necesidad de descara de la válvula de seguridad. Esto NO es correcto.

• La manera correcta es calcular el caudal máximo que puede dar la válvula en caso de fallo y quedar completamente abierta.

• Primero se debe de calcular la presión diferencial (∆p) a través de la válvula reductora de presión:

• P1: Presión aguas arriba de la válvula reductora de presión en bar a

• SVp: Presión de tarado de la válvula de seguridad en bar a

• ∆p = P1-(SVp+10%) (Considerando un margen del 10% de sobrepresión)


Dimensionado Válvula de Seguridad• Usar emos el valor de presión diferencial (∆p) calculado para

determinar el caudal (Q) de paso de la válvula reductora.

• Q (caudal de vapor en kg/h) puede determinarse a través de las tablas del fabricante o utilizando la fórmula del Kv

• Para vapor de agua tenemos dos casos:

• Si ∆p < 0,42*P1 entonces Q = 12*Kv*P1*√(1-5,67*(0,42-((∆p/P1))^2)

• Si ∆p > 0,42*P1 entonces Q = 12*Kv*P1

• Q: caudal de vapor en kg/h



• ∆p: Presión diferencial a través de la válvula reductora de presión

• Kv: Coeficiente de caudal de la válvula reductora de presión completamente abierta.


Dimensionado Válvula de Seguridad• Ejemplo de Kv en Tablas del Fabricante:


Dimensionado Válvula de Seguridad• Para vapor de agua tenemos dos casos:

• Si ∆p < 0,42*P1 entonces Q = 12*Kv*P1*√(1-5,67*(0,42-((∆p/P1))^2)

• Si ∆p > 0,42*P1 entonces Q = 12*Kv*P1

• Q: caudal de vapor en kg/h



• ∆p: Presión diferencial a través de la válvula reductora de presión

• Kv: Coeficiente de caudal de la válvula reductora de presión completamente abierta.

• ∆p = P1-(SVp+10%) (Considerando un margen del 10% de sobrepresión)

• ∆p = 13 –(6+0,6) = 13-6,6=6,4

• 0,42*P1 = 0,42*13 = 5,46

• ∆p =6,4 > 0,42*P1=5,46

• Q = 12*Kv*P1 = 12*28*13=4.368 hg/h


Dimensionado Válvula de Seguridad• Se debe seleccionar una válvula de seguridad con una capacidad

de descarga mayor que la máxima calculada para la válvula reductora de presión.



ProcesoCaudal:3000 kg/hP. Trabajo: 4 bar P. Diseño: 6 bar

Red de vaporPresión: 12 bar r

Ø Tubería entrada: Tamaño Válvula Reductora: Ø Tubería salida:

Tamaño Válvula Seguridad con presión tarado 5 bar:

DN 65 (40 m/s)

DN 80 (26 m/s)




DN 100 (38 m/s)

DN 125 (24 m/s)

DN 40 (Caudal máx. 2.652 kg/h)DN 50 (Caudal máx. 4.333 kg/h)DN 65 (Caudal máx. 6.641 kg/h)



• Resumen:

• 1.- Establecer la presión de tarado de la válvula de seguridad lo más alejado posible de la presión de trabajo, y siempre por debajo de la presión máxima de diseño.

• 2.- Calcular correctamente el caudal de descarga con el método expuesto y NO utilizar el caudal máximo del consumo del proceso.

• 3.- Escoger una válvula de seguridad que garantice la descarga del caudal calculado con la presión de tarado seleccionada.


Instalación Válvula de Seguridad

• La válvula de seguridad debe instalarse siempre con el resorte en posición vertical sobre la válvula.



• No debería haber válvula de interrupción entre el recipiente de presión y la válvula de seguridad.



• La tubería de entrada debe ser lo más corta posible.

• La tubería de entrada nunca debe ser un diámetro inferior al de la válvula.



• Dirigir la salida de tubería a un punto seguro de descarga donde no haya peligro de riesgo o daño de personas/cosas en caso que la válvula se abra.

• La tubería de salida debería estar instalada de tal manera que la válvula no soporte ningún tipo de esfuerzos ni fuerzas generadas por la descarga de la válvula de seguridad.

• En aplicaciones en las que la tubería de salida está dirigida hacia arriba, se debe proveer de una purga en el punto más bajo de la tubería de salida. Esta purga se debe situar en un lugar apropiado, de manera que si se produce cualquier descarga, no provoque ningún tipo de riesgo.



• En instalaciones en las que se pueda acumular condensado en el cuerpo de la válvula, se recomienda la instalación de una tubería ½" BSP en la conexión de en el cuerpo de la válvula, dirigida a un lugar apropiado.



• Si se puede formar condensado debe tener una pendiente positiva del orden del 1%.



• Las válvulas de seguridad con cabezal abierto pueden despedir fluido a presión cuando se disparan. Asegurar que se realiza de manera segura.

• Las válvulas de seguridad no se deben calorifugar.

• Las válvulas de seguridad pueden accionarse repentinamente y en sistemas de vapor estarán demasiado calientes para tocar sin la protección necesaria.



• Una pérdida excesiva de presión en la entrada de la válvula de seguridad cuando se acciona hará que la válvula abra y cierre muy rápidamente causando chattering (vibración del disco sobre el asiento).

• Esto pude reducir su capacidad y producir daños a las superficies de asiento y otras partes de la válvula.

• Cuando se restaure la presión normal puede que la válvula tenga fugas.

• La pérdida de presión en la entrada no debe superar el 3% de la presión diferencial entre la presión de tara y la contrapresión a la salida durante la descarga.



• La válvula se debería instalar a 8 ó 10 veces el diámetro de la tubería, aguas abajo de un convergente o divergente.



• Cada válvula de seguridad deberá tener su propia tubería de descarga sin restricción.

• No se debe utilizar el mismo tubo de descarga para distintas válvulas de seguridad.

• El diámetro nominal de la tubería de salida debería ser igual o mayor que el diámetro nominal de la brida de salida de la válvula para mantener la contrapresión menor del 10% de la presión de tara.

• La tubería de descarga debe de tener el tamaño adecuado para no generar pérdidas de carga excesivas.

• En general esto significa que no es de menor tamaño que el de entrada a la válvula de seguridad.

• Debería tener una sección dos veces la del asiento de la válvula.



• La gráfica de la página siguiente permite simplificar la elección del diámetro de la tubería de descarga y su longitud equivalente para las válvulas de seguridad en función de su tamaño y de la presión de tarado.

• Se basa en la fórmula:

en la que :

• Pa = contrapresión en la válvula en bar g

• Va = volumen específico a la presión Pa en m3/kg

• Le = longitud equivalente de la tubería de descarga en m

• q = capacidad de descarga en kg/h

• d = diámetro de la tubería de descarga en mm.



• La contrapresión generada debe mantenerse por debajo de un cierto valor para permitir el flujo de vapor a través de la tubería de descarga.

• La norma BS6759 exige que no sea superior al 10% de la presión de descarga de la válvula y esto se cumple en los resultados obtenidos a partir del gráfico de la página siguiente.

• El diámetro nominal de la tubería de salida debería ser igual o mayor que el diámetro nominal de la brida de salida de la válvula para mantener la contrapresión menor del 10% de la presión de tara.

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