Valvulas de seguridad

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VÁLVULAS DE SEGURIDAD
- Constituyen el tercer nivel de seguridad ya que los sistemas de instrumentación y control, alarmas y enclavamientos pueden fallar.
- Se instalan para actuar cuando se produzcan sobrepresiones por encima de la presión de diseño de los equipos a los que protegen.
- Están diseñadas para saltar a la presión de diseño de los equipos donde son colocadas.
- La descarga vapor un colector a un lugar seguro, que suele ser una antorcha.
- El proceso es reversible, en teoría, aunque en ocasiones no es así y puede llegarse a la parada de la planta.

Presión de tarado: es la presión a la cual abre la válvula (a un 98% de la presión determinada).
Sobrepresión: es el incremento que se produce por encima de la presión de tarado estando la válvula completamente abierta(10% por encima de la presión de tarado).

CAUDALES DE DESCARGA. CASOS:
Existen diversas causas por las que puedan saltar las válvulas de seguridad:
- Fuego exterior
- Fallo reflujo
- Bloqueo de válvula
- Fallo de servicios

FUEGO EXTERIOR
El caudal de descarga (M) por fuego exterior se calcula mediante la expresión:

siendo,
• el calor latente (Kcal/kg)
• Q es el caudal decalor (Kcal/h), que a su vez se calcula como:


El área de mojado (m2) es distinta para acumuladores horizontales y verticales:

- Recipientes de proceso horizontales:

Figura 1. Esquema tanque horizontal y tapa para el cálculo del área de mojado



donde,






En el caso de recipientes horizontales se considerará que el nivel de los mismos es el nivel normal para cadarecipiente.

- Recipientes de proceso verticales:



Se considera apreciable el factor fuego hasta una altura de 8 metros, por lo que en este caso, el nivel considerado para el cálculo del área de mojado es el nivel máximo en el caso de las columnas (y 8 metros en el caso de la válvula de seguridad en el reactor (de 15 metros de altura)).

FALLO REFLUJO
En las columnas de destilación puedeexistir fallo en el reflujo, por lo que el caudal de descarga en este caso se calcula como:


BLOQUEO DE VÁLVULA
En el caso de que alguna válvula quede bloqueada, la válvula de seguridad debe ser capaz de descargar un caudal igual al caudal circulante de la corriente:


FALLO DE SERVICIOS
En el caso de fallo de servicios, como el agua de refrigeración, el caudal de descarga secalcularía teniendo en cuenta el calor que se eliminaría debido a este fallo; de este modo:


Cuando la válvula proteja a más de un equipo, el diseño se hará para el máximo caudal de descarga que soporte la válvula.

CÁLCULO DE LOS CAUDALES DE DESCARGA
Se han propuesto las siguientes válvulas de seguridad:
VÁLVULA EQUIPO ASOCIADO
PSV-01 Columna C-101 y su acumulador
PSV-02 Columna C-102y su acumulador
PSV-03 Reactor C-103
PSV-04 Flash C-106
PSV-05 Flash C-107

• VÁLVULA PSV-01: Columna C-101 y su acumuladorC-109
Columna C-101 Acumulador C-109
Diámetro (mm) 2.743 Diámetro (mm) 1.521
Longitud (mm) 23.338 Longitud (mm) 7.606
Nivel máximo (mm) 1.845 Nivel normal, h (mm) 1.065
λ (Kcal/kg) 82,673 λ (Kcal/kg) 87,422

- Por fuego


Columna C-101





21,81465.056,21
5.625,21

Acumulador C-109


donde,
= 0

= 3,14

= 2,39

19,98
432.830,39
4.951,05
Por tanto, el caudal total de descarga que soportará la válvula de seguridad PSV-02 es la suma del caudal de descarga de la columna más el caudal de descarga del acumulador:
10.576,26

- Por fallo de reflujo

= 6.870.000

= 83.037,99

- Por bloqueo deválvula FCV-046

= 65.650 92,16 m3/h

- Por fallo de agua de refrigeración

= 6.870.000

= 83.037,99


• VÁLVULA PSV-02: Columna C-102 y su acumuladorC-108
Columna C-102 Acumulador C-108
Diámetro (mm) 1.372 Diámetro (mm) 805
Longitud (mm) 15.174 Longitud (mm) 4.025
Nivel máximo (mm) 3.940 Nivel normal, h (mm) 402
λ (Kcal/kg) 75,37 λ (Kcal/kg) 101,4

- Por fuego...
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