criterios diseño y seleccion valv. seguridad y alivio

8/15/2019 Criterios Diseño y Seleccion Valv. Seguridad y Alivio

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CRITERIOS DISEÑO Y SELECCION VALV. SEGURIDAD Y ALIVIO - BOLETIN TECNICO

© C O M E V A L , S . L . w w w . c o m e v a l . e s D e p t o . T é c n i c o . R e f . B O L - T E C - S E G U R I D A D - A L I V I O - 0 4 / 0 6

Q u e d a r e s e r v a d o e l d e r e c h o d e m o d i fi c a c i ó n t é c n i c a d e l o s d a t o s y t e x t o s c o m p r e n d i d o s e n e l p r e s e n t e d o c u m e n t o .

Este Boletín Técnico analiza los diversos conceptos del cálculo de Válvulas de Seguridady sus diferencias entre el Código ASME y API.


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Introducción:

Las personas que normalmente estamos involucradas en la selección de válvulas de Seguridad y Alivio trabajamosmuchas veces con estándares o estructuras predeterminadas que en algunos casos pueden conducirnos a tomardecisiones no discutibles de acuerdo al margen de seguridad que una fórmula de ingeniería preestablecida otorgapero que según pasan los años en ciertos casos y según la aplicación pueden ser obsoletas.En tal sentido nos encontramos por lo establecido por API y por ASME para determinar el área de una válvula deseguridad.La intención de este informe es clarificar y despejar dudas para la toma de decisión en la ejecución de proyectosde ingeniería, actualización de plantas, ingeniería básica, de proceso como así también la faz de compra ocuestiones comerciales.

Conceptos Generales:

En la siguiente tabla mostraremos en forma general el alcance de cada una de las fórmulas aunque luego lasdesarrollaremos en forma pormenorizada.

Las ecuaciones para el cálculo del área API y ASME son básicamente iguales porque ambas derivan de principiosde funcionamientos físicos. La diferencia se registra en la definición de las variables que componen dichasfórmulas.

Caso ASME:

Para calcular el caudal que una válvula de seguridad requiere, el área requerida para aliviar el total del flujo es“REAL” y el coeficiente del flujo es CERTIFICADO mediante un coeficiente de descarga. Es de esta maneracomo puede MEDIR LA CAPACIDAD. Para válvulas de seguridad y alivio con estampa ASME cuando se habla de capacidad máxima de descargasiempre se menciona en términos de CAPACIDADES MENSURABLES.

Caso API:

Para el caso API, el área de paso requerida para aliviar el total del flujo es “EFECTIVA” y no “REAL” ejemplo: elárea “T” por definición equivale a 26 In2. Significando que el coeficiente del flujo sea “EFECTIVO” mediante un

coeficiente de descarga predeterminado: por ejemplo 0.975 para aire. Áreas API como coeficientes de descarga API “SON APROXIMADOS ” de este modo la capacidad de descargaNO PUEDE UTILIZARSE en la placa de identificación o bien en la sobre presión de protección como certificadode capacidad.

Es por ello que el empleo de válvulas de Seguridad y Alivio con Sello ASME no puede dejarse a un lado en unanálisis técnico ya que será a la única garantía para que el usuario final como así también el técnico de selección,que determina con exactitud la capacidad real de descarga de una válvula de seguridad.

A continuación se demuestra empíricamente la diferencia entre ambas:

Como ejemplo tomaremos un área T con las siguientes variables: 60º F, 100 PSIG y 10% de sobrepresión, medio:

Aire .

API ASME Areas efectivas de descarga Areas reales de descargaCoeficiente de descarga Efectivo (0.975) Coeficiente de descarga certificado

Utilización para costes preliminares nopuede integrar la información de la placa de

identificación (name plate)

Diseño Final e información integrada en la placade identificación (name plate)

No tiene validez legal no puededocumentarse

Validez legal se documenta mediante elcertificado ASME


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Cálculo ASME:

Área Actual: 28.94 In2Coeficiente certificado: 0.858W= 356.3 (0.858)(28.94)(100 x 1.1 x 14.7) /28.97/520W= 260.397 Lb/Hr.V= W/(60 x 0.0766), V= 56.660 SCFM

Cálculo API:

Área Efectiva: 26 In2Coeficiente efectivo: 0.975W=356.3(0.975)(26) (100 x 1.1 x 14.7) /28.97/520W= 265,624 Lb/Hr V= W(60 x 0.0766), V= 57,844 SCFH.

En este ejemplo la aproximación API es de un 2% más grande que él área ASME. Este 2% de error en una

selección rápida no es apreciable pero debería considerarse como previa para un nuevo diseño para una planta. Ahora en el momento de la ingeniería de detalle para la correcta selección de/los modelos es indudable que elárea ASME nos brindará el/los modelos adecuados para cada aplicación de modo tal que en algunos casos sepodrían utilizar para las mismas condiciones de proceso válvulas más pequeñas provocando un ahorro de sumaimportancia dentro del piping de la planta nueva.

Queda claro también que el término ESTAMPA ASME no se refiere exclusivamente a resistencia de materiales,aunque también forma parte de lo establecido en el código ASME, sino que lo más importante es la certificaciónde la capacidad real de descarga medida a través de la certificación un coeficiente de descarga.

Tabla áreas ASME y áreas API:

Designación área API Área Real de Flujo Área Efectiva de Flujo Área API Publicada

D 0.150 0.135 0.110

E 0.225 0.203 0.196

F 0.371 0.334 0.307

G 0.559 0.503 0.503

H 0.873 0.786 0.785

J 1.430 1.287 1.287

K 2.042 1.838 1.838

L 3.170 2.853 2.853

M 4.000 3.600 3.600

N 4.822 4.340 4.340

P 7.087 6.380 6.380

Q 12.770 11.050 11.050

R 17.780 16.000 16.000

T 28.940 26.050 26.000


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Software de Selección de Válvulas en relación con la certificación ASME:

Una vez establecidos los conceptos de diseño para la selección de válvulas el otro punto a tratar es la utilizaciónde soportes electrónicos actuales para la correcta selección de válvulas de seguridad y alivio.

En tal sentido es muy importante la utilización de estos soportes electrónicos ya que nos permitirán conocer él/las áreas de descarga sino también nos permitirá seleccionar los materiales adecuados para cada aplicación deforma tal de poder tener un control global de las válvulas a utilizarse.

Desde nuestro punto de vista y como compañía envuelta en el mundo de la instrumentación desde hace muchosaños, consideramos el programa de cálculo Sizemaster ® de Farris Engineering como la herramienta ideal parael técnico de procesos, de instrumentación o bien de mantenimiento de plantas. Con ella obtendremos áreascalculadas, áreas seleccionadas, materiales cuerpo e internos, diámetros, MAWP, MAWT, medidas, pesos,descripción de materiales seleccionados etc.

Desde su presentación en 1997 el Sizemaster ® fue evolucionando hasta llegar a última versión 4.1.12 en donde

no existen límites de aplicación (únicamente los estipulados por ASME) para temperatura como para presiónaplicable a válvulas convencionales, balanceadas, piloto operadas, expansión térmica.

El entorno windows permite al usuario la utilización de esta herramienta dinámica sin tener que mudar de entornoinclusive teniendo la posibilidad de trabajar al mismo tiempo con distintos programas.

Principales detalles del programa:

*Cálculo y selección simultáneos de distintos escenarios utilizando la misma matriz de cálculo.

*Cálculo y selección de válvulas para flujos bifásicos.

*Cálculo y selección de válvulas para escenarios de fuego. En esta aplicación se puede calcular el caudal de aliviomediante la geometría y tipo de recipiente.

*Selección de materiales o aplicación de materiales especiales como por ejemplo revestimientos especiales,ratings, etc.

*El programa se ajusta estrictamente al lo establecido en el código ASME en referencia a la MAWP como MAWTcomo así también conceptos de diseño establecidos en el mismo con lo cual y ante un desvío nos informará através de ventanas cual es error cometido y cual es la recomendación para cambiar la situación.

*En cuanto a documentos a emitir podemos identificar los mismos mediante campos individuales: Nº de Tag, P &D, planta, Nº de proyecto, de acuerdo a lo establecido por ISA para los documentos aplicables a instrumentos.

*Permite incorporar comentarios acerca de sugerencias y luego emitir un documento exclusivo conteniendodichos comentarios válvula por válvula.

*Los documentos emitidos a posterior de su aprobación serán las hojas de fabricación en los cuales se basará elfabricante para la certificación y control de calidad.


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Ejemplos de Documentos emitidos por el Sizemaster®




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