dispositivos para el desahogo válvulas

7/23/2019 Dispositivos Para El Desahogo Válvulas

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Universidad

TecnológicaEquinoccial

Dispositivos para desahogo de presión

FREDDY TUTILLO

INSTRUMENTACIÓN

!TD



Dispositivos para el desahogo (alivio) de presión.

las plantas de proceso tienen mucho equipo que se puede dañar con

los cambios bruscos en la presión. Esto ha sido estudiado por

practicas de ingeniería, el API ha instituido esta practica que se

encarga del diseño e instalación de sistemas de desahogo de presión

en renerías.

Parte n1: di! seño, es adecuado para determinar las cargas que se

deben desahogar " aunque se aplica en particular a las renerías de

petróleo, tambi#n es pertinente para todos los tipos de plantas de

proceso

$os dispositivos se dividen en dos grupos generales%

&.! '(lvulas

).! *iscos de +uptura

$as v(lvulas est(n bao carga de resorte, salvo que operen con un

piloto del tipo de -alla sin peligro " si se utilian para vapor o aire

tienen una palanca para abrir la v(lvula si la presión del recipiente no

es ma"or del /01 de la presión de desahogo.

Adem(s las v(lvulas se subdividen en

a2 v(lvulas de seguridad

b2 v(lvulas de desahogo.

VALVULAS DE SEGURDAD.

Una v(lvula de seguridad es% un dispositivo autom(tico para

desahogo de presión accionado por la presión est(tica corriente arriba

de la v(lvula " que se caracteria por su acción de disparo para plena

apertura. Se !tili"a en servi#ios #on gas o vapores$ suelen tener



las siguientes características% cone3iones de entrada con brida o

e3tremos soldados, boquilla completa o semiboquilla, resorte

descubierto " palanca de elevación.

$as v(lvulas de seguridad utiliadas para vapor supercalentado de

m(s de 40567 deben tener cuerpos, bonetes " husillos de acero al car

bono " los resortes deben estar totalmente al descubierto.

VALVULAS DE DESA%&G&.

Una v(lvula de desahogo es% Un dispositivo autom(tico para

desahogo de la presión accionado por la presión est(tica corriente

arriba de la v(lvula " que tiene apertura adicional con el aumento en

la presión en relación con la de -uncionamiento. S! servi#io

prin#ipal es #on l'!idos$ En t#rminos estrictos, se debe aplicar a

una v(lvula diseñada para servicio con líquidos8 casi todas estas

v(lvulas son pequeñas " tienen rosca de tubo en las cone3iones.

Todas estas v(lvulas tienen bonetes cerrados. Un tipo, que es una

v(lvula combinada reguladora " desahogo de presión se utilia ensistemas de aceite lubricante para bombas " compresores.

$as v(lvulas de desahogo se utilian en la descarga de las bombas de

desplaamiento positivo para la dilatación t#rmica del líquido en

tuberías que se pueden obstruir o que est(n e3puestas a la radiación

solar u otras -uentes de calor.

VALVULAS DE DESA%&G& DE SURDAD.

Un dispositivo de desahogo autom(tico, accionado por presión,

adecuado para uso como v(lvula de seguridad o v(lvula de desahogo,

seg9n la aplicación, :e puede utiliar en servicio para vapor o

calderas, pero debe llevar el sello de certicación de A:;E para las

calderas. Tambi#n se utilian en la des! carga de bombas "

compresores de desplaamiento positivo para la dilatación t#rmica de

líquidos o gases " para servicio general con vapor o aire8 en #ste, es



obligatoria la palanca de elevación.

VALVULAS &RDEADAS P&R PL&*&S.

$as v(lvulas operadas por piloto son de desahogo de seguridad " nose deben utiliar con pastas aguadas porque pueden obstruir el piloto,

son e3celentes para servicio con gas a alta presión a temperaturas

menores de <55=7 " no se deben emplear a temperaturas m(s altas,

porque los sellos anulares tienen una temperatura limitada a unos

<0567.

Estas v(lvulas consisten en dos componentes% el principal " el piloto%

$a v(lvula principal tiene un pistón con supercie transversal m(s

grande en el lado de descarga que en el lado de entrada, $a v(lvula

piloto bao carga de resorte, que se abre a la presión para des! ahogo,

aplica la -uera de un gas o un líquido a la misma presión que la del

proceso.

$as v(lvulas operadas por piloto tienen, otras tres ventaas%

&. :i la tubería lo permite, se pueden operar a control remoto para la

purga manual del sistema.

). :i se monta la v(lvula piloto cerca del recipiente protegido, la

v(lvula principal puede estar a una distancia considerable " no se

mover( porque la v(lvula piloto no est( e3puesta a los e-ectos de las

p#rdidas por -ricción en la tubería.

<. $as v(lvulas con piloto pueden soportar contrapresiones mu" altas,

hasta del >5 1 de la presión graduada si tienen bridas de salida

modicadas, lo cual las hace ideales para la protección de

compresores alternativos de etapas m9ltiples.

Dis#os de R!pt!ra:

Un disco de ruptura consiste en un suetador " un disco met(lico

destinado a romperse o -racturarse a la presión de desahogo. $os



discos se pueden utiliar para proteger recipientes con presiones de

diseño mu" altas que e3ceden mucho la capacidad de las v(lvulas de

desahogo.

?a" dos tipos b(sicos% el preabombado, que es el convencional " el

de combadura inversa, Una desventaa del tipo preabombado es que

requiere una presión de graduación alrededor de &.0 veces ma"or que

la de operación, debido a su susceptibilidad a la -atiga por es-uero.

el tipo de combadura inversa se puede graduar a no m(s de &.&

veces la presión de -uncionamiento. :u precisión lo hace adecuado

para proteger la entrada a las v(lvulas de desahogo en servicio conlíquidos sucios o con polímeros.

La +a,or desventa-a de los dis#os de r!pt!ra es !e no

p!eden volver a asentar. La r!pt!ra ha#e !e se pierda la

presión en el siste+a protegido , ha, !e parar la !nidad de

pro#eso para ree+pla"ar el dis#o. @o resultan seguros para

uidos tó3icos " se debe pensar en v(lvulas de desahogo en SERE

despu#s de un disco de ruptura para esos uidos.

RESPRA& DE L&S *A/UES.

$os tanques de almacenamiento a presión atmos-#rica se pueden

proteger con v(lvulas destinadas a descargas con presiones positiva o

negativa mu" baas, estas v(lvulas típicas son las combinadas para

desahogo de presión " vacío.

$as v(lvulas de desahogo con piloto tambi#n se pueden utiliar para

proteger tanques de almacenamiento a baa presión, pues llegan a su

capacidad nominal a la presión graduada.

VALVULAS DE DESA%&G& *P& A*0&S2R&.

$os condensadores de supercie con turbinas de condensación de



vapor -uncionan con vacío. $a p#rdida del agua de en-riamiento para

el condensador no le permite condensar el vapor. Por tanto, surge la

necesidad inmediata de dar respiración a gran cantidad de vapor,

para lo que e3isten v(lvulas de desahogo de gran capacidad.

APLA&ES ESPEALES.

$as bombas reciprocantes producen impulsos de presión que tienden

a elevar el disco de una v(lvula de desahogo " ocasionar -ugas. Por

ello, las v(lvulas en este servicio se deben graduar, cuando menos, a

)01 m(s que la presión de -uncionamiento.

DE&ES.

So3represiones: $os dispositivos para desahogo de presión no

llegan a su plena capacidad a la presión graduada para apertura.

A#!+!la#ión: El código A:;E para calderas " recipientes de presión

permite que la presión m(3ima de des! ahogo e3ceda la presión dediseño del recipiente hasta ciertos límites especicados. $os valores

típicos de acumulación permisible son%

• Balderas CA:;E2 D1

• +ecipientes de presión sin -uego CA:;E2 &51

• +ecipientes de presión e3puestos al -uego CA:;E2 )51

• Tuberías de presión " de descarga de bombas ) 0 1

• Tanques de almacenamiento a presión atmos-#rica 51

P!rga: es la di-erencia entre la presión graduada " la de nuevo

asentamiento autom(tico de una v(lvula de desahogo, e3presada

como porcentae de la presión graduada " suele ser de 41 menos que

la presión graduada.



REGLAS 4 RA5&A0E*&:

$os sistemas de desahogo, adem(s de cumplir con los códigos

respectivos, deben seguir los principios surgidos por sentido com9n "

e3periencia, con -recuencia, una v(lvula de desahogo debe proteger

equipo sometido a sobrepresiones por una serie de causas sin

relación entre sí.

El tamaño de la v(lvula de desahogo se debe determinar para cada

una de esas condiciones " su tamaño debe ser bastante para manear

la m(3ima capacidad.

EUA&ES PARA DE*ER0AR EL *A0A6& DE LAS

VALVULAS:

$as ecuaciones utiliadas por los -abricantes pueden tener ligeras

variaciones, pero son aceptables8 las reglas de c(lculo especiales que

regalan algunos -abricantes tienen suciente e3actitud para la ma"or

parte de los problemas de determinación del tamaño.

Servi#io #on l'!ido:

en donde%

A supercie e-ectiva de descarga de la boquilla Cin2

glpm volumen de uo, gallFmin

Gp -actor de corrección de capacidad debido a sobrepresión, &

.HH para )0 D de sobrepresión, sin dimensiones

G,, -actor de corrección debido a la viscosidad & .H, trapresión en



v(lvulas de -uelle & .H para v(lvulas convencionales, sin

dimensiones

G,. -actor de corrección debido a la viscosidad & .H en donde el

n9mero de +e"nolds de la boquilla es ma"or de D5 555 o la viscosidad

a la temperatura de desahogo es menor de )55 ::U, sin dimensiones

p presión graduada de v(lvula de desahogo, psig

pD contrapresión, psis

J densidad relativa del líquido a la temperatura de uo, sin

dimensiones

• Servi#io #on vapores (gases2

en donde:

A supercie e-ectiva de descarga Csupercie de boquilla en v(lvulas

con boquilla completa2 inK

L uo por la v(lvula, lbFh

T temperatura del vapor de entrada, H+M -actor de

compresibilidad del gas, sin dimensiones

B relación entre los calores especícos Cpresión constante "

volumen constante2 en condiciones est(ndar

G coeciente del -abricante para descarga Calrededor de 5.>/2 sin



dimensiones

P, presión corriente arriba, psia

GD -actor de corrección de capacidad para contrapresión Cconsultarespecicaciones del -abricante2 sin dimensiones

;% peso molecular del gas

Servi#io #on vapor de ag!a

@o se pueden aplicar -órmulas generales para determinar el tamaño a

discos de ruptura, v(lvulas de des! ahogo atmos-#ricas o equipo para

respiración de tanques, por lo cual se debe solicitar la in-ormación

correspondiente al -abricante.

S*ALA7:

$a tubería de entrada a las v(lvulas de desahogo, v(lvulas de

seguridad " v(lvulas de desahogo de seguridad deben tener una

supercie cuando menos igual a la de la cone3ión de entrada de la

v(lvula.

la tubería de entrada debe ser lo bastante grande como para

asegurar que la p#rdida por -ricción sea in-erior al < 1 de la presión



graduada para evitar movimiento de v(lvula, pues #ste reduce mucho

la capacidad de la v(lvula " puede ocasionar un peligroso e3ceso de

presión en el recipiente protegido.

$a tubería de salida de la v(lvula debe ser, cuando me! nos, igual al

tamaño de la cone3ión de salida. El sistema de tubería de descarga se

debe diseñar de modo que la contrapresión no suba hasta el punto en

que disminu"a la capacidad de la v(lvula para proteger el recipiente.

Adem(s, no se debe permitir que la contrapresión del sistema

aumente hasta el punto en que podría impedir la apertura de las

v(lvulas de baa presión que descargan en el mismo sistema.

$as v(lvulas de desahogo de presión " su v(stago se deben montar

verticales " en una -orma en que no se acumule líquido en el lado de

descarga de la v(lvula.

:I:TE;A: *E *E:A?HJH *E P+E:IH@

$os sistemas de desahogo de presión protegen al personal " al equipo

contra un -uncionamiento anormal de un proceso. Algunas

condiciones que pueden ocasionar presiones e3cesivas son%

N E3posición al -uego u otras -uentes e3ternas de calor.

N

Balentamiento o en-riamiento del líquido retenido entre las v(lvulas

o alguna otra sección cerrada del sistema que produce una dilatación

hidr(ulica.

N 7alla mec(nica de los dispositivos normales de seguridad, mal

-uncionamiento del equipo de control u operación manual incorrecta

que produce llenado en e3ceso del equipo.

N

Producción de m(s vapores de los que puede manar el sistema,



despu#s de una alteración en el -unciona! miento.

N Jeneración inesperada de vapores como resultado de desequilibrio

del calor en el proceso.

N +eacción química con generación de calor " producción de gas

Cvapores2 en e3ceso de la capacidad del sistema.

*ispositivos para detección " desahogo de presión.

$os sistemas para desahogo de presión .abarcan desde una sola

v(lvula de desahogo o un disco de ruptura " la tubería en un solo

recipiente hasta los m(s compleos sistemas de tubería que inclu"en

muchas v(lvulas de des! ahogo conectadas en m9ltiple en un cabeal

com9n.

V8lv!las de seg!ridad , desahogo

En la conocida v(lvula de desahogo bao carga de resorte, la apertura

aumenta en -orma gradual cuando la presión aumenta a m(s del

valor graduado. $a v(lvula de seguridad Odispara " abre del todo con

sólo una ligera sobrepresión " permanece abierta hasta que la presión

baa a un valor denido ", despu#s, cierra por completo. :in embargo,

esta acción sólo ocurre cuando se manea un uido compresible.

Para en-rentarse a esta situación, se constru"ó la v(lvula de

desahogo de seguridad con -uelle equilibrado .$as dimensiones del

-uelle son tales, que la ona abierta a la atmós-era es igual a la ona

e-ectiva del disco que est( e3puesta a la presión del proceso. En

teoría, con esto se elimina cualquier e-ecto de la contrapresión sobre

el valor graduado, pero en realidad, sólo es cierto en algunos casos.



$as tolerancias de -abricación de la ona e-ectiva del -uelle pueden

ocasionar algunas desviaciones8 sin embargo, se puede tolerar un

aumento en la contra! presión de hasta <5 1 a 45 1 de la presión

graduada, seg9n sea el -abricante de la v(lvula, sin reducir la

capacidad. En la v(lvula de desahogo de seguridad est(ndar, la

presión graduada se aumenta en proporción con el incremento en la

contrapresión.

Buando una v(lvula operada por piloto est( sometida a contrapresión,

el pistón se puede elevar " permitir uo inverso, salvo que se tenga

alg9n mecanismo para impedirlo. El uo inverso puede ocurrir

cuando ha" cierto n9mero de v(lvulas conectadas a un cabeal

com9n de descarga " qui( una o m(s de ellas descargan mientras

otra est( -uera de servicio. $a posibilidad de uo inverso en estas

v(lvulas se puede eliminar con el empleo de v(lvulas de retención

0ateriales de #onstr!##ión

En las v(lvulas de seguridad bao carga de resorte en servicio en un

proceso, se utilian cuerpos de acero -undido " guarniciones de acero

ino3idable

Para aplicaciones especiales, tambi#n se -abrican v(lvulas con

cuerpos de ;onel, ?astello", acero de aleación o acero ino3idable con

guarniciones para las condiciones de trabao. Para temperaturas de

entrada menores de 405 O7 se suelen utiliar resortes de acero al

carbono8 para temperaturas m(s altas se necesitan resortes de

aleación de tungsteno.

En la ma"or parte de las v(lvulas bao carga de resorte se utilian

asientos met(licos planos. Buando es di-ícil evitar los escurrimientos,

un asiento del tipo con sellos anulares puede ser m(s adecuado en

aplicaciones susceptibles a vibraciones o pulsaciones, para -uncionarcerca del punto de graduación " para líquidos que contienen



partículas de sólidos. :eg9n sea la composición del sello anular, la

temperatura m(3ima para descarga es entre )55 " 405=7.

*a+a9os de ori#ios

$as v(lvulas de desahogo de seguridad con boquilla completa tienen

oricios de tamaños est(ndar. $a @orma API 0)5 est( destinada a

-acilitar el intercambio de las v(lvulas de desahogo hechas de acero,

con bridas g :in embargo, aunque las bridas de entrada sean de

acuerdo con A@:I Q &D.0, las presiones graduadas m(3imas indicadas

para estas v(lvulas son mucho menores que las que permite la

capacidad de las bridas.

Dis#os de r!pt!ra

$os discos de ruptura para proteger contra sobrepresiones se pueden

utiliar por sí solos o en combinación con una v(lvula de desahogo.

:e -abrican muchos tipos de discos de ruptura8 el preabombado halogrado gran aceptación. $a presión de ruptura varía en -orma di!

recta con el espesor del directo " en relación inversa con el di(metro.

los materiales de construcción m(s comunes son% aluminio, ;onel,

Inconel " acero ino3idable autentico. Pe! ro tambi#n se hacen a veces

con cobre, plata, oro, platino, t(ntalo " titanio, " se requieren hoas,

tiras " l(minas, met(licas de recocido blando.

;ridas para instalar dis#os de r!pt!ra.

$as bridas para suetar el disco e instalarlo en un sistema a presión

son de muchos tipos.

$os discos de ruptura colocados corriente arriba de las v(lvulas de

desahogo protegen contra -ugas en sistemas que manean materiales



mu" tó3icos o mu" costosos. Esa instalación o-rece protección

adicional en un sistema en que se manean materiales que es posible

ocasionen ensuciamiento o corrosión de una v(lvula de desahogo,

hasta el grado de que dee de -uncionar

$a v(lvula de e3ceso de circulación tiene tambi#n un manómetro para

indicar si se ha roto el disco.

En algunos casos, el disco de ruptura se utilia corriente abao de la

v(lvula de desahogo en condiciones en que no resulta pr(ctica la

instalación corriente arriba o cuando h a" que proteger contra la

corrosión los mecanismos de v(lvulas conectadas con un cabeal.

E/UP& PARA *RASEREA 4 EL0A&

$a tubería para el sistema de trans-erencia " eliminación en los

sistemas para desahogo de presión necesitan tanto cuidado en el

diseño mec(nico como la tubería para el maneo de los uidos del

proceso.

En realidad, el diseño de la tubería de descarga de las v(lvulas de

seguridad o de desahogo suele ser m(s compleo que el de la tubería

para el proceso en sí. Esto es posible que ocurra porque la tubería

para desahogo est( sueta a una amplia gama de temperaturas,

presiones, choques " corrosividad por los uidos de la tubería en

cualquier segmento en el proceso. Asimismo, el sistema deeliminación debe ser adecuado para manear cualquier uido.

Por lo general, se puede prever la e3pansión a n de mantener grados

permisibles de de-ormación en toda la gama de temperatura del

sistema de desahogo. Para ello se utilian uniones o cierta

conguración de la tubería o uniones de e3pansión con elasticidad

con -río " calor.

Es de gran i+portan#ia tener en #!enta los es<!er"os en la



t!3er'a de a#ero al #ar3ono !e podr'an o#!rrir si se en<r'a a

+enos de la te+perat!ra de transi#ión. Esto p!ede o#!rrir

por la entrada de =!idos <r'os o por la a!tor re<rigera#ión

#!ando los l'!idos de 3a-o p!nto de e3!lli#ión s!<ren !na

red!##ión en la presión.

Es posible que las v(lvulas de desahogo de seguridad est#n

sometidas a es-ueros t#rmicos " mec(nicos, lo cual se debe tener

mu" en cuenta al diseñar la tubería de des! carga. Estos es-ueros

pueden ocasionar mal -unciona! miento 5 -ugas por las v(lvulas.

$os soportes de las tuberías de descarga tan sólo en la salida de la

v(lvula de desahogo, en ve de usar soportes separados, producen

es-ueros mec(nicos en la tubería de entrada " en las v(lvulas de

desahogo de seguridad correlativas.

$as -ueras de reacción que se producen cuan! do descarga una

v(lvula de desahogo de seguridad, tambi#n pueden ocasionares-ueros en la tubería de eliminación.

Eli+ina#ión de la des#arga

Por seguridad, las descargas de líquidos " gases ina! mables de las

renerías se deben llevar a un sitio conveniente para eliminarlas.

$as meclas en las que pre! dominan los vapores condensables " los

líquidos se pueden enviar, en un sistema cerrado, a un lavador con

agua para eliminar la -racción condensable.

$os vapores no condensables que salen del lavador se descargan en

una -orma pr(ctica " que no produca daños, por eemplo, a la

atmós-era con una chimenea o, para ma"or seguridad, hacia un

sistema cerrado que los lleve directamente a un -oso de combustión o



a un quemador elevado.

*a+3ores de e>p!lsión , sellos

:e debe proveer un tambor de e3pulsión unto a cada unidad o grupode unidades de proceso si e3iste la posibilidad de descarga de líquido

hacia los quemadores verticales.

:e recomienda mu" especialmente tener instalaciones para la

trans-erencia autom(tica del líquido acumulado, a trav#s de un

en-riador si es necesario, a un almacenamiento de desechos u otro

medio para eliminación.

$os sellos de la tubería est(n destinados para ser ll nados con un

líquido por lo general agua, " colocarlos para evitar retroceso de

llama hacia el quemador vertical. Bonsisten en un bucle o trampa en

la base del que! mador o en la cone3ión de entrada al mismo.

El sello de tubo m(s sencillo es adecuado cuando la condensación con

acumulación de hidrocarburos en el sello no constitu"e un problema8

de lo contra! rio, se necesita un sello de tubo m(s compleo, con un

sistema continuo para Odesnatar " eliminar los hidrocarburos

condensados.

*A0A6& DE L&S &0P&E*ES DEL SS*E0A

$a cantidad " tipo de uido que se va a descargar en una unidad de

tiempo " la presión di-erencial en la v(lvula determinan el tamaño de

ella.

$as v(lvulas para desahogo de líquidos llegan a su capacidad nominal

con no m(s de )01 de sobrepresión. Es di-ícil calcular la ona de

restricción de circulación por las posibles variaciones en la

conguración del disco. $os coecientes de descarga tambi#n varían

de acuerdo con el diseño.



Para calcular el tamaño de una v(lvula para gas a una presión m(s

alta o m(s baa que la de calibración, se de! be recordar que la le" de

los gases per-ectos no se aplica para determinar el volumen de uo,

por la di-erencia en la ona para uo con una presión m(s alta o m(s

baa corriente arriba.

$os c(lculos para determinar el tamaño de las v(lvulas de desahogo "

discos de ruptura. Para algunas v(lvulas del tipo de boquilla, se

aplican las siguientes -órmulas%

Para vapor de agua%

.

DSE6& DEL SS*E0A DE DESA%&G&

Entre los -actores m(s importantes para el diseño de un sistema de

desahogo se cuentan%

N

Bódigos aplicables% locales, estatales " -ederales " Bódigo A:;E

para calderas " recipientes de presión.

N Bapacidad de descarga de cada v(lvula cuando ocurren presiones

anormalmente altas.

N Baracterísticas de -uncionamiento de las v(lvulas de desahogo.

N

:obrepresiones de diseño del equipo de proceso que requiereprotección contra ellas.



N Propiedades químicas " -ísicas de los vapores " gases que se

descargar(n del sistema.

El Bódigo A:;E especica las pr(cticas seguras para diseño,

construcción, inspección " reparación de recipientes de presión sin

-uego " sus requisitos son%

N Todos los recipientes de presión sin -uego que no sean generadores

de vapor se deben proteger mediante dispositivos de desahogo de

presión capaces de evitar presiones en el recipiente superiores al &51

de la presión permisible de trabao, e3cepto cuando la presión

e3cesiva es el resultado de un -uego u otra -uente inesperada decalor. En este caso, los dispositivos de desahogo de presión deben

evitar sobrepresiones ma"ores a un )51 de la presión m(3ima

permisible de trabao, con todos los dispositivos de desahogo en

-uncionamiento.

ontrol de la red!##ión de presiones altas

$a reducción de la presión de un uido en condiciones controladas

puede resultar mu" dicultosa. Bon los gases, puede haber problemas

por el ruido " las temperaturas mu" baas. Buando se manean

vapores Ca veces hasta los gases2 se pueden precipitar gotitas dentro

de la v(lvula que pueden llegar a dañar las supercies contra lascuales chocan. $a reducción de la presión de un líquido puede ir

acompañada por vaporiación instant(nea, cavitación, ruido "

posibles daños a las v(lvulas " la tubería8 " si el líquido es corrosivo o

abrasivo, el pro! blema puede ser tan severo que requerir( cambios

en las gr(cas de uo del proceso.

Gas li+pio , se#o



Un gas limpio " seco es el uido m(s -(cil de manear. El problema del

ruido a alta velocidad, que es la principal dicultad en ese servicio, se

puede controlar con el empleo de v(lvulas de control especiales "

dispositivos au3iliares disponibles con los -abricantes de v(lvulas.

A!torre<rigera#ión

$a e3pansión del gas durante la restricción de la presión puede

ocasionar temperaturas mu" baas por Autorre-rigeración.

cuando un gas circula por una v(lvula de estrangulación, todo el

proceso termodin(mico es isoent(lpico, pe! ro desde la entrada hasta

el chorro contraído Cvena contracta), que es el punto de mínima

sección transversal de la corriente, el proceso es casi por completo

isentrópico. Por esta raón, la temperatura en el chorro contraído

puede ser bastante menor que en la salida de las v(lvulas, seg9n

sean las propiedades termodin(micas del uido.

or+a#ión de sólidos

$a Autorre-rigeración puede hacer que se -ormen sólidos en -orma de

hielo o hidratos durante la reducción de la presión, si ha" agua

presente. :i casi toda la caída de presión ocurre a trav#s de un solo

oricio, entonces no ha" tiempo suciente de retención para que

crecan los cristales8 pero si ha" una p#rdida considerable de presión

en la tubería de corriente arriba o si la tra"ectoria de uo en lav(lvula tiene m(s de una restricción en serie, se puede -ormar "

acumular el hielo en la v(lvula. En servicios de purga, en el que se

descarga todo el volumen de corriente arriba, se puede esperar la

-ormación de hielo.

L'!ido de vapori"a#ión instant8nea

$a reducción de presión de un líquido tambi#n se complica por uncambio en su estado -ísico. :i la presión de vapor del líquido corriente



arriba es ma"or que la presión del sistema corriente abao, se

vaporiar( una parte del líquido8 esto puede producir un uo en -ase

mi3ta, a alta velocidad en la tubería de corriente abao, que ocasiona

ruido " erosión. :i el líquido est( limpio, o sea, casi sin partículas de

sólidos, la reducción en la velocidad en la tubería puede aminorar el

problema. Para baar la velocidad en el cuerpo de la v(lvula se puede

emplear un cuerpo de tamaño m(s grande, es decir, guarniciones

m(s pequeñas.

$os hidrocarburos no producen una vaporiación tan violenta como el

agua, en parte porque su densidad " su tensión de supercie son

menores que las del agua. En consecuencia, los Otroos de líquido

condensado en las tuberías para hidrocarburos que se vaporian son

m(s ligeros, m(s d#biles " menos destructores que los qRe ha"a en

las tuberías para agua.

L'!idos !e prod!#en #avita#ión

Un líquido que produce cavitación ocasiona m(s problemas que uno

que se vaporia. @o ha" material que pueda soportar los e-ectos de la

cavitación a largo plao, pero el aspecto m(s importante es que rara

ve se reconocen las condiciones para que ha"a cavitación.

El problema de la cavitación es desconcertante. @o se puede predecir

con certea las condiciones en las cuales un líquido especíco en una

v(lvula especíca empear( a producir cavitación. S lo que es m(s

importante, es que no podemos predecir las condiciones en que sepuede esperar comiencen los daños mec(nicos, porque algunas

v(lvulas no resientan daños con cavitación ligera. :i las burbuas de

vapores en una corriente con cavitación se contraen antes de llegar a

una supercie macia, no producir(n daños en la v(lvula o la tubería.

Red!##ión de presión de pastas ag!adas

:i el líquido a presión es una pasta aguada, el diseña! dor tienemenos opciones que con líquido limpio. :i el líquido es corrosivo " las



partículas sólidas son abrasi! vas, ha" grandes limitaciones en el

diseño.

Para entender meor el -enómeno de la reducción de presión de

pastas aguadas se describir( lo que ocurre cuando un líquido pasa

por un oricio de estrangulación a velocidad creciente C7ig. )2.

Buando el líquido avana del punto & al punto ), convergen las líneas

de circula! ción " se acelera el líquido. El aumento en la velocidad

hasta llegar al punto ) ocasiona una reducción en la pre! sión de

acuerdo con la ecuación de Qernoulli. En el bor! de del oricio " m(s

all( del mismo, se -orma una ona de separación por la discontinuidad

del chorro " la capa límite. $as gradientes de alta velocidad en esta

ona crean vórtices pequeños pero intensos que producen presiones

todavía m(s baas en sus centros.

:i se mantiene constante la presión corriente arriba,

la reducción en la presión corriente abao ocasionar( que las burbuas

se hagan m(s grandes " ocurra recuperación de presión con la

contracción simult(nea de las burbuas m(s leos corriente abao. $a

presencia de burbuas grandes de vapor en la corriente aumenta la

velocidad en esta ona de corriente abao " produce abrasión,

corrosión o ambas si el líquido contiene partículas suspendidas o es

corrosivo. Buando la presión corriente abao es menor que la presión

de vapor del líquido de entrada, no se condensan las burbuas "

aparecen las condiciones denominadas vaporiación instant(nea8

cuando ocurre, los daños a la tubería se deben a las altas velocidades

que se pueden alcanar si no se aumenta mucho la sección

transversal del tubo para manear el volumen de la mecla de líquido

" vapores.

La #avita#ión se p!ede evitar #on la red!##ión o la eli+ina#ión

de la re#!pera#ión de presión #orriente a3a-o del ori#io de la

v8lv!la. Para este n$ ha, v8lv!las !e tienen tra,e#torias

+?ltiples$ paralelas para =!-o , #on +!#hos #a+3ios de



dire##ión. S! e+pleo #on pastas ag!a@ das es li+itado$ por!e

los #ond!#tos estre#hos son s!s#epti3les de o3str!irse #on

los sólidos , por!e las v!eltas pron!n#iadas en el #anal

a!+entan la a3rasión.

$a vaporiación no tiene lugar hasta que la corriente acabe de pasar

por la salida " empiece su e3pansión. Un charco de líquido corriente

abao del estrangulador absorbe la energía del chorro, reduce la

velocidad " permite que las burbuas se contraigan sin producir

daños.

Linea+ientos generales para v8lv!las de red!##ión de presión

las v(lvulas que se van a utiliar en servicio de reducción o

abatimiento de altas presiones se deben pro"ectar con cuidado

respecto a las guías " la estabilidad din(mica del macho. En la

pr(ctica, se requiere un actuador potente " rígido. Adem(s, se debe

tener mucho cuidado para seleccionar materiales que minimicen ele-ecto de la corrosión en las pieas de la v(lvula que se encuentran

en la tra"ectoria de alta velocidad de la corriente.

a+3ios en el pro#eso para <a#ilitar la red!##ión

:i se hace un buen diseño del sistema de proceso, puede ser posible

simplicar el problema de la reducción si se elimina la necesidad de

cierre parcial en la v(lvula de estrangulación. En la gura D se ilustraun proceso simplicado en el cual una bomba de alimentación

impulsa! da por turbina es el componente que se modula. $a turbina

se regula seg9n la demanda del sistema.

dispositivos para el desahogo válvulas

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