Diseño y calculo de valvulas de alivio

Sección 5 Esta sección está dedicada al diseño y operación de sistemas de alivio de presión para las plantas que trabajan con gas. El principal elemento de los sistemas de alivio de presión son los dispositivos individuales de alivio de presión, el sistema de tuberías para la tea, el tambor separador de la tea, y la tea- incluyendo los sistemas de ignición, dispositivos de sellado, purga e inyección de vapor de sofocamiento. Para la aplicación los dispositivos de alivio deben cumplir con la norma ASME. Diseño de sistemas de ayuda también debe cumplir con los códigos estatales y federales, y las leyes, así como los requisitos de la aseguradora que cubre la planta o instalación. Las regulaciones estatales y federales no sólo se refieren a la seguridad, sino también las consideraciones ambientales como la contaminación del aire y del agua y reducción del ruido. En esta sección se presenta un resumen práctico de la información de sistemas de alivio, obtenido a partir de la API y de otras fuentes, abreviado y modificado para este libro. El trabajo de diseño final debe ser coherente con el alcance completo de API, ASME, y otros códigos y requisitos de la especificación. DISEÑO DE LOS DISPOSITIVOS DE ALIVIO Las válvulas de alivio u otros dispositivos de alivio se utilizan para proteger las tuberías y equipos contra el exceso de sobre-presión. La adecuada selección, uso, ubicación y mantenimiento de dispositivos de ayuda son esenciales para proteger al personal y equipo, así como para cumplir con los códigos y las leyes. . La determinación del alivio máximo requerido puede ser difícil. Las cargas de los sistemas complejos están determinados por conservadas suposiciones y análisis detallado. Por supuesto general, dos situaciones de emergencia causadas por fallas en los equipos no relacionados o error del operador no se producirá de forma simultánea (no hay cosa juzgada). La secuencia de eventos deben ser considerados. Para desarrollar y poner en marcha el Alivio se requiere que el ingeniero esté familiarizado con el proceso de diseño global, incluyendo el tipo de bomba y unidades que se usan, la fuente de agua de refrigeración, provisión de repuestos, el diseño de la planta, la instrumentación, y la filosofía de parada de emergencia. En esta sección se sugiere métodos para calcular la capacidad de alivio para la mayoría de condiciones de emergencia, incluidos los incendios. Una referencia común para la determinación de las tasas individuales de alivio está contenida en la Sección 3 del API RP 521.1. El diseño de los dispositivos de descompresión adecuada debe tener en cuenta todas las condiciones para el elemento de equipo individual ya que puede ocurrir algún error. Cada condición de error (upset) debe ser cuidadosamente evaluada para determinar el "peor de los casos" condición de que éste disponga de la capacidad de dispositivos de alivio. Razones por las cuales usar dispositivos de alivio DESCARGA BLOQUEADA La salida de casi cualquier recipiente, una bomba, compresor, calentador, o elemento de otro equipo puede ser bloqueado por un fallo mecánico o un error humano. En este caso, la carga de alivio es generalmente el flujo máximo que la bomba, compresor o fuente otro flujo produce en condiciones de socorro. EXPOSICIÓN AL FUEGO El fuego es uno de los menos previsibles acontecimientos que pueden ocurrir en una instalación de procesamiento de gas, pero es una condición que puede crear los mayores requisitos de sistemas de

alivio. Si el fuego puede ocurre sobre la base de la planta, esta condición puede determinar el tamaño de todo el sistema de alivio, sin embargo, puesto que los equipos pueden estar dispersos geográficamente, el efecto de la exposición al fuego en el sistema de alivio puede estar limitada a un área de parcela. Generación de vapor será mayor en cualquier área que contiene un gran número de recipientes no aislados. Varias ecuaciones empíricas se han desarrollado para determinar las cargas de alivio de los recipientes expuestos al fuego. La fórmula de seleccion varía con el sistema y el líquido considerado. Condiciones de incendio pueden sobre presionar sistemas y lleno-vapor liquido-lleno o de fase mixta. LA RUPTURA DEL TUBO Cuando una gran diferencia existente entre la presión de diseño de los lados de carcasa y tubos de un intercambiador (generalmente una proporción de 1,5 a 1 o mayor), las disposiciones son necesarios para aliviar el lado de baja presión. Normalmente, para el diseño, se considera la ruptura de un solo tubo. El Volumen de alivio para la ruptura de un tubo se puede calcular utilizando las ecuaciones de tamaño apropiados en esta sección. Cuando un lugar fresco entra en contacto con un flujo de calor, se debe considerar los efectos de parpadeo. Asimismo, la posibilidad de una sobrepresión transitoria causada por la liberación repentina de vapor en un sistema todo-líquido debe ser considerada.

CONTROL DE FALLA DE LA VÁLVULA Las posiciones de fracaso de los instrumentos y válvulas de control deben ser evaluados cuidadosamente. En la práctica, la válvula de control no puede fallar en la posición deseada. Una válvula se puede pegar en la posición incorrecta, o un lazo de control puede fallar. El alivio para la protección de estos factores debe ser proporcionada. Las válvulas de alivio deben cumplir requisitos de tamaño a estas condiciones y deben ser sobre la base de coeficientes de caudal (datos del fabricante) y los diferenciales de presión para las válvulas de control específicas y la instalación en cuestión. LA EXPANSIÓN TÉRMICA Si el aislamiento de una línea de proceso en el lado frío de un intercambiador puede resultar en un exceso de presión debido a la entrada de calor desde el lado caliente, a continuación, la línea o lado frío del intercambiador debe estar protegida por una válvula de alivio. Si cualquier artículo del equipo o línea se puede aislar mientras esté llena de líquido, una válvula de alivio debe ser proporcionada por la expansión térmica del líquido contenido. Las bajas temperaturas de proceso, la radiación solar, o cambios en la temperatura atmosférica, puede ser necesaria la protección térmica. Intermitente a través de la válvula de alivio debe ser considerado. LA FALTA DE UTILIDAD La pérdida de agua de enfriamiento puede ocurrir sobre una base a nivel de zona o de toda la planta. Afectado se columnas de fraccionamiento y otros equipos de la utilización de agua de refrigeración. La falta de agua de enfriamiento a menudo rige en el dimensionamiento de los sistemas de quema. Fallo de energía eléctrica, similar a la insuficiencia de agua de refrigeración, se puede producir en una base en toda la zona o planta amplia y puede tener una variedad de efectos. Dado que la bomba eléctrica y unidades de aire más frío del ventilador se emplea a menudo en unidades de proceso, un corte de energía puede causar la pérdida inmediata de reflujo a fraccionadores. Motor compresores impulsados también se apagan. Fallos de alimentación puede resultar en cargas de ayuda más importantes. Instrumento de aire falla en el sistema, ya sea en relación a la falta de energía eléctrica o no, deben ser considerados en el dimensionamiento del sistema de antorcha ya los bucles de control neumático se verá interrumpido. También las válvulas de control asumirá el cargo como se especifica en la "pérdida de aire" y el efecto resultante en el sistema de antorcha debe ser considerado.

DISPOSITIVOS DE DESCOMPRESIÓN Varios dispositivos de alivio de presión están certificados y aprobados en virtud de la Sección VIII del Código ASME para calderas y recipientes a presión que cubre los vasos de presión sin hogar. Se incluyen por resorte de acción directa las válvulas de alivio operadas por piloto, válvulas de alivio y discos de ruptura. Cuando el código que rige es la norma ANSI B31.3 o ANSI B31.84, otros tipos de dispositivos para aliviar la presión tales como reguladores de control, reguladores de la serie, la carga de peso válvulas de seguridad, sellos de líquidos, etc están permitidos. El análisis que sigue se limita a ASME, Sección VIII, los dispositivos. Los dispositivos deben ser compatibles con el servicio y el diseño global del sistema. Ver ASME, Sección I, para aliviar los criterios de calderas que queman. LAS VÁLVULAS DE ALIVIO CONVENCIONALES En una válvula de alivio convencional, la presión de entrada a la válvula se opone directamente por un resorte. La tensión en el resorte se establece para mantener la válvula cerrada a presión normal de funcionamiento, pero permiten que la válvula se abra cuando la presión alcanza la descompresión. Esta es una válvula de presión diferencial. La mayoría de convencionales de alivio de la seguridad de las válvulas disponibles para la industria del petróleo tiene los discos que tienen un área mayor, AD, que el área de asiento de la boquilla, la AN. El efecto de la presión de retorno en las válvulas de este tipo se ilustra en la figura. 5-3. Si el capó se ventila a la presión atmosférica, actúa la presión de espalda con la presión del recipiente a fin de superar la fuerza del resorte, FS, con lo que el alivio de la presión menor que cuando se establece con la presión atmosférica en la salida. Sin embargo, si la tapa del muelle se ventila a la válvula de descarga en lugar de a la atmósfera, actúa la presión de espalda con la presión del muelle a fin de aumentar la presión de apertura. Si la presión de retorno fueron constantes, podría ser tomado en cuenta en el ajuste de la presión establecida. En la operación de la presión de retorno no es constante cuando un número de válvulas de descarga en un colector. Un corte transversal de una válvula de alivio convencional se muestra en la fig. 5-3. Materiales de fabricación de válvulas de seguridad varían según el servicio. LAS VÁLVULAS REGULADORAS DE SOCORRO Balanceadas de alivio de seguridad-las válvulas de incorporar medios para minimizar el efecto de la presión de nuevo en las características de rendimiento - la presión de apertura, presión de cierre, ascensor, y la capacidad de alivio. Estas válvulas son de dos tipos, el tipo de pistón y el tipo de fuelle, como se muestra esquemáticamente en la figura. 5-4. En el tipo pistón, de los cuales se fabrican diversas variaciones, la guía se ventila de modo que la contrapresión en caras opuestas del disco de la válvula se anula, la cara superior del pistón, que tiene la misma área, AP, como el asiento de la boquilla área, AN, se somete a la presión atmosférica por descompresión del capó. Los gases procedentes de bonnetvented equilibradas tipo pistón válvulas deben ser eliminados con una restricción mínima y de una manera segura. En el tipo de fuelle de la válvula de equilibrado, el área efectiva de fuelle, AB, es el mismo que el área de asiento de la boquilla, AN, y, por fijación al cuerpo de la válvula, excluye la contrapresión de actuar en la parte superior de esa zona del disco. El área del disco que se extiende más allá de los fuelles y el área de asiento anular, de modo que no hay fuerzas desequilibradas bajo cualquier presión aguas abajo. El fuelle cubre la guía del disco a fin de excluir el fluido de trabajo del bonete. Para proporcionar una falla o fuga de fuelle es posible, el capó se debe ventilar por separado de la descarga. El equilibrio de seguridad de alivio de presión hace que presiones más altas en los colectores de alivio de descarga posible. Ambos equilibrada de tipo válvulas mostradas en la figura. 5-4 debe tener rejillas de ventilación del capó lo suficientemente grandes como para asegurar que no contrapresión apreciable en las condiciones de flujo de diseño. Si la válvula se encuentra en una ubicación en la que la atmósfera de ventilación (por lo general no es una gran cantidad) presenta un peligro, la ventilación debe ser conducido a un lugar seguro independiente del sistema de descarga de la válvula. El usuario debe obtener los datos de rendimiento en el tipo específico de válvula se está considerando. Un dibujo en sección transversal de una válvula de alivio de equilibrado (fuelles) se muestra en la fig. 5-

4. VÁLVULAS PILOTO DE SEGURIDAD ACCIONADA Una válvula de alivio piloto operado consta de dos partes principales, una válvula principal y un piloto. La válvula utiliza un pistón en lugar de un eje. La presión de entrada se dirige a la parte superior del pistón de la válvula principal. Más área está expuesta a la presión sobre la parte superior del pistón que en la parte inferior para la presión, en lugar de un resorte, mantiene la válvula principal cerrada. A la presión de conjunto, el piloto se abre, lo que reduce la presión en la parte superior del pistón permitiendo así que la válvula principal se abra completamente. Para algunas aplicaciones, piloto operados por las válvulas de alivio están disponibles en la fricción mínima construcción, el diafragma de poco peso (en lugar de los pistones pesados). Las válvulas operadas por piloto puede permitir el reflujo si la presión aguas abajo excede los puntos establecidos. De prevención de contraflujo se requiere en las válvulas conectadas a las cabeceras de socorro comunes. Una válvula de retención, la válvula de pistón tipo de división, o un dispositivo antirretorno en la línea piloto se puede utilizar. Una válvula piloto típico alivio operada se muestra en la fig. 5-5. Esta válvula de estilo debe ser considerado para las solicitudes relativas a la presión de respaldo alto, presión alta, o cuando hermeticidad del asiento premium que se desea. FLEXIBLES VÁLVULAS DE ASIENTO DE SOCORRO Con el uso de asiento de metal-metal convencional o equilibradas las válvulas de alivio de tipo donde la presión de funcionamiento es cercana a la presión establecida, algo de filtración se puede esperar a través de los asientos de la válvula (referirse a la Norma API 527) 5. Resilientes las válvulas de alivio de seguridad, ya sea con un sello O-ring del asiento o asientos de plástico puede proporcionar integridades asiento que exceden la Norma API 527 (Fig. 5-6), sin embargo, hay limitaciones de compatibilidad de la temperatura y el material cuando se utilizan estas válvulas, y las instrucciones del fabricante debe ser consultado. Aunque las válvulas de este tipo proporcionan cerca de cero fugas hasta que el daño se produce el asiento, los asientos resistentes pueden erosionar rápidamente una vez que las fugas se inicia. LA ROTURA DEL DISCO Un disco de ruptura consiste en un diafragma delgado celebrada entre las bridas. El disco está diseñado para romperse y aliviar la presión dentro de las tolerancias establecidas por el Código ASME. Los discos de ruptura puede ser utilizado en plantas de procesamiento de gas, aguas arriba de las válvulas de alivio, para reducir las fugas y menor deterioro de la válvula. En estas instalaciones, la presión en la cavidad entre el disco de ruptura y la válvula de alivio se deben controlar para detectar un disco herniado. En algunas aplicaciones, un disco de ruptura con una presión nominal superior está instalado paralelo a una válvula de alivio. Un disco de ruptura está sujeto a la falla por fatiga debido a los ciclos de presión de operación. Para establecer los intervalos de reemplazo recomendadas, consultar a los proveedores de discos de ruptura Pagina 7 Los discos de ruptura se debe utilizar como el dispositivo de alivio primaria sólo si se utiliza una válvula de alivio de presión no es práctico. Algunos ejemplos de este tipo de situaciones son las siguientes: (A) El rápido ritmo de aumento de presión. Un sistema de válvula de alivio de presión no reacciona lo suficientemente rápido o no se puede hacer suficientemente grande como para evitar la sobrepresión, por ejemplo, un intercambiador de rotura caso tubo o una reacción descontrolada en un recipiente. (B) la zona para aliviar el gran necesario. Debido a extremadamente altas velocidades de flujo y / o presión para aliviar baja, proporcionando el área requerida para aliviar con un sistema de válvula de alivio de presión no es práctico. (C) Un sistema de válvula de alivio de presión es susceptible de ser conectado, y por lo tanto inoperable, durante el servicio.

TAMAÑO DE LOS DISPOSITIVOS DE ALIVIO Después de la capacidad requerida de alivio de una válvula de alivio ha sido determinada, el área del orificio mínimo requerido debe ser calculado. Estándar de la industria para la designación del orificio, área del orificio, dimensiones de las válvulas, los tamaños de cuerpo de la válvula, y presión están disponibles. Los orificios estándar disponibles - por designación de la letra, área del orificio, y el tamaño del cuerpo de la válvula - se muestra en la figura. 5-7. Además de los tamaños estándar, las válvulas de alivio de muchos se fabrican con las zonas de orificios más pequeños que "D", y algunas válvulas de alivio operada por piloto contienen áreas de orificio mayor que "T" Los fabricantes deberían ser contactado para obtener información sobre tamaños no estándar. La presión del conjunto y la sobrepresión tiene que situarse dentro de los límites permitidos por los códigos aplicables. Análisis del sistema debe incluir las tuberías de aguas abajo. Por ejemplo, considerar el uso de una válvula de alivio a un buque con una presión máxima de trabajo de 100 psig. La válvula de alivio de presión establecida es de 100 psig, y la sobrepresión máxima permitida es de 10% (10 psig). El recipiente a presión cuando el alivio debe limitarse a 110 psig (100 psig presión establecida más 10 psi de sobrepresión máxima). Presión después de la acumulación de la válvula de alivio no debe provocar que el recipiente a presión superior a la sobrepresión máxima permitida. Dimensionamiento para el Alivio del gas o vapor La tasa de flujo a través de una boquilla de válvula de alivio es dependiente de la presión absoluta aguas arriba (como se indica en la ecuación 5-1, la ecuación 5-2, 5-3 y la ecuación) y es independiente de la presión aguas abajo, siempre y cuando la presión aguas abajo es menor que la presión de corriente crítica. Sin embargo, cuando la presión aguas abajo se incrementa por encima de la presión de flujo crítico, el flujo a través de la válvula de alivio se reduce materialmente (por ejemplo, cuando la presión aguas abajo es igual a la presión aguas arriba, no hay flujo). La presión de corriente crítica, el PCF, se puede estimar la relación de los gases perfectos se muestra en la ecuación 5-5. Como una regla general, si la presión aguas abajo en la válvula de alivio es mayor que la mitad de la presión de entrada de la válvula (ambas presiones en unidades absolutas), entonces la boquilla de la válvula de alivio experimentará flujo subcrítico. C1 y Kb puede obtenerse a partir de Fig. 5-8, 5-9, 5-10, y 5-11. Para el diseño final, K puede ser obtenido a partir del fabricante de la válvula. Un valor de K de 0,975 puede ser utilizados para un dimensionamiento preliminar

Para valores K=1 queda indeterminado c1 en la ecuación 5-3

A constante contrapresión del factor de tamaño Kb para válvulas de seguridad convencionales (vapores y gases)6

% contrapresion 

kb 

contrapresion * 100  r (100 ) presion fijada  sobrepresion

735F2 1  r capacidad con contrapresion  capacidad no min al sin contrapresion C

Presion fijada (MAWP) = 100 lb/in2 manometrica

Contrapresion superpuesta = 70 lb/in2 manometrica Spring set = 30 Spring Sobre presion = 10 lb/in2

70  14,7  10 * 100 100  14,7  10 % contrapresion  76% % contrapresion 

En el diagrama Kb= 0,89

Nota: Este cuadro es un ejemplo típico y aptos para su utilización solo cuando se desconoce de la válvula el punto de presión critico de los vapores o gases es desconocida; de lo contrario, el fabricante de la válvula deberá proporcionar los datos Flujo Subcrítico Corrientes de presiones, P2, por encima de la corriente crítica de presión, PCF, el área del orificio de la válvula de alivio puede calcularse a partir de

F2 obtenida de la figura 5-12

Dimensionamiento para el Alivio del vapor Válvulas de seguridad y alivio de vapor son tamaño servicio mediante una modificación de Napier flujo de vapor de fórmula. Fabricantes de Válvulas pueden suministrar tablas de capacidad de vapor saturado d. Un factor de corrección, Ksh, deben ser aplicados para válvulas de seguridad con servicio de vapor sobrecalentado.

Para las válvulas de alivio de seguridad en el servicio de vapor, el área requerida puede ser estimada a partir de las siguientes ecuaciones de la Código ASME: (Para ASME Sección VIII

Ver Fig. 5-13 para factores de corrección en sobrecalentamient. Para vapor saturado a ninguna presión, Ksh = 1,0 .. Dimensionamiento para el Alivio del líquido Flujo turbulento - fuelle convencionales y equilibrada las válvulas de alivio en el servicio de líquido se pueden clasificar por el uso de la ecuación 5-8. Las válvulas de alivio operadas por piloto debe ser utilizado en aplicaciones con líquidos sólo cuando el fabricante ha aprobado la aplicación específica.

Flujo Laminar - Para el flujo de líquido con números de Reynolds < 4.000, la válvula debe ser de un tamaño primero con Kv = 1 a fin de obtener un área preliminar de descarga requerida, A. De los tamaños de orificio estándar del fabricante, el próximo tamaño de orificio, A’ debe utilizar en la determinación del número de Reynolds, Re, de cualquiera de estas relaciones:

Después de determinar el número de Reynolds, el factor Kv es obtenido a partir de la figura. 5-15. Dividir el área preliminar (A’) por Kv para obtener un área corregida para la viscosidad. Si la corrección superficie rebasa la superficie del orificio estándar elegido, repita el procedimiento utilizando el siguiente orificio más grande estándar. Tamaño de los de alivio térmico Lo siguiente puede ser utilizado para aproximar las tasas de alivio de líquidos ampliado por fuerzas termales donde no se genera vapor en ajuste de válvula de alivio y máximo temperature 6. Los cálculos presentados suponen el líquido no es compresible.

Los coeficientes para esta ecuación se puede encontrar en la figura. 23-2. Los valores típicos del coeficiente de dilatación del líquido, B, a 60 ° F son:

Por las condiciones atmosféricas, tales como la radiación solar, la superficie área del elemento o línea en cuestión deberá ser calculado. La radiación solar se debe determinar para el área geográfica [típicamente 250-330 Btu / (h · m²)] y se aplicó a la superficie área a la aproximación de Q (Btu / h). Cuando el caudal se calcula, la superficie necesaria para el alivio Se puede encontrar a partir de las ecuaciones de flujo de líquidos turbulentos. Dimensionamiento para el Alivio de fase mixta Cuando una válvula de seguridad debe aliviar un líquido y gas, que se pueden clasificar por: Variable o constante contrapresión Tamaño factor, Kb, fuelles equilibrados de válvulas de seguridad (vapores y gases)6

% presion manometric a 

kb 

contrapresion * 100 presion fijada

capacidad con contrapresion capacidad no min al sin contrapresion

Nota: Las curvas anteriores representan los valores recomendados de un número de fabricantes de válvulas de alivio y puede ser utilizada cuando el real punto de presión de corriente crítica para del vapor o gas es desconocida. Cuando la marca es conocida, se debe consultar para al fabricante la corrección o factor. Estas curvas son para presiones establecidas de 50 lb/in2 y superiores. Se limitan a la contrapresión debajo de la presión crítica de flujo para un determinado ajustar la presión. Se ven limitados para flujos subcriticos por debajo de 50 lb/in2, el fabricante debe ser consultado por los valores de Kb.

Los valores de F2 para flujo subcrítico 6

  

Determinar el tipo de gas y el tipo de líquido que debe ser aliviada Calcular el área del orificio requerida para aliviar el gas antes indicado. Calcular el área orificio requerida para aliviar el líquido antes indicado.



Resumen las superficies totales calculados para líquidos y vapores para obtener el total de área del orificio requerido.

Cuando el fluido a ser aliviado a través de una válvula de seguridad es un líquido intermitente, es difícil saber qué porcentaje de liquido que en realidad se produce en la válvula con el fin de estimar el total del área requerida del orificio con los cuatro pasos anteriores. Para ello se plantearse la existencia de una expansión isoentálpica de todo el vapor está formado en la válvula. Luego, utilizando los valores de entalpía, se calcula la cantidad de vapor que se forma mediante la ecuación 5.12. Una vez que las cantidades de vapor y el líquido presente en el supuesto válvula están determinados, el área total del orificio puede ser requerida calculado.

El método anterior de tamaño de los flujos mixtos y líquidos intermitentes asume velocidad sónica inexistente. Para seleccionar las medidas cerca de condiciones acústicas, donde el caudal máximo se puede producir, utilizar el método de Fauske para el dimensionamiento. El

tamaño

de

los

incendios

El método de cálculo de la velocidad de alivio para los incendios de tamaño puede obtenerse a partir de API RP 5211, de la API estándar 25108, NFPA 589, y, posiblemente, otros códigos o normas locales. Cada una de estas referencias abordan el problema de una manera ligeramente diferente. Muchos sistemas que requieren alivio de fuego contienen líquidos y / o líquidos en equilibrio con el vapor. La capacidad de alivio de Fuego en esta situación es igual a la cantidad de líquido vaporizado generada a partir de la energía calorífica liberada del fuego y se absorbe por el recipiente que contiene líquido. La parte más difícil de este procedimiento es la determinación de calor absorbido. NFPA 58 se aplica a (propano y butano) de gas LP sistemas. Se presentan los requisitos de capacidad de alivio para los buques en términos de la velocidad de descarga de aire, Qa, y el área de la embarcación de acuerdo con la ecuación:

Esta capacidad de alivio es a 120 por ciento del máximo permisible presión de trabajo (sobrepresión del 20% es permisible para incendios solamente). API estándar 25108 se aplica a gas LP (propano y butano)

en el diseño de los terminales marinos y tubería. Esta norma expresa los requisitos para el alivio de fuego en términos de la norma pies cúbicos de aire por minuto determinado a 120% del máximo presión de trabajo.

Nota: El factor de 0,6 en la ecuación 14.5 es aplicable solamente para los contenedores más de 120.000 galones, y si la ubicación de los equipos tiene tanto un buen drenaje como buenas instalaciones de

extinción

de

incendios.

Después de la determinación de Qa, la boquilla de la válvula de alivio de tamaño requerido se calcula utilizando la ecuación 5-2 con las propiedades adecuadas de aire. API RP 520 parte I6, se aplica a las refinerías y plantas de proceso. Expresa las necesidades de socorro en términos de aporte de calor a partir del fuego dentro del recipiente.

El factor F en las ecuaciones 5-14 y 5-15 se determina a partir Fig. 5.16. Aw en las ecuaciones 5-14 y 5-15 es el total de la superficie humeda, en metros cuadrados. La superficie humedecida por el líquido cuando el depósito se llena hasta la temperatura máxima. Se incluye al menos la porción de un depósito dentro de una altura de 25 pies por encima del grado. En el caso de las esferas y esferoides, el término se aplica a la parte del tanque hasta la elevación de su diámetro máximo horizontal o una altura de 25 pies, que sea mayor. Grado por lo general se refiere a la tierra, pero el grado puede ser cualquier nivel en el que un área considerable de expuesto inflamable líquido está presente. La cantidad de vapor generado se calcula a partir del calor latente del material en el alivio de la presión de la válvula. Para alivio fuego solamente, esto puede ser calculada a 121% del máximo presión de trabajo. Todas las demás condiciones debe calcularse el 110% de presión máxima de trabajo para los dispositivos individuales de socorro. Cuando el calor latente se determina, requiere capacidad de alivio se puede encontrar por:

La W valor se utiliza para el tamaño del orificio de la válvula de alivio con la ecuación 5-1 o de la ecuación 5-4. El calor latente de componentes puros y algunos hidrocarburos parafina mixto materiales pueden ser estimadas mediante la fig. 12 de la API RP 5206. Datos latentes de calor también se puede obtener mediante la realización de cálculos rápidos. Mezcla de Hidrocarburos hierven por encima de una temperatura gama dependiendo de la composición líquida, por lo tanto, la consideración se debe dar a la condición de que hará que el mayores requerimientos de generación de vapor, debido a la entrada de calor de un incendio. Cálculos precisos de estado no estacionario rara vez son necesarias. El calor latente se aproximará a un valor mínimo cerca del crítico. Cuando no hay una mejor información está disponible, un conservador valor mínimo de 50 Kcal / Kg se utiliza normalmente. Para los recipientes que contienen sólo el vapor, API RP 520 ha recomendado la siguiente ecuación para determinar el alivio requerido área basada en el fuego:

F` puede ser leído a partir de la figura. 5-17. Cuando un recipiente se somete a temperaturas de fuego, la resultante temperatura del metal puede reducir enormemente la presión nominal de la embarcación. Diseño de esta situación debe considerar un emergencia despresurización del sistema o un sistema de pulverización de agua para Mantenga limpios temperaturas más frescas. Consulte la API RP 520 Parte I, Apéndice D. Una discusión sobre la despresurización de vapor se pueden encontrar en API RP 521, párrafo 3.19.

INSTALACIÓN DE LA VÁLVULA DE ALIVIO Instalación de la válvula de alivio requiere una cuidadosa consideración de la entrada de tuberías, líneas de sensores de la presión (si se utiliza), y puesta en marcha procedimientos. Una mala instalación puede hacer que el alivio de seguridad la válvula sea inoperable o restringir severamente la capacidad de alivio de la válvula. Cualquiera de estas condiciones pone en peligro la seguridad de la instalación. Muchas instalaciones de válvulas de alivio de que las válvulas de bloqueo antes y después de la válvula de alivio para las pruebas en servicio o eliminación, sin embargo, estas válvulas de bloqueo debe ser sellado o cerrado con llave. Las tuberías de entrada El diseño adecuado de las tuberías de entrada de las válvulas de seguridad es extremadamente importante. Las válvulas de alivio no debe instalarse en lugares físicamente convenientes, a menos que las pérdidas de presión de entrada se les de la consideración adecuada. La ubicación ideal es la directa conexión a los equipos protegidos para minimizar las pérdidas de entrada. API RP 520, Parte II recomienda una presión máxima de entrada pérdida de una válvula de alivio de tres por ciento de la presión establecida. Es también un requisito del Código ASME. Esta pérdida de presión será el total de la pérdida de entrada, la pérdida de línea, y la pérdida de bloque de válvulas (si se utiliza). La pérdida se deberá determinar con la máxima calificación flujo a través de la válvula de seguridad. Aprobación de tuberías

El tamaño de la tubería de descarga adecuada para la primavera de mando directo válvulas es crítico. Un incorrecto tamaño, puede causar el fracaso de la válvula. Las pérdidas de presión se puede producir en las cabeceras de descarga causando contrapresión excesiva y presión de retorno excesiva puede causar problemas para el cierre de la válvula de alivio . Cuando la válvula se cierra, la presión de regreso en las disminuciones de descarga de cabecera, y la válvula vuelve a abrir. Ciclos rápidos puede ocurrir ya que este proceso se repite. Además, ajustar la presión de otros convencionales válvulas conectadas al mismo sistema de descarga puede verse afectados adversamente por tal presión excesiva atrás. Ver Fig. 05.18. Levante y ajuste la presión de las válvulas de alivio operadas con piloto el piloto venteado a la atmósfera no se ven afectados por atrás presión, sin embargo, si la presión de descarga puede exceder el La presión de entrada (por ejemplo, tanques de almacenamiento de material de baja presión de vapor), bloqueador de flujo (bloque vacío) debe ser utilizado. La válvula de alivio de presión equilibrada conjunto no será tan significativamente afectadas por la contrapresión en la primavera de mando directo válvulas. Las válvulas reguladoras de socorro van a sufrir de elevación reduce a medida una copia de seguridad aumenta la presión. Esto se muestra en la aplicación del Kb factor de las válvulas reguladoras (fig. 5-11). La capacidad de la válvula de alivio de cualquier válvula de alivio está restringido por la presión de nuevo si la presión de descarga excede el crítico flujo de presión.

La tubería de descarga debe ser al menos del mismo tamaño que la válvula salida, pero generalmente es de mayor diámetro que la salida de la válvula tamaño para limitar la presión de retorno. Variable o constante presión de retorno de tallas Equilibradas de fuelle de socorro válvulas de seguridad (solamente líquidos

Kw

Factor

de

Un artículo útil en la sensibilidad de las válvulas de alivio a adecuada entrada y diseño tubería de salida ha sido publicado por Van Boskirk.13 fuerza de reacción En las válvulas de alta presión, las fuerzas de reacción durante el relieve son arriostramiento sustanciales y externa puede ser requerido. Vea las ecuaciones en la API RP 520 para el cálculo de esta fuerza. ciclos rápidos

Ciclación rápida puede producirse cuando la presión en la entrada de la válvula disminuciones en el inicio del flujo de la válvula de alivio a causa de excesiva pérdida de presión en la tubería a la válvula. Bajo estas condiciones, la válvula ciclo a un ritmo rápido que se hace referencia como "parloteo". La válvula responde a la presión en su entrada. Si la presión disminuye durante el flujo debajo de la válvula vuelva a colocar el punto, la válvula se cierra, sin embargo, tan pronto como el flujo paradas, la pérdida de presión de la tubería de entrada

se convierte en cero y la presión del en la entrada de la válvula se eleva a la presión del tanque, una vez más. Si el recipiente a presión sigue siendo igual o mayor que la válvula de alivio ajustar la presión, la válvula se abre y cierra de nuevo. La entrada pérdida de presión debe limitarse a 3%. Una válvula de alivio de gran tamaño pueden también parloteo ya que la válvula puede aliviar con rapidez suficiente cantidad de líquido contenido para permitir que el buque presión disminuya en un momento de nuevo a fijar por debajo de la presión sólo a aumentar rápidamente de nuevo. Ciclo rápido y reduce la capacidad de es destructivo para el asiento de la válvula, además de someter toda la las partes móviles de la válvula a un desgaste excesivo. El exceso de vuelta presión también puede causar un ciclo rápido como se discutió anteriormente. Chatter resonante Charla resonante puede ocurrir con válvulas de seguridad cuando la entrada tubería produce pérdidas excesivas de presión en la entrada de la válvula y la frecuencia natural acústico de los enfoques de tuberías de entrada la frecuencia natural de la mecánica de la válvula básica las partes móviles. Cuanto mayor sea la presión de tarado, mayor será la válvula tamaño, o mayor es la tubería de entrada pérdida de presión, es más probable charla resonante se producirá. Charlas de resonancia es incontrolable; es decir, una vez iniciado no se puede parar a menos que el presión se elimina de la entrada de la válvula. En la aplicación real, Sin embargo, la válvula puede autodestruirse antes de un cierre puede llevará a cabo debido a la magnitud muy grande el impacto fuerzas involucradas. Asiento de fugas de válvulas de alivio Fuga en el asiento se especifica para la primavera convencional de mando directo metal-metal de válvulas sentado en un API RP 527. Lo importante factor en la comprensión de la fuga de asiento admisible es que se afirma el 90% del punto de ajuste. Por lo tanto, a menos que el asiento especial lapeado se especifica o se utilizan diseños de asiento blando, una operación de la válvula con un diferencial de 10% entre las presiones de operación y un conjunto Se puede esperar que gotee. No hay estándares de la industria de válvulas de asiento. en general fuga no se espera que si la válvula funciona para un minuto a 90% de la presión fijado y, en algunos casos, ninguna fuga a 95%, o incluso superior. Largos intervalos de tiempo podría promover fugas. La aplicación de válvulas de asiento no muy extrictas limita la operación de las temperaturas. Las directrices del fabricante debe ser consultado. Sistema de alivio TUBERÍA DE DISEÑO Agrupación de Sistemas No es inusual aliviar los materiales no inflamables y no tóxicos, tal como aire, vapor, dióxido de carbono, y el agua directamente a la atmósfera. Para proteger al personal, las precauciones que tomarse en ventilación caliente, frío, o materiales de alta presión. En ciertos casos, hidrocarburos socorro corrientes de vapor puede ser descargado a la atmósfera. Sin embargo, la decisión de cumplir con hidrocarburos u otros vapores inflamables o peligrosos a la atmósfera debe garantizar que la eliminación puede llevarse a cabo sin crear un riesgo, tales como la formación de gases inflamables mezclas a nivel de grado o en estructuras elevadas, la exposición del personal a la atmósfera tóxica o asfixiante, el encendido de los flujos de ayuda en el punto de emisión,

ruido los niveles de corrosión o de la contaminación del aire.

excesivo