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PDVSA N TITULO
REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.
APROB. FECHAAPROB.FECHA
SEGURIDAD EN EL DISEO DE PLANTAS
1994
MDP08SA05 INSTALACION DE VALVULAS DE ALIVIO DEPRESION
APROBADA
AGO.95 AGO.95
SISTEMAS DE ALIVIO DE PRESION
AGO.95
AGO.97 O.R
J.P.
1
0
Sinceracin con el MID/MIR 33
30
L.R.
F.R.
MANUAL DE DISEO DE PROCESO
ESPECIALISTAS
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PRESION
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Indice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ALCANCE 2. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . 3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4
DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 PROCEDIMIENTOS DE DISEO 3. .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.1 Localizacin de vlvulas de alivio de presin 3. . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Posicin de las vlvulas de
alivio de presin 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
5.3 Diseo de la tubera de entrada a vlvulas de alivio de presin 4.
. . . . . . 5.4 Seleccin de descarga atmosfrica o cerrada
para vlvulas de alivio de presin 5. . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.5 Aplicacin de los criterios
para dirigir la descarga
de vlvulas de alivio de presin 7. . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Diseo de la tubera de
salida de vlvulas de alivio
de presin descarga atmosfrica 9. . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . 5.7 Diseo de sistemas cerrados
para vlvulas de alivio de presin 12. . . . . . .
6 APENDICE 24. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Figura 1. Vlvula de
alivio de presin tpica sin vlvula de aislamiento 26Figura 2. Vlvula
de alivio de presin tpica montada en lnea de proceso 27Figura 3.
Instalacin tpica para evitar turbulencia excesiva a la entrada
de una vlvula de alivio de presin 28. . . . . . . . . . . . . .
. . . . . . . . . . . . . Figura 4a. Instalacin tpica de vlvulas de
alivio con vlvulas de aislamiento 29Figura 4b. Arreglo de
instalacin tpica de vlvulas de alivio con 100% de
respaldo de capacidad de alivio 30Figura 4c. Arreglo alterno de
instalacin tpica de vlvulas de alivio con 100%
de respaldo de capacidad de alivio 31Figura 5. Vlvula de alivio
de presin instalada en una tubera larga 32. . . . . . Figura 6.
Arreglo de vlvula de aislamiento para cabezales y subcabezales
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PROCEDIMIENTOS DE DISEO
1 OBJETIVOPresentar procedimientos para la instalacin de vlvulas
de alivio.El tema Sistemas de alivio de presin, dentro del rea de
Seguridad en el diseode plantas, en el Manual de Diseo de Procesos
(MDP), est cubierto por lossiguientes documentos:
PDVSAMDP Descripcin de Documento08SA01 Sistemas de alivio de
presin: Principios Bsicos. 08SA02 Sistemas de alivio de presin:
Consideraciones de contingencia
y determinacin de los flujos de alivio. 08SA03 Sistemas de
alivio de presin: Dispositivos de alivio de presin.
08SA04 Sistemas de alivio de presin: Procedimientos para
especificar ydimensionar vlvulas de alivio de presin.
08SA05 Sistemas de alivio de presin: Instalacin de vlvulas de
alivio depresin (Este documento).
Este documento, junto con los dems que cubren el tema de
Sistemas de aliviode presin, dentro del Manual de Diseo de Procesos
(MDP) de PDVSA, son unaactualizacin de la Prctica de Diseo
Seguridad en el diseo de plantas,subseccin 15C: Sistemas de alivio
de presin, presentada en la versin de Juniode 1986 del MDP.
2 ALCANCECubre los requerimientos para el diseo e instalacin de
las tuberas de entraday de salida de las vlvulas de alivio de
presin, as como los criterios de seleccinde descargas a la atmsfera
o a los sistemas cerrados, y el diseo de sistemascerrados para
disposicin de los alivios. Se excluyen los tambores de purga y
losmechurrios.
3 REFERENCIASManual de Diseo de Proceso (versin 1986) Vol IX,
Subseccin 15C Sistemas de alivio de presin. Vol IX, Subseccin 15D
Sistemas de manejo de desechos. Vol IX, Subseccin 15E Mechurrios.
Vol IX, Subseccin 15K Manejo de qumicos y productos de alta
peligrosidad.
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Manual de Ingeniera de Diseo PDVSAMIDVol. 09 K366 Safety relief
protection Systems
Otras Referencias ASMESection VIII, Pressure Vessels, 1992
APIRP520, Part II, 4th edition,Sizing, Selection and Installation
of
PressureRelieving Devices in Refineries, Part II: Installation,
Diciembre 1994. APIRP521, Guide for PressureRelieving and
Depressuring Systems,1990
4 DEFINICIONESVase PDVSAMDP08SA01
5 PROCEDIMIENTOS DE DISEO5.1 Localizacin de vlvulas de alivio de
presin
Una vlvula de alivio de presin debera normalmente ser instalada
muy cerca delequipo que protege. Cuando se trata de recipientes, la
vlvula de alivio de presindebera ser instalada directamente sobre
el recipiente (Ver Figura 1). Sin embargo,si los cdigos locales no
lo prohiben, est permitido montar la vlvula de alivio depresin
sobre la tubera de proceso conectada al recipiente (ver Figura 2),
con talque la va de alivio desde el recipiente a la vlvula de
alivio de presin est librede obstrucciones y cumpla con los
requerimientos que se listan a continuacin.Sobre la misma base
tambin est permitido proteger uno o ms recipientes queestn
conectados por tuberas por una sola vlvula de alivio de presin (o
grupode vlvulas de alivio de presin) montada sobre uno de los
recipientes o sobre latubera de interconexin, con tal que: La va de
alivio de presin entre cualquier recipiente y la vlvula de alivio
de
presin que lo protege debe satisfacer los requerimientos de
Diseoespecificados en Evaluacin de rutas de Escape en el Diseo de
Alivio dePresin.
La cada de presin entre el recipiente o tubera sobre la cual est
montada lavlvula de alivio de presin no debe exceder el valor mximo
permitidoespecificado segn el caso.
Cuando una vlvula de alivio de presin se usa en un fraccionador
para protegerun tambor de destilado con una entrada sumergida, la
vlvula de alivio de presindebe estar localizada en la columna misma
y no en la tubera de salida de tope odebe descargar a un sistema
cerrado. Esto es con el fin de evitar un alivio delquido en el caso
de que la vlvula de alivio de presin descargue bajo condicionesde
un incendio en el tambor de destilado.Adicionalmente, las vlvulas
de alivio de presin deberan ser instaladas corrienteabajo de
estaciones reductoras de presin, placas de orificio, tomas para
medicin
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de flujo y otras conexiones como codos, a una distancia
suficiente para evitarturbulencia, la cual genera inestabilidad.
(Ver Figura 3).
5.2 Posicin de las vlvulas de alivio de presinLas vlvulas de
alivio de presin deberan ser instaladas en la posicin vertical.
Lainstalacin de vlvulas de alivio de presin, diferentes a la
posicin vertical afectasu operacin y debera ser consultado con el
fabricante.
5.3 Diseo de la tubera de entrada a vlvulas de alivio de
presin5.3.1 Cada de presin de la tubera de entrada
La tubera de entrada, entre el equipo protegido y la conexin de
entrada de lavlvula de alivio de presin, debera ser diseada de
manera tal que la cada depresin total no exceda 3% de la presin de
ajuste de la vlvula. (Ver Figuras 1,2, 3, 4a, 4b, 4c y 5).La cada
de presin debera ser calculada usando la mxima capacidad de
aliviode la vlvula.En el caso de presiones de ajuste por debajo de
100 kPa manomtricos (14.7psig) la mxima cada de presin a la entrada
puede ser aumentada a 5% de lapresin de ajuste (unidades
manomtricas). El propsito de este requerimiento,que aplica a ambas
vlvulas del tipo convencional y de fuelle, es evitar el
golpeteo,como se describe en el documento PDVSAMDP08SA03.
El golpeteo causado por un tamao de tubera de entrada menor que
el requerido,puede algunas veces eliminarse en vlvulas de alivio de
presin operadas porpiloto, si la conexin de toma de presin de la
vlvula piloto se hace directamentedel recipiente que se est
protegiendo. Sin embargo, se recomienda que seapliquen las
limitaciones de cada de presin anteriores, para evitar la
reduccinde capacidad que resultara de prdidas excesivas a la
entrada y asegurar laausencia de golpeteo.
5.3.2 Dimensionamiento de la tubera de entradaEl dimetro nominal
de la tubera de entrada debe ser igual o mayor que eldimetro
nominal de la conexin de entrada de vlvula de alivio de
presin.Cuando vlvulas de seguridad mltiples se unen con un mltiple
por la entrada,el rea de la seccin transversal de la tubera que
conforma el mltiple, debe serigual o mayor que la suma de todas las
reas (de seccin transversal) de entradade las vlvulas abiertas al
mltiple.
5.3.3 Prevencin del taponamiento en entradas de vlvulas de
alivio de presin
1. Debe proveerse calefaccin en las tuberas de entrada de
vlvulas de aliviode presin donde pueda ocurrir taponamiento por
formacin de hielo,
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acumulacin de cera o congelamiento de lquidos viscosos a
temperaturasambientales.
2. Donde pueda ocurrir taponamiento de la tubera de entrada como
resultadode formacin de coque, acumulacin de slidos, etc., por
corrientes deproceso, debe colocarse una purga continua o una
retroinyeccin de unfluido limpio, (por ejemplo vapor de agua) por
debajo de la vlvula de aliviode presin. El flujo se controla
normalmente mediante un orificio derestriccin dimensionado para
proveer un flujo de por lo menos 1.5 m/s (0.5pie/s) en la lnea de
entrada. En el caso particular de vlvulas de alivio depresin para
reactores de craqueo cataltico, la experiencia ha demostradoque las
lneas de entrada pueden mantenerse libres de taponamiento
porcatalizador y coque si se proveen de un codo de extensin interno
dentro delreactor, orientado horizontalmente hacia la lnea central
del reactor.Cualquier conexin interna debe ser de igual o mayor
dimetro que el de laentrada de la vlvula de alivio de presin. Esto
es adicional a la purga convapor de agua.
5.3.4 Vlvulas de aislamientoSe puede incluir una vlvula de
bloque con dispositivo para bloqueo en posicinabierta (CSO) en la
tubera de entrada a una vlvula de alivio de presin, si serequiere
para propsitos de aislamiento y si est permitido por cdigos
locales.Para mayores detalles vase puntos 5.6.7 y 5.7.3 de este
procedimiento, eldocumento PDVSA08SA02 y el Manual de Ingeniera de
Diseo SafetyRelief Protection Systems. (K366, punto 8.4.4)
5.4 Seleccin de descarga atmosfrica o cerrada para vlvulas de
aliviode presin
Las vas de descarga de las vlvulas de alivio de presin a la
atmsfera o a unsistema cerrado se determina de acuerdo con los
siguientes criterios:
5.4.1 Criterios para descargar vlvulas de alivio de presin a
sistemas cerradosSe requiere la descarga de vlvulas de alivio de
presin a sistemas cerrados paralas siguientes categoras de
servicio:1. Vlvulas de alivio de presin que manejan materiales que
son lquidos o
parcialmente lquidos en la entrada a la vlvula. Se hace una
excepcin aesto para ciertas vlvulas de alivio por expansin trmica
.
2. Vlvulas de alivio de presin normalmente en servicio para
vapores, peroque bajo cualquier contingencia sencilla pueden
descargar lquidoscorrosivos, inflamables o peligrosos.
3. Vlvulas de alivio de presin localizadas en el espacio para
vapores derecipientes parcialmente llenos de lquido y que podran
llenarse
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rpidamente con lquido durante un descontrol de la planta. Esta
categoraincluye columnas, tambores de destilado, tambores de
expansin enrefrigeracin, o cualquier otro recipiente en que el
tiempo de retencin delquido por encima de la alarma de alto nivel
es menor de 15 minutos, basadoen el flujo de entrada de lquido de
diseo y el cese del flujo de salida delquido. Una excepcin puede
ser un sistema de circuito cerrado derefrigeracin donde el
inventario es tan pequeo que descarta elsobrellenado.
4. Vlvulas de alivio de presin que manejan vapores txicos o
corrosivos quese condensan a las condiciones del ambiente, por
ejemplo fenol.
5. Vlvulas de alivio de presin en servicio para vapores txicos
en que ladescarga a la atmsfera resultara en una concentracin
calculada en la lneade demarcacin del sitio o en cualquier rea de
trabajo (a nivel del suelo ode una plataforma elevada), que excede
el Valor Lmite dentro del Area(TLV).
6. Alivios de vapores inflamables, que si son descargados a la
atmsferaresultaran, en caso de una ignicin inadvertida, en
densidades de calorradiante por encima de los niveles de exposicin
permitidos para el personal. Este nivel mximo est establecido en
9.46 kW/m2 (3000 BTU/hpie2)a nivel de plataformas cercanas a la
cual el personal puede tener acceso, ytienen suficientes vas de
escape para abandonar el lugar en unos ochosegundos; si se necesita
ejecutar acciones de emergencia en dichasplataformas cercanas, la
radiacin no deber exceder de 6.31 kW/m2 (2000BTU/hpie2) y el
personal podr dejar el lugar en un minuto o menos. Todoesto supone
que no hay proteccin fsica contra la radiacin trmica. En elcaso que
se tenga algn tipo de proteccin (vestimenta apropiada,
pantallas,etc.), los valores de radiacin pueden ser mayores.El
clculo para la densidad de calor por radiacin sigue el
procedimientodetallado para mechurrios en los procedimientos de
clculos presentados enel documento PDVSAMDP (Pendiente) (Consultar
MDP versin 1986,Seccin 15E), con la excepcin de que se usen valores
menores para F, lafraccin de calor emanado que se irradia, por las
velocidades de salidaasociadas con descargas de vlvulas de alivio
de presin, que generalmenteson ms altas.
F para Alivios deVlvulas de Alivio de Presin
Hidrgeno, metano 0.1Etano e hidrocarburos ms pesados 0.25
7. Las vlvulas de alivio de presin que no entran dentro de las
categorasanteriores pero que seran contribuyentes significativos a
la contaminacin
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atmosfrica. Tales alivios no deben ser normalmente usados
paradimensionar un sistema cerrado, pero deben combinarse tomndolos
encuenta hasta el lmite de su capacidad. El orden de preferencia
para sucombinacin es (1) vapores malolientes, (2) hidrocarburos no
saturados, (3)hidrocarburos saturados. Si los requerimientos
locales no permiten talesdescargas atmosfricas, ser necesario
incluir esos alivios, cuando sedetermina el tamao del sistema
cerrado.
8. Vlvulas de alivio de presin en sitios donde la descarga
atmosfrica espermitida, pero la conexin a un cabezal cerrado es
menos costosa que unalnea de descarga atmosfrica a una localizacin
aceptable.
5.4.2 Criterios para la descarga de vlvulas de alivio de presin
a la atmsferaLas vlvulas de alivio de presin pueden descargarse a
la atmsfera si sesatisfacen las siguientes condiciones:1. El fluido
manejado debe ser totalmente vapor a la entrada de la vlvula.2. La
vlvula no debe caer en ninguna de las categoras listadas bajo
Criterios
para Vlvulas de Alivio de Presin a Sistemas Cerrados3. Se
cumplen las regulaciones locales con respecto a alivios
atmosfricos.
5.4.3 Vas de descarga para vlvulas mltiplesAlgunos equipos que
operan en dos modos, tales como reactores que sonregenerados
peridicamente, requieren proteccin separada con vlvulas dealivio de
presin para cada servicio. Son necesarias precauciones especiales
encasos en que la vlvula de alivio de presin en servicio normal
descarguehidrocarburos y la vlvula para el ciclo de regeneracin
descargue aire. En laeventualidad de que ambas vlvulas descarguen a
la atmsfera debe ponerse unaviso de advertencia cerca de las
vlvulas de alivio de presin y explicarclaramente los procedimientos
apropiados en las instrucciones operacionales. Sila vlvula de
alivio de presin para servicio de hidrocarburos descarga a
unsistema cerrado deben proveerse conexiones tales que solamente un
sistema dealivio de presin pueda estar en servicio al mismo tiempo,
y el aire procedente delciclo de regeneracin se mantenga alejado
del sistema cerrado. En adicin debenproveerse letreros de
advertencia apropiados e instrucciones adecuadas.
5.5 Aplicacin de los criterios para dirigir la descarga de
vlvulas dealivio de presin
A continuacin se describe la aplicacin de los criterios para
dirigir la descarga delas vlvulas de alivio de presin en varias
instalaciones tpicas de planta.1. Columna de fraccionamiento
Una vlvula de alivio de presin en una columna de fraccionamiento
enservicio para hidrocarburos es tpicamente descargada a la
atmsfera, con
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tal que se cumplan los tres criterios que se acaban de exponer.
Aunque lalocalizacin de la vlvula de alivio de presin en el tope de
la columna o enla lnea de salida de vapores del tope est
normalmente expuesta amateriales en fase de vapor de modo que es
aceptable la descarga a laatmsfera, cierta cantidad de lquido puede
ser arrastrada con los vaporesque salen del tope bajo ciertas
condiciones de descontrol tal comoinundacin de la columna o flujo
invertido desde el tambor de destilado. Sinembargo, la sobrepresin
conjuntamente con el arrastre de lquido seconsidera una doble
contingencia, la cual no se toma en cuenta parapropsitos de diseo,
excepto en el caso de vlvulas de alivio de presinlocalizadas en la
zona de vapores de recipientes parcialmente llenos delquido.Aun
cuando el alivio de tope de una columna sea todo vapor en la
entradaa la vlvula de alivio de presin, la posibilidad de
condensacin de vaporesde alto peso molecular despus del alivio
puede ser otra materia que requiereconsideracin. Algunos asumen que
ocurrir extensa condensacin en elaire si la temperatura atmosfrica
ms baja est por debajo de la temperaturade condensacin de los
vapores de hidrocarburos aliviados. Sin embargo, nonecesariamente
ocurre esto. A medida que los vapores se despresionan atravs de la
vlvula de alivio de presin, se sobrecalientan, lo cual minimizalas
tendencias a condensar en la zona rica cerca del punto de alivio.
Msadelante, corriente abajo, los vapores de hidrocarburos se enfran
almezclarse con aire. Este enfriamiento y dilucin con aire reduce
la presinde vapor de los hidrocarburos y a menudo resulta en que el
punto de rocode los hidrocarburos permanece por debajo de la
temperatura real de losvapores, evitando as la condensacin. Existen
clculos que indican quepocos alivios de vlvulas de alivio de presin
en refineras se condensan,independientemente de su peso
molecular.La tendencia es mxima, sin embargo, donde las presiones
son cercanas ala atmosfrica y el sobrecalentamiento relativo a la
atmsfera es mnimo. Lascolumnas de destilacin atmosfrica y los
fraccionadores de unidades decraqueo cataltico tienden a entrar en
esta categora. Como se expone en laAPI RP 521, algunos operadores
consideran que es grande la probabilidadde que la condensacin
calculada coalezca en gotitas que gravitan (comouna lluvia) cuando
la presin parcial de los condensables en el punto de rocoexcede 1/3
de la atmosfrica. Con este factor y la proteccin del ambienteen
algunas plantas han desviado tales alivios a un sistema cerrado.
Sinembargo, generalmente esto no ha sido de mucha preocupacin y
talesalivios han sido tratados como si fueran todo vapor.
2. Bombas y hornosNo es siempre necesario que una vlvula de
alivio de presin que debedescargar a un sistema cerrado debe tambin
ser conectada a un cabezal
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de mechurrio. Por ejemplo, vlvulas de alivio de presin en
hornosfrecuentemente descargan a un recipiente corriente abajo del
horno yvlvulas de alivio de presin en bombas normalmente descargan
a la succinde la bomba o al recipiente de succin de la bomba.Cuando
las variaciones de presin en la succin de la bomba pueden
resultaren sobrepresin en el lado de descarga, la vlvula de alivio
de presin debedescargar a algn lugar seguro que no sea la
succin.Como una alternativa podra usarse una vlvula de fuelle
balanceado puestoque no es afectada por una contrapresin
superimpuesta variable. (Vaseel documento PDVSAMDP08SA03)
3. Vlvulas de alivio de expansin trmicaVase el documento
PDVSAMDP08SA01 la seccin correspondientea Sobrepresin causada por
expansin trmica
4. Calderas de recuperacin de calor de desechoUna vlvula de
alivio de presin instalada en la carcaza de generacin deintercambio
de una caldera de recuperacin de calor de desecho (adiferencia de
la instalacin en un tambor de vapor de agua), en la mayorade los
diseos descarga una mezcla de agua y vapor. Esta mezcla no
puededescargarse con seguridad a la atmsfera, ni en el suelo, ni en
un lugarelevado, y por lo tanto debe proveerse un medio para
separar el vapor y elagua, tal como un tambor para recoleccin de
agua, para permitir as ladisposicin de las dos fases con
seguridad.
5. Intercambiadores de calor y condensadoresLas vlvulas de
alivio de presin instaladas en intercambiadores de calor
ycondensadores para proteccin contra la rotura de un tubo deben
descargara un sistema cerrado, cuando pueda haber descarga de
lquido.
5.6 Diseo de la tubera de salida de vlvulas de alivio de
presindescarga atmosfrica
La tubera de salida de las vlvulas de alivio de presin que
descargan a laatmsfera debe ser diseada de acuerdo con lo
siguiente:
5.6.1 Requerimientos1. Deben satisfacerse los criterios sealados
en el punto 5.4 de este volumen2. Deben cumplirse las limitaciones
de contrapresin acumulada definidas en
el documento PDVSAMDP08SA03.
5.6.2 Ignicin de los alivios de las vlvulas de alivio de
presinSi se descargan vapores por encima de su temperatura de
autoignicin, deberconectarse una lnea de (1 nominal) vapor de
extincin que pueda serremotamente operada. Considerar adems lo
siguiente:
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1. Para conexiones para vapor de extincin, debe usarse una
temperatura de315C (600F) como criterio de temperatura de
autoignicin para corrientesde hidrocarburos tpicas.
2. Para la inclusin de una conexin para vapor de extincin,
estacaractersticas debe tambin proveerse para todas las vlvulas de
alivio depresin en servicio para hidrgeno y metano que descarguen a
la atmsfera.
3. Todas las tuberas verticales de vlvulas de alivio de presin
en servicio parahidrgeno y metano, deben ser provistas de un anillo
toroidal (Figura 1) parareducir la probabilidad de ignicin por
descargas electrostticas.
5.6.3 Elevacin de la tubera vertical de descargaCuando una
vlvula de alivio de presin, en servicio para vapores inflamables
estmontada en el tope de un recipiente debe incluirse lo
siguiente:1. La tubera debe descargar verticalmente hacia arriba.2.
El extremo de la tubera debe estar por lo menos 2 m (6 pies) por
encima de
cualquier parte del recipiente o su tubera que sale del tope,
para evitar elchoque de la descarga con los equipos.
3. El extremo de la tubera vertical debe estar por lo menos 3 m
(10 pies) porencima de la estructura accesible ms alta en un radio
de 8 m (26 pies).
4. La colocacin debe tambin considerar los niveles de disipacin
de calor porradiacin, en caso de que se encienda el alivio de la
vlvula de alivio depresin. Referirse al Punto 5.3 Seleccin de
Descarga Atmosfrica oCerrada para Vlvulas de Alivio de Presin.
5.6.4 Restricciones en la tuberaNo se permiten restricciones en
la tubera de salida tales como vlvulas deretencin, supresores de
llama, placas de orificio, etc.
5.6.5 Dimensionamiento de la tubera de salidaLa tubera de salida
se dimensiona de acuerdo con consideraciones de dimetromnimo y
velocidades de salida, como sigue:1. El dimetro de la lnea de
descarga debe ser por lo menos igual al dimetro
de la brida de salida de la vlvula de alivio de presin.2. La
tubera vertical de la vlvula de alivio de presin debe ser
dimensionada
para una velocidad mxima de salida, con el alivio en
contingencia de diseo,del 75% de la velocidad snica; esto es con el
fin de limitar los problemas deruido y evitar un flujo
estrangulado. Si es necesario instalar una seccin dela tubera
vertical de mayor dimetro para limitar la mxima velocidad desalida,
su longitud debe ser por lo menos equivalente a 10 dimetros de
latubera de mayor dimetro.
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3. Las tuberas verticales de vlvulas de alivio de presin deben
ser tambindimensionadas de modo que las velocidades de salida sean
al menos 150m/s (500 pies/s) para el mximo flujo de alivio, y por
lo menos 30 m/s (98pies/s) para el mnimo flujo de alivio. En base a
trabajos experimentales yexperiencias en la planta, esta velocidad
mnima, en conjuncin con losrequerimientos de elevacin ha probado
asegurar una dispersin efectiva.La retencin de aire y la dilucin
resultan en una zona de inflamacinlimitada, con una probabilidad
despreciables de que esta zona alcancecualquier equipo que pudiera
constituir una fuente de ignicin.Para satisfacer los criterios de
velocidad mnima de salida debenconsiderarse las contingencias de
sobrepresin que resulten en flujos dealivio menores que los de la
contingencia de diseo. Al considerar lavelocidad de salida es
importante asegurarse de que no se exceden loslmites de
contrapresin acumulada. En algunos casos este factor, enconjuncin
con consideraciones de golpeteo de la vlvula de alivio de presina
bajos flujos de alivio, justificaran la instalacin de dos vlvulas
de alivio depresin con puntos de ajuste escalonados como se
describi en la Parte IIde los Procedimientos de Diseo.
5.6.6 Temperatura de diseo de la tubera de salidaLa temperatura
de diseo para tubera de salida de vlvula de alivio de presin
quedescargan a la atmsfera, es normalmente la del ambiente. Sin
embargo, debeexaminarse si ocurre autorefrigeracin y si hay
necesidad de materialesresistentes a fractura por fragilidad, y
adems examinar las fuerzas por expansintrmica, en el caso de que la
tubera de alivio sea excepcionalmente larga.
5.6.7 Vlvulas de alivio de presin mltiples que descargan a una
tubera verticalsencillaDonde dos o ms vlvulas de alivio de presin
se conectan por un mltiple a unatubera vertical sencilla que
descarga a la atmsfera, los siguientes requerimientosadicionales
son aplicables:
1. Vlvulas de aislamientoDeben proveerse vlvulas de aislamiento
en las lneas individuales de salidade las vlvulas de alivio de
presin de acuerdo con los requerimientos delManual de Ingeniera de
Diseo Safety Relief Protection Systems, parapermitir la remocin con
seguridad de una vlvula de alivio de presin, parasu mantenimiento,
durante la operacin de la planta.
2. ContrapresinEl sistema combinado de descarga atmosfrica debe
disearse parasatisfacer las limitaciones de contrapresin
superimpuesta.
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3. Falla por fatigaEl sistema combinado de cabezal de descarga
debe disearse de acuerdocon las mismas consideraciones de falla
potencial de la tubera por fatiga,como se describe ms adelante para
sistemas de descarga cerrados.
4. Velocidad de SalidaLa velocidad de salida desde la tubera de
salida combinada debe cumplir losmismos requerimientos de velocidad
mxima y mnima definidos parainstalaciones sencillas de vlvula de
alivio de presin como se describiantes bajo Dimensionamiento de la
Tubera de Salida. La velocidadmxima debe basarse en el alivio ms
grande por contingencia sencilla delgrupo de vlvulas de alivio de
presin combinadas en el mismo mltiple. Lavelocidad mnima debe
basarse sobre el alivio ms pequeo porcontingencia sencilla desde
una vlvula de alivio de presin del grupo. Estopuede requerir ms de
una tubera vertical de salida, si se instalan vlvulasmltiples de
alivio de presin.
5.7 Diseo de sistemas cerrados para vlvulas de alivio de
presinLos sistemas cerrados para alivios de vlvulas de alivio de
presin se disean deacuerdo con lo siguiente:
5.7.1 Vas de escape en los sistemas cerrados1. Sistema de
mechurrio convencional
La mayora de las descargas de vlvulas de alivio de presin que
deben serdirigidas a un sistema cerrado son combinadas en un
mltiple de tubera yalineadas a un tambor de purga convencional y
luego a un sistema demechurrio. El tambor de purga sirve para
separar el lquido de los vaporesde modo que la porcin de vapores
pueda ser quemada con seguridad enel mechurrio y la porcin de
lquido bombeada a instalaciones para sudisposicin. El tambor de
purga puede ser del tipo para materialescondensables o no
condensables dependiendo de las caractersticas de lascorrientes que
entran al sistema. Los criterios de seleccin as como la basede
diseo para cada tipo de tambor de purga se detallan en el
documentoPDVSA MDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin
15D). Eldiseo del mechurrio incluyendo tambores de sello y otros
medios deproteccin contra el retroceso de la llama se describe en
el documentoPDVSA MDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986,
Seccin 15E).Adems del manejo de alivios de vlvulas de alivio de
presin, el cabezal delmechurrio se usa tambin para dirigir otros
alivios de emergencia al tamborde purga. Estos incluyen separadores
de gas combustible, de compresoresy absorbedores.
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2. A la atmsfera a travs de un tambor de purga para
condensables
Los alivios que pueden ser condensados totalmente pueden ser
dirigidos aun tambor de purga para condensables, el cual puede ser
venteado a laatmsfera si se cumplen los criterios expuestos en el
documento PDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin
15D).
3. Sistemas de mechurrio segregados para H2S
Los alivios continuos de sulfuro de hidrgeno concentrado (mayor
que 0.5m3/m3) (como se define en el documento PDVSA MDP
(Pendiente)(Consultar MDP versin 1986, Seccin 15K)), se dirigen
normalmente a unsistema de mechurrio segregado para H2S, que se
describe en el documentoPDVSA MDP (Pendiente) (Consultar MDP versin
1986, Seccin 15E), a finde limitar la extensin de los problemas de
ensuciamiento y obstrucciones.Los alivios intermitentes de H2S
concentrado (mayor que 0.5 m3/m3 (0.5pie3/pie3)), (es decir,
alivios que duran hasta 30 minutos, por ejemplomientras descarga
una vlvula de seguridad) deberan preferiblemente serdirigidos a un
sistema de mechurrio especial para H2S si est disponible; sino a un
sistema de mechurrio regular. El sistema segregado tiene la
intencinde evitar un sistema de alivio sucio y obstruido para las
vlvulas de alivio depresin.
Los cabezales de mechurrios de H2S deben ser construidos con
provisinpara su aislamiento, lavado y desmantelamiento para su
limpieza. Debereconocerse la necesidad de una limpieza peridica del
cabezal delmechurrio de H2S y por tanto debe proveerse una direccin
de va alternapara alivios de H2S para tales ocasiones, si no puede
tolerarse una paradade las fuentes de H2S.
4. Otros sistemas cerrados y segregados para servicios
especiales
Sistemas cerrados especiales se proveen tambin para alivios de
vlvulasde alivio de presin, en ciertos servicios en que resultaran
problemasoperacionales o peligros por su descarga a travs de un
cabezal demechurrio regular. Tales servicios incluyen materiales
severamente txicos,corrosivos, contaminantes o costosos. Los
siguientes son ejemplos de lasinstalaciones especiales que se
requieren:
a. Un cabezal y tanque de purga segregados para vlvulas de
alivio depresin que descargan fenol, metiletil cetona (MEK) o
dimetilo deformamida (DMF) en procesos que usan estos materiales
comosolventes. Referirse al documento PDVSA MDP (Pendiente)
(ConsultarMDP versin 1986, Seccin 15D) para ms detalles.
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b. Un sistema de cabezal y tambor de purga segregados (que se
venteaa un cabezal de mechurrio regular), para vlvulas de alivio de
presinque descargan materiales corrosivos, tales como cidos o
extractos decidos en procesos tales como los de alquilacin o
extraccin deisobutileno.
c. Secciones segregadas del cabezal del mechurrio para evitar la
mezclade vapores que reaccionaran qumicamente causando la
deposicinde slidos. Por ejemplo, amonaco debe ser separado de H2S o
CO2para evitar el taponamiento del cabezal por sulfuro de amonio
ocarbonato de amonio. En algunas situaciones el calentamiento de
lalnea del mechurrio puede evitar la reaccin y formacin de
depsitosslidos.
5.7.2 Dimensionamiento de sistemas de mechurrio y otros sistemas
de aliviocerradosEn lo que sigue se describen los factores que
afectan el dimensionamiento desistemas de alivio cerrados. Los
mismos principios aplican al dimensionamientode otros sistemas de
alivio cerrados, por ejemplo, alivios de vlvula de alivio depresin
que son combinadas en un mltiple a un evento atmosfrico.1.
Consideracin de todos los alivios a travs del sistema
Deben considerarse todos los alivios combinados en el sistema
cerrado.Adems de las descargas de vlvulas de alivio de presin, stos
puedenincluir drenajes de tambores separadores de compresores de
gascombustible y de absorbedores, vapores venteados de tambores
deseparacin de agua, corrientes de alimentacin desviadas,
drenajescerrados procedentes de equipos, evacuaciones de vapores y
de lquido.
2. Flujo mximo a manejarseEl sistema de mechurrio debe ser
dimensionado para manejar el mayor flujototal precedente de
cualquiera de las fuentes conectadas al mismo yresultante de
cualquier contingencia sencilla. Puesto que el sistema delmechurrio
consiste de varios cabezales colectores, ramas laterales,tambores
de purga y separacin, etc., este principio debe aplicarse a
todaslas partes del sistema, o sea, cada parte del sistema debe
estar capacitadopara manejar el flujo mximo por cualquier
contingencia que pueda ocurriren esa seccin del cabezal. (Cualquier
carga continua, tal como quemaexcesiva de gas por el mechurrio, es
adicional a la contingencia ms grande).Las bases de diseo para
contingencias con el propsito de evaluar los flujosde alivio a
sistema del mechurrio se definen en:a. Flujos de descarga de
vlvulas de alivio de presin
(PDVSAMDP08SA02).
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b. Flujos de alivio de vapores evacuados, Manual de Ingeniera
deRiesgos Sistemas de paradas de emergencia,
bloqueo,despresurizacin y venteo (PDVSAIRP01).
c. Alivio de vapores de tambores de separacin de agua
(PDVSAMDP(Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 15D)).
d. Flujos de corrientes de alimentacin desviadas
(PDVSAMDP(Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 15E)).
3. Presin disponible y cadas de presin de los equipos a travs
delsistema del mechurrioLa cada de presin a travs del sistema del
mechurrio est compuesta decadas de presin parciales a travs de los
siguientes equipos:a. Lneas laterales de descarga desde vlvulas de
alivio de presin.b. Cabezales de vlvulas de seguridad.
c. Tambor de purga.
d. Cabezal del mechurrio.
e. Sello del mechurrio (determinada por la inmersin del tubo de
sello).f. Chimenea del mechurrio.
g. Boquilla del mechurrioCon las cadas de presin a travs de la
boquilla del mechurrio, del sello delmechurrio y la elevacin del
mechurrio fijos (de acuerdo con los Procedimientosde Diseo de
PDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin15E)), la
chimenea del mechurrio, los cabezales y las lneas laterales
sedimensionan para el alivio ms grande, cuidado de no exceder la
mxima presinoperacional permitida de los tambores de purga y de los
tambores de separacinde agua asociados. Estas mximas presiones
operacionales permitidas seexplican en el documento PDVSAMDP
(Pendiente) (Consultar MDP versin1986, Seccin 15D) y a su vez son
determinadas por:a. Contrapresin mxima permitida sobre las vlvulas
de alivio de presin, que
es una funcin de la presin de ajuste, tipo de vlvula y de la
contingenciams grande.
b. Contrapresin mxima permitida sobre corrientes de desvo de
vapores quepermitir el alivio del flujo de diseo de los
equipos.
c. Contrapresin mxima permitida sobre corrientes de agua de los
equiposque permitir el alivio del flujo de diseo de los
equipos.
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El diseo completo de la capacidad del sistema del mechurrio
consiste en undimensionamiento apropiado de las tuberas laterales,
cabezales y columna delmechurrio para satisfacer los criterios
anteriormente expuestos, usando losprocedimientos de clculo
presentados en el Apndice E (Design of ReliefManifolds), del API RP
521. En algunos casos el diseo puede ser optimado conel uso de
vlvulas de alivio de presin balanceadas (usualmente del tipo
confuelles), las cuales pueden tolerar contrapresiones ms altas que
las del tipoconvencional.
5.7.3 Diseo de un sistema de alivio cerrado1. Direccin de la
salida del cabezal del mechurrio a travs del rea de
procesosLa direccin de la salida de los cabezales de mechurrio a
travs de las reasde procesos debe ser tal que se eviten
colocaciones con un riesgo deincendio particularmente alto, tales
como sobre bombas, hornos, etc. Loscabezales y subcabezales deben
ser tambin dispuestos y provistos convlvulas de aislamiento del
tipo CSO (trabadas para permanecer abiertas)y discos ciegos del
tipo anteojo, a menos que sea prohibido por cdigoslocales (Ver
Figura 6). El objetivo es que no sea necesario que lneas
delmechurrio permanezcan en servicio en unidades que se
paranseparadamente. Los tambores de purga y tambores de agua deben
serespaciados y distanciados en reas de proceso como lo requiere el
Manualde Ingeniera de Riesgos.
2. Tubera de salida de vlvulas de alivio de presinLa tubera de
salida de vlvulas de alivio de presin debe ser por lo menosde igual
tamao al de la brida de salida de la vlvula.
3. Drenaje de lquidos desde un sistema de alivio cerradoLa
acumulacin de lquidos en sistemas de alivios cerrados puede
imponeruna contrapresin apreciable y reducir la capacidad de
alivio. Deben incluirselas siguientes caractersticas de diseo para
evitar estos problemas:a. Las vlvulas de alivio de presin deben
instalarse a un nivel por encima
del cabezal de modo que la tubera de salida drene dentro del
cabezal.En casos excepcionales, est permitida la localizacin a un
nivel pordebajo del cabezal, de un drenaje especial para la tubera
de salida.
b. Los cabezales cerrados deben inclinarse continuamente hacia
abajoen direccin al tambor de purga desde todos los puntos en que
lesentran tuberas laterales, desde vlvulas de alivio de presin u
otrosalivios. Los cabezales de mechurrio deben inclinarse
continuamentehacia abajo desde el tambor de sello del mechurrio
hacia atrs, hastael tambor de purga. La inclinacin requerida es de
0.2%.
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c. No debe haber puntos bajos, ni otras trampas de lquidos donde
puedaacumularse lquido en sistemas de alivio cerrados.
d. Deben proveerse trazas de vapor a las tuberas de salida de
vlvula dealivio de presin y tambin a los cabezales donde puedan
ocurrirdeposiciones de cera, hielo o congelamiento de lquidos
viscosos.
4. Expansin trmica en el cabezal del mechurrioPueden usarse
juntas de expansin del tipo deslizante como una alternativaa los
lazos de expansin en la tubera, si se requieren, para obtener
unareduccin de la cada de presin o donde las juntas de expansin
puedenresultar en acumulacin del lquido, pero sujeto a las
siguientes condiciones:a. Estn permitidas solamente en reas con
bajo riesgo de incendio, tales
como en sitios fuera del rea de procesos de la planta, por lo
menos a4,5 m (15 pie) de carreteras y a 15 m (50 pie) de fuentes
continuas deignicin tales como hornos .
b. No deben usarse en cabezales de mechurrio segregados para H2S
oservicios similares, debido a la toxicidad del fluido en caso de
queocurra un escape.
c. El lquido o vapores no son corrosivos para las superficies de
contacto.d. El sistema en el cual estn instaladas opera por debajo
de 345 kPa
man. (50 psig) (especificar 345 kPa man. (50 psig), presin mnima
dediseo)
e. El lmite mximo de temperatura en de 400C (752F) y un mnimo
de10C (50F) para servicio intermitente, puesto que la formacin de
hielopuede causar que la junta se pegue.
Si se especifica una junta deslizante la especificacin de diseo
debe incluirtambin las siguientes notas:
f. Proveer guas y anclajes para eliminar momentos en la tubera
yabsorber fuerzas extremas sobre las juntas.
g. Las partes cilndricas deslizantes de la junta deben ser de
aceroinoxidable 188
h. La junta debe ser guiada internamente para mantener la
alineacinaxial.
i. La junta debe tener 6 tornillos de empacadura con anillo tipo
yprovisiones para inyeccin de un lubricante no combustible. El
materialde la empacadura debe ser de un material adecuado (asbesto
no estpermitido por ser cancergeno) para 400C (752F) y debe ser por
lomenos de 13 mm (1/2 pulg.). La empacadura impregnada con tefln
noes aceptable.
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j. La junta debe ser protegida con tensores limitantes parea
evitar lasobreexpansin o compresin.
k. La identificacin de la junta debe incluir presin y
temperatura dediseo, rango de temperatura, ajuste ambiental, rango
de movimientomximo para comprensin y extensin.
5. Temperatura de diseo para sistemas de alivio cerradosLa
temperatura de diseo de todas las tuberas, cabezales, tambores
depurga, etc. en un sistema de alivio cerrado, debe considerar las
condicionesreales ms extremas asociadas con cualquier contingencia
sencilla. Laaplicacin de esta base de diseo incluye las siguientes
interpretaciones:a. Deben tomar en cuenta las bajas temperaturas
que puedan resultar por
autorefrigeracin o expansin cuando los fluidos de proceso
sedescargan a travs de vlvulas de alivio de presin.
b. Puede concederse crdito por una cada de temperatura por
expansinen el caso de alivios calientes y tambin por enfriamiento
atmosfricosdel cabezal, si estos pueden calcularse
realsticamente.
c. Los extremos de temperatura de descarga usados para el diseo
desistemas de alivios de presin se basan en contingencias de
fallasoperacionales. As, la mxima temperatura de diseo para
propsitosde seleccin de materiales para vlvulas de alivio de presin
y tuberas,se toma como la mxima temperatura de diseo del
recipienteprotegido, con un crdito por la cada de presin como se
describianteriormente. Sin embargo, en contingencias de exposicin a
unincendio externo, estas temperaturas pueden ser excedidas por
latemperatura del fluido de proceso (por ejemplo, en el caso de
lquidosque hierven a alta temperatura) o por la temperatura de la
superficie deequipos (como resultado de exposicin a un incendio);
pero con ciertasexcepciones, estas temperaturas de contingencia de
incendio no seusan para el diseo de sistemas de alivio de presin.
Estasexcepciones son: El punto de ebullicin del fluido a la presin
de alivio se usa para
dimensionar el orificio de una vlvula de alivio de presin para
lacontingencia de incendio como se describe en el
volumenPDVSAMDP08SA04.
La temperatura de alivio ms fra o ms caliente que resulte
decondiciones del ambiente, falla operacional o contingencia
deincendio, se usa para el propsito de disear para expansintrmica
en el sistema completo de tuberas y cabezales. Puedeconcederse un
crdito por elevacin o cada de temperatura en elsistema, como se
describi anteriormente.
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d. El diseo de sistemas de alivio cerrados para bajas
temperaturas debetomar en consideracin los siguientes factores: Los
materiales de construccin deben ser adecuados para
soportar la temperatura mas baja posible que pueda ocurrir
enservicio.
Debe darse un margen por la contraccin trmica de la
tubera,basado en la temperatura de servicio ms baja posible.
Debe considerarse que los cabezales de vlvula de seguridad y
delmechurrio estn sujetos a intenso enfriamiento, si pueden
estarexpuestos a lquidos fros aliviados dentro del sistema. Esto
incluyecabezales de mechurrio que reciben de tambores de purga
dentrode los cuales se descargan lquidos fros. Donde se
combinentuberas laterales de materiales diferentes, el material del
cabezalde menor temperatura se usa para el resto de la lnea
combinaday se extiende tambin hacia atrs en otras lneas hasta 6 m
(20 pie).
Un calentador en lnea en la salida de vapores de un tambor
depurga es un medio permitido de proteger el cabezal y el
mechurrio,aguas abajo, contra bajas temperaturas que puedan
resultar dealivios de vapores fros o por la exposicin al clima de
los lquidosfros en el tambor. Normalmente, el calentador en lnea
consiste deuna seccin con chaqueta de vapor de agua sobre el
cabezal conun suministro de vapor continuo y adems con una
alarmaindependiente de baja temperatura. El diseo debe
tambinproveer un medio efectivo para el retiro de condensado, para
evitarla prdida de transferencia de calor y posible formacin de
hielo.Diseos aceptables incluyen un tubo de sello baromtrico
(dondela presin del vapor de agua es lo suficientemente baja) o
untambor de vapor de agua con una retencin de 15 minutos entre
unalto nivel normal y un alto nivel de emergencia, con un sistema
dedescarga independiente. Es importante que no aparezcacondensado
en ningn momento en el calentador en lnea. Sinembargo, los
calentadores de lneas al mechurrio no estnpermitidos en lneas
sujetas a choque por enfriamiento intenso,causado por el lquido, y
donde la posibilidad de una falla delcalentador pueda resultar en
fractura por fragilidad.
Los diseos de sistemas de mechurrio deben tambin incluirmedios
para evitar la congelacin de agua de sello en el tambor desello del
mechurrio, si los vapores que entran pueden estar pordebajo de 0C
(32F), como se describe en el documentoPDVSAMDP (Pendiente)
(Consultar MDP versin 1986, Seccin15E).
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6. Vlvulas de aislamiento para sistemas de alivios de presinLas
vlvulas de bloqueo para propsitos de aislamiento pueden usarse
paraaislar un aparato de alivio de presin del equipo que protege o
de su sistemade disposicin aguas abajo. Puesto que el uso impropio
de dichas vlvulaspuede hacer inoperativo el aparato de alivio de
presin, el diseo, instalaciny manejo de estas vlvulas de
aislamiento debe evaluarse cuidadosamente,para asegurar que la
seguridad de la planta no se ha comprometido.Si un aparato de
alivio de presin tiene un historial de servicio con
fugas,taponamientos y otros problemas severos que afecten su
desempeo, debeproveerse aislamiento y respaldo (duplicacin) del
aparato de alivio. Estaestrategia de diseo permite que el aparato
de alivio de presin seainspeccionado, mantenido o reparado sin
parar la unidad de proceso. Sinembargo, hay peligros potenciales
asociados con el uso de vlvulas deasilamiento. La legislacin local
puede tener otros requisitos.Todas las vlvulas de aislamiento en
tuberas de alivio de presin deberncumplir con los siguientes
requisitos (ver Figuras 4a , 4b y 4c ):a. Las vlvulas sern de hueco
completo (abertura del tamao de la
tubera donde est).b. Las vlvulas sern apropiadas para la
clasificacin de servicio de la
tubera donde estn.c. Las vlvulas tendrn la capacidad de ser
trancadas, abiertas o CSO.d. Cuando se usen vlvulas de compuerta,
se instalarn con el vstago
orientado horizontalmente o si esto no es factible, con el
vstagoorientado hacia abajo a un mximo de 45 desde la horizontal,
paraevitar que la compuerta caiga y cierre el flujo.
e. Considrese pintar las vlvulas de aislamiento con un color
especial oproveer otra identificacin.
f. Cuando se instalen vlvulas de asilamiento en tuberas de
descarga devlvulas de alivio (PRV), se proveern medios para
preveniracumulacin de presin entre la PRV y la vlvula de
aislamiento (porejemplo, una vlvula de purga o venteo).
g. Considrese la instalacin de un aparato adicional de alivio de
presin,de tal manera que se tenga un 100% de capacidad disponible
de aliviomientras que cualquier aparato de alivio est fuera de
servicio.
h. Considrese almacenar la vlvula de alivio extra hasta que se
necesite,para preservar su integridad y permitir su prueba en los
bancos deinstrumentos justo antes de su instalacin.
i. Cuando se provean aparatos de alivio de respaldo, un
enclavamientodeber proveerse, el cual fije las secuencias
apropiadas de apertura y
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cierre de las vlvulas de aislamiento, para asegurar que la
proteccincontra sobrepresin del recipiente no se ha
comprometido.Tpicamente, las vlvulas de aislamiento de la entrada
de los aparatosde respaldo de alivio de presin estn cerradas.
j. Vlvulas de aislamiento de tres vas son aceptables, siempre y
cuandola instalacin cumpla con los requisitos de tamao y de cada
depresin.
Las colocaciones particulares donde se permiten tales vlvulas
del tipoCSO son:a. Entradas de vlvulas de alivio de presin donde se
requiere el
aislamiento de la vlvula de alivio de presin para mantenimiento
enoperacin, sujeto al cumplimiento de cdigos locales.
b. Salidas de vlvulas de alivio de presin que estn combinadas en
unmltiple a un sistema cerrado o a un venteo atmosfrico
combinado,donde se requiere el aislamiento de la vlvula de alivio
de presin paramantenimiento en operacin, sujeto al cumplimiento de
cdigoslocales.
c. Un cabezal de mechurrio en los lmites de batera de una unidad
quepuede pararse independientemente de otras unidades conectadas
almismo cabezal.
d. Lneas de entrada a mechurrios cuando un sistema de mechurrio
estconectada a ms de un mechurrio y se requiere aislar un
mechurriopara mantenimiento.
Debern fijarse procedimientos estrictos de manejo que prohibirn
el cierreinadvertido de vlvulas de aislamiento las tuberas de
alivio. Estosprocedimientos podrn requerir que la apertura y cierre
de dichas vlvulaslo haga solamente una persona autorizada.Se tendr
una lista actualizada de todas las vlvulas de
aislamientolocalizadas en las tuberas de alivio que puedan aislar
vlvulas de alivio. Seproveer adems documentacin de la posicin
requerida y razn para elcandado o sello de posicin de la vlvula en
cuestin.Se harn inspecciones peridicas de las vlvulas de
asilamiento localizadasen las tuberas de alivio, las cuales
verificarn la posicin de dichas vlvulasy la condicin del aparato de
trancado o sello.
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7. Problemas de vibracin acsticamente inducida en sistemas
decabezales de mechurriosLa tendencia actual hacia el diseo de
unidades y equipos ms grandesaumenta el potencial para problemas
complejos de vibracin. En particular,los sistemas de tuberas de gas
con vlvulas reductoras de presin de grancapacidad, han
experimentado problemas de falla por fatiga donde existauna
turbulencia excesiva y alta energa acstica. Las fuerzas de
laturbulencia producen ciertos modos complejos de vibracin en
componentesde tubera aguas abajo. Estas vibraciones pueden resultar
eventualmente enesfuerzos que exceden el lmite de resistencia para
los materiales, y por lotanto, pueden causar una falla por fatiga.
Las vlvulas de alivio de presinpueden tener la capacidad de generar
energa acstica suficiente paracausar fallas por fatiga, en tuberas
de descarga laterales y/o tuberas decabezales del mechurrio, aguas
abajo.Problemas potenciales de vibracin de este tipo, deben
considerarse conanterioridad, en la etapa de diseo del sistema de
cabezal del mechurrio. Sehan desarrollado los siguientes criterios
de diferenciacin para ayudar aldiseador en el reconocimiento de
servicios con problemas potenciales devibracin y que requieren
evaluacin ms detallada: Tamaos de lneas aguas abajo de 400 mm (15
pulg.) y mayores:
velocidad de flujo de masa mayor de 91000 kg/h (200000 lb/h) o
relacinde presiones mayores que 3.
Tamaos de lneas aguas abajo de 200350 mm (714 pulg.):
velocidaden la lnea aguas abajo mayor que el 50% de la velocidad
del sonido yrelacin de presiones mayor que 3.
Tamaos de lnea aguas abajo menor de 200 mm (7 pulg.) y
ensanchadao conectada por una T a una lnea de 200 mm (7 pulg.) o ms
grande:velocidad en la lnea mayor que el 50% de la velocidad del
sonido yrelacin de presiones mayor que 3.
Los criterios anteriores son una gua para detectar problemas
potenciales ensistemas de reduccin de presin de gas y aplican a los
primeros 90 m (295pie) de tubera aguas abajo del reductor de presin
bajo consideracin. Lossistemas con flujo de lquido solamente no se
consideran como problemaspotenciales y no necesitan ser
investigados. Para sistemas con flujos de dosfases, usar la
suposicin conservadora de que la velocidad de flujo de masatotal es
de gas solamente.
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Debe hacerse una distincin en cuanto al tiempo de servicio de
los sistemasde reduccin de presin. La falla por fatiga de cualquier
sistema mecnicodepende del tiempo, o sea del nmero de ciclos hasta
la falla. Por lo tanto eltratamiento requerido para un servicio
continuo puede no estar justificado.Un sistema en servicio de corta
duracin se define como uno que operadurante un total de 12 horas o
menos durante la vida de la planta. Lasvlvulas de alivio de presin
tpicamente estn dentro de ese lmite.
Servicio continuoLas vlvulas de reduccin de presin que operan ms
de 12 horas durante la vidade la planta debe considerarse que estn
en servicio continuo. Las alternativas detratamiento para esos
servicios tpicamente requieren medidas para reducir laenerga
acstica generada en la fuente.
Velocidad mxima en lneasLas condiciones snicas en
discontinuidades de tuberas tales como conexionesde ramales,
reductores, etc., pueden tambin resultar en vibraciones
inaceptablesacsticamente inducidas. Puesto que los componentes de
tubera no sondiseados para trabajar como estaciones reductoras de
presin, estos hanprobado ser ms susceptibles a fallas por fatiga.
Las velocidades mximas del flujode vapores o fases mezcladas no
debe exceder el 50% de la velocidad snica. Sinembargo, para
servicios de corta duracin tal como el de un dispositivo de
alivioque descarga a un sistema de cabezal de mechurrio, las
velocidades en la lneapueden ser tan altas como el 75% de la
velocidad snica.1. Diseo para condiciones de arranque
Los cabezales cerrados deben ser diseados para cualesquiera
condicionesanormales que puedan surgir durante la puesta en
servicio del cabezal oarranques de la planta.
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6 APENDICEFigura 1. Vlvula de alivio de presin tpica sin vlvula
de aislamiento.Figura 2. Vlvula de alivio de presin tpica montada
en lnea de proceso.Figura 3. Instalacin tpica para evitar
turbulencia excesiva a la entrada de
una vlvula de alivio de presin.Figura 4a. Instalacin tpica de
vlvula de alivio con vlvulas de aislamiento.Figura 4b. Arreglo de
instalacin tpica de vlvulas de alivio con 100% de
respaldo de capacidad de alivio.Figura 4c. Arreglo alterno de
instalacin tpica de vlvulas de alivio con 100%
de respaldo de capacidad de alivio.Figura 5. Vlvula de alivio de
presin instalada en una tubera larga.Figura 6. Arreglo de vlvula de
aislamiento para cabezales y subcabezales.
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RECIPIENTE
SOPORTAR PARA RESISTIR PESOY FUERZAS DE REACCION
CODO DE RADIO LARGO
VALVULA DE ALIVIO DEPRESION
DRENAJE DEL CUERPODE LA VALVULA
LA CAIDA DE PRESIONNO EXCEDERA EL 3%DE LA PRESION DE AJUSTE
CAPUCHA CONTRA LLUVIA(PUEDE REQUERIRSE)
SI LA VALVULA DE ALIVIOSE CONECTA A UN SISTEMACERRADO, EVITAR
QUE LOSESFUERZOS DE LA TUBERIAAFECTEN LA VALVULA BAJOCUALQUIER
CONDICION DEOPERACION
DRENAJE OPCIONALDE PUNTO BAJO
DIAMETRO NOMINALDE TUBERIA NO MENORQUE EL TAMANO DE
ENTRADA DE LA VALVULA
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Fig. 1. VLVULA DE ALIVIO DE PRESIN TPICA SIN VLVULA DE
AISLAMIENTO.
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RECIPIENTE
VALVULA DE ALIVIODE PRESION
VER 5.3.1 PARA LIMITACIONESEN LA CAIDA DE PRESION
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Fig. 2. VLVULA DE ALIVIO DE PRESIN TPICA MONTADA EN LNEA DE
PROCESO.
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BRIDAS DE ENTRADA
TUBO DE ENTRADA
CONEXION DEL RAMAL
TUBERIA PRINCIPAL
NO MENOS DE 10 DIAMETROS DETUBERIA DESDE CUALQUIER
DISPOSITIVO
QUE PRODUZCA TURBULENCIA
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Fig. 3. INSTALACIN TPICA PARA EVITAR TURBULENCIA EXCESIVA A
LAENTRADA DE UNA VLVULA DE ALIVIO DE PRESIN.
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Fig. 4a. INSTALACIN TPICA DE VLVULA DE ALIVIO CON VLVULAS
DEAISLAMIENTO.
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Fig. 4b. ARREGLO DE INSTALACIN TPICA DE VLVULAS DE ALIVIO CON
100% DERESPALDO DE CAPACIDAD DE ALIVIO.
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Fig. 4c. ARREGLO ALTERNO DE INSTALACIN TPICA DE VLVULAS DE
ALIVIOCON 100% DE RESPALDO DE CAPACIDAD DE ALIVIO.
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RECIPIENTE
VALVULA DEALIVIO DEPRESION
TUBERIA DE DESCARGA
DISEAR LA TUBERIA DEENTRADA, DE TAL MANERAQUE LA CAIDA DE
PRESIONDESDE EL RECIPIENTE HASTALA ENTRADA DE LA VALVULADE ALIVIO
DE PRESION NOEXCEDA EL 3% DE LA PRESION DE AJUSTE DE LAVALVULA
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Fig. 5. VLVULA DE ALIVIO DE PRESIN INSTALADA EN UNA TUBERA
LARGA.
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DRENAJE SINVALVULA (CEGADO)
CIEGO DE ANTEOJOS(ABIERTO)DESDE LA PLANTA
O UNIDAD
VALVULA DEAISLAMIENTO,VASTAGO HORIZONTAL,TRANCADA ABIERTA
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Fig. 6. ARREGLO DE VLVULA DE AISLAMIENTO PARA CABEZALES
YSUBCABEZALES.