Conceptos básicos de las válvulas de alivio de presión:-válvulas de alivio de seguridad cargadas por resorte
Aprenda por primera vez o repase este producto de válvula común.
Las válvulas de alivio de presión existen desde hace cientos de años y continúan desempeñando un papel muy importante como última línea de defensa para la protección de vidas y propiedades en caso de un evento de sobrepresión.
Dependiendo de su nivel de experiencia, este artículo podría ser un excelente punto de partida para aprender todo sobre los conceptos básicos de las válvulas de alivio de presión o podría ser un repaso para aquellos a quienes les gusta-verificar y comparar notas. Este artículo será el primero de una serie de tres artículos en los que presentaremos tres tipos de válvulas de alivio de presión. En este primer artículo, cubriremos los conceptos básicos operativos de una válvula de alivio de seguridad cargada por resorte-. En artículos futuros, nuestra segunda entrega cubrirá la operación de una válvula de alivio de seguridad operada por piloto-y una tercera entrega cubrirá la operación de válvulas de seguridad.
La válvula de alivio de presión (PRV) es un término utilizado para describir una categoría de válvulas diseñadas para su uso en aplicaciones de protección contra sobrepresión. Es posible que haya escuchado muchos términos diferentes para las PRV: válvula de seguridad (SV), válvula de alivio (RV), válvula de alivio de seguridad (SRV) o válvula de alivio de seguridad operada -por piloto (POSRV). Todos funcionan de manera similar, pero no son exactamente iguales, dependiendo de con quién hable y del nivel de conocimiento que uno tenga sobre válvulas de alivio de presión. Como cualquier otro tipo de equipamiento, cuando lo miras de fuera hacia dentro, todo parece igual. Si empiezas a profundizar un poco más en los detalles, descubrirás las diferencias. Entonces, vayamos directo al grano y entremos en detalles. Primero, cubriremos algunos términos y definiciones y luego entraremos en detalles de cómo unválvula de alivio de seguridad cargada por resorte-opera.
Válvula de alivio de presión (PRV)- un dispositivo diseñado para abrir y aliviar el exceso de presión, luego cerrar e impedir el flujo adicional de líquido después de que se hayan restablecido las condiciones normales.
Válvula de alivio (RV)- una válvula de alivio de presión cargada por un resorte- accionada por la presión estática aguas arriba de la válvula. Una válvula de alivio se utiliza principalmente con fluidos incompresibles.
Válvula de alivio de seguridad (SRV)- una válvula de alivio de presión cargada por resorte- que puede usarse como válvula de seguridad o de alivio, según la aplicación.
Válvula de alivio de seguridad operada-por piloto (POSRV)- una válvula de alivio de presión en la que el dispositivo de alivio principal o válvula principal se combina y controla mediante una válvula de alivio de presión auxiliar autoaccionada- llamada válvula piloto.
Válvula de seguridad (SV)- una válvula de alivio de presión cargada por resorte- accionada por la presión estática aguas arriba de la válvula y caracterizada por una apertura rápida o acción pop. Normalmente se utiliza una válvula de seguridad en fluidos comprimibles, principalmente vapor.
Ahora, entremos en el tema de este artículo, que son los conceptos básicos de funcionamiento de una válvula de alivio de seguridad (SRV) cargada por resorte-.
Una SRV-cargada por resorte consta de una boquilla de entrada que está conectada a un recipiente o sistema a proteger, un disco que se mueve para controlar el flujo a través de la boquilla y un resorte que controla cuándo se abre la válvula y la posición del disco. La válvula funciona utilizando la presión del sistema de entrada para superar la carga del resorte y, como resultado, la válvula se abre para aliviar una capacidad definida. Cuando la válvula está cerrada, como se muestra en la Figura 1, la fuerza del resorte resiste la presión aguas arriba que actúa contra las superficies de asiento (Área A). A medida que aumenta la presión, la presión en (A) tiende a igualar la fuerza del resorte y la presión que mantiene unidos los asientos se acerca a cero.
Figura 1: Posición cerrada de SRV. Crédito de la foto: Todas las imágenes son cortesía de Baker Hughes.
Cuando la presión aguas arriba aumenta entre uno y dos por ciento de la presión de ajuste de la válvula, el medio pasará por las superficies de asiento hacia la Cámara B, como se muestra en la Figura 2. La restricción de flujo en el orificio anular secundario hace que la presión se acumule y actúe sobre un área más grande, creando una fuerza adicional para superar la fuerza del resorte. Luego, el disco se alejará del asiento de la boquilla y la válvula se abrirá "de golpe".
Figura 2: SRV parcialmente abierta
Una vez que la válvula se ha abierto, se produce un aumento-de presión adicional en (C), como se muestra en la Figura 3. Esto se debe al aumento repentino del flujo y a la restricción del flujo a través de otro orificio anular formado entre el borde interior del soporte del disco y el diámetro exterior del anillo de ajuste. Estas fuerzas adicionales en (C) hacen que el disco se levante sustancialmente con un "pop". El flujo está restringido por la abertura entre el asiento de la boquilla y el asiento del disco hasta que el asiento del disco se haya levantado del asiento de la boquilla aproximadamente un-cuarto del diámetro de la garganta de la boquilla-. Una vez que el disco ha alcanzado este grado de elevación, el flujo queda restringido por el orificio primario en lugar de por el área entre las superficies de asiento. La purga (la diferencia entre la presión de apertura y cierre) se puede controlar dentro de límites colocando el anillo de ajuste único. La purga se produce cuando la fuerza del resorte no puede superar la suma de las fuerzas en (A), (B) y (C) hasta que la presión en (A) cae por debajo de la presión establecida.
Figura 3: SRV completamente abierta
A continuación, en la Figura 4, se muestra una ilustración del flujo de fluido a través de la válvula. Es importante reconocer que la presión del sistema ingresa por la boquilla y permanece a alta presión hasta expandirse por el orificio anular secundario. La presión aguas abajo del orificio anular secundario es mucho menor que la presión del sistema.
Figura 4: Ruta de flujo a través de PRV
Características
Anillo de ajuste
El anillo de ajuste en una válvula de alivio de seguridad se coloca en posiciones predeterminadas antes de poner la válvula en servicio. El preajuste hace que sea menos necesario hacer estallar la válvula en servicio para asegurarse de que el anillo se haya configurado correctamente para lograr la elevación y la capacidad de alivio necesarias.
Ajuste de purga simple
Un solo anillo de ajuste ajusta la purga o la presión de restablecimiento en una válvula de alivio de seguridad. Cuando el anillo se mueve hacia arriba, la purga aumenta (disminuyendo la presión de reajuste) y cuando se mueve hacia abajo, la purga disminuye (aumentando la presión de reajuste). En comparación, cuando las válvulas tienen dos o más anillos de ajuste, cada uno afecta la acción de la válvula así como la purga.
Industrias y aplicaciones comunes
Los SRV-con resorte se pueden encontrar en muchas industrias. Algunas industrias comunes incluyen generación de energía, refinación, petroquímica, química, petróleo y gas midstream, petróleo y gas upstream, y pulpa y papel. Algunas aplicaciones comunes para los SRV con resorte-incluyen destilación, hidroprocesamiento, reformado, craqueo, mezcla, fraccionamiento, compresión de gas de carga, separación, compresión, integridad de tuberías, deshidratación y equilibrio de aplicaciones de plantas para gases, líquidos y medios de aplicación de dos-fases.
El funcionamiento de un SRV-con resorte es básico en principio y solo cuenta con unos pocos elementos que controlan su función. Hay mucho más que se puede discutir sobre los SRV, como los tipos de trim, cómo funcionan y cuándo usar un trim específico, pero por ahora, nos ceñiremos a los principios básicos de funcionamiento de los SRV. Busque artículos futuros sobre el funcionamiento de válvulas de seguridad y válvulas de seguridad operadas-por piloto.