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Sistemas de alivio de
presin
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Los equipos que componen una planta de procesodeben protegerse de sobrepresiones causadas por
circunstancias anormales.
Los elementos ms comunes son
Vlvulas de seguridad y alivio: Vlvulas que permanecen cerradas poraccin de un resorte. Cuando la presin a la entrada vence la fuerza delresorte la vlvula se abre descargando hacia un lugar seguro. Se calibranpara que abran a la presin de diseo del recipiente que protegen
Discos de ruptura: Elemento fusible que se instala en una boca delrecipiente, calculado para que rompa a una presin algo menor que la
que soporta el recipiente
Vlvulas de presin y vaco. Para proteccin de tanques atmosfricos.Poseen clapetas que abren a muy baja sobrepresin o vaco permitiendoaliviar gases o admitir aire en el tanque
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Elementos de proteccin contra
sobrepresiones
Vlvulas de seguridad y alivio Vlvulas de presin y vaco
Discos de ruptura
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Cdigo ASME: Obligatorio en USA
Define algunos requerimientos de proteccin contra sobrepresiones
Presin de operacin: es la presin normal de trabajo del equipo. La que seobtiene del balance de masas
Presin de diseo: Todos los procesos pueden tener fluctuacionesconsideradas normales y para las que se desea que la planta contineoperando. Suele fijarse como un cierto % de la presin de operacin (Porejemplo 10% o 2 kg/cm2 , lo que sea mayor)
Presin mxima admisible de trabajo (maximum allowable workingpressure). La fija el diseador mecnico. Puede ser algo mayor que lapresin de diseo debido a la utilizacin de espesores standard de chapa
Presin de prueba hidrulica: Por cdigo= 1.3 x p. diseo
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Diseo de un sistema de alivio de presiones
Etapas
Determinacin del caudal a aliviar
Seleccin del tipo de dispositivo Clculo del rea de alivio
Diseo del sistema de descarga a atmsfera
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Determinacin del caudala aliviar
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Determinacin del caudal a aliviar
Hiptesis de contingencia nica:
Se deben analizar todas las hiptesis decontingencia y elegir la ms crtica. Se supone
que las contingencias no ocurren en forma
simultnea
Se excluyen las fallas latentes
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Determinacin del caudal a aliviar
Caso de fuego externo
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Determinacin del caudal a aliviar
Caso de fuego externo
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Determinacin del caudal a aliviar
Caso de fuego externo
Aeroenfriadores: un caso complicado
Mucha superficie expuesta al fuego, pero en el caso de loscondensadores el volmen lquido que contienen es pequeo.
En ciertos casos puede que ese lquido, totalmente vaporizadosea un porcentaje pequeo del volumen de vapor del sistema.
API 521 no da ninguna recomendacin, pero sugiere analizar:
Considerar como superficie mojada solo la superficie sin aletas
Para condensadores tomar el 30% como superficie mojada
Considerar reemplazar 21000 por 12000 en la frmula de Q Analizar instalar el equipo con pendiente para facilitar el
drenaje
API 521 ed 2007: considerarlo como piping
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Determinacin del caudal a aliviar
Caso de fuego externo
Una vez calculado el flujo de calor, se debe traducir en un caudal a aliviar
Si se trata de un fluido que se vaporiza W= Q/l
Lquidos: considerar la expansin trmica: gpm= B.Q/500.g.c
B= coef expansin cbica por F
Q= BTU/hC= BTU/lbF
g= grav especfica
Fluido cerca del punto crtico
Aproximacin: tomarl= 50 BTU/lb cerca del punto crtico(API 521
3.15.3.1)
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Determinacin del caudal a aliviar
Caso de fuego externo
La evaporacin del lquido contenido en el recipiente es lo que permite
evacuar el calor recibido
En el caso de los recipientes que no contienen lquido, la falla se produce
por alta temperatura del material. El nico recurso es despresurizar elequipo para reducir la presin a la que est sometido y enfriar con agua
externamente (recipientes con gas o fluidos supercrticos)
Despresurizacin: Tpicamente reducir la presin un 50% en 15
minutos
Tener en cuenta la entrada de calor por el fuego, cambio de
densidad del vapor durante la despresurizacin y flasheo de
lquidos que pudieran estar en el sistema (usar mdulo de Hysis)
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Determinacin del caudal a aliviar
Expansin trmica de lquidos confinados
(Ej tramos de caeras que pueden quedar bloqueados llenos de
lquidos)
En general se pone una vlvula de alivio de x 1.
En grandes pipelines estimar la entrada de calor y calcular el
caudal a aliviar por dilatacin trmica
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Limitadores de caudal (orificio de restriccin)
W=2140.Ko.A. p.D
Caudal a travs de un orificio
lquidos
A= rea i2
D= densidad (lb/ft3)
W= lb/h
p= psi
Ko= coef de orificio
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Limitadores de caudal (orificio de restriccin)
Caudal a travs de un orificio
Gases o vapores1 1
12.Ko.A.p1.W=Ko.A.. p .D =
R.T
12/
2 2
1 1
k
k-1
2 2crit 1 2crit
1544
24061
2si p
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Limitadores de caudal (orificio de restriccin)
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Caudales a travs de una vlvula globo(valores en lb/h)VAPOR AIRE O N2
Presin de
entrada(psig)
11 165 495 82.5 110 137.5
Tamao
213 1400 3860 1240 1590 1940
373 2460 6760 2170 2780 3400
1 604 3990 11000 3520 4510 5510
1 1420 9390 25800 8290 10600 13000
2 2350 15500 42600 13700 17500 21400
3 5170 34100 93800 38600 38600 47100
AGUA
p a travs de lavlvula (psi)
55 82.5 110
21500 26300 30300
37600 46100 53200
1 61000 74700 86300
1 144000 176000 203000
2 237000 210000 33500
3 522000 639000 73800
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
Condiciones de proceso
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Determinacin del caudal a aliviar
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Determinacin del caudal a aliviar
Si fuera necesario modelar la rotura del tubo, el clculo puede ser complejo. Sedebe analizar la capacidad de las caeras que conducen el fluido de baja presinpara aliviar el caudal, teniendo en cuenta posibles efectos de vaporizacin,aceleracin de lquido etc
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Determinacin del caudal a aliviar
Explosiones:
No se pueden aliviar con vlvulas de seguridad. Instalar discosde ruptura, que an no siempre son efectivos
En caso de ser posible, aumentar la presin de diseo.
Tpicamente para hidrocarburos, la presin durante unaexplosin aumenta 7 veces.
Si la explosin ocurre a presin atmosfrica (ej flare KOD) llegaa 7 bar(a). Si se disea el equipo a 4.5 bar(g) en la explosinestara por debajo de la presin de prueba hidrulica
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Determinacin del caudal a aliviar
Vaporizacin sbita
Ejemplo tpico: Agua o hidrocarburos livianos en hot oil
Es muy dificil prever. Lomejor es cubrir conprocedimientosoperativos
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Seleccin del
dispositivo de alivio
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Seleccin del dispositivo de alivio
Vlvulas de seguridad
(gases o vapores)
Vlvulas de alivio
(lquidos)
Vlvulas de seguridad
y alivio (gases o lquidos)
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Seleccin del dispositivo de alivioVlvulas de seguridad (gases o vapores)
Accin pop: abren
totalmente cuando se
alcanza la presin de set y
permanecen abiertas por un
efecto dinmico originado
en el cambio de direccindel fluido a alta velocidad
en la hudding chamber. Ese
efecto da origen al
blowdown (una vez que el
fluido comenz a descargar
se requiere que la presindisminuya por debajo de la
presin de set para que la
vlvula cierre
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Seleccin del dispositivo de alivio
Vlvulas de alivio(lquidos)
Comienzan a abrircuando se alcanza la
presin de set yalcanzan su mximaapertura para unaacumulacin igual al10% de la presin deset
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Seleccin del dispositivo de alivio
Vlvulas de seguridady alivio :
Pueden usarse para
cualquiera de las dos
funciones gracias a la
presencia de un anillo
de blowdown que
penetra dentro de la
hudding chamber. En la
posicin superior acta
como vlvula de
seguridad y en la
posicin inferior como
vlvula de alivio
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Seleccin del dispositivo
Vlvula operada por piloto
VentajasHasta alcanzar la presin de
set, la fuerza de cierre
aumenta con la presin
Independiente de la
contrapresin
Se puede automatizar para
que funcione como vlvula
telecomandada
Inconvenientes
Posibilidad que se tape
El O ring es un elemento
delicado
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Seleccin del dispositivo de alivio
Descarga de gas a travsde una tobera
Las vlvulas de seguridad
trabajan en rgimen crtico.
El caudal depende de lapresin del recipiente y del
rea de la tobera y es
independiente de la
contrapresin, pero la
contrapresin juega un
papel importante en laapertura de la vlvula
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Seleccin del dispositivo de alivio
Contrapresin:
Causada por la cada de
presin del gas en el
colector.
Contrapresin propia(built up backpressure):
Causada por la descarga
de la propia vlvula. No
existe si la vlvula est
cerrada.
Contrapresin sobreimpuesta (superimposed backpressure): causada por lasdescargas de otras vlvulas
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Seleccin del dispositivo
Efecto de la contrapresin
La fuerza sobre el disco en una
vlvula convencional se ve
afectada por la contrapresin.La contrapresin tiende a cerrar
la vlvula
En una vlvula de fuelle
balanceada la contrapresin
acta sobre igual superficie en
ambas caras del disco
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Seleccin del dispositivo
no balanceada balanceada
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Seleccin del dispositivo
Efecto del chattering en vlvulas no balanceadas
Vlvulas no balanceadas no pueden usarse cuando la contrapresin
propia es ms del 10% de la presin de set
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Seleccin del dispositivo
Chattering por alta cada de presin en la lnea de entrada
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Seleccin del dispositivo
Efecto de la contrapresin sobreimpuesta sobre una vlvula convencional
Se debe corregir la tensin
del resorte
Si la contrapresin
sobreimpuesta es variable, la
vlvula convencional no se
puede usar
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Seleccin del dispositivo
Ventajas del fuelle
No tiene la limitacin del 10% de contrapresin propia.Tericamente se puede usar hasta 50% de sobrepresin,aunque es aconsejable no ms de 30%
No hace falta corregir la tensin del resorte para contrapresinsobreimpuesta
Abre siempre a la misma presin
Inconvenientes
El fuelle es un elemento delicado. Si se rompe el fuelle lavlvula deja de ser balanceada
El fuelle debe estar venteado a la atmsfera. Peligroso si es ungas txico en caso de rotura del fuelle
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Seleccin del dispositivo
Discos de ruptura
Ventajas
Pueden construirse en materiales resistentes a la corrosin
Gran capacidad
Bajo costo
Inconvenientes
Prdida del inventario y parada de la planta
Requiere mayor margen entre presin de operacin y de rotura
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Seleccin del dispositivo
Discos de ruptura
Presin de rotura especificada: la solicitada por el comprador
Presin de rotura estampada: La presin a la que el disco rompe segn
ensayos realizados. Puede ser mayor o menor que la especificada, perodebe encontrarse dentro del rango de fabricacin indicado por el fabricante
Rango de fabricacin: Es el rango de presiones dentro del cual el discopuede ser estampado. Normalmente el fabricante indica un rango en ms yen menos con respecto al valor de la presin especificada
Tolerancia a la rotura: es la variacin alrededor de la presin marcada
dentro de la que el disco puede romper Relacin de operacin: cociente entre la mxima presin operativa y la
presin de rotura estampada. La sugiere el fabricante
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Seleccin del dispositivo
Discos de ruptura
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Forma de especificar
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Seleccin del dispositivoTipos de discos
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Seleccin del dispositivo
Combinacin discovlvula
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Clculo del rea de alivio
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Clculo del rea de alivio de la PSV
Las vlvulas de seguridad pueden
calcularse asumiendo una evolucin
isoentrpica en la tobera
2 2p2
2 1
p1
22
2 2 2
2
2
p2
Balance de cantidad de movimiento
v -vg.z .dp + F + W=0
2
v= velocidad vol.especifico
en una tobera sin friccion (isoentropica)
v1=0 z=0 W=0 F=0
W.Wv =
A . A
W.1
2 A
v
v
v
vv
p2
1
1/2p2
p1
2 2
.dp
2. .dpW
A
v
v
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Cuando un fluido se expande isoentropicamente desde una presin p1
hasta p2 sin realizar trabajo, la expansion cumple con
1/ 2p2
22
p12
W.v 2. .dp
A
vv
1/ 2p2
2
p12 2
v W2. .dp
. A
vv
o bien
esta expresin da la velocidad msica a lo largo de la evolucin
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Se puede calcular a lo largo de la expansin el valor de v
(velocidad) y el valor de G (veloc msica)
Se observa que la funcin G vs p2 pasa por un mximo y
luego se reduce a pesar que aumente la velocidad
Esto implica que el rea del conducto debe pasar por un
mnimo para mantener isoentrpico el flujo.
Es decir que se requiere una tobera convergente divergente
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la tobera de la vlvula de seguridad es solo convergente de
modo que ena vez alcanzado el G maximo en la garganta, la
presin cae bruscamente hasta el valor de la presin de salida
En la garganta se establece una presin distinta a la de salida
de la vlvula
Si l i d d d l l d id d l
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Si la presin de descarga de una vlvula de seguridad es lo
suficientemente alta como para que no se alcance este valor de Gmax, la
presin en la garganta ser igual a la presin de descarga.
Pero si la presin en la descarga es inferior a la que provoca el Gmax, la
expansin isoentrpica llega hasta la garganta con una presin mayor quela de descarga, y luego el fluido disminuye bruscamente la presin a la
salida con una onda de choque altamente irreversible.
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Clculo del rea de alivio de la PSV
1/ 2p2
22
p12
W.v 2. .dp
A
vv
La integral se debe calcular
siguiendo una isoentrpicaEl punto 2 corresponde a las
condiciones en la garganta de la
tobera
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Es decir que la presin en la garganta siempre ser la que provoque el
mximo G siguiendo una expansin isoentrpica hasta la presin de
descarga.
Si la presin de descarga es menor que la presin correspondiente almximo G, esa parte de la evolucin no tiene lugar ya que se necesitara
una tobera convergente divergente. Como la tobera solo tiene la seccin
convergente, se produce la onda de choque desde la presin de garganta
hasta la presin de descarga.
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El mtodo entonces consiste en ir calculando para valores decrecientes de p2
el valor de la integral
1/2p2
p1
2
2. .dpvG
v
Si se llega a p2 sin haber alcanzado un mximo, esa ser la presin de
garganta.
Si antes de llegar a p2 alcanzamos un mximo esa ser la presin de garganta
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Como calcular la integral?
La integral se puede calcular con ayuda de un simulador. Por
ejemplo Hysis.
En Hysis no existe un bloque de tobera isoentrpica, pero s
existe una turbina isoentrpica
Comparando ambos procesos y planteando el balance de
energa mecnica para una evolucin sin friccin ni variacin
de altura
2 2p2v v
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p22 1
p1
2 p22
p1
p2
p1
v -v.dp + W=0
2
En una tobera con velocidad inicial cero
v.dp =0
2
En una turbina
.dp + W=0
v
v
v
Es decir que el trabajo por unidad de masa en una turbina
isoentrpica es igual a la energa cintica que tendra un fluido a la
salida de una tobera isoentrpica evolucionando entre las mismas
presiones
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1/2pi
p1 12. .dp
Gi
j i
j
i i
Wjv
v v
Para cada presin intermedia pi se
puede calcular
El valor de presin pi que hace
mximo Gi corresponde a las
condiciones de garganta
Una vez calculado el Gmax se puede calcular el area de la tobera en la
seccin de garganta como
A= W/Gmax
Siendo W el caudal msico que se quiere descargar
El l l d di t t b id l D b
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El rea as calculada es un rea correspondiente a una tobera ideal. Deben
aplicarse algunos factores de correccin que se encuentran en la norma API 520
y que veremos ms adelante.
Es importante notar que este clculo es totalmente independiente de si el fluido
es un gas, un lquido, una mezcla de ambos o un lquido que va flasheando amedida que se expansiona en la tobera
En el caso de gases, es posible deducir tericamente las ecuaciones de
expansin en una tobera isoentrpica combinando la ecuacin de la evolucin
isoentrpica y obtener en forma analtica la velocidad de flujo msico en lagarganta
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2p2
2
p1
1
1
1 1
2
.
con la ecuacin de estado
p. =z.R.Tv
y con .dp =02
vy maximizando v.
se obtiene
2 .Gmax=p1
1 . .
En unidades SI G=kg/s.m R=8314 p= Pa
La formula del API 520
k
k
k
p cte
v
v
k M
k z R T
2
1
1
1
1 1
es con G= kg/h.mm y p en kPa y es
2 .Gmax=.0.03948 p1
1 .
k
k k M
k z T
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la ecuacin anterior es vlida cuando la funcin G pasa por un mximo,
es decir cuando en la garganta se alcanza el flujo crtico.
Es posible demostrar que en estas condiciones la presin en la gargantavale
k
k 1
2c 1
2p p
k 1
por lo tanto, se puede calcular esta presin, y si resulta que
p2
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y la frmula para el clculo del rea de la garganta, suponiendo
una tobera ideal en flujo crtico queda
1 1
1
1
.WA=
p1.C
2con C=0.03948
1
k
k
T z
M
kk
Vale decir que en el caso de gases no hace falta calcular la curva de
expansin ya que es posible calcular directamente las condiciones en
la garganta
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Si resulta que p2 es mayor que p2c, la presin en la garganta ser p2 y
entonces podemos calcular
k 12 / k
k1 1 2
1 1
1 2
2
1 1 2
1 1
k 12 / k
k
M.p (p p )k 1 rG max 2 .
k 1 1 r R.z .T .
siendo r =p /p
si se ponen las presiones en kPa y se quiere G en kg/h.mm resulta
M.p (p p )F2
Gmax =17.9 z .T .
k 1 rcon F2=
k 1 1 r
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En el caso de un fluido incompresible, como es el caso de
un lquido que no flashea, las ecuaciones resultan an
ms sencillas, dado que la ecuacin
2p2
2
p1
v.dp =0
2 v
si es constante se reduce a
G 2. . p y
Gmax= 2. .(p1 p2)
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Vale decir que para gases y lquidos se dispone de frmulas
analticas que evitan el clculo de la evolucin isoentrpica
a lo largo de la tobera.Si bien ese mtodo es totalmente general, slo tiene sentido
utilizarlo en los casos en que haya flujo bifsico. Por
ejemplo:
-Una mezcla bifsica ingresando a la PSV
-Un lquido que flashea dentro de la PSV
-Un fluido supercrtico que condensa en la PSV
Clculo del rea de alivio de la PSV
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Formulas del API 520
1
12520 .
1
k
k
C kk
k
k-12Gas o vapor - Flujo sonico : p2 < p1
k+1
13160.W T.z 35250.V. T.z.MA=
C.Kd.P1.Kb.Kc M C.Kd.P1.Kb.Kc
A= mm2
Kd=Coef de descarga .
Tpico: 0.975 para vlvulas
0.62 para disco ruptura
p1= Kpa absT= Kelvin
W= kg/h
V= Nm3/min (15C y 1 atm)
Kb= correccin por backpressure
(valvulas de fuelle balanceado)
Kc= correccin si se instala PRV + disco
de ruptura (= 0.9, si no =1)
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Clculo del rea de alivio de la PSV
En una vlvula balanceada, si la contrapresin es grande, tambin aparecen fuerzas
no balanceadas que pueden limitar el recorrido del disco, y esto tiene un efecto
sobre la capacidad.Se debe corregir el caudal en funcin de la contrapresin con un coeficiente Kb
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Clculo del rea de alivio de la PSV
2 2
(k-1)/k2/k
Flujo subcritico - gases o vapores
Valvula convencional (sin fuelle) o valvula operada por piloto
17.9.W z.T 47.95.V z.T.MA=
F .Kd.Kc M.p1.(p1-p2) F .Kd.Kc p1.(p1-p2)
k 1-r F2= .r k-1 1-r
r = p2/p1
A= mm2
Kd=Coef de descarga .
Tpico: 0.975 para vlvulas
0.62 para disco rupturap1= Kpa abs
T= Kelvin
W= kg/h
V= Nm3/min (15C y 1 atm)
Kc= correccin si se instala PRV + disco de ruptura (= 0.9, si no =1)
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Clculo del rea de alivio de la PSV
11.78.Q GA=
Kd.Kw.Kc.Kv p1-p2
Lquidos:
Kd= Coef. de descarga. Como valor preliminar tomar 0.65 para PRV o 0.62 para disco rupt.
Actualmente el Cdigo ASME VIII Div 1 requiere un ensayo certificado
p1: Presin de set + acumulacin (Kpag)
P2: backpressure (Kpag)
G= Gravedad especfica
Q= litros/min
Kc= 1 si slo se instala la vlvula
0.9 si se instala en combinacin con disco de ruptura
Clculo del rea de alivio de la PSV
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Clculo del rea de alivio de la PSV
1
0.5 1.5
Kv=correccion por viscosidad=
2.878 342.75= 0.9935+ +
Re Re
Q.(18800G)Re=
A
Requiere una estimacion previa de A
Kw= Correccin por
backpressure (solo para vlvulas
de fuelle balanceadas)
Lquidos (continuacin)
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Clculo del rea de alivio de la PSV
.11.78.Q G
A=Kd.Kw.Kc.Kv.Kp 1.25p-p2
Lquidos (continuacin)
Si no se requiere certificacin de Kd
El efecto de lasobrepresin sobre el
coeficiente de descarga
se incluye en el
coeficiente Kp
P es la presin de set (sin
incluir acumulacin)
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Clculo del rea de alivio de la PSV
Orificios normalizados
D 0.11 i2 Q 11.05 i2
E 0.196 i2 R 16 i2
F 0.307 i2 T 26 i2
G 0.503 i2
H 0.785 i2
J 1.33 i2
K 1.83 i2
L 2.85 i2
M 3.6 i2
N 4.34 i2
P 6.38 i2
Un mismo tamao de cuerpo puede
tener varios tamaos de orificio
Seleccionar de catlogo segn el rating
de la brida de entrada
Designacin: Ej: 2E6
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Diseo del sistema de
descarga a la atmsfera
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Evaluar el caudal mximo (simultaneidad)
Casos:
Falla de utilities: complejo de analizar. Puede afectar a todo el
establecimiento industrial. (Corte total o parcial de energa o agua de
enfriamiento)
Incendio: Considerar la mxima simultaneidad. En ausencia de otra
informacin, se considera que el rea afectada por el incendio se limita a
una superficie de 230 a 460 m2 (API Std 521 Ed 2007 Secc 7.1.2)
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Descarga directa a la atmsfera
Cuando no existe un sistema de flare (ej: gasoductos, plantasde almacenaje de LPG)Potenciales problemas a analizar:
No formar mezclas inflamables a nivel de suelo.(analizar conmodelos de dispersin o con grficos del API 521.) Se requiere una
buena velocidad en la descarga. En caso de ser necesario, agregar
vlvulas de seguridad escalonadas para manejar descargas
pequeas)
No superar niveles de toxicidad a nivel de suelo(ej gases con SH2) Analizar con modelos de dispersin.
En caso de ignicin, no superar niveles admisibles deradiacin
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Antorchas elevadas
Permiten la combustin en forma segura, con bajos niveles de radiacin
Tipos constructivos
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Antorchas elevadas
Humo: por combustin incompleta. Se
elimina inyectando fluidos que
promuevan turbulencia (vapor o aire)
i i f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Mtodos para evitar el retroceso de llama
Sellos lquidos
Ventajas:
Mantiene presurizado el
header
Permite dirigir
descargas a distintos
sistemas segn presin
Reduce el consumo de
N2 de purga en la
puesta en marcha
Di d l i d d l f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Mtodos para evitar el retroceso de llama
Gas de purga
API 521: El gas de purga debe permitir reducir la concentracin de O2 a un
6% a una altura de 25 ft por debajo del tip
Q(Sm3/h)= 31.25.D3.46.xi
0.65.Ki
xi= fraccin molar del componente i
Valores de Ki
H2: +5.783 C2H6: -1.067
He: +5.078 CO2 : -2.651
CH4: +2.328 C3H8: -2.651
N2: +1.067 (sin viento) C4+: -6.586
N2:+ 1.707 con viento
Di d l i d d l f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Mtodos para evitar
el retroceso de llama
Sellos moleculares y sellos dinmicos
Permiten reducir el caudal de gas de purga
Sin sello: Velocidad de gas de purga: 0.2 a
0.5 fps
Con sello: 0.01 a 0.04 fps
Frmula de TOTAL
Sin sello: Sm3/h = 24000D3.MW-0565
Con sello: Sm3/h=12000D3.MW-0565
D en metros
(valores mucho mayores)
Di d l i t d d l t f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Efectos de la radiacin trmica
BTU/h.ft2 Kw/m2 Tiempo paraalcanzar el
umbral de
dolor (seg)
550 1.74 60 Valor al cual personal con vestimentas
apropiadas puede estar permanentemente
expuesto
740 2.33 40
1500 4.73 16 Intensidad a la cual se pueden realizaroperaciones de emergencia de varios
minutos de duracin por personal sin
escudos pero con vestimenta adecuada.
Deshidratacin de la vegetacin
3000 9.46 6 Valor mximo admisible para lugares a los
que el personal puede tener acceso (por
ejemplo la base de la antorcha) La
exposicin se limita a algunos segundos(suficiente para escapar)
Ignicin de la madera
5000 Valor admisible para estructuras sin acceso
de personal
6300 19.87 2
Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Clculo de la intensidad deradiacin sobre undeterminado punto del suelo
API RP 521 cubre el
diseo de antorchas
subsnicas. Seadmite una velocidad
en la descarga que
produzca un nmero
de Mach entre 0.2 y
0.5
Para antorchas
snicas consultar al
proveedor
Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Antorchas : Longitud de llama vs calor liberado
1: fuel gas
2: gas de pozo
3:gas reciclo de
reforming catalitico
4: efluente reactorreforming cataltico
5: unidad
deshidrogenacin
6, 7 : H2
Y = Long de llama en metros X= calor liberado watts
Di d l i t d d l t f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Di d l i t d d l t f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
. .
4. .
F QD
K
Clculo de la intensidad de radiacin sobre un determinado punto del suelo
Q= Energa liberada KW
D= Distancia al epicentro (m)
F= Fraccin de calor irradiado
K= intensidad (KW/m2)
= Fraccin transmitida a
travs de la atmsfera
1/16 1/16100 30
0.79humedad relativa % D
Di d l i t d d l t f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
y xY= o
L L
u velocidad vientoX=
uj velocidad del jet
Distorsin de la llama por el viento
Di d l i t d d l t f
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Knock out drum Objeto: Separar lquidos
Las caeras deben tener pendiente hacia l. De no ser posible hay que
instalar otros en puntos intermedios con sus correspondientes sistemas de
bombeo Disear como separador para eliminar gotas de 300 micrones segn el
mtodo del API 521
Prever adecuada capacidad de bombeo. Tener cuidado con la posibilidadde
descarga de lquidos fros que podran flashear en la bomba
Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
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Diseo del sistema de descarga a la atmsfera
Diseo de colectores (descargasubsnica)
Componer el mapa de caudales
para cada escenario
Adoptar velocidad de descargaMa= 0.2
Comenzando desde la punta del
flare a presin atmosfrica ir
calculando hacia arriba, verificar
que no se exceda la mxima
contrapresin en ninguna vlvula
ni se exceda el rating de las bridas
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