Sistema de Alivio

8/12/2019 Sistema de Alivio

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Lima, 7 11 de Agosto de 2006Ezequiel Acosta, Ing. Qumico M. Sc.

SISTEMAS DE ALIVIO


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INTRODUCCIN A LOSPROCESOS SEGUROS

Peligros potencialesExplosinFuegoEscape de sustancias toxicas

Causas principales de sobrepresinError humanoFallas de los equipos

Falla en el suministro de servicios (Energa, Vapor, Agua, airede instrumentos)Reacciones no controladasFuego externo


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INTRODUCCIN A LOSPROCESOS SEGUROS

Diseo para la seguridad - Capas protectoras

Diseo de proceso: Apropiada representacin de los balances de calor ymasa. Configuracin de procesos

Control bsico de procesos: Diseado para mantener la unidad en laregin de operacin segura y retornarla despus de una perturbacin Alarmas y supervisin del operador: Llamar la atencin del operadorcuando se presenta una desviaciones a las condicin normal quepudiera generar una condicin inseguraShutdowns: Sistema de parada de emergencia cuando se presenta unadesviacin de la condicin normal la cual no es corregidaSistemas de alivio de presin: Son diseados e instalados para aliviar lapresin del sistema hacia un lugar seguro .


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Funcin

Una vlvula de relevo de presin es un dispositivo deseguridad diseado para proteger los equipos osistemas presurizados contra cualquier evento desobrepresin. Un evento de sobrepresin se refierea cualquier condicin que pueda causar que lapresin en un recipiente o sistema pueda aumentarpor encima de la presin de diseo o de la mximapresin de trabajo permitida.


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Trminos ms utilizados

Presin de disparo o ajuste : Es la presin a la entrada de la vlvula ala cual ha sido ajustada para abrir en condiciones de operacin (psig)Contrapresin : Es la presin a la salida de la vlvula como resultadode la presin en el sistema de descarga (psig)Sobrepresin : Es el incremento de presin sobre la presin dedisparo (psig o % de presin de disparo).Mxima presin de trabajo permitida : (Maximum allowable workingpressure, MAWP) Es la mxima presin permitida en el recipiente a latemperatura especificada. Esta presin es la base para fijar la presinde disparo (psig).Acumulacin : Es el incremento de presin sobre la mxima presinpermitida de trabajo.Capacidad de relevo : Es mximo flujo a ser relevado al porcentajede sobrepresin permitido por el cdigo que se aplique (lbhr, PCSH,gpm)


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DISEO DE LOS DISPOSITIVOSDE ALIVIO DE PRESIN

Caractersticas deseables

Apertura rpida y automtica durante el incremento de presinCierre con mnimo escape cuando la presin normal es

reestablecida ( excepto discos de ruptura)Debe ser altamente confiable

Tipos de vlvulas:

Spring-loadedOperadas por un piloto (piloteadas)Disco de ruptura


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TIPOS DE DISPOSITIVOS DEALIVIO DE PRESIN

1. Sprind-loaded: Es usada en larefinera para la mayora de losservicios

Vlvula de seguridad Convencional




1. Sprind-loaded: Es usada en larefinera para la mayora de losservicios

Vlvula de fuelle




2. PiloteadasVentajas:

Asiento ms hermticoMenos sensible a lacontrapresinTecnologa mas flexible

Desventajas:Ms difcil de instalarMs delicada

Limitada para servicios demenor temperaturaMetalurgia limitada




3. Discos de rupturaElemento diseado pararomperse a una determinadapresin (80-90% de la presinespecificada)CncavoConvexoDesventajas:

Una vez que el dispositivo aliviala presin no se puede cerrar

Sensible a la contrapresin,temperatura y agentescorrosivos



Ecuaciones para dimensionamiento

El rea requerida del orificio de la vlvula de seguridad depende de:

Capacidad deseadaCaractersticas del fluido (compresible o no compresible) a las condiciones de T y PDiferencial de presin a travs del orificioCaractersticas del orificio

Ecuacin para el flujo de vapor

RA = W ( T Z/ PM)0.5 C PaccKb

Donde: RA= rea requerida del orificio, plg2W = Flujo de vapor, Lb/hrC = Coeficiente de flujoPacc = Presin acumulada, psiaKb = Factor de correccin para la contrapresinT = Temperatura, RZ = factor de compresibilidadPM = peso molecular



Ecuacin para el flujo de lquido

RA = gpm ( SpGr/ 1.25Pset - Pb)0.5 o gpm ( SpGr/ Pacc - Pb)0.5

38 Kd Kp Kv 38 Kd Kp Kv

Donde: RA= rea requerida del orificio, plg2gpm = Flujo de lquido, gpmKd = Coeficiente de descargaKp = Factor de correccin de sobrepresinKv = Factor de correccin de viscosidadSpGr = Gravedad especficaPset = set de presin, psigPb = Contrapresin, psigPacc = Presin acumulada, psia

Ecuaciones para dimensionamiento



Instalacin

Factores a tener en cuenta:

Cada de presin en la tubera de entrada: debe ser mejor del3% del set de presin de disparo

Restricciones en la contrapresinDrenajes en la tubera de salidaFuerzas reactivasFuerzas en la tubera debida a expansin trmica

Vasija de surge para el lquidoDeben instalarse con el eje en posicin vertical


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Ezequiel Acosta, Ing. Qumico M. Sc.

Ejemplo, Caso de fuego

Problema Caso de fuegoDetermine la carga a aliviar durante la presencia de fuegoen un tambor de surge vertical. Se tiene la siguienteinformacin:

Datos del tamborCada de presin = 200 psigDimetro interno = 5 piesLongitud de la tangente = 15 piesNivel del lquido = 6 piesElevacin del tambor = 18 piesPeso molecular promedio = 100 lb/lbmol


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Ejemplo, Caso de fuego

SolucinDetermine la presin acumulada durante la presencia de fuego

Pacc = 1.21 ( 200) +14.7 = 256.7 psiaDetermine el rea de la superficie humeada

SA = 1.089 ( 52)+ (5)(6) = 121.5 pie2

Determine el suministro de calor:Qfire = 21000 F SA0.82 = 21000 (1.0) ( 121.5)0.82 = 1.075 MBTU/hrF = factor ambiental

Determine el calor latente de vaporizacinPara P=256.7 y PM = 100, se obtiene de la fig 100

T = 455F HV = 72Determine la rata de vaporizacin

W = 1075000 / 72 = 14930 lb/hr


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Cdigos y estndares

Instituto Americano del Petrleo: API RP 520, API RP521, API RP 526

Socieda Americana de Ingenieros Mecnicos : Cdigo

ASME

Instituto National Americano de Estndares: ANSI

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