Válvulas de seguridad para compresores para sistemas de aire, gas de proceso, hidrógeno, CO₂ y refrigeración
Las válvulas de seguridad para compresores protegen los depósitos de aire comprimido, las líneas de descarga del compresor, los depósitos intermedios, los posenfriadores, los separadores de aceite, los paquetes de compresores de gas, las skid de compresores de hidrógeno, los sistemas de refrigeración de CO₂, los paquetes de refrigeración de amoníaco, los compresores de nitrógeno y los sistemas de gas combustible contra sobrepresión. La selección correcta comienza con el flujo máximo del compresor, la presión máxima de diseño y trabajo (MAWP) del equipo protegido, la presión de tarado, el escenario de alivio, las propiedades del gas, la temperatura de descarga, la pulsación, la vibración, la contrapresión y la ventilación segura, así como la documentación de prueba requerida.
Dónde se utilizan las válvulas de seguridad en sistemas de compresores
El alivio de presión de compresores es diferente de la protección de recipientes estáticos porque el flujo, la pulsación, la vibración, la temperatura de descarga y la respuesta de control afectan el rendimiento de la válvula. La válvula debe proteger el depósito, el equipo intermedio, el paquete del compresor o el sistema aguas abajo en el caso creíble de flujo bloqueado o fallo de control.
Sistemas de aire comprimido
Se utilizan en depósitos de aire, paquetes de compresores de tornillo, compresores de aire alternativos, postenfriadores, secadores y cabezales de aire de planta. La selección debe confirmar la MAWP del depósito, el flujo máximo del compresor, la presión de tarado, el drenaje, la dirección de salida y el acceso para inspección.
Compresores de Gas Alternativos
Se utilizan en botellas de descarga, separadores interetapas, amortiguadores de pulsaciones, depuradores de succión y patines de compresores de gas de proceso. Las comprobaciones clave incluyen pulsaciones, vibraciones, arrastre de líquidos, presión de etapa del cilindro y enrutamiento seguro de la descarga.
Compresores de Gas Centrífugos de Proceso
Se utilizan en cabezales de descarga de compresores, sistemas de reciclaje, líneas de antisurge, sistemas de gas de sellado y paquetes de procesamiento de gas. La revisión del alivio debe considerar la descarga bloqueada, la falla de la válvula de reciclaje, la perturbación del control de surge y la contrapresión de la antorcha.
Compresores de Hidrógeno y Gas Combustible
Se utilizan en patines de compresores de hidrógeno, gas natural, gas combustible y gas de síntesis. La selección debe revisar la alta presión, la estanqueidad, la compatibilidad de materiales, la ventilación segura contra ignición, la vibración y la integridad de la conexión.
Compresores de Refrigeración de CO₂ y Amoníaco
Se utilizan en líneas de descarga de compresores, depósitos, separadores de aceite y paquetes de refrigeración. Se debe revisar el comportamiento de fase del CO₂, el riesgo de hielo seco, la toxicidad del amoníaco, el enrutamiento de descarga y el material para bajas temperaturas.
Paquetes de Tornillo Inundados en Aceite y Separadores de Aceite
Se utilizan en separadores de aceite, depósitos de aire/aceite, circuitos de lubricante y paquetes de compresores compactos. El dimensionamiento del alivio debe considerar el volumen del separador, el arrastre de aceite, la temperatura, la restricción de salida y el enrutamiento seguro de retorno o ventilación.
La Selección de PSV de Compresor Comienza con el Caso de Flujo Bloqueado o Falla de Control
Las válvulas de seguridad para compresores se dimensionan comúnmente para el flujo máximo creíble del compresor a la presión de alivio. El elemento protegido puede ser la carcasa del compresor, la línea de descarga, el receptor, el separador intermedio, el postenfriador, el separador de aceite o el equipo aguas abajo de baja presión.
Descarga bloqueada o válvula aguas abajo cerrada
Cuando un compresor continúa suministrando flujo contra una descarga bloqueada, la presión puede aumentar rápidamente. Este es un caso de alivio principal para compresores de aire, compresores de gas, cabezales de descarga de compresores y unidades empaquetadas (skids).
Fallo del control o descargador del compresor
Un interruptor de presión, control de capacidad, descargador, válvula de derivación o sistema antisurge defectuoso puede permitir que la presión exceda la capacidad del equipo protegido. La válvula debe dimensionarse según la salida máxima creíble del compresor.
Sobrepresión entre etapas
Los compresores alternativos multietapa y las líneas de alta presión de compresores requieren protección entre etapas. El desequilibrio de presión entre etapas, la salida bloqueada del enfriador intermedio o una restricción aguas abajo pueden sobrepresurizar los separadores o enfriadores intermedios.
Sobrepresión en receptor o separador
Los receptores de aire, receptores de gas, separadores de aceite y depuradores de succión pueden sobrepresurizarse por la descarga del compresor, fallo del regulador, salida bloqueada o aporte de calor externo. Se debe confirmar la presión máxima de diseño (MAWP) del vaso y la capacidad certificada.
Perturbación en la descarga de compresores de refrigeración
Los compresores de CO₂, amoníaco y refrigerantes pueden experimentar alta presión de descarga durante fallos del condensador, aporte de calor, salida bloqueada o fallo de control. La revisión del alivio debe incluir el comportamiento de fase del refrigerante y el destino seguro de la descarga.
Fallo del regulador de hidrógeno o gas combustible
Los paquetes de compresores a menudo incluyen regulación de presión y usuarios de gas combustible aguas abajo. Un regulador defectuoso puede exponer equipos de baja presión a alta presión de descarga del compresor, lo que requiere una ventilación segura del gas y una revisión del cierre hermético.
Casos de aplicación de válvulas de seguridad para compresores con datos típicos de RFQ
Estos casos muestran cómo se describen comúnmente los requisitos de las válvulas de seguridad para compresores antes de la selección del modelo. El dimensionamiento final debe confirmarse con los datos de rendimiento del compresor, la MAWP del equipo protegido, el cálculo de alivio verificado y el código aplicable.
Caso 1: Válvula de seguridad para receptor de compresor de aire de tornillo
Aire comprimidoLas válvulas de seguridad para compresores de aire deben seleccionarse según la MAWP del receptor y el flujo máximo del compresor. El tamaño de la conexión por sí solo no confirma la capacidad, y la válvula debe instalarse de manera que proteja el receptor sin aislamiento no autorizado.
Caso 2: Válvula de seguridad de descarga de compresor de gas natural alternativo
Gas de procesoLas VSD de compresores reciprocantes deben tolerar pulsaciones y vibraciones. La estabilidad de la válvula, la tubería de entrada, la contrapresión de descarga y el soporte de la tubería deben revisarse antes de la selección final.
Caso 3: Válvula de alivio intermedio para compresor de hidrógeno
Servicio de hidrógenoEl servicio de compresor de hidrógeno requiere más que la clasificación de presión. La estanqueidad del asiento, la compatibilidad de materiales, las rutas de fuga, la ubicación de la chimenea de venteo y el control de ignición deben incluirse en la solicitud de cotización (RFQ).
Caso 4: Válvula de seguridad (PSV) en cabezal de descarga de compresor centrífugo
Salida bloqueadaLa revisión de alivio de compresores centrífugos debe utilizar datos de rendimiento del compresor en lugar de solo el flujo operativo normal. La contrapresión de los sistemas de antorcha puede afectar el tipo y la capacidad de la válvula.
Caso 5: Alivio de descarga de compresor de refrigeración de CO₂
RefrigeraciónEl alivio de compresores de CO₂ puede implicar enfriamiento rápido y posible formación de sólidos bajo algunas condiciones de descarga. El diseño de la ventilación debe evitar bloqueos y dirigir el gas lejos de espacios ocupados o mal ventilados.
Caso 6: Válvula de alivio de paquete de compresor de oxígeno
Limpieza para oxígenoLas válvulas de alivio de compresores de oxígeno deben especificarse para limpieza de oxígeno y compatibilidad de materiales. Aceite, grasa, elastómeros incompatibles o piezas contaminadas pueden crear un riesgo grave de ignición.
Matriz de datos de válvulas de seguridad para compresores
| Servicio de compresor | Medio típico | Causa común de alivio | Verificación de ingeniería requerida | Revisión recomendada de la válvula | Riesgo si se omite |
|---|---|---|---|---|---|
| Compresor de aire y calderín | Aire comprimido, niebla de aceite, aire de instrumentación | Fallo de control, salida bloqueada, sobrepresión en receptor | MAWP del receptor, caudal máximo del compresor, drenaje, acceso para inspección | Válvula de seguridad de resorte con capacidad de aire certificada | Sobrepresión en receptor o válvula de tamaño insuficiente |
| Compresor de gas alternativo | Gas natural, gas de refinería, nitrógeno, gas de proceso | Descarga bloqueada, bloqueo intermedio, sobrepresión en etapa de cilindro | Pulsación, vibración, presión de etapa, temperatura y capacidad de gas | PSV de gas con instalación estable y tubería soportada | Vibración, fuga, fatiga o liberación insegura de gas |
| Compresor centrífugo | Gas de hidrocarburos, gas de proceso, aire, CO₂ | Descarga bloqueada, fallo de antisurge, fallo de válvula de reciclaje | Mapa del compresor, flujo máximo, propiedades del gas y contrapresión | Válvula convencional, de fuelle o pilotada según la contrapresión | Déficit de capacidad u operación inestable hacia la línea de antorcha |
| Válvula de seguridad para compresor de hidrógeno | Hidrógeno, gas de síntesis, hidrógeno para pilas de combustible | Salida bloqueada, fallo del regulador, aumento de presión intermedia | Estanqueidad, compatibilidad de materiales, chimenea de venteo y control de ignición | Válvula de gas de alta presión con asiento estanco y garnitura compatible | Fuga de hidrógeno, riesgo de ignición o daño de material |
| Válvula de seguridad para compresor de refrigeración | CO₂, amoníaco, refrigerante HFC, refrigerante de hidrocarburos | Fallo del condensador, aporte de calor, salida bloqueada, perturbación del compresor | Comportamiento de fase, toxicidad, baja temperatura y ruta de descarga segura | Válvula de alivio específica para el medio con disposición de ventilación aprobada | Bloqueo por hielo seco, liberación tóxica o ventilación interior insegura |
| Paquete separador de aceite | Mezcla aire/aceite, refrigerante/aceite, lubricante de compresor | Bloqueo del separador, restricción de descarga, expansión térmica | Arrastre de aceite, temperatura, línea de retorno y MAWP del separador | Válvula de alivio dimensionada para servicio gas/aceite y enrutamiento de descarga | Liberación de neblina de aceite, sobrepresión del separador o riesgo de incendio |
Cómo especificar correctamente una válvula de seguridad para compresores
1. Confirmar el equipo protegido
Identificar si la válvula protege la carcasa del compresor, la línea de descarga, el receptor, la botella de interetapa, el postenfriador, el separador de aceite, la carcasa del filtro, el skid de gas o el cabezal de baja presión aguas abajo. El límite de presión más débil protegido decide el límite de presión de ajuste.
2. Utilizar el caudal máximo del compresor, no solo el caudal normal
El dimensionamiento de alivio debe basarse en el caudal máximo creíble del compresor en la condición de alivio. La demanda normal de la planta o el caudal operativo promedio no son suficientes para casos de descarga bloqueada o fallo de control.
3. Definir las propiedades del gas y la temperatura de alivio
El peso molecular, la compresibilidad, la relación de calor específico, la temperatura de descarga, el comportamiento de fase y el posible arrastre de aceite o líquido afectan el dimensionamiento y la selección de la válvula. Los servicios de refrigeración e hidrógeno requieren atención adicional.
4. Revisar la pulsación, vibración y ciclos
Los sistemas de compresores pueden crear flujo pulsante, vibración y ciclos de presión repetidos. Se deben revisar la tubería de entrada, la ubicación de la válvula, el soporte, la selección del resorte y el margen operativo para reducir el traqueteo y las fugas.
5. Comprobar la ruta de descarga y la contrapresión
Las Válvulas de Seguridad de Compresores (PSV) pueden descargar a la atmósfera, chimenea de venteo, antorcha, cabezal de alivio, retorno de succión o retorno del separador de aceite. Se deben revisar la contrapresión, el ruido, la dispersión de gas, el arrastre de líquido y el riesgo de ignición.
6. Confirmar materiales y documentación
Los materiales del cuerpo, asiento, resorte, junta, fuelle y asiento blando deben coincidir con el servicio de aire, hidrógeno, oxígeno, gas natural, amoníaco, CO₂, refrigerante o aceite. Se deben confirmar los registros requeridos de calibración, prueba de presión y materiales antes de la fabricación.
Las Válvulas de Seguridad para Compresores Deben Revisarse Junto con la Tubería, Pulsaciones y Venteo
Por qué los cambios en la instalación del compresor afectan el rendimiento de la válvula
Los compresores generan presión dinámica, vibración, pulsación, alta temperatura de descarga y, a veces, arrastre de aceite o líquido. Una válvula de seguridad dimensionada correctamente sobre el papel puede seguir funcionando mal si la tubería de entrada es larga, la salida no está soportada, el cabezal de venteo crea una contrapresión excesiva o la válvula se instala en una zona de alta pulsación.
La instalación de la válvula de seguridad (PSV) del compresor debe revisar la conexión de entrada corta, la ausencia de aislamiento no autorizado entre el equipo protegido y la válvula, el soporte de salida, el drenaje, el aislamiento de vibraciones, la contrapresión de la antorcha o el venteo, la dispersión segura del gas y el acceso de mantenimiento para la calibración.
Comprobaciones de instalación en campo
- Instale la válvula lo más cerca posible del receptor protegido o del componente de descarga.
- No coloque válvulas de aislamiento no autorizadas entre el receptor de aire protegido y la válvula de seguridad.
- Mantener la pérdida de presión de entrada dentro del límite de diseño del proyecto.
- Soportar la tubería de salida sin cargar el cuerpo de la válvula.
- Dirija la descarga de hidrógeno, gas combustible, amoníaco, CO₂ y oxígeno a ubicaciones seguras aprobadas.
- Proporcione drenaje donde puedan acumularse condensados, aceite o arrastre de líquidos.
- Revise la pulsación, la vibración y el ciclado repetido antes de aprobar la ubicación final de la válvula.
Normativas y Documentación a Confirmar Antes de Realizar el Pedido
Referencias de normativas comunes
Las especificaciones de alivio de presión de compresores pueden hacer referencia a ASME, API, ISO, OSHA, EN, GB, normativas locales de recipientes a presión, códigos de refrigeración, estándares de proveedores de gas o especificaciones del propietario. Se debe confirmar la base del código aplicable antes de la cotización.
- ASME BPVC Sección VIII donde los receptores de aire, receptores de gas y recipientes de compresores están diseñados como recipientes a presión.
- ASME BPVC Sección XIII cuando se especifican las normas de protección contra sobrepresión para equipos presurizados.
- API 520 para el dimensionamiento y la selección de dispositivos de alivio de presión, según lo requiera el proyecto.
- API 521 para la revisión de sistemas de alivio de presión y despresurización en instalaciones de gas de proceso.
- API 527 cuando se requiera prueba de estanqueidad de asiento por especificación.
- API 617, API 618 o API 619 pueden aparecer en las especificaciones de paquetes de compresores para proyectos de compresores centrífugos, de émbolo o de tipo rotativo.
- OSHA, normativas locales de calderas y recipientes a presión, códigos de refrigeración y estándares del propietario, cuando sea aplicable.
Paquete de documentación típico
La documentación debe acordarse antes de la fabricación, especialmente para sistemas de receptores de aire, patines de compresores de gas de proceso, compresores de hidrógeno, paquetes de refrigeración y equipos industriales clasificados.
- Hoja de datos técnicos con modelo, tamaño, orificio, presión de tarado y conexión.
- Capacidad de alivio certificada o cálculo de dimensionamiento basado en el flujo máximo del compresor.
- Certificado de calibración de presión de tarado.
- Informe de prueba de presión y de estanqueidad del asiento cuando sea requerido.
- Certificado de material para las partes que retienen presión y el asiento cuando se especifica.
- Limpieza de oxígeno, desengrase o registro de embalaje especial cuando se especifica servicio de oxígeno.
- Dibujo de disposición general, dimensiones, peso y orientación de descarga.
- Placa de identificación, número de etiqueta, registro de inspección y confirmación de marcado del proyecto.
Lista de verificación de datos para solicitud de cotización de válvula de seguridad para compresores
| Datos Requeridos | Por qué es importante | Ejemplo de entrada |
|---|---|---|
| Tipo de compresor | Define el comportamiento del flujo, la pulsación y el caso de alivio. | Tornillo, alternativo, centrífugo, de paletas rotativas, scroll, de diafragma |
| Equipo protegido | Define el límite de la presión de diseño y la presión de tarado de la válvula. | Receptor de aire, línea de descarga, botella intermedia, postenfriador, separador de aceite |
| Presión Máxima de Trabajo Admisible / Presión de diseño | Define la presión máxima permitida para el equipo protegido. | 10 barg, 45 barg, 100 barg, 250 psi |
| Presión de tarado | Define la presión de apertura de la válvula. | 10 barg, 45 barg, 100 barg, 145 psi |
| Medio | Determina los requisitos de dimensionamiento, material, fugas y ventilación. | Aire, nitrógeno, gas natural, hidrógeno, oxígeno, CO₂, amoníaco, refrigerante |
| Flujo máximo del compresor | Confirma si la válvula puede aliviar el caso de flujo bloqueado. | Nm³/h, SCFM, kg/h, mapa de compresor, capacidad nominal a la presión de alivio |
| Escenario de alivio | Determina la base de capacidad de gobierno. | Descarga bloqueada, fallo de control, bloqueo intermedio, fallo del regulador |
| Temperatura de alivio | Afecta el material, el resorte, el sello y la clasificación de presión. | Ambiente, 80°C, 120°C, 180°C, condición de CO₂ a baja temperatura |
| Presión de operación | Confirma el margen operativo y el riesgo de fugas. | Presión normal, presión máxima de operación, presión de descarga |
| Contrapresión | Influye en la capacidad y estabilidad de la válvula. | Ventilación atmosférica, cabezal de antorcha, cabezal de alivio, retorno de succión, retorno de separador de aceite |
| Material / servicio especial | Previene riesgos de corrosión, contaminación, fugas o ignición. | Componentes de 316SS, material para baja temperatura, limpieza para oxígeno, servicio de hidrógeno, asiento de PTFE |
| Documentos requeridos | Evita retrasos en inspección, instalación y puesta en marcha. | Hoja de datos, dibujo, MTC, informe de calibración, prueba de presión, certificado de capacidad |
La selección final debe ser confirmada por la hoja de datos del compresor, la MAWP del equipo protegido, la curva de rendimiento del compresor, las propiedades del gas, el código aplicable, la base de dimensionamiento verificada y la revisión de ingeniería.
Errores comunes en la selección de válvulas de seguridad para compresores
Comprar solo por tamaño de conexión
Una válvula que se ajusta al paquete del compresor puede seguir estando subdimensionada. La MAWP máxima del compresor y del equipo protegido debe verificarse antes de la selección.
Uso del flujo de operación normal como flujo de alivio
La descarga bloqueada y el fallo del control pueden requerir el alivio de la capacidad máxima del compresor. La demanda normal de la planta no representa la peor carga de alivio creíble.
Ignorar la pulsación y la vibración
La pulsación del compresor puede causar traqueteo, fugas, fatiga y operación inestable. Se debe revisar la ubicación de la válvula, la tubería de entrada y los soportes.
Ventilación de gas peligroso a áreas inseguras
El alivio de hidrógeno, gas combustible, amoníaco, CO₂ y oxígeno requiere una ruta segura. Se deben verificar la dirección de ventilación, la dispersión del gas, las fuentes de ignición y la exposición del personal.
Ignorar la contrapresión de la antorcha o del cabezal de alivio
Las PSV de compresores a menudo descargan en cabezales. La contrapresión puede reducir la capacidad o requerir un diseño equilibrado por fuelle o pilotado.
Reemplazo solo por la placa de identificación antigua
Los datos de la placa de características ayudan, pero el reemplazo debe confirmar la capacidad actual del compresor, la clasificación del equipo protegido, la composición del gas, la temperatura, la ruta de ventilación y los documentos requeridos.
Continúe su revisión de alivio de presión para compresores
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Preguntas frecuentes sobre válvulas de seguridad para compresores
Prepare una hoja de datos completa de la PSV del compresor antes de solicitar cotización
Envíe el tipo de compresor, equipo protegido, MAWP, presión de ajuste, composición del gas, flujo máximo del compresor, escenario de alivio, temperatura de alivio, presión de operación, contrapresión, ruta de descarga, requisito de material, estándar de conexión y documentos requeridos. Una hoja de datos completa ayuda a evitar suposiciones inseguras y acelera la revisión de ingeniería.
