consideraciones de contigencia y flujos de alivio

PDVSA N TITULO

REV. FECHA DESCRIPCION PAG. REV. APROB. APROB.

APROB. FECHAAPROB.FECHA

SEGURIDAD EN EL DISEO DE PLANTAS

1994

MDP08SA02 CONSIDERACION DE CONTINGENCIA YDETERMINACION DE LOS FLUJOS DE ALIVIO

APROBADA

AGO.95 AGO.95

SISTEMAS DE ALIVIO DE PRESION

AGO.95

OCT.97 O.R.

J.P

1

0

Sinceracin con MID, MIR y Contingencia Incendio 57

59

L.R.

F.R.

MANUAL DE DISEO DE PROCESO

ESPECIALISTAS

REVISION FECHAMANUAL DE DISEO DE PROCESO

SEGURIDAD EN EL DISEO DE PLANTASSISTEMAS DE ALIVIO DE PRESION

CONTINGENCIAS Y FLUJOS DE ALIVIOOCT.971

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.Men Principal Indice manual Indice volumen Indice norma

Indice1 OBJETIVO 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 2 ALCANCE 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 REFERENCIAS 2. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 DEFINICIONES 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 PROCEDIMIENTOS DE DISEO CONSIDERACION DE

CONTINGENCIAS Y DETERMINACION DE LOS FLUJOSDE ALIVIO 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.1 Introduccin 3. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.2 Falla de los servicios industriales como una causa de una sobrepresin 45.3 Contingencias de falla de los servicios industriales a considerar 6. . . . . . . 5.4 Mal funcionamiento de los equipos como una causa de sobrepresin 11. . 5.5 Errores del operador como causa de sobrepresin 11. . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.6 Evaluacin de la sobrepresin resultante de condiciones

de emergencia y Determinacin de las velocidades de alivio 12. . . . . . . . . . 5.7 Sobrepresin en componentes especficos del equipo 20. . . . . . . . . . . . . . . 5.8 Sobrepresin causada por reaccin qumica 30. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.9 Sobrepresin causada por temperaturas anormales 31. . . . . . . . . . . . . . . . . 5.10 Sobrepresin causada por expansin trmica 31. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.11 Incendio como causa de una sobrepresin 36. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.12 El vaco como una causa de falla de los equipos 44. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.13 Evaluacin de la ruta de presurizacin en el diseo del alivio

de presin 47. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.14 Evaluacin de la ruta de escape de presin en el diseo

de alivio de presin 49. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.15 Vlvulas con dispositivos de bloqueo en la posicin abierta (CSO) 50. . . 5.16 Vlvula del tipo CSC (vlvula con dispositivo para bloques

en posicin cerrada) 51. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5.17 Vlvulas de control 51. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 NOMENCLATURA 53. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 APENDICE 54. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 1 Vlvula de bajo recorrido guiada por el fondo y el tope paradescargas de turbinas 57. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 2A Presin de vapor y calor latente de vaporizacin para lquidoshidrocarburos parafnicos puros (un solo componente),1era parte 58. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Figura 2B Presin de vapor y calor latente de vaporizacin para lquidoshidrocarburos parafnicos puros (un solo componente), 2da parte 59




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1 OBJETIVOPresentar las contingencias que pueden causar una sobrepresin en los equiposde una planta, y la forma de evaluarlas en trminos de las presiones que puedanser generadas y/o de los flujos de los fluidos que deben ser aliviados.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 (Este documento).08SA03 Sistemas de alivio de presin: Dispositivos de alivio de presin.08SA04 Sistemas de alivio de presin: Procedimientos para especificar y

dimensionar vlvulas de alivio de presin.08SA05 Sistemas de alivio de presin: Instalacin de vlvulas de alivio de

presin.Este documento, junto con los dems que cubren el tema de Sistemas de alivio depresin, 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 las contingencias originadas por incendios, fallas en los ServiciosIndustriales (energa elctrica, agua de enfriamiento, vapor, aire de instrumentos,energa elctrica para instrumentos, combustible, otros Servicios Industriales),fallas y mal funcionamiento de los equipos, errores del operador, arranques yparadas, y fallas causadas por expansin trmica.

3 REFERENCIASManual de Diseo de Proceso (versin 1986) Vol. IX, Subseccin 15B Minimizacin de los riesgos de incendio, explosin o

accidente. Vol. IX, Subseccin 15C Sistemas de alivio de presin. Vol. VI, Subseccin 10A Procedimientos de diseo para servicios de bombeo. Vol. VI, Subseccin 10F Bombas de desplazamiento positivo. Vol. IV, Subseccin 8A Seleccin de hornos de proceso.




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Vol. I, Seccin 2 Temperatura de diseo, presin de diseo y clasificacin debridas.

Manual de Ingeniera de Diseo PDVSAMIDVol. 09 K366 Safety relief protection Systems. PDVSAMIDVol. 06 B201PR Calentadores de fuego directo. PDVSAMIDVol. 21 YF239POT Calentadores de fuego directo.Manual de Ingeniera de Riesgo PDVSAIRP01 Sistema de paradas de emergencia, bloqueo,

despresurizacin y venteo de equipos y plantas.

Otras Referencias ASMESection I, Power Boilers, 1992. ASMESection VIII, Pressure Vessels, 1992. ANSIB31.3, Petroleum Refinery Piping Code. API RP 520, Part I, 6th edition, Marzo 1993. API RP 521, 3th edition, Noviembre 1990.

4 DEFINICIONESVase documento PDVSAMDP08SA01 Principios Bsicos.

5 PROCEDIMIENTOS DE DISEO CONSIDERACION DECONTINGENCIAS Y DETERMINACION DE LOS FLUJOS DEALIVIO

5.1 IntroduccinEl primer paso en el diseo para proteccin contra sobrepresin es considerartodas las contingencias que puedan causar una sobrepresin y evaluarlas entrminos de las presiones que puedan ser generadas y/o de los flujos de fluidosque deben ser aliviados.Todos los recipientes a presin no sujetos a combustin deben ser protegidosmediante dispositivos de alivio de presin que eviten que la presin aumente masde un 10% o 3 psi, cualesquiera de las dos que sea la mayor, por encima de lamxima presin de trabajo permitida (16% o 4 psi con vlvulas mltiples). Laexcepcin es que se permite un exceso de presin de 21%, en los dispositivos dealivio de presin que adicionalmente son requeridos, cuando el exceso de presines causado por una exposicin a un incendio u otras inesperadas fuentes externasde calor.




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Los recipientes a presin bajo condiciones de combustin estn cubiertos por elCdigo ASME, Seccin I (Power Boilers). Este Cdigo especifica el requerimientode dispositivos de alivio de presin para evitar que las presiones aumenten ms deun 6% por encima de la mxima presin de trabajo permitida.En la seccin de Principios Bsicos y bajo Consideraciones de Diseo sedescribe la base de Contingencia sencilla para estas consideraciones, as comotambin los medios para tabular y documentar las varias contingenciasconsideradas. En el resto de este captulo se detallan los tipos de contingenciasque deben ser consideradas as como tambin los lineamientos para evaluarlas.La seleccin de la presin de diseo para equipos es cubierta en el documentoPDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 2). El diseopara proteccin contra sobrepresin en la mayora de los casos consiste enproveer dispositivos de alivio de presin dimensionados para manejar lasvelocidades de alivio necesarias para evitar que las presiones que surgen enemergencias aumenten por encima de la presin de diseo (ms la acumulacinpermitida).Como un medio alterno de proteccin, en algunos casos es econmico especificaruna mayor presin de diseo del equipo que soportar la presin mxima quepueda ser generada sin aliviar ninguno de los fluidos contenidos en el sistema.Ms an, en algunos casos el costo de un sistema colector puede ser reducidoespecificando presiones de diseo ms altas, las cuales permitirn unacontrapresin ms alta en el sistema colector.

5.2 Falla de los servicios industriales como una causa de unasobrepresin

La falla de los suministros provistos por los servicios industriales (por ejemplo,electricidad, agua de enfriamiento, vapor, electricidad o aire para instrumentos, ocombustible), a las instalaciones de la planta de refinacin resultar en muchoscasos en condiciones de emergencia que potencialmente pueden sobrepresionarlos equipos. Aunque los sistemas de suministro de servicios industriales estndiseados para ser confiables mediante la seleccin de sistemas mltiples degeneracin y distribucin, equipos de repuesto, sistemas de apoyo, etc., todavapermanece la posibilidad de que fallen. Los mecanismos de posibles fallas de cadaservicio industrial deben por lo tanto ser examinados y evaluados para determinarlos requerimientos asociados para la proteccin contra la sobrepresin. Las reglasbsicas para estas consideraciones son las siguientes:1. Las interrupciones del suministro de un servicio industrial se consideran

solamente en una base de contingencia sencilla, o sea que corresponde ala falla de un componente sencillo del sistema de generacin o distribucinde un servicio industrial. Sin embargo, se debe prestar consideracin al




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efecto directo de un servicio auxiliar sobre otro. Si la falla del suministro enun sistema industrial, como resultado de una contingencia sencilla, resultaen la prdida total o parcial de otro servicio industrial interrelacionado,entonces se debe considerar la falla dual. Por ejemplo, en una planta dondela electricidad es producida por turbogeneradores de vapor, la prdida dela produccin de vapor puede causar una prdida directa de la energaelctrica.

2. Las fallas se consideran tanto en una base local, es decir, prdida delsuministro de un servicio industrial a un componente de los equipos (porejemplo, electricidad al motor de una bomba), como en una base general, esdecir, prdida del suministro a todos los equipos que lo consumen en unaunidad de procesos (por ejemplo, agua de enfriamiento a todos losenfriadores y condensadores). Para propsitos de estas considera cionesde diseo de alivio de presin, una unidad de procesos se define como la quecumple todos los criterios siguientes:

a. Est segregada dentro de sus propios lmites de batera claramenteidentificables.

b. Est suplido con cada servicio industrial a travs de uno o dos ramales detubera laterales independiente desde un cabezal de suministro fuera de loslmites fsicos de la planta.

c. Constituye en s una funcin de procesamiento completa.3. Para una unidad de procesos con su propio y segregado sistema cerrado de

descarga para alivio de presin y separado del resto de la planta, solamentese necesita considerar una sola falla de los servicios industriales a esaunidad para propsitos de disear las instalaciones de seguridad. Sinembargo, cuando dos o ms unidades comparten un sistema de descargacerrado (por ejemplo, un tambor de descarga comn y/o un mechurrio) elprocedimiento de diseo debe incluir una consideracin para la fallapotencial del suministro de los servicios industriales a ms de una de lasunidades, causada por una contingencia sencilla. Aunque estas fallas de losservicios industriales de la refinera o de la planta no se usan normalmentecomo base para dimensionar las instalaciones de seguridad, debenevaluarse de todos modos. No es necesario usarlas como base para eldimensionamiento con tal que puedan ser realsticamente establecidascomo de muy remota probabilidad. Esto involucra la evaluacin de laconfiabilidad de los sistemas de generacin y distribucin y requiere de unbuen diseo de ingeniera y la provisin de caractersticas (equipos) deapoyo adecuados.Ejemplos de tales caractersticas de apoyo para cada servicio auxiliar se danms adelante. En los diseos en que todas las vlvulas de alivio de presindescargan a un sistema colector cerrado, debido a restricciones por




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proteccin al ambiente, una falla total de un servicio industrial merece unaconsideracin ms profunda puesto que no hay alivio a la atmsfera el cualtendera a aliviar la carga sobre el sistema cerrado.

4. La evaluacin de los efectos de una sobrepresin atribuible a la prdida delsuministro en un servicio industrial en particular, debe incluir la cadena deeventos que podran ocurrir y el tiempo de reaccin involucrado. En lassituaciones donde el flujo de fluidos es interrumpido debido a la falla delsuministro de servicio industrial que lo soporta, pero est en paralelo conequipos que tienen una fuente diferente de energa, puede concederse uncrdito por los equipos no afectados que se mantienen en funcionamientohasta el punto en el cual la operacin se mantiene y los equipos en operacinno se detienen por sobrecarga.Como ejemplo, considerando el caso de un sistema de circulacin de aguade enfriamiento que consta de dos bombas paralelas en operacin continua,con impulsores accionados por fuentes de energa diferentes y norelacionadas. Si falla una de las fuentes de energa puede concederse uncrdito por la operacin ininterrumpida de la bomba no afectada, con tal quela bomba en operacin no se desconecte y se detenga (no se dispare) debidoa sobrecarga. De un modo similar, puede tambin darse crdito por laoperacin ininterrumpida de compresores de aire o generadores deelectricidad fsicamente dispuestos en paralelo, que operan normalmentecon impulsores con dos fuentes no relacionadas de energa.

Los sistemas de apoyo que dependen de la accin de dispositivos automticos derelevo (por ejemplo, un repuesto de relevo impulsado por una turbina para unabomba de agua de enfriamiento impulsada por un motor elctrico con un controlPLCI, instrumento indicador de control por presin y nivel) no deben serconsiderados como un medio aceptable para prevenir una falla de serviciosindustriales para propsitos de diseo de alivio de presin, aunque su instalacinest totalmente justificada para una mejor continuidad y confiabilidad de lasoperaciones de la planta.

5.3 Contingencias de falla de los servicios industriales a considerarA continuacin, se describe la aplicacin de las consideraciones de diseoanteriores, a los sistemas auxiliares principales de instalaciones tpicas.En algunos casos, la prdida del suministro de servicios no es una causa directa desobrepresin, pero inicia un descontrol de la planta o una emergencia, la cual a suvez puede resultar en una sobrepresin (por ejemplo, una falla elctrica queconduzca a la prdida del reflujo de una columna). Donde sea necesario, se debehacer referencia a los procedimientos para evaluar tales situaciones de descontrolo emergencia y para la determinacin de las velocidades de alivio, que sedescriben ms adelante en esta seccin.




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5.3.1 Energa elctrica1. Consideraciones en base normal individual y en base respecto a la

unidad de procesos para el dimensionamiento del alivio de presin Las siguientes contigencias sencillas deben ser consideradas como la basenormal para evaluar la sobrepresin que pueda resultar de fallas de energaelctrica:

a. Falla individual del suministro de energa elctrica a cualquier componentede los equipos que la consuma, tal como un motor impulsor de una bomba,ventilador o compresor.

b. Falla total del suministro elctrico a todos los equipos que lo consumen enuna unidad de procesos.

c. Falla general elctrica a todos los equipos alimentados desde una barra dedistribucin elctrica (Bus Bar) en una subestacin que presta servicio auna o ms unidades de procesos.

2. Consideracin de una falla elctrica total en planta o en refinera Aunque normalmente no se usa como una base para el dimensionamientode las instalaciones de alivio de presin, deben considerarse las siguientesfallas elctricas generales a nivel de planta.

a. Falla del suministro de energa elctrica comprada a la planta o refinera.b. Falla del suministro de la energa autogenerada a la planta o refinera.c. Falla total elctrica en cualquier subestacin particular.

Como se expuso anteriormente punto 5.2. Falla de los servicios industrialescomo una causa de una sobrepresin, se deben incluir caractersticas deapoyo adecuadas para reducir la probabilidad de fallas mayores a un gradobajo aceptable y balanceadas contra las consecuencias si ocurrieran talesfallas. Las siguientes provisiones son normalmente requeridas comomnimo:

d. Dos o ms alimentadores para energa elctrica comprada.e. Dos o ms generadores en paralelo con un repuesto de apoyo cuando la

energa elctrica es generada en la planta o refinera.f. Ms de un combustible para las calderas que generan vapor para los

generadores a turbina de vapor.g. Arreglos de distribucin de la carga elctrica para mantener el suministro

preferencial a los consumidores crticos.h. Sistemas secundarios selectivos para la distribucin de la energa elctrica.

5.3.2 Agua de enfriamiento1. Consideraciones en base normal individual y en base a la unidad de

procesos para el dimensionamiento del alivio de presin Las




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siguientes contingencias sencillas se deben considerar como la base normalpara evaluar la sobrepresin que pueda resultar de las fallas de agua deenfriamiento:

a. Falla individual del suministro de agua a cualquier enfriador o condensadoren particular

b. Falla total de cualquier rama lateral de suministro a una unidad de procesosy que puede ser cerrada con vlvulas desde la lnea principal fuera del reade la planta.

2. Consideracin de una falla total en planta o en refinera Debenconsiderarse las siguientes fallas de agua de enfriamiento:

a. Falla de cualquier seccin de la lnea principal de agua fuera del rea de laplanta.

b. Prdida de la disponibilidad de todas las bombas de agua de enfriamientoque resultara de cualquier contingencia sencilla en los sistemas auxiliaresque suplen o controlan los impulsores de las bombas.

c. Prdida de la disponibilidad de todos los ventiladores en una torre deenfriamiento de agua que resultara de una contingencia sencilla en elsistema de servicios industriales que suplen o controlan los impulsores de losventiladores.Como se expuso anteriormente en el punto 5.2., Falla de los serviciosindustriales como una causa de una sobrepresin, generalmente seincluyen caractersticas de apoyo adecuadas reducir la probabilidad deocurrencia de estas fallas mayores a un grado bajo aceptable. Como mnimose debe suministrar lo siguiente:

d. Bombas de agua de enfriamiento mltiples con impulsores diferentes y coninterconexin automtica de la bomba de repuesto.

e. Por lo menos 30 minutos de retencin til del nivel de lquido en el sumiderode una torre de enfriamiento de agua, basado sobre la prdida de agua dereposicin, con una alarma independiente de bajo nivel de agua ajustada alnivel de retencin de 30 minutos. Esto debera proveer suficiente advertenciaal personal de operaciones para tomar las acciones correctivas. Sin talalarma la falla del flujo de agua de reposicin puede ser difcil de detectar.

f. Suministro secundario selectivo de energa elctrica a los motores de losventiladores de la torre de enfriamiento de agua.

g. Instrumentacin y alarmas adecuadas para dar advertencia de fallaspotenciales en el sistema de agua de enfriamiento, tal como una alarma debajo flujo en el suministro de reposicin de agua de enfriamiento.En casos apropiados se debe tambin considerar la aplicacin de losiguiente:




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h. Torres de enfriamiento mltiples.i. Cabezales de distribucin entrecruzados o en circuito en anillo para

beneficiarse de la capacidad adicional de reposicin de las torres deenfriamiento mltiples.

5.3.3 Vapor de agua1. Consideraciones en base normal individual y en base a la unidad de

procesos para el dimensionamiento del alivio de presin Lassiguientes contingencias sencillas deben ser consideradas como la basenormal para evaluar la sobrepresin que puede resultar de las fallas de vaporde agua.

a. Falla individual de vapor de agua a cualquiera de los componentes de losequipos que lo consuma (por ejemplo, impulsores de turbinas,recalentadores, despojadores, eyectores, etc.).

b. Falla total de cualquier rama lateral de tubera que supla a una unidad deprocesos desde la lnea principal fuera del rea fsica de la planta.

2. Consideracin de fallas totales en planta o en refinera Debenconsiderarse las siguientes fallas generales del vapor de agua:

a. Falla de cualquier seccin de la lnea principal de suministro fuera del reafsica de la planta.

b. Prdida de la disponibilidad de cualquier generador de vapor en particular.c. Prdida de la disponibilidad de vapor comprado a terceros en cualquier lnea

de suministro.Como se expuso anteriormente en el punto 5.2. Falla de los serviciosindustriales como una causa de una sobrepresin, la probabilidad deocurrencia de estas fallas mayores debe ser reducida a un grado bajoaceptable por caractersticas de apoyo, tales como las siguientes:

d. Calderas mltiples con capacidad de repuesto y sometidas a combustin porcombustibles mltiples.

e. Sistemas de control y de alarma adecuados, arreglos para la distribucin delas cargas, etc.

f. Cabezales de distribucin con suficientes circuitos y vlvulas de modo queslo se necesite cerrar una porcin del sistema si ocurre un escape depresin de importancia.

5.3.4 Aire para instrumentos1. Consideraciones en base normal individual y en base a la unidad de

procesos para el dimensionamiento del alivio de presin Las




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siguientes contingencias sencillas deben ser consideradas como la basenormal para evaluar la sobrepresin que pueda resultar de una falla de airepara instrumentos:

a. La prdida del suministro de aire para instrumentos a cualquier instrumentode control individual o vlvula de control. Se asume que ocurre la respuestacorrecta ante la falla de aire. En el caso de vlvulas de control del tipo quepermanece estacionaria, se asume que tiene lugar la accin dedesplazamiento a la posicin abierta o cerrada. Las fallas de los controlesautomticos se cubre ms adelante en el punto 5.6 de esta seccin bajoEvaluacin de la Sobrepresin resultante de Condiciones de Emergencia yDeterminacin de las Velocidades de Alivio. Debe notarse que estas ltimasconsideraciones incluyen la falla de cualquier vlvula de control en ambasposiciones, abierta y cerrada.

b. Falla total de cualquier tubera lateral con vlvula suministrando a una unidadde proceso desde la tubera principal fuera del lmite de batera de la planta.Se asume que tiene lugar la respuesta correcta ante la falla de aire deinstrumentos y vlvulas de control (considere que las vlvulas del tipo quepermanecen estacionarias se mueven hacia la posicin abierta o cerradadependiendo de la direccin del actuador).

2. Consideracin de las fallas totales en planta o en refinera Debenconsiderarse las siguientes fallas generales de aire para instrumentos:

a. Falla de cualquier seccin de la lnea principal de aire para instrumentosfuera del rea fsica de la planta.

b. Prdida del flujo a travs de cualquier conjunto de secadores de aire parainstrumentos.Como se explic anteriormente en el punto 5.2. Falla de los serviciosindustriales como una causa de una sobrepresin, se debe reducir laprobabilidad de ocurrencia de estas fallas mayores a un grado bajoaceptable, con caractersticas de apoyo apropiadas.Los siguientes renglones deberan ser considerados como losrequerimientos mnimos:

c. Compresores de aire mltiples con impulsores diferentes y arranqueautomtico del equipo de repuesto.

d. Secadores mltiples de aire para instrumentos.e. Arranque automtico del sistema de aire para mantenimiento.f. Cabezales de distribucin con circuitos en anillo.

5.3.5 Energa elctrica para instrumentos La falla de energa elctrica parainstrumentos se evala en una base similar a la descrita para falla de energa




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elctrica y se debe incluir en las consideraciones normales para eldimensionamiento del alivio de presin, la falla del suministro de energa elctricaa todos los instrumentos controlados desde una barra de distribucin sencilla(single bus bar). Las caractersticas de confiabilidad deberan incluir elsuministro elctrico secundario selectivo a salas de control, con apoyo degeneradores de emergencia o bateras para instrumentos crticos y computadorasde control. Los controles crticos deberan ser capaces de operar continuamenteindependientes de los computadores de control.

5.3.6 Combustibles Los suministros de combustibles a calderas, hornos, impulsoresde turbina de gas y mquinas, etc., se disean con caractersticas tales comocombustibles mltiples, apoyo con vaporizadores de propano y un tanque decompensacin de combustible lquido para promover la confiabilidad. La falla decualquier combustible en particular a una unidad de procesos o instalacingeneradora de un servicio auxiliar se usa como base para evaluar unasobrepresin potencial.

5.3.7 Otros servicios industriales La falla de otros servicios industriales tales comogas inerte a sellos y sistemas de purga, o aire comprimido (cuando el proceso lousa), puede en algunos casos determinar los requerimientos de alivio de presin.Estos casos se evalan en base a una falla de contingencia sencilla, en formasimilar a las anteriores.

5.4 Mal funcionamiento de los equipos como una causa de sobrepresinLos componentes de los equipos estn sujetos a falla individual debido a malfuncionamiento mecnico, en adicin a fallas como resultado de la falta delsuministro de algn servicio auxiliar. Tales componentes incluyen bombas,ventiladores, compresores, mezcladores, instrumentos y vlvulas de control. Eldescontrol del proceso que resulta de un tal mal funcionamiento (por ejemplo lafalla de una bomba de reflujo), puede a su vez resultar en condiciones deemergencia y en una situacin potencial de sobrepresin. Estas contingenciasdeberan examinarse y deberan tambin evaluarse como se describe en el punto5.6 de esta seccin Evaluacin de Condiciones de Emergencia y Determinacinde las Velocidades de Alivio. Al aplicar estas reglas generalmente puedeconcederse crdito por condiciones de presin o temperatura que existan bajo lascondiciones de alivio o de mxima presin.

5.5 Errores del operador como causa de sobrepresinLos errores de los operadores se consideran como una causa potencial desobrepresin, aunque generalmente no se consideran las contingenciascausadas por extrema negligencia o incompetencia. Casos de extremanegligencia que no se incluyen generalmente son: olvido de remover discos




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ciegos, vaco debido al bloqueo de un recipiente que trabaja con vapor durante unaparada de mantenimiento, desvo de dispositivos de emergencia, operar con unavlvula de bloqueo cerrada asociada con una vlvula de alivio de presin y ungrave desalineamiento del flujo de proceso durante un arranque. El cierre oapertura de vlvulas que normalmente deben estar trabadas en la posicin abierta(CSO) o trabadas en la posicin cerrada (CSC) es considerado como un caso deextrema negligencia (Referirse al punto 5.13 sobre vlvulas CSO bajo Evaluacinde las rutas de Presurizacin en el Diseo del Alivio de Presin). Un ejemplo tpicode un error de un operador que debera ser considerado es la apertura o cierre deuna vlvula sin darse cuenta de lo que est haciendo. Las sobrepresiones posiblesdeben evaluarse como se describe en el punto 5.6 Evaluacin de la sobrepresinresultante de Condiciones de Emergencia y Determinacin de las Velocidades deAlivio de esta seccin.

5.6 Evaluacin de la sobrepresin resultante de condiciones deemergencia y determinacin de las velocidades de alivio

En los siguientes prrafos se describen una variedad de situaciones tpicas deemergencia en una planta que puedan resultar de fallas de servicios industriales,mal funcionamiento de los equipos o descontroles de la planta y que puedenresultar en una sobrepresin de los equipos. Se incluyen lineamientos para laevaluacin de esas condiciones de emergencia y la determinacin de lasvelocidades de alivio.

5.6.1 Falla de control automtico Los dispositivos de control automtico songeneralmente actuados directamente por el proceso o indirectamente por mediode una variable de proceso, o sea, presin, flujo, nivel de lquido o temperatura.Cuando falla la seal de transmisin o el medio operativo, el dispositivo de controladoptar una posicin totalmente abierta o totalmente cerrada de acuerdo con sudiseo bsico, aunque algunos dispositivos pueden ser diseados parapermanecer estacionarios en la ltima posicin de control. Tales vlvulas decontrol para permanecer estacionarios, sin embargo, tienden a moverse a laposicin que favorece el proceso y esto debe tomarse en cuenta. Se debe tambinestudiar atentamente la falla de un elemento medidor del proceso en un transmisoro controlador sin una falla coincidencial de la energa de operacin al elementofinal controlado para determinar el efecto en este elemento.Sin embargo, al examinar un sistema de proceso en cuanto a causas potencialesde sobrepresin, se asume que cualquier dispositivo de control automtico puedefallar en la posicin abierta o cerrada independientemente de su accin ante laprdida de su seal de transmisin o medio operativo.Cuando el diseador establece el tamao de una vlvula de control, por ejemplo alseleccionar el Cv, se asume que una vlvula de ese tamao ha sido instalada. Si




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ms adelante se aumenta el tamao de la vlvula de control, puede ser necesariorevisar las consideraciones de alivio de la vlvula PR.

1. Accin en el caso de falla de aire de instrumentos o falla elctrica Elsuministro de aire para instrumentos y de electricidad debera ser diseadopara minimizar el riesgo de situaciones de emergencia que puedan resultarpor su falla. Esto se logra generalmente especificando el cierre de vlvulasde control en fuentes de entrada de calor, drenajes de agua y corrientes dealimentacin y de productos. El bloqueo total hermtico de los equipos de laplanta de esa manera (en base a que cualquier sobrepresin resultante seraliviada por vlvulas de alivio de presin apropiadamente diseadas) seconsidera ms seguro que la descarga descontrolada a tanques u otrasunidades.Una vlvula de control en un sistema de calentamiento debe generalmenteser ajustada para cerrar por falla a fin de eliminar la entrada de calor. Sinembargo, una vlvula de control en un circuito de calentamiento, tal comouna vlvula de control de flujo de entrada a un horno, debe generalmente serajustada para abrir por falla para evitar un sobrecalentamiento. Del mismomodo, los circuitos de calor integrados deben ser cuidadosamenteestudiados para determinar el efecto de la prdida del enfriamiento ocalentamiento. Por ejemplo, un sistema de circuito cerrado que usa paracalentar y enfriar puede resultar en una entrada de calor aumentada si fallala corriente que remueve el calor.

2. Anlisis del sistema de vlvulas de control Para evaluar losrequerimientos de capacidad de alivio de un sistema para cualquiercontingencia sencilla (que no sea la falla de un servicios auxiliar que afecteel movimiento de una vlvula), tal como el cierre o apertura de una solavlvula o falla de un servicio auxiliar, se asume que todas las vlvulas decontrol en el sistema que abren bajo los efectos de las contingencia enconsideracin, permanecen en la posicin requerida para el flujo normal delproceso. Por lo tanto, puede concederse un crdito por la capacidad normalde esas vlvulas, corregida para las condiciones de alivio, con tal que elsistema aguas abajo sea capaz de manejar el aumento de flujo. Si bienalgunos controladores pueden responder correctamente aumentando laapertura de las vlvulas, el crdito de capacidad debe concederse slo hastala extensin correspondiente a su posicin operativa normal. Esto evitadecisiones subjetivas involucradas al evaluar los tiempos de respuesta y losefectos de los ajustes de los controladores, tales como banda proporcional,reajuste (Reset) y velocidad de accin. Esto es tambin compatible con lafilosofa bsica que establece que los instrumentos pueden nonecesariamente operar en una situacin de emergencia. En el caso de queuna vlvula cierre bajo la contingencia considerada no debe concederseningn crdito por alivio a travs de esa vlvula.




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3. Falla de una vlvula de control individual Las siguientes fallasindividuales de vlvulas de control deberan incluirse en el anlisis desistemas de control para la determinacin de los requerimientos de alivio depresin:

a. Falla en la posicin totalmente abierta de una vlvula de control que admiteun fluido desde una fuente de alta presin a un sistema con una presin msbaja.

b. Falla en la posicin totalmente abierta de una vlvula de control quenormalmente deja pasar lquido desde una fuente de alta presin a unsistema con una presin ms baja, seguido de la prdida de nivel de lquidoen el recipiente aguas arriba y flujo de vapor de alta presin solamente.

c. Falla de una vlvula de control en la posicin cerrada en la corriente de salidade un recipiente o sistema.

d. Una vlvula de control que falla abierta con su desvo abierto al mismotiempo. En este caso, la velocidad de alivio y el orificio de alivio de presindeben basarse en la falla de la vlvula de control con el desvo 50% abierto(basado en rea) a 110% de la presin de diseo.Al analizar tales fallas individuales de vlvulas de control debe considerarsela accin de otras vlvulas de control del sistema, de acuerdo con el prrafo2 anterior.En los dos primeros casos anteriores, puede concederse un crdito, dondeaplique, por la reduccin de la presin de una fuente de alta presin debidoa la reduccin del inventario neto durante el perodo que la presin del equipoaguas abajo est subiendo para aliviar la presin. Sin embargo, lasinstalaciones de alivio de presin deben ser dimensionadas para manejar lascondiciones de flujo pico calculadas.

4. Consideraciones de capacidad especial Aunque los dispositivos decontrol tales como vlvulas de control operadas por diafragma, sonespecificadas y dimensionadas para condiciones operacionales normales,se espera tambin que ellos operen durante condiciones de trastornooperacional, incluyendo los perodos cuando los dispositivos de alivio depresin estn aliviando. Se debe seleccionar el diseo de vlvula ycapacidad del mecanismo operador de la vlvula para asegurar la operacindel tapn de la vlvula de acuerdo con las seales de control durante lascondiciones de presiones anormales. Cuando existen muchas discrepanciasentre las condiciones normales y de emergencia se deben cubrir en laseccin de Especificacin de Diseo los requerimientos de ms alta presindel mecanismo operador de la vlvula.Al determinar los requerimientos de alivio de presin, se deberan calcularlas capacidades de las vlvulas de control para las condiciones de




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temperatura y presin de alivio, puesto que en muchos casos estas sonsignificativamente diferentes de las capacidades a las condicionesoperacionales normales. Los equipos aguas abajo deben ser analizadosbajo las condiciones de alivio.

5. Evaluacin de la presurizacin y de la va de escape de presin Sedebe hacer tambin referencia a Evaluacin de la ruta de Presurizacin enel diseo del alivio de presin y Evaluacin de la ruta de Escape de presinen el diseo de alivio de presin ms adelante en esta seccin, en los puntos5.13 y 5.14 para una exposicin complementaria de las vlvulas de controlcomo un factor en el diseo del alivio de presin.

5.6.2 Falla de enfriamiento en condensadores En adicin a la falla general del aguade enfriamiento descrita bajo Falla de los Servicios Industriales como una Causade Sobrepresin se debe considerar la falla del flujo de agua de enfriamiento acada condensador o enfriador individual.Normalmente no se concede ningn crdito por el efecto en un condensador detubos y carcaza despus de una falla de la corriente de enfriamiento, porque estlimitada en el tiempo y depende de la configuracin fsica de la tubera. Sinembargo, si el sistema de tuberas de proceso es anormalmente extenso y noaislado se debe considerar el efecto de la prdida de calor a la atmsfera.1. Condensacin total El requerimiento de alivio es el flujo total de vapor que

entran al condensador. Si se desea se puede conceder un crdito por lavelocidad de alivio reducida cuando se recalcula una temperaturacorrespondiente a la nueva composicin de los vapores a la presin de ajustede la vlvula de alivio de presin ms la sobrepresin, y por la entrada decalor que prevalece en el momento del alivio. La capacidad de compensacindel acumulador del tope a un nivel de lquido normal est tpicamente limitadaa menos de 10 minutos. Si la duracin de la falla de enfriamiento excede eltiempo normal de sostenimiento del nivel, se pierde el reflujo y la velocidadde flujo de vapores del tope, su composicin y temperatura pueden cambiarsignificativamente.Asimismo, la carga de vapores en el momento del alivio puede reducirse pordebajo del flujo normal de diseo debido a la ms alta presin que puedecontrarrestar la vaporizacin en el momento de la sobrepresin. Elreventn de un recalentador es un ejemplo de tal situacin. En un caso talpueden usarse las condiciones de diseo de la presin del vapor, en vez dela presin mxima del vapor que podra existir bajo condiciones de alivio depresin del sistema de vapor. Estos cambios pueden tomarse en cuenta,donde sea apropiado, tanto para el equipo involucrado como para losequipos aguas abajo.

2. Condensacin parcial El requerimiento de alivio es la diferencia entre losflujos de vapores de entrada y de salida a las condiciones de alivio. El flujo




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de vapores de entrada debe ser calculado en la misma base que seestableci en el rengln 1. Si el reflujo cambia en cantidad o composicin, elflujo de vapores que entra al condensador debe determinarse para lasnuevas condiciones.

5.6.3 Falla de intercambiadores de aire La prdida de la capacidad de unintercambiador por aire puede resultar de una falla del ventilador o cierreinadvertido de las rejillas.1. Falla del ventilador El efecto de la falla de un ventilador sobre la capacidad

de transferencia de calor depender de la configuracin de los ventiladoresy de los haces de tubos.Para propsitos de diseo del alivio de presin se considera la contingenciasencilla de la falla de un ventilador (la falla de todos los ventiladores queresultara de una falla elctrica general, estara incluida bajo lasconsideraciones de falla de los servicios industriales). Se puede concedercrdito por la transferencia continua de calor como resultado de laconveccin natural. Como una gua esta concesin puede ser 10% de lacapacidad de diseo para el servicio de condensacin y 30% de la capacidadde diseo para servicio de enfriamiento, aplicado sobre el rea de los hacesde tubos afectados por la falla del ventilador.

2. Falla de las rejillas El cierre inadvertido de las rejillas puede ser elresultado de una falla del control automtico o de una falla mecnica deinterconexin. El efecto sobre la transferencia de calor depender del gradode restriccin del flujo de aire en la posicin cerrada, y de la configuracin delas rejillas en relacin a los haces de tubos (por ejemplo, puede que las rejillasno hayan sido instaladas sobre todos los haces de tubo en un servicio dado).Para los efectos del diseo del alivio de presin se asume la contingenciasencilla del cierre de un juego de rejillas (la falla de todas las rejillas queresultara de una falla general de aire para instrumentos o falla generalelctrica se incluye en las consideraciones de las fallas de los serviciosindustriales). Se puede conceder un crdito por la continuacin de latransferencia de calor por medio del flujo de aire restringido. Como una guase puede dar un crdito de 10% de la capacidad de diseo para servicio decondensacin y 30% de la capacidad de diseo para servicio deenfriamiento, aplicado sobre el rea de los haces de tubos afectados por lafalla del juego de rejillas.

5.6.4 Condiciones especiales en un circuito cerrado Cuando se aplicacalentamiento o enfriamiento en un circuito cerrado (por ejemplo un sistema deaceite caliente o de refrigeracin) se deben considerar las condiciones desobrepresin que puedan ocurrir por prdida del flujo del fluido, prdida de laentrada de calor o de la remocin de calor.




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1. Falla del flujo de reflujo En algunos casos la falla del reflujo (por ejemplopor causa de una bomba que se pare o el cierre de una vlvula) causar lainundacin de los condensadores, lo que es equivalente a la capacidadrequerida de una vlvula de alivio de presin por prdida total del medioenfriante. Los cambios de composicin causados por la prdida de reflujopueden producir propiedades diferentes de los vapores, que afectan lacapacidad. Corrientemente una vlvula de alivio de presin dimensionadapara una falla total del medio enfriante ser adecuada para esta condicin,pero cada caso debe ser examinado con relacin a los componentesparticulares y el sistema involucrado.

2. Falla del flujo en el circuito de una bomba circulante El requerimientode alivio es equivalente a la rata de vaporizacin causada por una cantidadde calor igual al calor removido en el circuito de flujo alrededor de la bomba.El calor latente de vaporizacin es el correspondiente a la temperatura ypresin de las condiciones de la vlvula de alivio de presin. Si aplica sepuede considerar el agotamiento de los calentadores a vapor.

3. Falla del flujo del medio absorbente Para la absorcin con aceite pobregeneralmente no existe un requerimiento de alivio por falla del flujo de esteaceite. Sin embargo, en una unidad donde pueden removerse grandescantidades de vapores de entrada en el absorbedor, la prdida del medioabsorbente puede causar un aumento de presin que requiera alivio puestoque el sistema aguas abajo puede no ser adecuado para manejar el aumentode flujo. En tales casos debe analizarse el efecto del flujo de los vaporesadicionales sobre los equipos aguas abajo.

4. Prdida del calor en un sistema de fraccionamiento en serie En elfraccionamiento en serie, o sea cuando el flujo del fondo de la primeracolumna alimenta la segunda columna, y el flujo del fondo de la segundaalimenta una tercera, es posible que la prdida de la entrada de calor a unacolumna cause la sobrepresin de la siguiente columna. La falta de calorresulta en que algunas de las fracciones livianas se queden en el fondo dela columna y sean transferidos a la columna siguiente como alimentacin.Bajo estas circunstancias, por ejemplo, la carga de vapores del tope de lasegunda columna puede consistir en su carga normal de vapores ms lasfracciones livianas provenientes de la primera columna. Si la segundacolumna no tiene suficiente capacidad de condensacin para la cargaadicional de vapores puede tener lugar una presin excesiva.

5. Entrada anormal del calor en el proceso La capacidad requerida es elflujo mximo de generacin de vapores a las condiciones de la vlvula dealivio de presin, incluyendo todos los nocondensables producidos por elsobrecalentamiento, menos la condensacin normal o el flujo de salida devapores. En cada caso el diseador debe considerar la conducta potencialde un sistema y cada uno de sus componentes. Por ejemplo, el combustible




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o la vlvula de control del medio de calentamiento o la transferencia de calorpor el lado de los tubos puede ser la consideracin limitante. Consistente conlas prcticas para otras causas de sobrepresin, se deben usar valores dediseo para clculos como el del tamao de la vlvula. Sin embargo, se debeconsiderar la sobrecapacidad intrnseca, tal como la prctica comn deespecificar quemadores capaces de trabajar con un 125% del calor dediseo a la entrada del calentador. Esto no fija generalmente la capacidad dela vlvula de alivio de presin.En los casos en que se instalan accesorios para limitar el movimiento delvstago de las vlvulas, se debera usar la capacidad de la vlvula totalmenteabierta en vez de la capacidad al ajuste de lmite. Para equipos deintercambio de calor del tipo tubos/carcaza, la entrada de calor se deberacalcular en base a condiciones limpias en vez de condiciones deensuciamiento.

5.6.5 Condiciones de emergencia en plantas integradas En plantas integradas undescontrol del proceso en una unidad puede tener un efecto sobre otras unidades(por ejemplo, la prdida del flujo en un circuito de bomba circulante que se usacomo fuente de calor para recalentar otras columnas). Se deben considerar todaslas posibilidades como esas y evaluar el potencial de una sobrepresin resultante.

1. Entrada de calor anormal desde un recalentador Los recalentadores sedisean con una entrada de calor especificada. Cuando estn nuevos olimpiados recientemente, puede ocurrir una entrada de calor adicional porencima del diseo normal. En el caso de una falla del control de temperatura,la generacin de vapor puede exceder la habilidad del sistema de procesopara condensar o absorber de otra manera el aumento de presin, quepuede ser tambin causado por nocondensables producidos durante elsobrecalentamiento.

2. Acumulacin de nocondensables Los nocondensables no seacumulan bajo condiciones normales puesto que son desalojados con lascorrientes de vapores del proceso. Sin embargo, en ciertas configuracionesde tubera es posible que se acumulen los nocondensables hasta el puntoque un condensador sea bloqueado. Tal condicin podra suceder si unavlvula automtica de control de venteo fallara en la posicin cerrada por unlapso de tiempo. Este efecto es igual a una prdida total del medio enfriantey por consiguiente no necesita ser considerada separadamente.

3. Agua o hidrocarburos livianos en el aceite caliente Aunque estasituacin est presente como una causa potencial de sobrepresin, noexisten mtodos generalmente reconocidos para calcular los requerimientosde alivio de presin. En situaciones limitadas si se conocen la cantidad deagua presente y el calor disponible en la corriente de proceso, puede




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calcularse el tamao de la vlvula de alivio de presin como una vlvula devapor.Por ejemplo, en el caso de un acumulador de la corriente de alimentacincaliente que opera por encima de 100C, puede ser posible estimar la presinque se desarrollara si se bombeara agua dentro del recipiente al caudal dealimentacin normal.En la mayora de los casos, sin embargo, la cantidad de agua no es conocidaan entre lmites muy amplios. tambin, puesto que la expansin de volumendel estado lquido al de vapor es tan grande (aproximadamente 1400 vecesa presin atmosfrica) y la velocidad de generacin de vapor es as mismotan grande, es dudoso si una vlvula de alivio de presin podra abrir losuficientemente rpido para ser de utilidad, aunque un disco de rupturapodra proveer alivio. Puesto que los discos de ruptura no son muy prcticos,normalmente no se provee ningn dispositivo de alivio de presin para estacontingencia.Por lo tanto, el diseo y operacin de un sistema apropiado de proceso,incluyendo las condiciones de arranque, son requerimientos muyimportantes para eliminar esta posibilidad. Algunas de las precauciones quepueden tomarse son evitar los bolsillos colectores de agua, proveertrampas de condensado de vapor apropiadas y bloqueos dobles y drenajesen conexiones de agua a lneas de proceso calientes. Asimismo, no se debeninstalar conexiones de retiro del fondo de recipientes con extensionesinternas, que puedan atrapar el agua en el fondo del recipiente. Refirasetambin a lo expuesto bajo Operaciones con Asfalto y TanquesAtmosfricos.

4. Bloqueo de equipos por el colapso de partes internas, coque, etc. Sedeberan considerar contingencias tales como colapso de las partes internasdel lecho de un reactor (como por ejemplo, las parrillas de un reactor de lechofijo, lechos con catalizador coquizado, acumulacin de partculas finas decatalizador, obstruccin de pantallas y coladores, lneas bloqueadas concoque, etc.) que pudieran presentarse para identificar situaciones desobrepresin. El colapso de las partes internas de una columnafraccionadora es tan poco probable que generalmente no es unaconsideracin de diseo.

5. Vlvula manual La operacin inadvertida de una vlvula de bloqueomientras la planta est en operacin puede exponer los equipos a unapresin que excede la presin mxima de trabajo permitida. Para propsitosde diseo se considera que slo una vlvula manual es abierta o cerrada yque los dispositivos de control estn en su posicin normal de diseo, comose describi anteriormente. Se requiere una vlvula de alivio de presin si lavlvula de bloqueo no est asegurada con cadena y candado o car sealeden su posicin de abierta, y si el cierre de tal vlvula puede resultar en una




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sobrepresin. Para las limitaciones del uso de vlvulas CSO, refirase alpunto 5.14 expuesto bajo Evaluacin de la ruta de Escape de presin en elDiseo de Alivio de Presin de esta seccin.La cantidad de material a ser aliviada debera determinarse a las condicionesque corresponden a la presin de ajuste de la vlvula de alivio ms lasobrepresin y no a las condiciones de operacin normales.Frecuentemente, resulta una disminucin apreciable de la capacidad de lavlvula de alivio de presin requerida cuando esa diferencia de lascondiciones es bastante grande. Se debera tambin considerar el efecto dela cada de presin por friccin en la lnea de interconexin entre la fuente desobrepresin y el sistema que est siendo protegido, cuando se determinael requerimiento de capacidad. Si la vlvula deja pasar un lquido que seevapora sbitamente al bajar la presin o el contenido de calor causa laevaporacin del lquido, esto se debe considerar cuando se determina eltamao de la vlvula de alivio.

6. Arranque, parada y operaciones alternas Para propsitos de proteccincontra la sobrepresin no slo se deben considerar las condicionesoperacionales estables sino tambin las condiciones de un arranque,parada, lavado, regeneracin, tipos de alimentacin variables, operacionesrestringidas y cualquier otra condicin de operacin posible que sea diferentede las normales.

7. Aumento de la capacidad de la planta Cuando se aumenta la capacidadde la planta, debe reevaluarse todo el sistema de alivio de presin, aun sise han instalado equipos adicionales. Por ejemplo, una unidad que estoperando a 120% de la capacidad de diseo puede requerir una capacidadde alivio de presin adicional.

5.7 Sobrepresin en componentes especficos del equipoAdems del mal funcionamiento de componentes del equipo que puedan causaruna sobrepresin operativa en equipos asociados (por ejemplo, una sobrepresinen un fraccionador debido a la falla del agua de enfriamiento o de la bomba dereflujo), algunos componentes del equipo estn sujetos a sobrepresin porrazones mecnicas. Tales componentes incluyen intercambiadores de calor,bombas, compresores, turbinas y hornos. En los siguientes prrafos se describe eldiseo para la proteccin apropiada de esos componentes.




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1. Falla en los tubos de un intercambiador de calor En un intercambiadorde calor del tipo tubos/carcaza, los tubos estn sujetos a falla debido a variascausas tales como choque trmico, vibracin o corrosin. Cualquiera quesea la causa, el resultado es la posibilidad de que una corriente a alta presinsobrepresione el equipo en el lado de baja presin del intercambiador. Eldiseo econmico normalmente requiere que la corriente a mayor presinfluya a travs de los tubos, puesto que esto resulta en una carcaza msdelgada, pero esto no es siempre el caso.Se deben conocer las relaciones de presin para permitir la evaluacinapropiada de los resultados de la falla en los tubos. as tambin se deberadeterminar la capacidad del sistema de baja presin para absorber el aliviode presin. Es necesario cuantificar el posible aumento de presin, paradeterminar si se requiere alivio de presin adicional en el caso de que el flujode alta presin se descargue en la corriente de baja presin, por causa dela rotura de un tubo.La base general de diseo es que el lado de baja presin de unintercambiador de calor debe ser protegido por medio de aparatos de aliviode presin, si la presin de diseo en el lado de baja presin es menor quedos tercios, la presin de diseo del lado de alta presin y tambin si latubera en el lado de baja presin no puede soportar la descarga a travs deun tubo roto sin exceder el valor de dos tercios la presin de diseo del ladode alta presin. Todo el sistema de baja presin debe ser examinado parasobrepresin potencial a travs de un tubo roto. Si la decisin es aumentarla presin de diseo del lado de baja presin para eliminar la necesidad deuna vlvula de alivio de presin, es imperativo que todo el lado de bajapresin sea verificado para asegurarse que la presin de diseo del lado debaja presin sea mayor o igual a dos tercios la presin de diseo del lado dealta presin.El efecto de cambios de temperatura en el lado de baja presin comoresultado de un escape de presin en un tubo no se toma en cuentageneralmente cuando la temperatura de diseo del lado de baja presin esespecificada, puesto que un aumento de temperatura se consideranormalmente como una caso de esfuerzo permitido de corta duracin. Sinembargo, en los casos de fractura por fragilidad, que podran ocurrir en ellado de baja presin, existen varios procedimientos para minimizar el riesgode la falla de un tubo (tales como el soldar los tubos a la placa de tubos y usode un mejor material para obtener mayor resistencia contra la corrosin) queson una alternativa ms aceptable a especificar materiales resistentes a lafractura por fragilidad, en toda la extensin del lado de baja presin.

2. Bombas y equipos aguas abajo Una vlvula de alivio PR se requiere parauna bomba cuando la presin de la bomba con la descarga cerrada es mayorque la presin de diseo de la tubera de descarga, del equipo aguas abajo




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o de la carcaza de la bomba. Las bombas de desplazamiento positivonormalmente requieren tal proteccin, mientras que en la mayora de loscasos las bombas centrfugas no la requieren.La capacidad de una vlvula de alivio de presin en la descarga de unabomba debera ser igual a la capacidad de la bomba, excepto que para unabomba centrfuga con una curva de rendimiento conocida, puedeaprovecharse la reduccin de la capacidad de la bomba a medida quedesciende en su curva de rendimiento, para tambin reducir el tamao de lavlvula de alivio de presin. La presin de descarga de una bomba centrfugafuncionando con la descarga cerrada, para determinar si los equipos aguasabajo necesitan proteccin con una vlvula de alivio de presin, se calculacomo se describe a continuacin, a menos que se requieran presiones dediseo ms altas debido a otras consideraciones diferentes a la presin dedescarga de la bomba. Se debe hacer referencia tambin a los documentosPDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 10A)Procedimientos de Diseo para Servicios de Bombeo y PDVSAMDP(Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 10F) Bombas deDesplazamiento Positivo.

a. Para una bomba centrfuga una obstruccin aguas abajo usualmente causaun aumento de la presin de succin, de modo que la presin de diseo parala carcaza de la bomba y el equipo aguas abajo, es normalmente la presinde succin mxima, ms la presin diferencial mxima de la bomba que sedesarrolla al cerrar la descarga totalmente.Cuando una obstruccin aguas abajo no causa un aumento de la presin desuccin, la presin de diseo es la presin mayor entre (a) la presin desuccin normal ms la presin diferencial mxima de la bomba o (b) lapresin de succin mxima de la bomba ms la presin diferencial normalde la bomba.La determinacin ms exacta de la presin diferencial mxima de la bombase hace por medio de la curva de rendimiento para la bomba en particular.Esa curva puede no estar disponible durante la fase de diseo, de modo quese pueden consultar curvas reales para bombas similares en serviciosparecidos. Si esta informacin no est disponible, la presin diferencialmxima puede aproximarse usando al menos el 120% de la presindiferencial normal de la bomba. En tales casos, debe corroborarse el diseocuando las curvas reales estn disponibles.




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b. La presin de diseo de una bomba reciprocante impulsada por vapor y lapresin del equipo aguas abajo, se puede fijar como la mxima presin deproceso que el cilindro a vapor es capaz de producir a la presin mxima delvapor, en cuyo caso no se requieren instalaciones de alivio de presin. Sinembargo, en la mayora de los casos no es econmico fijar la presin dediseo del equipo aguas abajo, tan alta como esta mxima presinrestrictiva. En estos casos se requerira una vlvula de alivio de presin paraproteger el equipo aguas abajo contra la sobrepresin.Para bombas reciprocantes impulsadas por motores elctricos, las vlvulasde alivio de presin sirven para el doble propsito de proteger contra lasobrepresin a la bomba y a la tubera aguas abajo y adems de protegerel impulsor contra una sobrecarga. El volumen PDVSAMDP (Pendiente)(Consultar MDP versin 1986, Seccin 10F), describe esta aplicacin.Otras bombas de desplazamiento positivo tales como bombas rotativas deengranaje y de diafragma, requieren normalmente proteccin con unavlvula de alivio de presin para ambos, la bomba y del equipo aguas abajo.Las vlvulas de alivio de presin para todas las bombas de desplazamientopositivo deben tener una capacidad por lo menos igual a la capacidad de labomba.Para cualquier bomba que requiera una vlvula de alivio de presin para suproteccin o la de los equipos aguas abajo, la presin de ajuste de la vlvulade alivio debe ser mayor que la presin de descarga normal de la bomba en170 kPa (25 psi) o 10% de la presin de ajuste, cualesquiera de las dos quesea la mayor. Debe tenerse en cuenta, sin embargo, que en algunos casospuede ser deseable una presin de ajuste ms elevada en la vlvula de aliviode presin para asegurar un diferencial suficiente cuando la bomba va a seroperada bajo un flujo de bombeo ms bajo que el del diseo normal. Estoreconocer la ms alta presin de descarga de la bomba bajo condicionesde bajo flujo. En el caso de las bombas reciprocantes, es deseable undiferencial mayor a un 10% debido a oleaje de presin.Las vlvulas de alivio de presin de las bombas deberan descargar a unsistema cerrado. En muchos casos pueden ser convenientemente enviadasa la lnea de succin o al recipiente de succin.

3. Compresor y Equipos Aguas Abajo Las vlvulas de alivio de presin sonrequeridas por cualquier compresor donde la mxima presin que pueda sergenerada durante oleaje o condiciones de descarga restringida exceda lapresin de diseo de la tubera de descarga, equipo aguas abajo o carcazadel compresor.Para compresores centrfugos, es usualmente econmico fijar la presin dediseo ms baja que la mxima presin posible que el compresor puedadesarrollar y proporcionar una proteccin adecuada sobre la descarga conuna vlvula de alivio de presin. En algunos casos (por ejemplo, donde el




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flujo a travs de la vlvula de alivio de presin sera la descarga ms grande,determinando as del tamao de un sistema cerrado de disposicin), puedeser ventajoso fijar la presin de diseo de la carcaza del compresor y delequipo aguas abajo igual a la mxima presin que puede ser generada enun punto de oleaje, asumiendo la ms severa de las combinaciones develocidad, peso molecular, presin de succin y condiciones de temperaturaque puedan ocurrir como resultado de una contingencia sencilla. Sinembargo, esto generalmente no es lo deseable.

Para los compresores de desplazamiento positivo, casi siempre se requierenvlvulas de alivio de presin en la descarga. Generalmente, no eseconmicamente atractivo el confiar en la parada del compresorreciprocante, ya que las presiones de parada del impulsor son usualmentebastante altas en comparacin con la presin de operacin.

Las carcazas en la etapa de baja presin y los circuitos interetapas encompresores multietapas centrfugos y de desplazamiento positivos noestn normalmente diseadas para la presin de descarga completa ydeben estar tambin provistas con proteccin contra sobrepresin.

La presin de ajuste para las vlvulas de alivio de presin para compresorescentrfugos debera ser mayor que la presin normal de operacin en 170kPa (25 psi) o 10% de la presin de ajuste cualesquiera de las dos que seamayor. Sin embargo, en el caso de los compresores reciprocantes, undiferencial mayor a un 10% puede ser deseable debido a los oleajes depresin. Las vlvulas de alivio de presin interetapas deberan ser ajustadasal menos tan altas como la presin de ajuste de salida del compresor, paraevitar el levantamiento de la vlvula durante paradas del compresor.

La capacidad de una vlvula de alivio de presin debera ser igual a lacapacidad del compresor en condiciones de emergencia. Para compresorescentrfugos la combinacin del punto de ajuste de la vlvula de alivio depresin y capacidad de alivio debera ser tal que evite condiciones deoscilacin por causa de las condiciones anticipadas de emergencia,combinada con las variables operacionales. Las vlvulas de alivio de presinde compresores deberan descargar a sistemas apropiados atmosfricos ocerrados y nunca a la succin de la mquina.

4. Turbina de vapor Se requiere una vlvula de alivio de presin en la lneade entrada de vapor de agua para cualquier turbina de vapor, si la presinmxima de suministro de vapor es mayor que la presin de diseo de laentrada de la carcaza. La vlvula de alivio de presin debera ser ajustadaa la presin de diseo de la entrada de la carcaza y dimensionada para evitarla sobrepresin de la carcaza bajo condiciones de suministro de vaportotalmente abierto y flujo normal de escape de presin.




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La proteccin del lado de escape de presin de las turbinas de vapordepende de si estn en servicio de condensacin o estn en servicio denocondensables, como se expone a continuacin:

a. Turbina de condensacin El condensador y la carcaza del extremo dedescarga de una turbina de condensacin no son diseados normalmentepara soportar la presin total del suministro de vapor. Por lo tanto, en talescasos se debe proveer proteccin contra la sobrepresin que resultaradebido a prdida del flujo de agua de enfriamiento u otra falla operacional.El tipo especial de vlvula de alivio de presin que se instala normalmentepara este propsito en el escape de presin de la turbina se ilustra en laFigura 1. No tiene un extremo con resorte y es normalmente sostenida enposicin cerrada por las condiciones de vaco en el condensador, pero serequiere un suministro de agua fresca (no agua salada o sucia) para elsistema de sello. El suplidor del condensador usualmente especifica yprovee la vlvula de alivio de presin de acuerdo con las especificaciones deStandards of the Heat Exchanger Institute, Surface Condenser Section.Los flujos de alivio requeridos para estas vlvulas de alivio de presin sebasan en el flujo de vapor a la turbina y el tamao apropiado puedecorroborarse con la tabla siguiente la cual se ha extrado de los Standardsof the Heat Exchanger Institute.

Flujo Mximo de Vapora la Turbina

(kg/s) (1)Tamao Requerido

de la Vlvula de Alivio(mm2)




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Flujo Mximo de Vapora la Turbina

(kg/s) (1)Tamao Requerido

de la Vlvula de Alivio(mm2)

15.121.4 50021.531.5 60031.647.9 750

NOTA:Para convertir kg/s a lb/h, divida entre 1.2599x104. Para convertir mm a pulg, divida entre25.4

b. Turbina sin condensacin La carcaza de una turbina sin condensacinno est normalmente diseada para soportar la presin total de suministrode vapor en el extremo de descarga. Se requiere por lo tanto una vlvula dealivio de presin en el extremo de descarga si la presin en cualquier partede la carcaza puede llegar a exceder la presin de diseo como resultado delcierre de la vlvula en dicho extremo, fluctuaciones de la contrapresin ocontingencias similares. La vlvula de alivio de presin debe descargar a laatmsfera y la presin de ajuste debera ser mayor que la presin de escapede presin normal en 170 kPa (25 psi) o 10% de la presin de ajuste,cualquiera de las dos que sea mayor.Ms an, la presin de diseo ms baja de cualquier seccin de la carcazase debe especificar para que no sea menor que la presin a que puede sersometida bajo las condiciones de alivio de la vlvula de alivio de presin. Estoes necesario para dar margen para la cada de presin dentro de la carcaza.La vlvula de alivio de presin debera ser dimensionada para dejar pasar elflujo normal de vapor a la turbina, pero puede concederse un crdito por elflujo de vapor que es retirado de una etapa intermedia de la turbina, si nofuera bloqueado por la misma contingencia como cierre del escape depresin.Las excepciones a los requerimientos anteriores aplican en los casossiguientes:

a. Las turbinas que descargan a la atmsfera a travs de la tubera abierta sinvlvulas no requieren proteccin contra la sobrepresin en el escape depresin.

b. Las turbinas que descargan en una salida principal de vapor a travs de unaconexin en el tope o lateral no requieren proteccin contra la sobrepresinen el escape, con tal que la presin mxima de entrada del vapor no exceda1000 kPa manomtricas (145 psig), pero se debe proveer un letrero deadvertencia en la vlvula de escape de presin que indique la forma demanipular esta vlvula. Debe instalarse tambin una vlvula tipo centinela enla carcaza de la turbina para dar una advertencia audible. (NOTA: esto puedeno ser permitido por cdigos locales).




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5. Hornos y calderas La sobrepresin puede producirse en los hornos y lascalderas en dos formas: sobrepresin de la caja de combustin porventiladores de tiro forzado o ruptura de tubos y sobrepresin de los tubosdebido a prdida del flujo del fluido o bloqueo de la salida, con elsobrecalentamiento resultante.1. Sobrepresin en la caja de combustin La caja de combustin de

un horno y calderas con tiro forzado est diseada para soportar lasobrepresin que pueda generarse por los ventiladores con suscompuertas de tiro en posicin cerrada de acuerdo con el documentoPDVSAMDP (Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 8K)Precalentadores de Aire, y el Manual de Ingeniera de DiseoB201PR, Calentadores de fuego directo. Esto necesitacomprobarse particularmente cuando se proveen ventiladores de tiroforzado y de tiro inducido, para descargar los productos de combustina travs de las instalaciones de recuperacin de calor, puesto quepueden usarse presiones en los ventiladores mayores que lasnormales para vencer la cada de presin.En el caso de hornos de proceso de alta presin, la ruptura de un tubopuede ser tambin la causa de sobrepresin en la caja de combustin.

2. Sobrepresin en el lado de vapor de una caldera Todas lascalderas sometidas a combustin estn provistas de vlvulas de aliviode presin dimensionadas para aliviar el flujo total de vapor en el casodel cierre de la salida normal de vapor de acuerdo con el Cdigo ASME(American Society of Mechanical Engineering: Sociedad Americanade Ingenieros Mecnicos), Seccin I Power Boilers (calderas depotencia) u otras regulaciones que aplican.La proteccin contra la sobrepresin para calderas de recuperacinde calor de desecho se disea de acuerdo con los requerimientos delCdigo ASME para recipientes a presin, siempre y cuando losrecipientes satisfagan las definiciones del prrafo U1(e) de laSeccin VIII, Divisin 1 del Cdigo.

3. Sobrepresin en los serpentines de un horno de proceso Elserpentn de cualquier horno en que el flujo del fluido de procesopuede ser interrumpido por el cierre inadvertido de una vlvula en lasalida del horno (por error del operador) est sujeto a sobrepresinpotencial y falla de un tubo debido a sobrecalentamiento yconsecuente reduccin del nivel de esfuerzo permitido. A menos quepuedan eliminarse efectiva mente tales mecanismos de interrupcindel flujo (que surgen de una contingencia sencilla), el horno debe serprovisto de una vlvula de alivio de presin en la salida del serpentn.En aplicaciones como sta, la vlvula de alivio de presin funcionaasegurando la continuidad del flujo a travs del serpentn, as como




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tambin limitando la presin mxima. Es por lo tanto necesario que elsistema de alimentacin sea capaz de proveer el flujo necesario a lascondiciones de alivio de la vlvula de alivio de presin.La sobrepresin y falla de un tubo puede tambin ser resultante delcierre de una vlvula en el lado de entrada al horno o por falla de labomba de alimentacin, si el serpentn permanece presionado por elequipo aguas abajo. En estos casos, sin embargo, la sobrepresinocurre a la presin de operacin normal o por debajo de ella (debidoal sobrecalentamiento en una condicin de ausencia de flujo) y por lotanto una vlvula de alivio de presin no puede proveer la proteccinnecesaria.Las caractersticas de diseo requeridas para evitar elsobrecalentamiento de los tubos de un horno y su sobrepresinconsiguiente, son las siguientes:

a. Se deberan proveer alarmas de bajo flujo, cierre hermtico del combustibleinmediato a la prdida del flujo del fluido de proceso y confiabilidad del flujode alimentacin al horno de acuerdo con el documento PDVSAMDP(Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 15B). La alarma de bajoflujo y el cierre hermtico del combustible proveern alguna proteccincontra la falla de un serpentn debido a sobrecalentamiento por la prdida delflujo de alimentacin o cierre de la vlvula de bloque en la entrada al horno.

b. Las vlvulas de control en lneas de entrada al horno deberan abrir opermanecer estacionarias y luego moverse a la posicin abierta, en un casode falla de la seal o del medio actuante, con el fin de evitar elsobrecalentamiento del serpentn.

c. Si se ha instalado una vlvula de bloqueo en la entrada al horno, no serequiere una vlvula de alivio de presin y la vlvula de bloqueo no necesitaser del tipo CSO (vlvula con dispositivo para bloquearla en la posicinabierta). Sin embargo, si se instalan vlvulas operadas manualmente ovlvulas de control en cada paso de entrada al horno para proveer unadistribucin de la alimentacin en un horno de pasos mltiples, se deberaproveer una proteccin contra la prdida del flujo de fluido en cualquier ycada pase en particular como sigue:

1. Proveer un bloqueo del movimiento de la vlvula hacia el cierre, oproveer un desvo abierto alrededor de cada vlvula para que elflujo no pueda ser totalmente interrumpido, o

2. Proveer indicador de flujo en cada pase con una alarma de bajoflujo.El bloqueo del movimiento hacia el cierre o desvos deberan serdimensionados para dejar pasar por lo menos el 25% del flujo dediseo a travs de cada pase en particular. Asimismo, la alarma de




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bajo flujo y el cierre hermtico del flujo de combustible deberanajustarse para operar cuando el flujo disminuya al 25% del flujo dediseo.Si se provee una vlvula de alivio de presin en la lnea dealimentacin al horno, la vlvula debera ser ubicada aguas arribadel orificio que mide el bajo flujo de alimentacin al horno y activa elcierre hermtico del flujo de combustible, de modo que tenga lugarel cierre hermtico del flujo de combustible si el horno es bloqueadoen la salida.

d. No usar vlvulas de retencin para aislar el horno. Consultar el documentoPDVSAIRP01. En caso de que exista una sola vlvula de retencin paraaislar el horno, no requiere de dispositivo de alivio.

e. Se requiere normalmente una vlvula de alivio de presin en la lnea desalida de un serpentn cuando tienen instalada una vlvula de bloqueo queno puede ser del tipo CSO (vlvula con dispositivo para bloquearla en suposicin abierta), como por ejemplo, en una planta Powerformer o dondeuna vlvula del tipo CSO no est permitida por cdigos locales. La vlvula dealivio de presin debera ser instalada preferentemente a la salida delserpentn, particularmente cuando la alimentacin al horno es 100% devapores. La vlvula de alivio de presin debera ser diseada para lascondiciones de salida del horno, incluyendo una purga si es necesario paraevitar la deposicin de coque en la entrada a la vlvula de alivio de presin.

f. Cuando se instala una vlvula de bloqueo remota (VBR) en la salida de unhorno para propsitos de aislamiento (bloqueo) de emergencia, segn eldocumento PDVSAIRP01, es necesario o bien proveer algn flujo atravs de los tubos o interrumpir rpidamente el flujo de combustible a la cajade combustin para evitar la ruptura de un tubo en el caso de que la VBR seacerrada inadvertidamente. Si bien se prefiere la instalacin de una vlvulade alivio de presin en la salida del serpentn, esto puede no ser siempreprctico, particularmente en hornos de alta presin debido a limitaciones dediseo de la vlvula de alivio de presin. Por lo tanto, est permitido usarcualquiera de las dos alternativas siguientes (la vlvula de alivio de presines preferible):

Una vlvula de alivio de presin:a. La vlvula de alivio de presin puede instalarse como un desvo

alrededor de la vlvula VBR, o puede descargar a la atmsfera o a otrosistema cerrado. Debera ser dimensionada lo menos para 25% delflujo normal del horno y debera tener un punto de ajuste de 10% o 170kPa manomtricos (25 psig) por encima de la presin normal deoperacin, cualquiera de las dos que sea mayor.

b. La fuente de alimentacin al horno debe tener una caracterstica depresin/flujo tal que por lo menos 25% del flujo normal sea mantenido a




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travs del horno, si la vlvula de bloqueo (VBR) es inadvertidamentecerrada y la vlvula de alivio de presin se abre como consecuencia.Debe darse un margen para la cada de presin en el sistema debido alensuciamiento.

c. Si el equipo aguas arriba del horno est provisto de una vlvula dealivio de presin, para proteccin contra la sobrepresin causada porel cierre de la descarga de una bomba o compresor, entonces el puntode ajuste debera ser lo suficientemente alto de modo que la vlvulapreferencialmente no abrir, en el caso de que la vlvula de alivio depresin en la salida del horno est funcionando, para mantener el flujo.

d. La vlvula de alivio de presin debera ser diseada para lascondiciones a la salida del serpentn y debera incluir una purga si esnecesario, para minimizar la deposicin de coque en la entrada a lavlvula de alivio de presin.

Cierre del Flujo de Combustible y del Flujo de Proceso La vlvula VBRdebera tener instrumentacin de modo que cuando el desplazamiento delvstago de la vlvula alcance el 50% de la posicin cerrada active losiguiente:a. Cierre del flujo de combustible a la caja de horno.b. Parada de las bombas de alimentacin del horno o compresores.

Debe proveerse un desvo con una vlvula del tipo CSC (vlvula con undispositivo para bloquearla en su posicin cerrada) alrededor de la vlvulaVBR para pruebas durante la operacin con el fin de asegurarse delfuncionamiento de la vlvula VBR.

5.8 Sobrepresin causada por reaccin qumicaEn ciertos procesos pueden ocurrir reacciones de descomposicin o cambiosbruscos de la temperatura como resultado de una falla del flujo de alimentacin ode enfriamiento, sobrecalentamiento de la alimentacin, contaminantes o causassimilares. Los procesos con hidrgeno a alta presin o las reacciones demetanacin son algunos ejemplos. En otros casos el aire introducido parareaccionar qumicamente, como decoquizacin o regeneracin de catalizadores, pueden causar sobrecalentamiento si no son cuidadosamente controlados.El sobrecalentamiento puede resultar en sobrepresin debido a una reduccin delesfuerzo permitido. Por lo tanto, el diseo debe incluir posibilidades de monitoreo yde control para evitar la eventualidad de reacciones de descomposicin yreacciones disparadas sin control, puesto que los dispositivos de alivio de presinconvencionales normalmente no pueden proveer proteccin contra esascontingencias.Las temperaturas de diseo deben especificarse con un margen suficiente porencima de la temperatura de operacin normal, para permitir la deteccin de




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temperaturas anormales y la toma de medidas correctivas por medio de controlesmanuales o automticos.Las caractersticas apropiadas de diseo pueden incluir control adelantado de latemperatura de la alimentacin, alarmas de alta temperatura, cierres automticospor alta temperatura para interrumpir el flujo de alimentacin y abrir un venteo, a laatmsfera o a un sistema cerrado, monitoreo adecuado de las temperaturas atravs de un lecho de catalizador, etc.

5.9 Sobrepresin causada por temperaturas anormalesDebe tomarse en cuenta la interrelacin entre los esfuerzos permitidos (y de ah lapresin de diseo del equipo) y las temperaturas que pueden surgir durante losdescontroles operacionales, emergencias, arranque y parada. Los efectos de laalta temperatura en algunas contingencias particulares se presentan en el punto5.11 Incendio Como una Causa de Sobrepresin, y el punto 5.8 SobrepresinCausada por Reaccin Qumica. Deben tambin evaluarse las bajastemperaturas que puedan resultar de condiciones ambientales, autorefrigeracin,etc., para asegurarse de que los recipientes que puedan estar sometidos atemperaturas por debajo de las temperaturas de transicin de fragilidad, seandiseados de tal modo que los esfuerzos permisibles bajo estas condiciones noson excedidos. Este tpico se explica en detalle en el documento PDVSAMDP(Pendiente) (Consultar MDP versin 1986, Seccin 2), bajo Temperatura deDiseo, Presin de Diseo y Clasificacin de Bridas y en el Manual de Ingenierade Diseo, bajo Requerimientos de control de calidad para recipientes a presin eintercambiadores de calor (YF239POT).

5.10 Sobrepresin causada por expansin trmica1. Sobrepresin por expansin trmica Las lneas o equipo que puedan

estar llenos de lquido bajo condiciones de ausencia de flujo y que puedencalentarse mientras estn totalmente bloqueados (encerrados entrevlvulas), deben ser provistos de algn medio para aliviar la crecientepresin por efecto de la expansin trmica del lquido contenido. Debeconsiderarse la radiacin solar as como otras fuentes de calor. Las lneaso equipo que estn ms calientes que la temperatura ambiente cuando sebloquearon y que no pueden de otra manera ser calentados por encima dela temperatura a la cual se bloquearon, no necesitan proteccin contra laexpansin trmica del lquido. Los siguientes son ejemplos de algunosmecanismos de expansin trmica:

a. Tuberas y recipientes que son bloqueados (encerrados entre vlvulas) conlquido en su interior y despus calentados por lneas trazadoras decalentamiento, serpentines o por transferencia de calor desde la atmsferau otros equipos.




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b. Un intercambiador de calor bloqueado por el lado fro, con flujo sininterrupcin en el lado caliente. Esta situacin puede ocurrir algunas vecesdurante la operacin normal. Por ejemplo, considrese el caso de un tren deintercambiadores de calor en que la alimentacin a la planta esprecalentada por intercambio de calor con productos calientes, con laalimentacin fluyendo desde una bomba (que tiene una vlvula de retencinen la descarga), a travs de los intercambiadores a un tambor devaporizacin instantnea. Un controlador de nivel en el tambor devaporizacin opera una vlvula de control entre el tren de intercambiadoresy el tambor de vaporizacin: as que se si la vlvula de control cierra, elsistema de alimentacin queda bloqueado y sujeto a expansin trmica.

c. Tuberas o recipientes bloqueados totalmente mientras estn llenos delquido a, o por debajo, de la temperatura ambiente y despus calentados porradiacin solar directa. Los sistemas criognicos y de refrigeracin deben serparticularmente examinados respecto a esta contingencia.

2. Mtodo de proteccin contra sobrepresin, causada por expansintrmica Puede proveerse proteccin contra la sobrepresin causada porexpansin trmica por medio de los siguientes mtodos:

a. Instalacin de una vlvula de alivio de presin.b. Adicin de un pequeo desvo abierto alrededor de una de las vlvulas de

aislamiento (bloqueo), que podra ser usada para bloquear totalmente elequipo.

c. Asegurarse de que los equipos totalmente bloqueados sean drenados delquido.Nota: los puntos b y c pueden no ser permitidos por cdigos locales.

3. Aplicaciones de la proteccin contra la sobrepresin por expansintrmica La proteccin contra la sobrepresin causada por expansintrmica se debera incluir en aplicaciones especficas de acuerdo con losiguiente:

a. Intercambiador de calor Los intercambiadores del tipo carcaza/tubos ode doble tubo, en que el lado ms fro pue

consideraciones de contigencia y flujos de alivio

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