Dimensionamiento de válvulas de seguridad

Un estudio en profundidad del proceso de dimensionamiento para una variedad de aplicaciones, incluyendo ecuaciones de dimensionamiento para AD Merkblatt, DIN, TRD, ASME, API, BS6759 y otros. Cubre cuestiones más complejas como flujo bifásico y sobrecalentamiento.

Introducción al dimensionamiento de válvulas de seguridad

Una válvula de seguridad siempre debe dimensionarse y ser capaz de ventilar cualquier fuente de vapor de modo que la presión dentro del aparato protegido no pueda exceder la presión máxima de acumulación permitida (MAAP). Esto no solo significa que la válvula debe colocarse correctamente, sino que también está correctamente ajustada. La válvula de seguridad debe entonces también dimensionarse correctamente, permitiéndole pasar la cantidad requerida de vapor a la presión requerida bajo todas las condiciones de falla posibles. Una vez que se ha establecido el tipo de válvula de seguridad, junto con su presión de ajuste y su posición en el sistema, es necesario calcular la capacidad de descarga requerida de la válvula. Una vez que se conoce esto, el área de orificio requerida y el tamaño nominal pueden determinarse usando las especificaciones del fabricante. Para establecer la capacidad máxima requerida, se necesita considerar el flujo potencial a través de todas las ramas relevantes, aguas arriba de la válvula. En aplicaciones donde hay más de una posible ruta de flujo, el dimensionamiento de la válvula de seguridad se vuelve más complicado, ya que puede haber varios métodos alternativos para determinar su tamaño. Donde existe más de una ruta de flujo potencial, deben considerarse las siguientes alternativas:

La válvula de seguridad puede dimensionarse según el flujo máximo experimentado en la ruta de flujo con la mayor cantidad de flujo.
La válvula de seguridad puede dimensionarse para descargar el flujo de las rutas de flujo combinadas. Esta elección está determinada por el riesgo de que dos o más dispositivos fallen simultáneamente. Si existe la más mínima posibilidad de que esto ocurra, la válvula debe dimensionarse para permitir que se descarguen los flujos combinados de los dispositivos fallados. Sin embargo, donde el riesgo es despreciable, las ventajas de costo pueden dictar que la válvula solo debe dimensionarse según el flujo de falla más alto. La elección del método finalmente recae en la empresa responsable de asegurar la planta.

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Ecuaciones de dimensionamiento para válvulas de seguridad diseñadas según las siguientes normas

Los siguientes métodos se usan para calcular el área de orificio mínima requerida para una válvula de seguridad, como se menciona en las normas nacionales más comúnmente usadas. Norma - ASME /API RP 520 Las siguientes fórmulas se usan para calcular el área de orificio mínima requerida para una válvula de seguridad según las normas ASME y las directrices API RP 520. Use la Ecuación 9.4.3 para calcular el área de orificio mínima requerida para una válvula de seguridad usada en aplicaciones de vapor:

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Ejemplo 9.4.2 Calcule el área de descarga efectiva mínima requerida para una válvula de seguridad diseñada según ASME/API RP520.

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Ejemplo 9.4.3 Calcule el área de descarga efectiva mínima requerida para una válvula de seguridad diseñada según ASME/API RP520.

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Factores de corrección por sobrecalentamiento para ASME/API RP 520

Tabla 9.4.1 Factores de corrección por sobrecalentamiento (KSH) usados en ASME/API RP 520 (unidades imperiales)

Presión de ajuste (psi g)	Temperatura (°F)
Presión de ajuste (psi g)	300	400	500	600	700	800	900	1 000	1 100	1 200
15	1	0.98	0.93	0.88	0.84	0.8	0.77	0.74	0.72	0.7
20	1	0.98	0.93	0.88	0.84	0.8	0.77	0.74	0.72	0.7
40	1	0.99	0.93	0.88	0.84	0.81	0.77	0.74	0.72	0.7
60	1	0.99	0.93	0.88	0.84	0.81	0.77	0.75	0.72	0.7
80	1	0.99	0.93	0.88	0.84	0.81	0.77	0.75	0.72	0.7
100	1	0.99	0.94	0.89	0.84	0.81	0.77	0.75	0.72	0.7
120	1	0.99	0.94	0.89	0.84	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
140	1	0.99	0.94	0.89	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
160	1	0.99	0.94	0.89	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
180	1	0.99	0.94	0.89	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
200	1	0.99	0.95	0.89	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
220	1	0.99	0.95	0.89	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
240		1	0.95	0.9	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
260		1	0.95	0.9	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
280		1	0.96	0.9	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
300		1	0.96	0.9	0.85	0.81	0.78	0.75	0.72	0.7
350		1	0.96	0.9	0.86	0.82	0.78	0.75	0.72	0.7
400		1	0.96	0.91	0.86	0.82	0.78	0.75	0.72	0.7
500		1	0.96	0.92	0.86	0.82	0.78	0.75	0.73	0.7
600		1	0.97	0.92	0.87	0.82	0.79	0.75	0.73	0.7
800			1	0.95	0.88	0.83	0.79	0.76	0.73	0.7
1 000			1	0.96	0.89	0.84	0.78	0.76	0.73	0.71
1 250			1	0.97	0.91	0.85	0.8	0.77	0.74	0.71
1 500			1	1	0.93	0.86	0.81	0.77	0.74	0.71

Norma - EN ISO 4126: 2004 Use la Ecuación 9.4.4 para calcular el área de orificio mínima requerida para una válvula de seguridad usada en vapor seco saturado (fracción de sequedad > 0,98) y vapor sobrecalentado en flujo crítico:

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Use la Ecuación 9.4.5 para calcular el área de orificio mínima requerida para una válvula de seguridad usada en aplicaciones de vapor húmedo en flujo crítico. Nota: el vapor húmedo debe tener una fracción de sequedad mayor a 0,9:

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Ejemplo 9.4.4 Dimensione el área de flujo mínima requerida para una válvula de seguridad diseñada según EN ISO 4126 para aliviar un sistema de vapor sobrecalentado de sobrepresión.

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Tabla 9.4.2 Valor de C como función de ‘k’ para aplicaciones de vapor, aire y gas según la norma EN ISO 4126. Los valores isentrópicos, ‘k’ se incorporan en la norma ISO 4126: (Parte 7). Alternativamente, los valores ‘k’ para vapor pueden obtenerse de las tablas de vapor del sitio web de Spirax Sarco.

k	Cg
0.4	1.647
0.5	1.813
0.6	1.957
0.7	2.084
0.8	2.198
0.9	2.301
1.0	2.401
1.1	2.481
1.2	2.56
1.3	2.634
1.4	2.703
1.5	2.768
1.6	2.829
1.7	2.886
1.8	2.94
1.9	2.991
2.0	3.039
2.1	3.085
2.2	3.129

Dimensionamiento de válvulas de seguridad

2026-06-16