manual de diseÑo de proceso · 2017. 7. 4. · pdvsa n° titulo rev. fecha descripcion pag. rev....

PDVSA N° TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS

� PDVSA, 1983

MDP–08–SA–03 DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESION

APROBADO

AGO.95 AGO.95

SISTEMAS DE ALIVIO DE PRESION

AGO.95

AGO.97 O.R.

J.P

1

0

Sinceración con MID/MIR 30

31

L.R.

F.R.

MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

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SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTASSISTEMAS DE ALIVIO DE PRESION

DISPOSITIVOS DE ALIVIO DE PRESIONAGO.971

PDVSA MDP–08–SA–03

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Indice

1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 PROCEDIMIENTOS DE DISEÑO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Válvulas de alivio de seguridad tipo convencional 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Válvula de alivio de presión del tipo de fuelle balanceado 5. . . . . . . . . . . . 5.3 Válvula de alivio de presión operada por piloto 7. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.4 Efecto de la contrapresión sobre las válvulas 9. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Factores de la contrapresión en el diseño de válvulas

de alivio de presión 10. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Golpeteo de las válvulas de alivio de presión 12. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 Instalación de válvulas múltiples de alivio de presión 14. . . . . . . . . . . . . . . . 5.8 Características especiales para válvulas de alivio de presión

operadas por resorte 16. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.9 Discos de ruptura 17. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.10 Compuerta para explosión 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.11 Sello líquido 19. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.12 Válvula de alivio de presión para servicio contra taponamiento

por polímeros 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.13 Protección contra la sobrepresión con el uso de restricciones

y vías de escape de presión 20. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 NOMENCLATURA 21. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

7 APENDICE 22. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 1 “Válvula típica de alivio de seguridad convencional” 23. . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 2 “Característica de una válvula típica de seguridad” 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 3 “Fuerzas que actúan sobre los discos de válvulas de seguridad

del tipo convencional y de fuelle balanceado” 25. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 4 “Condiciones de presión para una válvula de seguridad instalada

en un recipiente a presión (fase vapor).válvula suplementaria usada paraexposición a un incendio solamente” 26. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 5 “Válvula típica de seguridad de fuelle balanceado” 27. . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 6 “Válvula típica de alivio de presión operada por piloto” 28. . . . . . . . . . . . . . . Figura 7 “Válvula de seguridad con sello de asiento de anillo en “O”” 29. . . . . . . . . . . Figura 8 “Conjunto típico de disco de ruptura” 30. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 9 “Compuerta de explosión para oxidador de asfalto” 30. . . . . . . . . . . . . . . . . .

http://www.intevep.pdv.com/santp

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/indice_mdp.htm

http://www.intevep.pdv.com/santp/mdp/segurida/indice_segu.htm

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1 OBJETIVOEl objetivo de esta sección es describir los diferentes tipos de dispositivos de aliviode presión existentes para desalojo de vapor y/o líquidos, con sus característicasy criterios para su selección.

El tema “Sistemas de alivio de presión”, dentro del area de “Seguridad en el diseñode plantas”, en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por lossiguientes documentos:

PDVSA–MDP– Descripción de Documento

08–SA–01 Sistemas de alivio de presión: Principios Básicos.

08–SA–02 Sistemas de alivio de presión: Consideraciones de contingenciay determinación de los flujos de alivio.

08–SA–03 Sistemas de alivio de presión: Dispositivos de alivio de presión(Este documento).

08–SA–04 Sistemas de alivio de presión: Procedimientos para especificar ydimensionar válvulas de alivio de presión.

08–SA–05 Sistemas de alivio de presión: Instalación de válvulas de alivio depresión.

Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Sistemas de aliviode presión”, dentro del Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son unaactualización de la Práctica de Diseño “Seguridad en el diseño de plantas,subsección 15C: Sistemas de alivio de presión”, presentada en la versión de Juniode 1986 del MDP.

2 ALCANCEEsta sección cubre la descripción, características y criterios para seleccionar eltipo de dispositivo de alivio de presión o válvula de seguridad adecuado según losrequerimientos del servicio, incluye también las ventajas y desventajas de losmismos.

3 REFERENCIAS

Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)� Vol. IX, Subsección 15B “Minimización de los riesgos de incendio, explosión o

accidente”.� Vol. IX, Subsección 15C: “Sistema de Alivio de Presión”.

Manual de Diseño de Proceso� PDVSA–MDP–08–SA–02 “Consideración de contingencias y determinación de

los flujos de alivio”.




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Otras Referencias

� ASME–Section I, “Power Boilers”, 1992

� ASME–Section VIII, “Pressure Vessels”, 1992

� API–RP520, “Sizing, Selection and Installation of Pressure–Relieving Devicesin Refineries”, Part I, 6th edition, Marzo 1993.

4 DEFINICIONESVéase documento PDVSA–MDP–08–SA–01.

5 PROCEDIMIENTOS DE DISEÑOLos dispositivos de alivio de presión más usados en refinerías y plantas químicasson: válvulas de alivio de seguridad tipo convencional, válvulas de alivio de presióndel tipo de fuelle balanceado y válvulas de alivio de presión operada por piloto.

5.1 Válvulas de alivio de seguridad tipo convencional

El dispositivo de alivio de presión usado en la mayoría de los equipos de refineríasy plantas químicas es del tipo de válvula de seguridad cargada por resorte, guiadapor el tope, de alto levantamiento y de modelo de boquilla ilustrado en la Figura1. El resorte es usualmente externo y empotrado en un bonete para su proteccióncontra el clima. La cámara del bonete se ventea a través de un pasaje interno ala salida de la válvula.

5.1.1 Operación general – La operación de una válvula de seguridad convencional semuestran en el diagrama de la Figura 2. La acción de la válvula a medida que subela presión desde su valor inicial de operación normal (asumiendo que no existecontrapresión) se describe a continuación.

1. A una presión por debajo de la presión de ajuste (típicamente 93% a 98% dela presión de ajuste dependiendo del mantenimiento de la válvula y sucondición) puede ocurrir un ligero escape de presión como una sudoraciónentre el asiento de la válvula y el disco. Esto se debe al progresivodecremento de la fuerza neta de cierre que actúa sobre el disco (presión delresorte menos la presión interna).

2. A medida que sube la presión operacional, aumenta la fuerza resultantesobre el disco de la válvula, oponiéndose a la fuerza ejercida por el resorte,hasta que, al alcanzar la presión de ajuste (ajustada normalmente igual alvalor de la presión de diseño del recipiente), las fuerzas sobre el disco sebalancean y el disco comienza a levantarse.




http://www.intevep.pdv.com/~citonline/espanol/cat_normas_int_es.html

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3. A medida que continúa aumentando la presión del recipiente por encima dela presión de ajuste, el resorte es comprimido aún más hasta que el discoestá totalmente levantado. La válvula es diseñada para alcanzar sucapacidad de trabajo a la acumulación máxima permitida (10% paracontingencias que no sean incendio, 16% si se usan válvulas múltiples y 21%para exposición al fuego).

4. Subsiguiente a una reducción de la presión del recipiente, el disco retorna asu posición bajo acción del resorte, pero se re–asienta a una presión menorque la presión de ajuste en una cantidad denominada “presión diferencial depurga” que es 4% a 8% de la presión de ajuste. La “diferencia de presión depurga” puede ajustarse dentro de ciertos límites por varios mediosrecomendados por el suplidor o fabricante de la válvula, para proveer una“presión diferencial de purga” más larga o más corta.

5.1.2 Características de apertura de la válvula

Servicio de vapor

Las válvulas de alivio de presión para servicio de vapor (o sea válvulas deseguridad y válvulas de alivio de seguridad) son específicamente diseñadas parauna acción de disparo. Eso significa que se mueven a la posición totalmenteabierta si ocurre una ligera sobrepresión, la válvula permanece totalmente abiertaa medida que la presión aumenta al máximo permitido, y a esa condicióndescargan su flujo de diseño. Esa característica de disparo se logra mediante unorificio anular secundario construido fuera del asiento–boquilla. Esto origina queexista un área de disco adicional expuesta a la presión de operación tan prontoocurra un ligero levantamiento, acelerando el movimiento de apertura.

La energía cinética del vapor que fluye, por acción entre el retenedor del disco dela válvula y el anillo de purga, se suma a la fuerza de apertura y causa que la válvulaabra con un disparo. Esta energía cinética del flujo continúa actuando contra lafuerza del resorte a medida que la presión del fluido retorna al valor de ajuste dela válvula de alivio de presión. Esto explica el hecho de que la válvula de alivio depresión se re–asiente a una presión menor que la presión de ajuste, lo cual sedenomina presión diferencial de purga.

El flujo de vapor a través de una válvula típica de alivio de seguridad de altolevantamiento diseñado normalmente está caracterizado por una velocidadsónica límite y por condiciones críticas de flujo/presión en el orificio (garganta dela boquilla), y para un tamaño de orificio y composición del gas dado, el flujo demasa es directamente proporcional a la presión absoluta aguas arriba.

Servicio de líquido

Las válvulas de alivio de presión en servicio líquido (o sea válvulas de alivio yválvulas de alivio de seguridad) tienen la característica de un aumento progresivo




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del levantamiento a medida que va aumentando la presión de entrada hasta quealcanza la posición totalmente abierta a 25% de sobrepresión. Esta característicapuede variar entre tipos y marcas.

5.1.3 Limitaciones de contrapresión

La contrapresión acumulada máxima no debe exceder el valor de sobrepresiónque aplique en el momento, es decir, la contrapresión acumulada no excederá el10% de la presión manométrica de ajuste, o el 21% de dicha presión para el casode fuego.

5.2 Válvula de alivio de presión del tipo de fuelle balanceadoUna válvula típica de alivio de presión del tipo fuelle se ilustra en la Figura3

5.2.1 Aplicación – Se deberían especificar válvulas de fuelle donde apliquen cualquierade lo siguientes casos:

1. Las contrapresiones superimpuestas no son constantes (En los casos enque las contrapresiones fluctúan sobre una válvula convencional, la válvulapuede abrir a una presión muy baja o puede permitir que la presión delrecipiente exceda la presión de trabajo de los componentes del equipo,dependiendo de la fluctuación de la contrapresión).

2. La contrapresión acumulada excede el 10% de la presión manométrica deajuste en cualquier caso, y excede el 21% de la presión manométrica deajuste en caso de incendio

3. El servicio es sucio o corrosivo, puesto que el fuelle protege el resorte delfluido de proceso. Sin embargo, las circunvoluciones del fuelle puedentambién ensuciarse en servicio extremadamente viscoso, tal como conasfalto, limitando el levantamiento de la válvula, a menos que la válvula seacalentada y aislada.

Aunque la válvula de alivio de presión tipo fuelle tiene la ventaja de toleraruna contrapresión más alta que lo que puede soportar una válvulaconvencional, debe reconocerse que el fuelle es inherentemente un punto dedebilidad mecánica que introduce algún grado de riesgo adicional en el casode que el fuelle tenga una falla y descargue fluidos de proceso a través delventeo. Estas válvulas de fuelle no se deben usar en servicios en que latemperatura de proceso excede el punto de auto–ignición.




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5.2.2 Limitaciones de contrapresión – Las válvulas de alivio de presión del tipo defuelle balanceado pueden ser usadas satisfactoriamente en servicio para vaporeso líquidos hasta una contrapresión máxima (superimpuesta más acumulada) dehasta 50% (Recomendaciones del fabricante CROSBY), de la presión de ajustecon tal qie el efecto de la contrapresión sea incorporada en los cálculos dedimensionamiento. A contrapresiones mayores la capacidad se torna cada vezmás sensitiva a pequeños cambios de la contrapresión.

Aparte de las limitaciones de contrapresión anteriormente expuestas basadas enla capacidad de la válvula, las válvulas de alivio de presión del tipo fuellebalanceado están también sujetas a limitaciones de contrapresión basadas en laresistencia mecánica del fuelle o del bonete o de la clasificación de trabajo de labrida externa.

5.2.3 Venteos del bonete en válvulas de fuelle – A fin de lograr el balanceo requeridodel disco de la válvula, el interior del fuelle debe ser venteado a través de la cámaradel bonete a la atmósfera. Para este propósito, se provee un hueco de venteo de10 a 20 mm (0–5 pulg.) de diámetro en el bonete. así, cualquier falla o escape depresión del fuelle permitirá que el fluido de proceso sea descargado desde el ladode alivio de la válvula a través del venteo. Las instalaciones de venteo deben porlo tanto ser cuidadosamente dispuestas para cumplir con los siguientesrequerimientos:

1. Antes de poner en servicio una nueva válvula deben removerse los taponesde los huecos de venteo del bonete, que han sido provistos por el fabricantepara el transporte.

2. Cada válvula de alivio de presión debe ser instalada de modo que el venteodel bonete no permita que los vapores aliviados caigan sobre tuberías oequipos, o sobre vías de acceso para el personal. Donde sea necesario,debe añadirse un niple corto o un codo para dirigir el flujo lejos de tales áreas.En estos casos, la tubería de venteo debe descargar horizontalmente paraevitar la penetración de suciedad o agua de lluvia y su extremo debe ser talque sea accesible para pruebas de fuga.

3. En los casos en que una falla del fuelle descargaría líquidos inflamables,tóxicos o corrosivos a través del venteo debe usarse un embudo abierto paradirigir el escape de presión hasta el nivel del suelo a través de una tuberíaextendida, conectada a una bandeja recolectora o un pasa–hombre conconexión de entrada sellada.

4. Aunque se prefiere un venteo a la atmósfera como se describió en lospárrafos 2 y 3 anteriores, una alternativa es hacer una conexión a un sistemacerrado de baja presión, si está disponible. Este método puede usarse en elcaso de fluidos altamente tóxicos. Debe usarse la longitud mínima de latubería de venteo. Deben examinarse cuidadosamente los efectos de




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cualquier contrapresión puesto que en tales casos, la contrapresiónsuperimpuesta es aditiva a la fuerza ejercida por el resorte.

5.3 Válvula de alivio de presión operada por piloto

En la Figura 4 se ilustra una válvula típica de alivio de presión operada por piloto.Bajo las condiciones operacionales normales, la presión de un recipiente actúasobre el asiento principal de la válvula en la parte inferior del pistón de áreadiferencial flotante y por medio de la línea de suministro del piloto es tambiénaplicada al tope del pistón y por debajo del disco de la válvula piloto. Puesto queel área superior del pistón es más grande que el área de la boquilla en el extremoinferior del pistón, existe una fuerza grande sosteniendo apretado el pistón sobrela boquilla. Bajo condiciones estáticas, esta fuerza de sello ejercida hacia abajoaumenta a medida que sube la presión en el recipiente y la válvula se acerca haciasu punto de ajuste. Esto contrasta con la válvula convencional operada porresorte, donde la fuerza neta sobre el asiento se reduce y la válvula de alivio depresión comienza a dejar escapar el fluido a medida que se aproxima a su puntode ajuste.

Cuando se alcanza la presión de ajuste del piloto, éste abre y despresiona el áreapor encima del pistón, y alivia a la atmósfera o a un cabezal de tubería reduciendoasí la carga sobre la parte superior del pistón, hasta el punto en que la fuerza deempuje hacia arriba sobre el asiento del pistón puede vencer la fuerza ejercidahacia abajo. Esto causa un levantamiento instantáneo del pistón hasta su posiciónde apertura total.

La válvula piloto asiento blando cargada por resorte es construida de modo tal quelogra una gran descarga de alivio. En el caso de un piloto del tipo activado por elflujo, en el punto en que la línea de suministro del piloto alimenta la presión delsistema a la válvula de alivio del piloto, el flujo pasa a través de un orificio variableque es también el ajuste de descarga de alivio de la válvula principal. Cuando elpiloto abre el flujo a través de la línea de suministro causa una caída de presióninmediata a través del orificio. Ajustando el tamaño del orificio, o sea la magnitudde la caída de presión a través del mismo, puede obtenerse el grado deseado dedescarga de alivio del sistema (un valor típico es 5 a 7%).

Cuando se alcanza la presión de descarga de alivio predeterminada del sistema,la válvula piloto cierra, se repone la presión del sistema al domo por encima delpistón y éste es movido rápidamente a su posición de cierre.

El punto de detección de presión de la válvula piloto puede estar localizado en elcuello de entrada de la válvula principal o en la carcaza del recipiente que seprotege. En este último caso, la válvula es menos afectada por la caída de presiónen la tubería de entrada como se explica más adelante.

5.3.1 Ventajas – Las ventajas de las válvulas de alivio operadas por piloto son lassiguientes:




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1. Una válvula operada por piloto puede operar en la cercanía de su punto deajuste y permanece cerrada sin el menor escape de presión hasta que lapresión de entrada alcanza la presión de ajuste. Es posible aprovechar estopara reducir el margen normal de 10% entre las presiones de operación y deajuste, reduciendo así el espesor requerido de la pared de la carcaza delrecipiente. Sin embargo, todavía a esta altura no hay suficiente experienciaoperacional para hacer de esto una recomendación general. Aún más, estono constituye un factor de significación hasta que se involucran presiones dediseño por encima de 6900 kPa manométricos (1000 psig), excepto quizáspara remover restricciones operacionales.

2. Una vez que se alcanza la presión de ajuste, la válvula se abrecompletamente y permanece abierta, mientras se excede el valor del puntode ajuste. No hay necesidad de una sobrepresión de un flujo mínimo paramantenerla abierta. De este modo, no está sujeta a golpeteo a bajasvelocidades de descarga.

3. Si la conexión de detección de presión para la válvula piloto se tomadirectamente del recipiente protegido (corriente arriba de cualquierrestricción por la tubería de entrada), una válvula operada por piloto estámenos expuesta al golpeteo que está normalmente asociado con una altacaída de presión en la tubería de entrada. Sin embargo, es todavíaaconsejable diseñar la tubería de entrada para una caída de presión máximapor fricción de 3% de la presión de ajuste, puesto que se ha tenidoinformación de resonancia y golpeteo, cuando se han medido caída depresión más altas.

4. Cuando el piloto descarga a la atmósfera, una válvula de alivio de presiónoperada por piloto está totalmente balanceada. Al igual que la válvula defuelle balanceado su presión de apertura no es afectada por la contrapresióny una alta contrapresión acumulada no resulta en un golpeteo.

5. Las válvulas operadas por piloto pueden ser usadas satisfactoriamente enservicios de líquido o de vapores hasta una contrapresión máxima(superimpuesta más acumulada) de 50% de la presión de ajuste, con tal quela contrapresión sea incluida en los cálculos de dimensionamiento. Acontrapresiones más altas la capacidad es cada vez más afectada porpequeños cambios de la contrapresión. Como una excepción puede usarseuna contrapresión de 75% de la presión de ajuste con tal que se reconozcaesa desventaja.

6. Facilidad de Ajuste – Con una sencilla conexión de prueba puedenchequearse la presión de reventón del piloto y la presión de reasentamientomientras la válvula está en servicio.

7. Despresurización Remota – Una válvula operada por piloto essuficientemente segura en su acción para ser usada como un dispositivo de




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despresurización. Mediante el uso de una válvula manual, de una válvula decontrol o una válvula solenoide para descargar la cámara del pistón, esposible abrir y cerrar una válvula operada por piloto a presiones por debajode su punto de ajuste desde cualquier localidad remota, sin afectar suoperación como una válvula de alivio de presión.

8. Las válvulas de alivio operadas por piloto pueden especificarse para unadescarga de alivio tan baja como el 2%. Esto representa una ventaja para suuso en una tubería principal de gas y almacenaje bajo presión, donde elestrecho rango de ciclos de presión minimiza las pérdidas del producto pordescargas de alivio.

9. Para aplicaciones que involucran una alta contrapresión superimpuesta, unaválvula operada por piloto puede ser la única válvula balanceada posible queesté comercialmente disponible debido a las limitaciones mecánicas queaplican a los fuelles.

5.3.2 Desventajas – Las válvulas de alivio de presión operadas por piloto presentan lassiguientes desventajas:

1. No son recomendados para servicios expuestos a ensuciamiento uobstrucciones, debido a que pueden taparse la válvula piloto y las líneasdetectoras de presión de bajo calibre. Si se ensucian o tapan la válvula pilotoo las conexiones del piloto la válvula abre automáticamente. En casosespeciales en que el ensuciamiento es debido a sólidos arrastrados estadificultad puede obviarse usando una válvula piloto del tipo “sin flujo” y unfiltro en la línea del piloto. Con una válvula piloto del tipo “sin flujo” no existeun flujo normal en el sistema del piloto y por lo tanto el arrastre de sólidos esreducido.

2. Estas válvulas están normalmente limitadas a una temperatura máxima deentrada de 230°C (450°F) por los sellos del pistón en forma “O”.

3. La condensación de vapores por encima del pistón puede causar el malfuncionamiento de la válvula a menos que se apliquen diseños especiales.

4. En los tamaños más pequeños son más costosas comparadas con lasválvulas convencionales y las válvulas de fuelle.

5.4 Efecto de la contrapresión sobre las válvulas

La Figura 5 ilustra las fuerzas que actúan sobre los discos de válvulasconvencionales típicas y de fuelle balanceado.

El efecto de la contrapresión sobre las válvulas de alivio, así como lasconsideraciones apropiadas de diseño se describen a continuación.

1. La presencia de cualquier contrapresión superimpuesta sobre el tope deldisco de una válvula convencional ejerce una fuerza de cierre, adicional a la




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fuerza del resorte, que se opone a la fuerza de apertura ejercida sobre eldisco de la válvula por la presión en el recipiente. El efecto de la contrapresiónsuperimpuesta sería aumentar la presión de ajuste si no se concede unmargen para la misma en el ajuste del resorte.

2. La existencia de cualquier contrapresión que actúe sobre el tope del discode una válvula convencional mientras ésta se encuentra en la posiciónabierta o parcialmente abierta, ejerce una fuerza de cierre y resulta en unlevantamiento reducido de la válvula y por consiguiente, en una velocidad dedescarga disminuida, asumiendo que las otras variables permanecen sincambio.

3. Una contrapresión acumulada excesiva que actúa sobre el tope del disco deuna válvula de alivio de presión convencional puede resultar en un golpeteo.

4. La contrapresión reduce la caída de presión a través del orificio de cualquiertipo de válvula de alivio de presión. Esto resulta en velocidades de descargareducidas en el caso de vapores, si la contrapresión excede la presión críticade flujo. Para líquidos, cualquier contrapresión reduce la caída de presión locual resulta en una velocidad de descarga menor.

5. Una válvula de alivio de presión del tipo “fuelle” es una en que la fuerza decierre ejercida por la contrapresión sobre el tope del disco de la válvula y lacontrapresión ejercida sobre la parte inferior del disco se balancean porquelas superficies expuestas son iguales, cancelándose la una con la otra. Elfuelle protege el tope del disco contra la sobrepresión y el área del fuelle seventea a la atmósfera a través del venteo del bonete. En el caso de unaválvula operada por piloto, con tal que la válvula piloto descargue a laatmósfera, el pistón principal es independiente de la contrapresión y, por lotanto, es también considerada como una válvula balanceada. Las válvulasde alivio de presión balanceadas se caracterizan por lo siguiente:

a. La presión de apertura no es afectada por la contrapresión.

b. Están sujetas a menos golpeteo por una contrapresión acumulada.

c. La capacidad de la válvula es afectada por la contrapresión de la mismamanera que para válvulas de alivio convencionales.

5.5 Factores de la contrapresión en el diseño de válvulas de alivio depresión

La contrapresión se incluye como un factor en la selección y dimensionamiento deuna válvula de alivio de presión de acuerdo con lo siguiente:

1. Las válvulas de alivio de presión convencionales sujetas a una contrapresiónsuperimpuesta constante se diseñan para que abran a la presión de ajusterequerida, por una reducción apropiada de la presión del resorte.




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2. Las válvulas de alivio de presión convencionales expuestas a unacontrapresión superimpuesta variable abren a la presión variablecorrespondiente, puesto que la contrapresión superimpuesta se añade a lafuerza del resorte.

3. Las válvulas de fuelle balanceado no necesitan una reducción en presiónejercida por el resorte para compensar la contrapresión superimpuestavariable, sin efecto sobre la presión de apertura.

4. Las válvulas de alivio de presión convencionales y los sistemas de descargadeben ser diseñados de tal modo que la contrapresión acumulada no excedael 10% la presión de ajuste (ambas medidas en unidades manométricas),para evitar problemas de golpeteo. En el caso en que un sistema con válvulade alivio de presión es dimensionado para condiciones de un incendio, conuna sobrepresión de 21%, está permitida una contrapresión acumulada de21% de la presión de ajuste. Sin embargo, el flujo inferior resultante de otrascontingencias debe todavía cumplir la limitación del 10%.

5. Las válvulas de alivio de presión del tipo fuelle balanceado no necesitan serrestringidas al límite de contrapresión acumulada (10% de la presión deajuste) como son las válvulas convencionales, puesto que no están sujetasa golpeteo por esa causa. Sin embargo, la contrapresión máxima estálimitada por la capacidad y en algunos casos por las limitaciones deresistencia mecánica de diseño de partes tales como la brida de salida,fuelles y bonete de la válvula.

En general, la contrapresión total sobre una válvula de alivio de presión deltipo fuelle balanceado (superimpuesta más acumulada) debe limitarse al50% de la presión de ajuste, debido al importante efecto de contrapresionesmayores sobre la capacidad de la válvula, aun cuando se usan factores decorrección apropiados en el dimensionamiento.

6. El efecto de la contrapresión sobre la capacidad de la válvula de alivio depresión convencional se toma en cuenta en los procedimientos de cálculopara el dimensionamiento.

a. Si la contrapresión superimpuesta es menor que la presión de flujo críticocalculada, la capacidad de una válvula de alivio de presión convencional enservicio de vapor no es afectada, y la contrapresión no es un factor aconsiderar. Sin embargo, la acumulación de contrapresión sobre una válvulade alivio de presión convencional afecta su capacidad de flujo y suscaracterísticas y no debe exceder el 10% de su ajuste de presión.

b. Si la contrapresión total (superimpuesta más acumulada) es mayor que lapresión de flujo crítico calculada, la capacidad de una válvula de alivio depresión convencional en servicio de vapor es afectada y la contrapresión totalse incorpora en el procedimiento de cálculo para el dimensionamiento.




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c. Cualquier contrapresión reduce la capacidad de una válvula de alivio depresión convencional en servicio líquido, y el procedimiento de cálculo parael dimensionamiento se basa en la presión diferencial a través de la válvula,dando margen para las presiones superimpuesta y acumulada.

7. La contrapresión afecta la capacidad de las válvulas de alivio de presiónbalanceadas, de la misma manera como se describió en el párrafo (6)anterior para las válvulas convencionales y por tanto se incluyen los factoresapropiados en los procedimientos de cálculo para su dimensionamiento.Estas válvulas están sujetas a límites recomendados en cuanto a máximacontrapresión total (superimpuesta más acumulada), tal como sucede paralas válvulas convencionales. En el caso de válvulas del tipo de fuellebalanceado, deben también evaluarse las consideraciones mecánicas,puesto que éstas limitan la contrapresión máxima permisible.

5.6 Golpeteo de las válvulas de alivio de presiónEl golpeteo es la apertura y cierre rápido y alternado de una válvula de alivio depresión. Esta vibración puede causar desalineación y escape de presión cuandola válvula retorna a su posición normal cerrada; si se prolonga por un tiemposuficiente puede resultar en fallas mecánicas de las partes internas de la válvulao de accesorios asociados con la tubería.

El golpeteo puede ocurrir en válvulas de alivio de presión en servicio para líquidoso vapores. Las principales causas del golpeteo son las siguientes:

� Válvula sobredimensionada� Caída de presión excesiva en la entrada� Excesiva contrapresión acumulada.Además, mecanismos adicionales de golpeteo pueden presentarse en algunasinstalaciones con válvula de alivio de presión en servicio líquido, si lascaracterísticas de respuesta de una válvula de control en el mismo sistema sontales que ocurre oscilación entre las dos válvulas. Generalmente, esto puedeeliminarse manipulando los ajustes de los instrumentos o por la instalación de dosválvulas con puntos de ajuste escalonados. La válvula con el menor ajuste debeser dimensionada para manejar el 25% de la capacidad requerida.

5.6.1 Válvula sobredimensionada – Las válvulas de alivio de presión de acción dedisparo en servicio para vapores, abren en el punto de ajuste por acción de lapresión estática del proceso sobre el disco de la válvula, y se mueven a la posiciónde totalmente abierta con solo una ligera sobrepresión. Típicamente, se necesitaun flujo de por lo menos 25% de la capacidad de la válvula para mantener el discoen la posición abierta. A flujos más bajos la energía cinética del flujo de vapor esinsuficiente para mantener la válvula abierta contra la acción del resorte y retornaa la posición cerrada solamente para abrirse otra vez inmediatamente, puesto que




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la presión estática dentro del sistema todavía excede la presión de ajuste. Elgolpeteo resulta de un ciclo que se prolonga de esa manera. Puede también ocurrircuando una válvula de alivio de presión del tipo de disparo es muy grande para lacantidad de flujo que se descarga. En la mayoría de los casos, puede serapropiado el uso de válvulas de alivio de presión múltiples con puntos de ajusteescalonados para eliminar este problema.

Las válvulas de alivio de presión en servicio para líquidos se caracterizan por unlevantamiento que aumenta progresivamente a medida que sube la presión deentrada, en vez de la acción como de disparo de las válvulas en servicio paravapores. Por lo tanto, las válvulas en servicio para líquidos son menos propensasal golpeteo a bajas velocidades de alivio y se modulan a si mismas hasta unareducción de cerca del 25% del flujo de diseño.

5.6.2 Caída de presión excesiva a la entrada – Una válvula de alivio de presióncomienza a abrir a su presión de ajuste, pero a las condiciones de descarga lapresión que actúa sobre el disco de la válvula se reduce en una cantidad igual ala caída de presión a través de la tubería de entrada y sus accesorios. Si esta caídade presión es lo suficientemente grande, la presión de entrada a la válvula puededisminuir por debajo de la presión de reasiento causando que la válvula cierre parareabrirse inmediatamente, ya que la presión estática es todavía mayor que lapresión de ajuste. El golpeteo resulta de la repetición rápida de este ciclo.

Para evitar que ocurra el golpeteo, debe diseñarse la tubería de entrada y laválvula de alivio de presión con la menor caída de presión práctica posible(incluyendo pérdidas de presión por entrada, en la tubería y a través de la válvulade aislamiento), o sea no mayor del 3% de la presión de ajuste a la rata de aliviode diseño. Esta limitación basada en la experiencia es recomendada por los másimportantes fabricantes de válvulas de alivio de presión. Solamente se toma encuenta en este cálculo la caída de presión por fricción. (En casos muy raros puedeusarse el 5% de caída de presión de entrada, como por ejemplo en el caso deválvulas grandes de alivio de presión para servicio de vapor de agua de bajapresión). La limitación del 3% es particularmente importante para válvulas enservicio líquido.

5.6.3 Excesiva contrapresión acumulada – La contrapresión acumulada resultantedel flujo de descarga a través del sistema de salida de una válvula de alivio depresión convencional, resulta en una fuerza sobre el disco de la válvula tendientea retornarla a su posición cerrada. Si esta fuerza de retorno es lo suficientementegrande puede causar que la válvula cierre, solamente para reabrirseinmediatamente cuando desaparece el efecto de la contrapresión acumulada. Elgolpeteo resulta de la rápida repetición de este ciclo.




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Para prevenir este golpeteo por el mecanismo anterior, los sistemas de descargade válvulas de alivio de presión convencionales deben ser diseñadas para unacontrapresión acumulada máxima de 10% la presión de ajuste, cuando descargacon 10% de acumulación. En los casos en que el diseño de alivio de presión escontrolado por condiciones de incendio con una sobrepresión de 21%, estápermitida una contrapresión acumulada del 21% de la presión de ajuste.

En los casos en que las pérdidas en la presión de salida excedan del 10% se debenconsiderar el uso de las válvulas de fuelle. Sin embargo, la sustitución de unaválvula convencional por una válvula de fuelle no necesariamente puede resolverel problema de golpeteo, ya que las desventajas asociadas con las válvulas defuelle reducen la capacidad de trabajo de este tipo de válvulas. De aquí que laválvula tienda a ser sobredimensionada dependiendo de la magnitud de lacontrapresión que ocurra. Por esa razón, es preferible la revisión de la tubería desalida para reducir la contrapresión a una valor dentro del límite de 10%, a laalternativa de instalar una válvula de fuelle.

5.7 Instalación de múltiples válvulas de alivio de presiónEn ciertos casos es necesario instalar dos o más válvulas de alivio de presión enparalelo para un solo servicio. Estas aplicaciones se describen a continuaciónjunto con lineamientos apropiados para su diseño.

5.7.1 Alivios grandes – La magnitud de algunos alivios grandes puede ser mayor quela capacidad de la válvula de alivio de presión más grande que está disponiblecomercialmente, necesitándose el uso de dos o más válvulas. Aun cuando estédisponible una válvula sencilla de alivio de presión, debe considerarse el costorelativo de válvulas múltiples. Por encima de un cierto tamaño (típicamente 200x 250 mm (8 x 10 pulg.)), las consideraciones de ingeniería estructural y detuberías y las de válvulas y líneas de gran tamaño pueden resultar en un costoinstalado mucho menor para dos válvulas de alivio de presión más pequeñas.Cuando se instalan dos o más válvulas de alivio de presión, por esas razones,deben especificarse con puntos de ajuste escalonados, a fin de minimizar elgolpeteo a bajas velocidades de alivio.

5.7.2 Prevención del golpeteo – En el dimensionamiento de válvulas de alivio depresión es siempre necesario seleccionar el orificio próximo más grandecomercialmente disponible por encima del tamaño calculado. Aun más, unaválvula de alivio de presión puede levantarse como resultado de variascontingencias, una cualquiera de las cuales requiere una velocidad de alivio másbaja que la de la contingencia de diseño. Ambos factores afectan la probabilidadde que una válvula de alivio de presión para vapores, experimente golpeteo enservicio, ya que éste es más probable que ocurra cuando la cantidad de fluido quese descarga es menor que el 25% de su capacidad máxima. Cuando diferentescontingencias de igual probabilidad requieren capacidades substancialmente




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diferentes, es mejor siempre usar dos o más válvulas de alivio de presión conajustes escalonados. Por ejemplo, si una contingencia requiere una capacidad de3 kg/s (6.61 lb/s) y otra 12 kg/s (26 lb/s) se usarían dos válvulas de alivio de presión,una con capacidad mínima de 3 kg/s (6.61 lb/s) y otra de 9 kg/s (20 lb/s). La válvulade menor capacidad en este caso se ajustaría a la menor presión de ajusteescalonado. Cuando una contingencia de incendio es la contingencia más grandey la contingencia próxima es menor que el 25% de la velocidad de alivio porincendio, deben siempre usarse válvulas de alivio de presión múltiples con ajustesescalonados. Sin embargo, cuando la contingencia por incendio es la carga máspequeña, generalmente se ignora. Esto se debe a que un incendio es unacontingencia remota y el golpeteo bajo condiciones de un incendio no constituyeuna preocupación importante.

5.7.3 Diseño de instalaciones con múltiples válvulas de alivio de presión – Cuandose requieren dos o más válvulas de alivio de presión en casos como los anteriores,las capacidades y puntos de ajuste deben especificarse de acuerdo al CódigoASME, como sigue:

1. El código estipula que cuando se usan múltiples válvulas de alivio de presión,solamente una de ellas necesita ser ajustada a la máxima presión de trabajopermitida (MAWP). Las válvulas adicionales pueden ajustarse hasta un105% de la MAWP. (Para propósitos de diseño la máxima presión de trabajopermitida es la misma que la presión de diseño).

2. Adicionalmente, una tolerancia de 3% sobre la presión de ajuste es permitidapara válvulas nominalmente ajustadas a la presión de diseño o máximapresión de trabajo permitida. así que una manipulación cuidadosa del puntode ajuste en el campo (sitio de la planta) puede proveer un escalonamientode los puntos de ajuste, pero esto no se considera normalmente en el diseño.Las cuestiones relacionadas con el punto de ajuste, escalonamiento,tolerancia y sobrepresión son tópicos en que otros códigos pueden diferir delCódigo ASME.

Si se instalan válvulas múltiples para manejar una capacidad por condiciónde operación (o sea la condición de incendio o una fuente de calorinesperada no es un factor de control al dimensionamiento la válvula),entonces las válvulas deben manejar esa capacidad a una presión de alivioque no exceda el 116% de la presión de diseño.

Es una práctica aceptada dimensionar todas las válvulas a la máxima presiónde trabajo permitida más una acumulación del 16% y además escalonar losajustes hasta el 105% de la presión de diseño de la presión de diseño. Estapráctica resuelve al diseñador el problema de ajustar la válvula con el puntode ajuste más alto a la presión de diseño y escalonar hacia abajo desde esepunto. Esto también asegura que se cumplen los requerimientos del Código,puesto que con un ajuste de presión escalonado de 105% de la presión de




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diseño, la sobrepresión de la válvula de alivio de presión no debe exceder el10% a la capacidad total.

Si, por otra parte, una condición de incendio o fuente de calor inesperadocontrola la capacidad, la presión de acumulación puede subir al 121% de lapresión de diseño, cuando la válvula esté manejando la capacidad requerida.

3. En el caso de que una condición de incendio es la que rige puede usarse unaválvula suplementaria ajustada tan alto como lo permita el Código. Estaválvula que se muestra en la Figura 6 provee la máxima carga posiblesobre el asiento. Este ajuste deja sólo un 9.1% de sobrepresión disponiblepara el dimensionamiento aunque la presión de acumulación en el recipientees de 21%.

4. La velocidad de alivio total para algunos sistemas de alivio de presión puedeser muy alta como en el caso del tambor separador de un termoreactor. Estavelocidad puede ser manejada económicamente por una válvula de alivio depresión que descarga líquido a un sistema cerrado; y otra válvula ajustadaa una presión mayor, decargando vapores a la atmósfera. La configuracióndel diseño debe asegurar que el líquido preferentemente sea descargado através de la válvula ajustada a una presión menor y que la posibilidad delarrastre de líquido a través de la válvula para vapores, sea minimizadaproveyendo un espacio de vapor igual a por lo menos 15 minutos desustentación del nivel de líquido por encima de la alarma de alto nivel delíquido.

5.8 Características especiales para válvulas de alivio de presiónoperadas por resorte

Las características adicionales que se describen a continuación, disponibles comomedio para mejorar el hermetismo por debajo de la presión de ajuste de unaválvula de alivio de presión cargada por resorte, pueden estar justificados enalgunas aplicaciones.

5.8.1 Asiento Blando – (Ver Figura 7) Es un sello en forma de anillo de materialsintético, o sea es un asiento blando (por ejemplo, de Viton o de caucho de silicón)que puede incorporarse en el área del asiento del disco de una válvulaconvencional o de una válvula de alivio de presión del tipo de fuelle balanceado.Con este dispositivo puede lograrse un cierre hermético más cercano a la presiónde ajuste que con un asiento típico de metal a metal. Es particularmente aplicableen servicios que presentan dificultades tales como:

1. Operación cercana a la presión de ajuste, por ejemplo, por causa defluctuaciones de presión o pulsaciones. Sin embargo, en caso de nuevosdiseños debe todavía aplicarse el margen normal de 10% o 100 a 175 kPa(15 a 25 psi) entre las presiones operacionales y de ajuste.




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2. Fluidos muy livianos, difíciles de detener, tal como hidrógeno.

3. Presencia de partículas de sólidos muy finas.

4. Equipos sujetos a vibración.

5. Fluidos corrosivos.

6. Formación de hielo en la boquilla durante las condiciones de alivio.

El costo adicional es aproximadamente 50% para válvulas pequeñas y entre 15y 40% para válvulas más grandes. Los asientos “blandos” están normalmentelimitados a una temperatura máxima de aproximadamente 230°C (446°F) y a unapresión máxima de 10000 kPa manométricos (1450 psig).

5.8.2 Adaptador de hermetismo – Este dispositivo puede ser incorporado en válvulasconvencionales o de fuelle balanceado, para reducir el pequeño escape depresión o sudoración que ocurre por debajo del punto de ajuste. Funcionaaplicando la carga adicional de un resorte auxiliar sobre el vástago de la válvulamovida por un mecanismo de varillas. La presión de entrada de la válvula de aliviode presión se aplica a través de una pequeña tubería al pistón que controla laposición de la uña de empuje, de modo que la creciente presión del recipienteaumenta la fuerza de asiento aplicada al resorte auxiliar. El mecanismo de varillasestá diseñado de tal manera que cuando se alcanza la presión de ajuste, la uñade empuje se mueve alejándose del centro y se dispara a una posición neutral enque no se transmite ninguna fuerza sobre el resorte auxiliar, permitiendo así quela válvula de alivio de presión opere normalmente. Es necesario un reajustemanual de la uña de empuje para reactivar el adaptador de mermetismo, despuésque la válvula ha descargado.

El dispositivo es diseñado para fallar en posición segura, puesto que la pérdida dela presión del pistón permite que la uña de empuje se mueva a una posiciónneutral. Es aplicable a válvulas de alivio que operan cerca del punto de ajuste, osea donde ocurren fluctuaciones de presión o pulsaciones. En nuevos diseñosdebe usarse el margen normal de 10% o 170 kPa (25 psi) entre la presiónoperacional y la presión de ajuste, pero el adaptador de hermetismo puede lograrla reducción de ese margen en casos y como:

1. Remodelación de equipos existentes para operar a una presión más alta.

2. Operación continua de equipos donde es necesario reducir la máximapresión de trabajo permitida debido a corrosión.

5.9 Discos de ruptura

Un disco de ruptura (Ver Figura 8) es un diafragma delgado instalado entrebridas y diseñado para reventar a una presión determinada. Existen varios tiposdisponibles comercialmente. Normalmente, se usa un disco previamente




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abombado y puede incluirse si se requiere un apoyo para eliminar la posibilidadde ruptura bajo condiciones de vacío. Los materiales del disco más comúnmenteusados son aluminio, monel, inconel y acero inoxidable, pero también estándisponibles otros materiales o revestimientos, tales como carbón, oro y plásticopara servicios particularmente corrosivos. Los discos de ruptura estánnormalmente disponibles para presiones de ruptura de hasta 4800 kPamanométricos (696 psig) y hasta 41000 kPa manométricos (5948 psig) en lostamaños más pequeños. Seleccionando el material del disco apropiado, sepueden soportar temperaturas de hasta 480°C (896°F).

5.9.1 Ventajas – Las ventajas de los discos de ruptura sobre las válvulas de alivio depresión son las siguientes:

1. No existe un pequeño escape de presión previo a la ruptura.

2. Tienen mayor probabilidad de ser más efectivos que una válvula de alivio depresión, para aliviar una presión explosiva.

3. Es menos vulnerable a problemas de corrosión u obstrucción que una válvulade alivio de presión.

4. Tiene mayor capacidad de manejar líquidos de alta viscosidad y líquidos consólidos en suspensión.

5. Es adecuado para aplicaciones en que se requiere una rápidadespresurización en adición a prevenir una sobrepresión.

6. Su costo inicial puede ser menor que el de una válvula de alivio de presión.

5.9.2 Desventajas – Los discos de ruptura presentan las siguientes desventajas:

1. Todo el contenido del sistema protegido se pierde cuando el disco serevienta. Esto requiere una interrupción de las operaciones para reemplazarel disco a menos que se provea una válvula de bloque corriente arriba deldisco. En este caso debe usarse una válvula con dispositivo para bloqueo enposición abierta.

2. La presión de ruptura real puede desviarse en +5% de la presión establecidaen la “nueva” condición y el efecto de la fatiga en servicio puede resultar ensu falla prematura a presiones más bajas. Por lo tanto, es normal aplicar unmargen de 20% de la presión de ajuste entre la presión operacional y deajuste. Es por eso que un disco de ruptura puede requerir una presión dediseño de los componentes del equipo mayor que la normal. Este margenpuede, sin embargo, reducirse usando una construcción especial del disco.

3. No puede probarse para determinar la exactitud de su punto de ruptura o losefectos de su servicio en operación.

Algunas veces se instala un disco de ruptura aguas arriba de una válvula dealivio de presión para evitar el escape de materiales altamente tóxicos o




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costosos, o para minimizar la corrosión o ensuciamiento de la válvula. Debeproveerse algún medio de detectar y aliviar la presión acumulada entre eldisco y la válvula. El disco no se reventará a su presión de diseño, si lacontrapresión se acumula en ese espacio debido a escape de presión através del disco por corrosión u otra causa. Algunos retenedores de discoincluyen una conexión hembra enroscada en la brida aguas abajo parainstalar un medio de venteo abierto. Otro arreglo aceptable limitado aservicios limpios, usa un drenaje con un manómetro y una válvula de excesode flujo que permite que se venteen pequeños escapes de presión. Si el discose revienta y la válvula de alivio de presión se abre debido a sobrepresión,la válvula de exceso de flujo cierra y el manómetro continúa indicando lapresión en la línea, después que se reasienta la válvula de alivio de presión.Algunas veces se usa un manómetro con un drenaje normalmente cerrado.Este sistema depende de la operación manual para prevenir la sobrepresióny su uso no es recomendado. También, puede usarse un disco de ruptura enalgunos casos para proveer protección contra una sobrepresión explosivainterna. Sin embargo, este es un asunto que involucra un diseño especial ydebe consultarse con la sección correspondiente de la Superintendencia deSeguridad Industrial.

5.10 Compuerta para explosión

Un recipiente que opera esencialmente a presión atmosférica y está sujeto aexplosión interna tal como un oxidador de asfalto, debe ser protegido con unacompuerta contra explosión equivalente por lo menos al 80% del área transversaldel recipiente. La compuerta consiste de una tapa de metal con bisagras instaladasobre una apertura en el tope del recipiente y sellada por su propio peso. Pararecipientes que operan normalmente a una presión ligeramente positiva se lograun sello hermético usando ménsulas de fijación con pasadores de esfuerzo másbien que con una compuerta más pesada lo cual aumenta la inercia evitando unaapertura rápida. Pueden proveerse una o más compuertas para un sólo recipiente.La Figura 9 ilustra un conjunto de doble compuerta que puede ser diseñado paradejar expuesto el 100% del área transversal del recipiente.

5.11 Sello líquido

En algunos casos puede usarse un sello en forma de circuito hidráulico, para aliviarla sobrepresión en componentes del equipo que operan a una presión ligeramentepor encima de la atmosférica. Ejemplos son ciertos fraccionadores de nafta concondensación total, donde el sello se instala en el espacio de vapores del tamborde condensado, descargando a la atmósfera.

5.11.1 Descripción – El sello consiste de un tubo sencillo en forma de U conteniendo unlíquido apropiado (normalmente agua) con la profundidad y diámetro




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dimensionados para dejar pasar el flujo máximo de alivio a la presión de diseñorequerida.

5.11.2 Características del diseño – Deben incorporarse las siguientes característicasde diseño:

1. Reposición de agua continua para mantener el circuito del tubo en U paraasegurarse de que el sello siempre está completo durante la operaciónnormal y es reestablecido después de una evacuación.

2. Protección adecuada contra la congelación del sello durante el invierno, paraclimas donde esto suceda.

3. Asegurar una descarga segura del agua del sello evacuada, considerandocualquier posibilidad de contaminación por los líquidos de proceso.

4. Deben satisfacerse los criterios que rigen la aceptación de descargas defluidos de proceso a la atmósfera, como se describe más adelante paraválvulas de alivio de presión en esta subsección.

5. Deben eliminarse completamente todas las contingencias por causa de lascuales podrían descargarse hidrocarburos líquidos a través del venteoatmosférico.

6. La línea de venteo debe satisfacer los requerimientos de supresión deevaporación instantánea y aplicación de vapor de agua descritos en laNorma PDVSA–MDP–(Pendiente) (Consultar MDP versión 1986, Sección15B) “Minimización de los Riesgos de Incendio, Explosión y Accidentes”.

Aunque los sellos de líquido son relativamente sencillos, confiables y económicos,su aplicación es limitada debido a la dificultad de satisfacer todos los criteriosanteriormente descritos. también pueden no ser muy prácticos donde existencondiciones de vacío.

5.12 Válvula de alivio de presión para servicio contra taponamiento porpolímeros

Los sistemas de proceso que manejan polímeros y resinas (por ejemplo, goma debutilo) están a menudo sujetos a taponamiento en sitios terminales como porejemplo, a la entrada a una válvula de alivio de presión. En casos extremos puederesultar un bloqueo completo de la tubería de entrada y de la boquilla de la válvula.Este problema puede obviarse con el uso de válvulas de alivio de presión con unasiento a ras, en las cuales el extremo sin flujo se elimina colocando el disco a nivelcon la pared del recipiente, en la vía de flujo del contenido.

5.13 Protección contra la sobrepresión con el uso de restricciones y víasde escape de presión

5.13.1 Restricciones – Como una alternativa para aumentar la capacidad de algunosdispositivos de alivio de presión, en algunos casos especiales los componentes




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de los equipos pueden protegerse con válvula de alivio de presión más pequeñas,instalando una restricción física en cualquier vía de flujo por la que puedan estarconectados a una fuente de fluidos de alta presión.

La base para la evaluación de las vías de presurización al considerar restriccionespor medio de tuberías, válvulas de retención, orificios de restricción y válvulas decontrol se describe en el volumen PDVSA–MDP–08–SA–02.

5.13.2 Vías de escape de presión – Como una alternativa adicional a la instalación dedispositivos de alivio de presión, los equipos pueden, en algunos casos, serprotegidos mediante la provisión de una vía de escape de presión constantementedisponible y adecuadamente dimensionada. La base para evaluar tales vías deescape de presión, incluyendo tubería de interconexión, válvulas del tipo “CSO”,válvulas de control, placas de orificio, componentes del equipo en paralelo, etc.,se describe en la Norma PDVSA–MDP–08–SA–02.

6 NOMENCLATURANo aplica en esta sección




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7 APENDICEFigura 1 “Válvula típica de alivio de seguridad convencional”Figura 2 “Característica de una válvula típica de seguridad”Figura 3 “Fuerzas que actúan sobre los discos de válvulas de seguridad del

tipo convencional y de fuelle balanceado”Figura 4 “Condiciones de presión para una válvula de seguridad instalada

en un recipiente a presión (fase vapor). válvula suplementariausada para exposición a un incendio solamente”

Figura 5 “Válvula típica de seguridad de fuelle balanceado”Figura 6 “Válvula típica de alivio de presión operada por piloto”Figura 7 “Válvula de seguridad con sello de asiento de anillo en “O””Figura 8 “Conjunto típico de disco de ruptura”Figura 9 “Compuerta de explosión para oxidador de asfalto”




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FIGURA 1

VALVULA TIPICA DE ALIVIO DE SEGURIDAD CONVENCIONAL




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FIGURA 2

CARACTERISTICAS DE UNA VALVULA TIPICA DE ALIVIO DE SEGURIDAD




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FIGURA 3

VALVULA TIPICA DE ALIVIO DE SEGURIDAD DE FUELLE BALANCEADO(SERIE FERRIS 2600)




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FIGURA 4

VALVULA TIPICA DE ALIVIO DE PRESION OPERADA POR PILOTO




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FIGURA 5

FUERZAS QUE ACTUAN SOBRE LOS DISCOS DE VALVULAS DE ALIVIO DESEGURIDAD DEL TIPO CONVENCIONAL Y DE FUELLE BALANCEADO




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FIGURA 6

CONDICIONES DE PRESION PARA UNA VALVULA DE ALIVIO DE SEGURIDADINSTALADA EN UN RECIPIENTE A PRESION (FASE VAPOR) VALVULA

SUPLEMENTARIA USADA PARA EXPOSICION A UN INCENDIO SOLAMENTE




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FIGURA 7

VALVULA DE SEGURIDAD CON SELLO DE ASIENTO DE ANILLO EN “O”(SERIE FERRIS 2600)




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FIGURA 8

CONJUNTO TIPICO DE DISCO DE RUPTURA

FIGURA 9

COMPUERTA DE EXPLOSION PARA OXIDAR DE ASFALTO




manual de diseÑo de proceso · 2017. 7. 4. · pdvsa n° titulo rev. fecha descripcion pag. rev....

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