Válvula de alivio

Una válvula de alivio o válvula de alivio de presión ( VAP ) 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 provocar una alteración del proceso, un fallo en los instrumentos o equipos, una explosión o un incendio.

El exceso de presión se alivia permitiendo que el fluido presurizado salga del sistema a través de un conducto auxiliar. La válvula de alivio está diseñada o configurada para abrirse a una presión predeterminada, protegiendo así los recipientes a presión y otros equipos de presiones que superen sus límites de diseño. Cuando se supera la presión establecida, la válvula de alivio se convierte en la vía de menor resistencia, ya que se abre a la fuerza y ​​una parte del fluido se desvía a través del conducto auxiliar.

En sistemas que contienen fluidos inflamables, el fluido desviado (líquido, gas o mezcla líquido-gas) se recupera ^{[ 1 ]} mediante un sistema de recuperación de vapor de baja presión y alto caudal , o se dirige a través de un sistema de tuberías conocido como colector de antorcha o colector de alivio a una antorcha de gas central elevada 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 colocada de manera que no represente un peligro para el personal.

Al desviarse el fluido, la presión dentro del recipiente dejará de aumentar. Una vez que alcance la presión de cierre de la válvula, esta se cerrará. La purga se suele expresar como un porcentaje de la presión de ajuste e indica cuánto debe disminuir la presión antes de que la válvula se cierre. La purga puede variar aproximadamente entre un 2 % y un 20 %, y algunas válvulas cuentan con purgas ajustables.

En sistemas de gas a alta presión, se recomienda que la salida de la válvula de alivio esté al aire libre. En sistemas donde la salida está conectada a tuberías, la apertura de una válvula de alivio provoca un aumento de presión en el sistema de tuberías aguas abajo de la válvula. Esto suele significar que la válvula de alivio no se cerrará una vez alcanzada la presión establecida. Para estos sistemas, se suelen utilizar válvulas de alivio diferenciales. Esto significa que la presión actúa únicamente sobre un área mucho menor que la de la abertura de la válvula. Si la válvula se abre, la presión debe disminuir enormemente antes de que se cierre, y además, la presión de salida de la válvula puede mantenerla abierta fácilmente. Otra consideración es que si hay otras válvulas de alivio conectadas al sistema de tuberías de salida, pueden abrirse al aumentar la presión en el sistema de tuberías de escape. Esto puede provocar un funcionamiento no deseado.

En algunos casos, una válvula de derivación actúa como válvula de alivio, devolviendo la totalidad o parte del fluido descargado por una bomba o compresor de gas a un depósito de almacenamiento o a la entrada de la bomba o compresor. Esto se hace para proteger la bomba o el compresor de gas y cualquier equipo asociado de la sobrepresión. La válvula de derivación y su conducto pueden ser internos (parte integral de la bomba o compresor) o externos (instalados como un componente en el circuito del fluido). Muchos camiones de bomberos cuentan con este tipo de válvulas de alivio para evitar la sobrepresión de las mangueras contra incendios .

En otros casos, es necesario proteger los equipos para que no se vean sometidos a un vacío interno (es decir, baja presión) inferior a la que pueden soportar. En tales casos, se utilizan válvulas de alivio de vacío que se abren al alcanzar un límite de baja presión predeterminado y permiten la entrada de aire o un gas inerte al equipo para controlar la cantidad de vacío.

En las industrias de refinación de petróleo , fabricación petroquímica y química , 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 (VAP), válvula de liberación de presión (VAP) o válvula de seguridad de presión (VSP): La diferencia radica en que las VSP cuentan con una palanca manual para activarlas en caso de emergencia. La mayoría de las VAP funcionan mediante resorte. A presiones más bajas, algunas utilizan un diafragma en lugar de un resorte. Los diseños más antiguos de VAP emplean un contrapeso para sellar la válvula.
• Presión de ajuste: Cuando la presión del sistema alcanza este valor, la válvula de alivio de presión se abre. La precisión de la presión de ajuste puede ajustarse a las directrices establecidas por la Sociedad Americana de Ingenieros Mecánicos (ASME).
• Válvula de alivio (VA): Es una válvula que se utiliza en sistemas de líquidos y que se abre proporcionalmente a medida que la presión creciente supera la presión del resorte.
• Válvula de seguridad (VS): Se utiliza en el servicio de gas. La mayoría de las VS son de apertura total o de acción rápida, es decir, se abren completamente de golpe.
• Válvula de seguridad (SRV): Válvula de alivio que puede utilizarse para el paso de gases o líquidos. Sin embargo, la presión ajustada generalmente solo será precisa para un tipo de fluido a la vez.
• Válvula de alivio pilotada (POSRV, PORV, POPRV): Dispositivo que libera presión mediante comando remoto desde una válvula piloto conectada a la presión del sistema aguas arriba.
• Válvula de seguridad de baja presión (LPSV): Sistema automático que libera la presión estática de un gas. La presión de liberación es baja y cercana a la presión atmosférica.
• Válvula de seguridad de presión de vacío (VPSV): Sistema automático que libera la presión estática de un gas. La presión de liberación es pequeña, negativa y cercana a la presión atmosférica.
• Válvula de seguridad de baja presión y vacío (LVPSV): Sistema automático que libera la presión estática de un gas. La presión de liberación es pequeña, negativa o positiva, y cercana a la presión atmosférica.
• Válvula de alivio de presión y vacío (PVRV): Combina una válvula de vacío y una válvula de alivio en una sola carcasa. Se utiliza en tanques de almacenamiento de líquidos para evitar implosiones o sobrepresiones.
• Válvula de apertura instantánea: Lo opuesto a la modulación, se refiere a una válvula que se abre de golpe. Alcanza su apertura máxima en milisegundos. Generalmente se logra mediante una falda en el disco, de modo que el fluido que pasa por el asiento afecta repentinamente un área mayor y genera una mayor fuerza de elevación.
• Modulante: Se abre en proporción 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 válvulas de alivio. Asimismo, en la mayoría de los países, deben cumplirse 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 ISO (ISO 4126), los cuales incluyen normas 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 97/23/CE sobre equipos a presión.
• Eurocódigo EN 1993 -4-2, tanques de almacenamiento.
• Organización Internacional de Normalización ; ISO 4126
• Reglamento de Seguridad de Sistemas a Presión de 2000 (PSSR); Reino Unido

Fundado en 1977, el Instituto de Diseño de Sistemas de Alivio de Emergencia ^{[ 5 ]} fue 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 sistemas de alivio de presión para reactores químicos, particularmente aquellos en los que se llevan a cabo reacciones exotérmicas. Dichas reacciones incluyen muchas clases de procesos de importancia industrial, como 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 ambos, al igual que ocurre con una lata de refresco cuando se abre repentinamente. Para las reacciones químicas, se requiere un conocimiento profundo tanto de los riesgos de las reacciones químicas como del flujo de fluidos.

DIERS ha investigado la dinámica de inicio/desconexión de flujo bifásico vapor-líquido y la hidrodinámica de sistemas de alivio de emergencia mediante un extenso trabajo experimental y analítico. ^{[ 6 ]} Para DIERS, la predicción de la ventilación de flujo bifásico y la aplicabilidad de diversos métodos de dimensionamiento para el flujo de vapor-líquido instantáneo bifásico resultaron de particular interés. DIERS se convirtió en un grupo de usuarios en 1985.

El Grupo Europeo de Usuarios de DIERS (EDUG) ^{[ 7 ]} es un grupo compuesto principalmente por industriales, consultores y académicos europeos que utilizan la tecnología DIERS. El EDUG se fundó a finales de la década de 1980 y celebra una reunión anual. El HSE del Reino Unido ha publicado un resumen de muchos de los aspectos clave de la tecnología DIERS. ^{[ 8 ]}

• Contenido multimedia relacionado con las válvulas de alivio en Wikimedia Commons.
• Directiva PED 97/23/CE ; Directiva de Equipos a Presión – Unión Europea.