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EXAMEN FINAL SISTEMAS DE ALIVIO Y VENTEO, SELECCION DE VALVULAS DE SEGURIDAD Y ALIVIO

PREGUNTA 1 Para los datos siguientes, dimensionar la estaca apropiada. Caudal= Q= 150000 lbs/h Caractersticas del gas: Masa molecular relativa (M)= 42.15 Temperatura de alivio (T)= 630 R Presin justo a la salida= 14.7 psi Constante del gas (R)= 35.08 Viscosidad () =0.020 centipoise Constante (K)= 1.4 Velocidad del viento predominante= 26MPH Velocidad de salida recomendada= 500 ft/s Calculamos la densidad

144 X P 144 X 14,7 = = = 0,09578 R X T 35,08 X 630

Calculamos el rea de flujo 144 X P 144 X 14,7 = = = 0,09578 R X T 35,08 X 630 Qm 150000 /3600 AT = = = 0,87 ft^2 X V 0,09578 X 500 Calculo del dimetro de la estaca 4 AT 4 * 0,87 d = = = 1,052 ft = 12,63 pulg

3,1416

2

Seleccionamos el tubo de acuerdo al dimetro obtenido: Tubo NPS 14 de dimetro, SCH40. Dimetro interno: 13,126 Calculo del nmero de Reynolds

D X v X 1,0938 X 500 X 0,09578 Re = = = 3909110 0,20 X 0,00067 Verificar el nmero de Reynolds

Re > 1,54 * 10^4 * (j / )

Re > 1,54 * 10^4 * (0.0958/0.07528)

Re > 19597,76 Si cumple

Verificar que el nmero de mach sea menor a 1 (flujo sub-snico)

Qm Z X T Ma = 1,702 X 10^ -5 ( ) p2 X d^2 M 150000/3600 1 X 630 Ma = 1,702 X 10^ -5 14,7 X 1,0938 ^2 42,15 41,667 Ma = 1,702 X 10^ -5 14,9466 17,587 Ma= 1,575 X10^ -4

PREGUNTA 2. Pregunta 2: complete las siguientes tablas en relacin a la presin de alivio Instalacin de vlvula nica, contingencia operacional

3

MAWP del recipiente, psig 265 Presin mxima acumulada, psig ? Presin de seteo de la vlvula, psig ? Sobrepresin permitida, psig ? Presin de alivio, psia ? MAWP del recipiente, psig 265 Presin mxima acumulada, psig = MAWP * 110% =265 * 1,1 = 291,5 291,5 Presin de seteo de la vlvula, psig = MAWP* 90% = 265 *0,9 = 238,5 psig 238,5 Sobrepresin permitida, psig = MAWP * 20% = 265 * 0,2 = 53 53 Presin de alivio, psia = Pres seteo + sobrepresin + pres. atmosf. = 238,8 + 53 + 14,7 = 306,2 306,2

PREGUNTA 3.

Pregunta 3: complete las siguientes tablas en relacin a la presin de alivio Instalacin de vlvula nica, contingencia operacional MAWP del recipiente, psig 1294,5 Presin mxima acumulada, psig 1424 Presin de seteo de la vlvula, psig 1165 Sobrepresin permitida, psig 517,8 Presin de alivio, psig 1438,7 Presin de alivio = Pres seteo + sobrepresin + pres. atmosf. Pres. Alivio Pres. Atm. = (MAWP * 0,9) + (MAWP * 0,2) Pres. Alivio Pres. Atm. = MAWP * (0,9 + 0,2) Pres. Alivio Pres. Atm. = MAWP * (1,1) Pres. Alivio Pres. Atm. = MAWP

1,1 MAWP = 1438,7 14,7

1,1

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MAWP = 1294,5 Psig Presin mxima acumulada, psig = MAWP * 110% =1294,5 * 1,1 = 1424 1424 Presin de seteo de la vlvula, psig = MAWP* 90% = 1294,5 * 0,9 = 1165 psig 1165 Sobrepresin permitida, psig = MAWP * 20% = 1294,5 * 0,2 = 517,8 517,8

PREGUNTA 4.

Instalacin de vlvula Mltiple, contingencia incendio Primera vlvula MAWP del recipiente, psig 2380,95 Presin Mxima Acumulada, psig 2880,95 Presin de seteo de la vlvula, psig 2380,95 Sobre presin permitida, psig 500 Presin de alivio, psig 2895,65 Instalacin de vlvula mltiple, contingencia incendio Vlvula adicional MAWP del recipiente, psig 2380,95 Presin mxima acumulada, psi 2580,95 Presin de seteo de la vlvula, psig 2500 Sobre presin permitida, psig 380,85 Presin de alivio 2895,65 Presin de seteo vlvula adicional = 2500 psig

Primera vlvula Pres. seteo vlv. Ad. = Pres. seteo 1er. vlv. * 105% 2500 Psig = Pres. seteo 1er. vlv. * 1,05 2500 Psig / 1,05= Pres. seteo 1er. vlv. Pres. seteo 1er. vlv. = 2380,95 Psig

Pres. seteo 1er. vlv. = MAWP del recipiente protegido Entonces: MAWP del recipiente protegido = 2380,95 Psig

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Presin de Ajuste de la Vlvula = 100% MAWP del recipiente protegido Presin de Ajuste de la Vlvula = 2380,95 Psig

Presin Mxima Acumulada = Pres. seteo * 1,21 Presin Mxima Acumulada = 2380,95 * 1,21 Presin Mxima Acumulada = 2880,95 Psig

Sobrepresin= 21% MAWP Sobrepresin= 0,21 * 2380,95 Sobrepresin= 500 Psig

Presin de alivio = Pres seteo + sobrepresin + pres. atmosf. Presin de alivio = 2380,95 + 500 + 14,7 Presin de alivio = 2895,65 Psia

Vlvula adicional MAWP del recipiente protegido = 2380,95 Psig Presin de ajuste de la vlvula = 2500

MAWP del recipiente protegido = 2380,95 Psig Presin Mxima Acumulada = MAWP * 1,21 Presin Mxima Acumulada = 2380,95 * 1,21 Presin Mxima Acumulada = 2880,95 Psig

Sobrepresin= 16% MAWP Sobrepresin= 0,16 * 2380,95 Sobrepresin= 380,95 Psig

Presin de alivio = Pres mxima acum. + pres. atmosf. Presin de alivio = 2880,95 + 14,7 Presin de alivio = 2895,65 Psia

PREGUNTA 5.

Determine el tamao de vlvula de seguridad para los siguientes datos: A) Vlvula simple condicin operacional Fluido: Aire comprimido Caudal de desalojo: W = 65000lbs/hr Peso Molecular: M= 30 Temperatura de Alivio: T = 70 7R Presin de diseo: 375 psig Contrapresin: 114,7 psia

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P1= Presin de ajuste + sobrepresin + presin atmosfrica P1= 375 + 10% + 14,7 P1= 375 + 37,5 + 14,7 = 427,2 Psia

P de flujo crtico = P1 * rata crtica de presin de flujo (tabla 7)

P de flujo crtico = 427,2 * 0,53 = 226,31

K= 1,40 (tabla 7)

C= 356 (tabla 8)

Kd= 0,975 Porque la vlvula de alivio est instalada sola.

Kb= 1 Vlvula de alivio convencional u operada por piloto con descarga a la atmosfera.

Kc= 1 El disco no est instalado.

Z= 1

M= 29,96 (Tabla 7)

Como la presin de flujo crtico es mayor de la contrapresin, utilizamos la ecuacin de flujo crtico:

W A = C Kd P1 K b Kc T_* Z__ M

65000 707_* 1 A = 30 356* 0,975 *427,2 *1 * 1

A= 2,128 pulg2

Del API STD 526 Tabla 1, se selecciona una vlvula con designacin L 2,853 pulg2

de rea del orificio.

B) Vlvula complementaria condicin incendio

7

Sobrepresin permitida del 16%:375*0.16=60 psig. Presin de Alivio= 393.75+60+114.75=568.5 psia. Presin de flujo critico= 568.5 x 0.59=335.415 psia. Fluido: Aire comprimido Caudal de desalojo: W = 65000lbs/hr Peso Molecular: M= 30 Temperatura de Alivio: T = 70 7R Presin de diseo: 375 psig Contrapresin: 114,7 psia Sobrepresin permitida del 16%= 375 * 0,16 = 60 psig Presin de ajuste= 105% * Presin de diseo Presin de ajuste = 1,05 * 375 Presin de ajuste= 393,75 psig P1= Presin de ajuste + sobrepresin + presin atmosfrica P1= 393,75 + 16% + 14,7 P1= 393,75 + 60 + 14,7 = 468,45 Psia

P de flujo crtico = P1 * rata crtica de presin de flujo (tabla 7)

P de flujo crtico = 468,45 * 0,53 = 248,27

K= 1,40 (tabla 7)

C= 356 (tabla 8)

Kd= 0,975 Porque la vlvula de alivio est instalada sola.

Kb= 1 Vlvula de alivio convencional u operada por piloto con descarga a la atmosfera.

Kc= 1 El disco no est instalado.

Z= 1

M= 29,96 (Tabla 7)

Como la presin de flujo crtico es mayor de la contrapresin, utilizamos la ecuacin de flujo crtico:

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W A = C Kd P1 K b Kc T_* Z__ M

65000 707_* 1 A = 30 356* 0,975 *468,45 *1 * 1

A= 1,9406 pulg2

Del API STD 526 Tabla 1, se selecciona una vlvula con designacin L 2,853 pulg2

de rea del orificio.