Válvula de alivio

Una válvula de alivio o válvula de alivio de presión ( PRV ) es un tipo de válvula de seguridad que se utiliza para controlar o limitar la presión en un sistema; de lo contrario, podría acumularse una presión excesiva y crear una alteración del proceso, una falla del instrumento o equipo, una explosión o un incendio.

La presión excesiva se alivia permitiendo que el fluido presurizado fluya desde un conducto auxiliar hacia afuera del sistema. La válvula de alivio está diseñada o configurada para abrirse a una presión predeterminada para proteger los recipientes a presión y otros equipos de ser sometidos a presiones que excedan sus límites de diseño. Cuando se excede la presión establecida, la válvula de alivio se convierte en el " camino de menor resistencia ", ya que se abre a la fuerza y ​​una parte del fluido se desvía a través de la ruta auxiliar.

En sistemas que contienen fluidos inflamables, el fluido desviado (líquido, gas o mezcla de líquido y gas) se recaptura ^{[1] mediante un sistema} de recuperación de vapor de alto flujo y baja presión o se envía a través de un sistema de tuberías conocido como cabezal de antorcha o cabezal de alivio a una antorcha de gas elevada central donde se quema, liberando gases de combustión desnudos a la atmósfera. ^[2] En sistemas no peligrosos, el fluido a menudo se descarga a la atmósfera mediante una tubería de descarga adecuada diseñada para evitar la entrada de agua de lluvia que puede afectar la presión de elevación establecida y ubicada para no causar un peligro para el personal.

A medida que se desvía el fluido, la presión dentro del recipiente dejará de aumentar. Una vez que alcance la presión de reasentamiento de la válvula, esta se cerrará. La purga generalmente se expresa como un porcentaje de la presión establecida y se refiere a cuánto debe caer la presión antes de que la válvula se reasiente. La purga puede variar aproximadamente entre un 2 y un 20 %, y algunas válvulas tienen purgas ajustables.

En los sistemas de gas de alta presión, se recomienda que la salida de la válvula de alivio esté al aire libre. En los sistemas en los que la salida está conectada a una tubería, la apertura de una válvula de alivio generará una acumulación de presión en el sistema de tuberías aguas abajo de la válvula de alivio. Esto a menudo significa que la válvula de alivio no volverá a asentarse una vez que se alcance la presión establecida. Para estos sistemas, a menudo se utilizan las llamadas válvulas de alivio "diferenciales". Esto significa que la presión solo actúa en un área que es mucho más pequeña que el área de la apertura de la válvula. Si la válvula está abierta, la presión tiene que disminuir enormemente antes de que la válvula se cierre y también la presión de salida de la válvula puede mantener fácilmente la válvula abierta. Otra consideración es que si otras válvulas de alivio están conectadas al sistema de tuberías de salida, pueden abrirse a medida que aumenta la presión en el sistema de tuberías de escape. Esto puede causar un funcionamiento no deseado.

En algunos casos, una válvula de derivación actúa como válvula de alivio al utilizarse para devolver todo o parte del fluido descargado por una bomba o un compresor de gas a un depósito de almacenamiento o a la entrada de la bomba o el compresor de gas. Esto se hace para proteger la bomba o el compresor de gas y cualquier equipo asociado contra una presión excesiva. La válvula de derivación y la ruta de derivación pueden ser internas (una parte integral de la bomba o el compresor) o externas (instaladas como un componente en la ruta del fluido). Muchos camiones de bomberos tienen válvulas de alivio de este tipo para evitar la sobrepresurización de las mangueras contra incendios .

En otros casos, es necesario proteger el equipo para que no quede sometido a un vacío interno (es decir, baja presión) que sea inferior al que el equipo puede soportar. En tales casos, se utilizan válvulas de alivio de vacío que se abren en un límite de baja presión predeterminado y permiten la entrada de aire o un gas inerte en el equipo para controlar la cantidad de vacío.

En las industrias de refinación de petróleo , fabricación de productos petroquímicos y químicos , procesamiento de gas natural y generación de energía , el término válvula de alivio se asocia con los términos válvula de alivio de presión ( PRV ), válvula de seguridad de presión ( PSV ) y válvula de seguridad :

• Válvula de alivio de presión (PRV) o válvula de liberación de presión (PRV) o válvula de seguridad de presión (PSV): la diferencia es que las PSV tienen una palanca manual para activar la válvula en caso de emergencia. La mayoría de las PRV funcionan con resorte. A presiones más bajas, algunas utilizan un diafragma en lugar de un resorte. Los diseños de PRV más antiguos utilizan un peso para sellar la válvula.
• Presión de ajuste: cuando la presión del sistema aumenta hasta este valor, la válvula PRV se abre. La precisión de la presión de ajuste puede cumplir con las pautas establecidas por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME).
• Válvula de alivio (RV): Se utiliza una válvula en un servicio de líquido, que se abre proporcionalmente a medida que la presión creciente supera la presión del resorte.
• Válvula de seguridad (SV): se utiliza en el servicio de gas. La mayoría de las SV son de apertura total o de acción rápida, es decir, se abren completamente.
• Válvula de seguridad (SRV): válvula de seguridad que se puede utilizar para servicios de gas o líquido. Sin embargo, la presión establecida normalmente solo será precisa para un tipo de fluido a la vez.
• Válvula de alivio operada por piloto (POSRV, PORV, POPRV): Un dispositivo que alivia mediante comando remoto desde una válvula piloto que está conectada a la presión del sistema aguas arriba.
• Válvula de seguridad de baja presión (LPSV): Un sistema automático que alivia mediante la presión estática de un gas. La presión de alivio es pequeña y cercana a la presión atmosférica.
• Válvula de seguridad de presión de vacío (VPSV): Un sistema automático que alivia mediante la presión estática de un gas. La presión de alivio es pequeña, negativa y cercana a la presión atmosférica.
• Válvula de seguridad de baja presión y de vacío (LVPSV): Un sistema automático que alivia mediante la presión estática de un gas. La presión de alivio es pequeña, negativa o positiva y cercana a la presión atmosférica.
• Válvula de liberación de presión y vacío (PVRV): combinación de válvula de presión y de alivio en una sola carcasa. Se utiliza en tanques de almacenamiento de líquidos para evitar la implosión o la sobrepresión.
• Acción rápida: lo opuesto a modulación, se refiere a una válvula que "se abre de golpe". Se abre de golpe y alcanza una elevación máxima en milisegundos. Generalmente se logra con una falda en el disco para que el fluido que pasa por el asiento afecte repentinamente un área más grande y genere más fuerza de elevación.
• Modulante: Se abre proporcionalmente a la sobrepresión.

En la mayoría de los países, las industrias están obligadas por ley a proteger los recipientes a presión y otros equipos mediante el uso de válvulas de alivio. Además, en la mayoría de los países, se deben cumplir los códigos de diseño de equipos, como los proporcionados por la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME), el Instituto Estadounidense del Petróleo (API) y otras organizaciones como la ISO (ISO 4126), y esos códigos incluyen estándares de diseño para válvulas de alivio. ^{[3] [4]}

Las principales normas, leyes o directivas son:

• AD Merkblatt (alemán)
• Instituto Americano del Petróleo (API); Normas 520, 521, 526 y 2000
• Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME); Código de Calderas y Recipientes a Presión, Sección VIII División 1 y Sección I
• Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas (AWWA), tanques de almacenamiento
• EN 764-7; Norma europea basada en la Directiva de equipos a presión 97/23/CE
• Eurocódigo EN 1993 -4-2, tanques de almacenamiento.
• Organización Internacional de Normalización ; ISO 4126
• Reglamento de seguridad de sistemas de presión de 2000 (PSSR); Reino Unido

Fundado en 1977, el Instituto de Diseño de Sistemas de Alivio de Emergencias ^[5] era un consorcio de 29 empresas bajo los auspicios del Instituto Americano de Ingenieros Químicos (AIChE) que desarrolló métodos para el diseño de sistemas de alivio de emergencia para manejar reacciones descontroladas. Su propósito era desarrollar la tecnología y los métodos necesarios para dimensionar los sistemas de alivio de presión para reactores químicos, particularmente aquellos en los que se llevan a cabo reacciones exotérmicas. Tales reacciones incluyen muchas clases de procesos industrialmente importantes, incluyendo polimerizaciones, nitraciones, diazotizaciones, sulfonaciones, epoxidaciones, aminaciones, esterificaciones, neutralizaciones y muchos otros. Los sistemas de alivio de presión pueden ser difíciles de diseñar, sobre todo porque lo que se expulsa puede ser gas/vapor, líquido o una mezcla de los dos, al igual que ocurre con una lata de bebida carbonatada cuando se abre de repente. Para las reacciones químicas, se requieren amplios conocimientos tanto de los peligros de las reacciones químicas como del flujo de fluidos.

DIERS ha investigado la dinámica de inicio/desconexión de vapor-líquido de dos fases y la hidrodinámica de los sistemas de alivio de emergencia con un extenso trabajo experimental y de análisis. ^[6] De particular interés para DIERS fueron la predicción de la ventilación de flujo de dos fases y la aplicabilidad de varios métodos de dimensionamiento para el flujo de vapor-líquido de dos fases. DIERS se convirtió en un grupo de usuarios en 1985.

El Grupo Europeo de Usuarios de DIERS (EDUG) ^[7] es un grupo de industriales, consultores y académicos, principalmente europeos, que utilizan la tecnología DIERS. El EDUG se creó a finales de los años 1980 y celebra una reunión anual. La HSE ha publicado en el Reino Unido un resumen de muchos de los aspectos clave de la tecnología DIERS. ^[8]

• Medios relacionados con Válvulas de alivio en Wikimedia Commons
• PED 97/23/EC; Directiva de equipos a presión – Unión Europea.