Clase3 parte1

Sistemas de alivio de
presión

Los equipos que componen una planta de proceso
deben protegerse de sobrepresiones causadas por
circunstancias anormales.
Los elementos más comunes son
•Válvulas de seguridad y alivio: Válvulas que permanecen cerradas por
acción de un resorte. Cuando la presión a la entrada vence la fuerza del
resorte la válvula se abre descargando hacia un lugar seguro. Secalibran
para que abran a la presión de diseño del recipiente que protegen
•Discos de ruptura: Elemento fusible que se instala en una boca del
recipiente, calculado para que rompa a una presión algo menor que la
que soporta el recipiente
•Válvulas de presión y vacío. Para protección de tanques atmosféricos.
Poseen clapetas que abren a muy baja sobrepresión o vacío permitiendo
aliviar gases o admitiraire en el tanque

Elementos de protección contra
sobrepresiones

Discos de ruptura
Válvulas de seguridad y alivio
vacío

Válvulas de presión y

Código ASME: Obligatorio en USA
Define algunos requerimientos de protección contra sobrepresiones


Presión de operación: es la presión normal de trabajo del equipo. La que se
obtiene del balance de masas



Presión de diseño: Todos los procesos puedentener fluctuaciones
consideradas normales y para las que se desea que la planta continúe
operando. Suele fijarse como un cierto % de la presión de operación (Por
ejemplo 10% o 2 kg/cm2 , lo que sea mayor)



Presión máxima admisible de trabajo (maximum allowable working
pressure). La fija el diseñador mecánico. Puede ser algo mayor que la
presión de diseño debido a la utilización de espesoresstandard de chapa



Presión de prueba hidráulica: Por código= 1.3 x p. diseño

Diseño de un sistema de alivio de presiones
Etapas
 Determinación del caudal a aliviar
 Selección del tipo de dispositivo
 Cálculo del área de alivio
 Diseño del sistema de descarga a atmósfera

Determinación del caudal
a aliviar

Determinación del caudal a aliviar
Hipótesis de contingencia única:
Se debenanalizar todas las hipótesis de
contingencia y elegir la más crítica. Se supone
que las contingencias no ocurren en forma
simultánea
Se excluyen las fallas latentes

Determinación del caudal a aliviar
Caso de fuego externo

Determinación del caudal a aliviar
Caso de fuego externo

Determinación del caudal a aliviar
Caso de fuego externo
Aeroenfriadores: un caso complicado
Mucha superficie expuestaal fuego, pero en el caso de los
condensadores el volúmen líquido que contienen es pequeño. En
ciertos casos puede que ese líquido, totalmente vaporizado sea
un porcentaje pequeño del volumen de vapor del sistema.
API 521 no da ninguna recomendación, 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 fórmula de Q
 Analizar instalar el equipo con pendiente para facilitar el drenaje
 API 521 ed 2007: considerarlo como piping

Determinación 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
Líquidos: considerar la expansióntérmica: gpm= B.Q/500.g.c
B= coef expansión cúbica por °F
Q= BTU/h
C= BTU/lb°F
g= grav específica

Fluido cerca del punto crítico
Aproximación: tomar l= 50 BTU/lb cerca del punto crítico

Determinación del caudal a aliviar
Caso de fuego externo


La evaporación del líquido contenido en el recipiente es lo que permite
evacuar el calor recibido



En el caso de los recipientes que no contienenlíquido, la falla se produce
por alta temperatura del material. El único recurso es despresurizar el
equipo para reducir la presión a la que está sometido y enfriar con agua
externamente (recipientes con gas o fluidos supercríticos)

Despresurización: Típicamente reducir la presión un 50% en 15
minutos
Tener en cuenta la entrada de calor por el fuego, cambio de
densidad del vapor durante la...