Válvulas de seguridad
El código de ASME proporciona los requisitos básicos para la protección de sobrepresión. Sección I, acción en las calderas. El resto de los recipientes incluyendo los intercambiadores y los equipos de presión caen bajo la sección VIII. El API RP 520 y algunos otros documentos del API suplen el código ASME en algunos casos. Estos códigos especifican la acumulación permisible, que es la diferencia entre relevar la presión en la cual la válvula alcanza el flujo y la presión por completo en que la válvula comienza a abrirse. La acumulación se expresa como porcentaje de la presión del conjunto en la tabla 1.
Los envases líquidos llenos requieren la protección contra la expansión termal. Tales válvulas de descarga son generalmente absolutamente pequeñas. Dos ejemplos son
1. Agua que se refresca que se puede bloquear adentro con el líquido caliente todavía que fluye en la otra cara de un cambiador.
2. Líneas largas a las granjas de tanque que pueden estar expuestas al sol.
Tabla 1. Acumulación expresada como porcentaje de la presión del conjunto
| | Calderas Sección I de ASME | Recipientes de presión Sección VIII de ASME | Diseño típico para los compresores, las bombas y tuberías Líquidas |
| LÍQUIDOS | |||
| - | 10 | 25 | |
| - | 20 | 20 | |
| VAPOR AGUA | |||
| 3 | 10 | 10 | |
| - | 20 | 20 | |
| GAS O VAPOR | |||
| - | 10 | 10 | |
| - | 20 | 20 | |
Dimensionado
Utilice las cartas y los datos de los tamaños del fabricante cuando sea disponible. En casos de no disponer de datos de fabricante utilizar la siguiente fórmula:
u = 0.4·sqrt(2 g DP)
donde
DP = pérdida presión en pies de líquido que fluye
u = velocidad en ft/sec
g = 32,2 ft/sec2
Esto dará un área conservadora de la válvula de descarga. Para los líquidos compresibles utilice el DP que corresponde a 1/2 P1 si la diferencia de presión es mayor que la que corresponde a 1/2 P1 (donde ocurre la velocidad acústica). Si la diferencia de presión está por debajo de ésa, utilizar la DP real.
Para los recipientes llenados solamente del gas o del vapor y expuestos al uso del fuego utilizar
A = 0.042 As / sqrt(Pl)
(API RP 520, Referencia 3)
Tabla 2. Tamaños estándares del orificio para las válvulas de descarga de seguridad de acero
| Designación Orificio | Área efectiva in2 | Designación Orificio | Área efectiva in2 |
| D | 0.110 | L | 2.853 |
| E | 0.196 | M | 3.60 |
| F | 0.307 | N | 4.34 |
| G | 0.503 | P | 6.38 |
| H | 0.785 | Q | 11.05 |
| J | 1.287 | R | 16.0 |
| K | 1.838 | T | 26.0 |
A = área calculada del inyector, in2
P1 = set de presión (psig) x (1 + acumulación de la fracción) + la presión atmosférica, psia.
Por ejemplo si la acumulación = 10%, entonces (1 + acumulación de la fracción) = 1,10
As = superficie del recipiente expuesta, ft2
Está también da resultados conservadores.
La presión del conjunto de una válvula convencional es afectada por la presión posterior. La configuración del resorte se puede ajustar para compensar la presión posterior constante.
Determinación de índices de la descarga
Las causas más comunes de la sobrepresión son
1. Fuego externo
2. Incidente en un Tubo Del Cambiador De Calor
3. Expansión Líquida
4. Incidente en el Agua que enfría
5. Incidente De la Electricidad
6. Salida Bloqueada
7. Fallo de los controles automáticos
8. Pérdida de reflujo
9. Reacción química (este calor puede exceder a veces el calor de un fuego externo)
Las primeras tres causas de la sobrepresión en nuestra lista son más favorables a la generalización que las otras y por tanto serán discutidas.
Fuego
La entrada de información del calor del fuego se discute en API RP 520 (referencia 3). Una forma de la ecuación para el líquido que contiene los recipientes es
Q = 21000 F A0.82
donde
Q = Absorción de calor, Btu/hr
Aw = superficie mojada total, ft2
F = Factor del ambiente
Los factores ambientales representados por F son
Recipiente descubierto = 1.0
Aislado = 0.3/espesror de aislamiento, in.
Almacenaje subterráneo = 0.0
Tierra cubierta sobre el suelo = 0.03
La altura para calcular la superficie mojada debe ser
1. Para el recipientes verticales – al menos 25 pies sobre el suelo o el otro nivel en los cuales un fuego podría ser sostenido.
2. Para los recipientes horizontales – al menos igual al diámetro máximo.
3. Para las esferas – no debe ser mayor o igual a 25 pies.
Incidente en el Tubo Del Cambiador De Calor
1. Utilice el líquido que entra dos veces de la sección transversal de un tubo según lo indicado en API RP 520 (referencia 3).
2. Utilice DP = u2/2 g para calcular salida. Puesto que esto actúa similar a un orificio, necesitamos un coeficiente; utilizar 0.7.
Para los líquidos compresibles, si la pérdida en sentido descendiente es menos que la 1/2 aguas arriba, utilizar ½ de la pérdida aguas arriba como DP. Si no utilice la DP actual.
Expansión Líquida
La ecuación siguiente se puede utilizar para el dimensionado de las válvulas de descarga para la expansión líquida.
Q = BH /500 GC
(Api Rp 520, Referencia 3)
donde
Q = capacidad requerida, gpm
H = entrada de calor, Btu/hr
B = coeficiente de la expansión volumétrica por °F:
= 0,0001 para el agua
= 0,0010 para los hidrocarburos ligeros
= 0,0008 para la gasolina
= 0,0006 para los destilados
= 0,0004 para el fuel-oil residual
G = gravedad específica
C = calor específico, Btu/lb °F
Para un mayor detalle consultar las normativas que se citan en esta pequeña guía.
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