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Respuesta rápida: Cómo funciona una válvula de seguridad equilibrada por fuelle Una válvula de seguridad equilibrada por fuelle funciona utilizando un fuelle metálico flexible para reducir la influencia de la contrapresión de salida en el disco de la válvula, la cámara del resorte y las partes móviles. En una válvula de seguridad convencional accionada por resorte, la presión de salida puede actuar sobre superficies internas y cambiar la…
Una válvula de seguridad equilibrada por fuelle funciona utilizando un fuelle metálico flexible para reducir la influencia de la contrapresión de salida en el disco de la válvula, la cámara del resorte y las partes móviles. En una válvula de seguridad convencional accionada por resorte, la presión de salida puede actuar sobre superficies internas y cambiar la fuerza efectiva de apertura. En un diseño equilibrado por fuelle, el fuelle aísla el bonete y la cámara del resorte del fluido de proceso y de la presión de salida. Su área efectiva se selecciona para compensar parte de la fuerza de contrapresión que actúa sobre el conjunto del disco, por lo que la presión de tarado, el comportamiento de apertura y el rendimiento de cierre se ven menos afectados por la presión de descarga variable. Esto no significa que la contrapresión pueda ignorarse. El sistema de descarga, la capacidad de alivio certificada, la pérdida de presión de entrada, el material del fuelle, el tratamiento de ventilación del bonete y el método de inspección aún deben revisarse para cada proyecto.
Resumen de ingeniería: el fuelle no es solo una parte de sellado. Es parte de la estrategia de equilibrio de presión, aislamiento de corrosión y fiabilidad de la válvula. Para la selección del proyecto, un válvula de seguridad equilibrada por fuelle aún debe verificarse frente a condiciones de contrapresión, capacidad de alivio certificada, pérdida de presión de entrada, compatibilidad de materiales, tratamiento del venteo del bonete y requisitos de inspección. Si el fuelle está dañado, obstruido, venteado incorrectamente o fabricado con un material inadecuado, la válvula puede perder su compensación de contrapresión prevista y la cámara del resorte puede quedar expuesta al fluido del proceso.
A válvula de seguridad equilibrada por fuelle es una válvula de alivio de presión accionada por resorte diseñada para reducir el efecto de la contrapresión en el funcionamiento de la válvula. Utiliza un fuelle metálico entre el lado del proceso y el bonete o la cámara del resorte. El fuelle ayuda a aislar la cámara del resorte de la presión de salida y del fluido del proceso, al tiempo que permite que el conjunto del disco se mueva durante la apertura y el cierre.
Para los ingenieros, la palabra “equilibrada” no debe entenderse como “la contrapresión ya no importa”. Significa que la estructura de la válvula está diseñada para reducir la influencia de la contrapresión en comparación con una válvula de seguridad convencional accionada por resorte. El sistema de descarga, el nivel de contrapresión, la resistencia de la tubería de salida, la presión de tarado, la capacidad de alivio requerida, la pérdida de presión de entrada y la construcción de la válvula aún deben verificarse conjuntamente. Para un proceso de decisión más amplio, consulte la guía de ZOBAI Guía de selección de válvulas de seguridad.
La terminología también debe controlarse en la especificación de compra. En muchos proyectos, los términos válvula de seguridad, válvula de alivio, válvula de seguridad-alivio, PSV y SRV se utilizan de manera diferente según el servicio del fluido, la base del código y la práctica local. Un diseño equilibrado por fuelle describe la construcción de la válvula, pero no reemplaza la necesidad de confirmar si la válvula se está comprando como válvula de seguridad, válvula de seguridad-alivio o válvula de alivio de presión según el requisito aplicable del proyecto.
A válvula de seguridad convencional accionada por resorte utiliza la fuerza del resorte para mantener el disco cerrado hasta que la presión de entrada alcance la presión de ajuste. Si se desarrolla contrapresión en el lado de salida, puede cambiar el balance de fuerzas en el disco y afectar la presión de apertura, la elevación, la capacidad y el comportamiento de cierre. Esto es especialmente importante cuando la válvula descarga a una tubería común, un sistema de antorcha o una tubería de descarga cerrada.
Una válvula de seguridad equilibrada por fuelle añade un fuelle para compensar parte de este efecto de contrapresión. También puede proteger las partes móviles internas, como el resorte, la guía y el vástago, de fluidos de proceso corrosivos o sucios. Esto la hace útil en muchos servicios químicos, petroquímicos y de refinería donde las válvulas convencionales pueden estar limitadas por contrapresión variable o condiciones de descarga corrosivas.
El fuelle se añade por dos razones principales. Primero, ayuda a equilibrar la fuerza causada por la contrapresión de salida, de modo que los cambios en la presión de descarga tengan menos influencia en la presión de ajuste y la estabilidad de la válvula. Segundo, forma una barrera flexible entre el fluido de proceso y la cámara del resorte. Esto puede reducir la corrosión, el ensuciamiento y el agarrotamiento de los componentes de la cámara del resorte.
Por qué esto es importante: si se utiliza una válvula convencional donde la contrapresión variable es significativa, la válvula puede abrir tarde, vibrar, perder capacidad o cerrar de forma impredecible. Si el fluido corrosivo llega a la cámara del resorte, el resorte, la guía, el vástago o los componentes de ajuste pueden corroerse o agarrotarse. Ambas situaciones pueden aumentar los costos de mantenimiento, acortar la vida útil y reducir la fiabilidad de la protección.
Durante la operación normal, la presión del proceso actúa bajo el disco de la válvula a través de la boquilla. El resorte aplica una fuerza descendente que mantiene el disco asentado. Mientras la presión de entrada permanezca por debajo de la presión de ajuste, la válvula debe permanecer cerrada y estanca dentro de la expectativa de estanqueidad especificada.
Por qué es importante: La presión de ajuste determina cuándo la válvula comienza a aliviar la presión. Si la presión de operación normal está demasiado cerca de la presión de ajuste, o si el asiento ha sido dañado por vibraciones previas, la válvula puede presentar fugas durante la operación normal. Las fugas en el asiento afectan la pérdida de producto, el control de emisiones, la frecuencia de mantenimiento y el costo operativo.
El resorte se ajusta de modo que la válvula comience a abrirse a la presión de ajuste requerida bajo la condición de prueba especificada. En la operación real, la temperatura, la contrapresión, la condición de instalación y el medio de servicio pueden influir en el rendimiento. Por esta razón, la presión de ajuste no debe verificarse por separado de las condiciones reales del sistema.
La sobrepresión y la acumulación también deben entenderse correctamente. La sobrepresión es el aumento de presión por encima de la presión de tarado durante un evento de alivio, mientras que la acumulación se refiere al aumento de presión por encima de la presión admisible de base del equipo protegido. Una válvula puede tener la presión de tarado correcta pero aun así no cumplir el objetivo de protección si capacidad de alivio certificada, la pérdida de entrada o la contrapresión de salida no se han revisado.
Contrapresión es la presión existente en la salida de una válvula de alivio de presión. Puede ser contrapresión superpuesta, que existe antes de que la válvula se abra, o contrapresión acumulada, que se desarrolla como resultado del flujo a través del sistema de descarga durante el alivio. Ambas pueden influir en el comportamiento de la válvula si no se tienen en cuenta adecuadamente. Para servicios donde la presión de salida es un factor de selección importante, consulte las válvulas de seguridad ZOBAI para válvulas de seguridad de alta contrapresión página de aplicación. ".
En una válvula de seguridad convencional, la contrapresión de salida puede actuar sobre el portadiscos y otras áreas internas. Esto puede cambiar la fuerza neta requerida para levantar el disco. El resultado puede ser un comportamiento de apertura incorrecto, una elevación reducida, una descarga inestable o un mal reasentamiento.
En un diseño equilibrado por fuelle, el fuelle está dispuesto de manera que su área efectiva ayuda a compensar la fuerza creada por la contrapresión en el conjunto del disco. El objetivo del diseño es reducir la influencia de la presión de salida en la fuerza de apertura. Por esta razón, las válvulas equilibradas por fuelle se seleccionan a menudo cuando la contrapresión es variable o cuando una válvula descarga en un sistema de salida cerrado.
El fuelle no aumenta la capacidad de alivio requerida por sí solo. La capacidad todavía depende de la carga de alivio requerida, el área del orificio, la base de capacidad certificada, el estado del fluido, la pérdida de presión de entrada y las condiciones del sistema de descarga. En la revisión de adquisiciones, el tamaño de la conexión nunca debe tratarse como prueba de capacidad. Esto debe verificarse en comparación con dimensionamiento de válvulas de seguridad y capacidad de alivio certificada, no solo el tamaño de la brida de entrada y salida.
Cuando la presión de entrada alcanza la presión de tarado, el disco se levanta del asiento y la válvula comienza a aliviar el exceso de presión. A medida que aumenta el flujo a través de la válvula y la tubería de descarga, puede desarrollarse una contrapresión acumulada. El fuelle equilibrado ayuda a reducir el efecto de esta contrapresión en el movimiento de la válvula, pero el sistema de descarga aún debe verificarse para determinar la pérdida de presión y la estabilidad aceptables.
Un problema común en campo ocurre después de conectar varios dispositivos de alivio a una tubería de descarga común durante una mejora de la planta. La presión de tarado de la válvula individual puede seguir siendo correcta, pero la presión de la tubería durante el alivio simultáneo puede aumentar. Si esta condición no se incluye en la revisión de dimensionamiento, la válvula puede vibrar (chatter), perder capacidad de alivio efectiva o volver a asentarse de forma inestable. La acción correctiva es revisar la contrapresión superpuesta, la contrapresión acumulada, las suposiciones de alivio simultáneo y la resistencia de la tubería de descarga antes de aprobar la selección de la válvula. Para comprobaciones relacionadas del sistema de salida, consulte la guía de ingeniería de ZOBAI. Contrapresión y fuelle guía de ingeniería.
Una vez aliviada la condición de sobrepresión, la presión del sistema cae y la fuerza del resorte empuja el disco de vuelta hacia el asiento. La estabilidad del asentamiento depende de la fuerza del resorte, el comportamiento del blowdown, la estabilidad del flujo, la contrapresión, la condición del asiento y la tubería de descarga. Si la contrapresión sigue siendo alta o fluctúa rápidamente, el asentamiento puede volverse inestable incluso cuando la válvula está equilibrada.
El blowdown afecta al rango de presión entre la apertura y el asentamiento. Si el comportamiento del blowdown no es adecuado para el sistema, la válvula puede ciclar, vibrar (chatter) o permanecer abierta más tiempo del esperado. Esto afecta a la vida útil del asiento, el ruido, el estrés en la tubería de descarga y la planificación del mantenimiento.
| Paso | Condición de presión | Función del fuelle | Comportamiento del disco / resorte | Resultado de ingeniería |
|---|---|---|---|---|
| Operación normal | Presión de entrada por debajo de la presión de tarado | Aísla la cámara del resorte del fluido de proceso | El resorte mantiene el disco cerrado | La válvula permanece asentada si el asiento, el tarado del resorte y el margen operativo son correctos |
| Existe contrapresión | La presión de salida está presente antes o durante la descarga | Reduce el efecto de la contrapresión en la fuerza del disco | La fuerza de apertura se ve menos afectada que en una válvula convencional | La presión de tarado y la estabilidad están mejor protegidas, dentro de los límites de diseño |
| Apertura | La presión de entrada alcanza la presión de tarado | Se mueve con el conjunto del disco | El disco se levanta contra la fuerza del resorte | La válvula comienza a descargar el exceso de presión |
| Descarga | El flujo crea contrapresión acumulada | Mantiene el efecto equilibrado | La elevación del disco depende del dimensionamiento y las condiciones de flujo | La capacidad certificada y el sistema de descarga deben soportar la carga de alivio requerida |
| Reasentamiento | La presión del sistema cae | Continúa aislando el área del bonete | El resorte devuelve el disco al asiento | El reasentamiento estable reduce fugas, vibraciones y daños en el asiento |
El equilibrio de presión de una válvula de seguridad equilibrada por fuelle depende de las áreas efectivas. La contrapresión crea fuerza en las superficies internas. El área efectiva del fuelle se selecciona para que la fuerza de la contrapresión que actúa sobre el conjunto del disco se compense en una medida práctica. Esto permite que la válvula se comporte de manera más consistente cuando cambia la presión de salida.
Para el trabajo de selección, la influencia exacta de la contrapresión admisible debe confirmarse con el fabricante de la válvula y la norma aplicable o la especificación del proyecto. El término “equilibrado” no debe tratarse como permiso para ignorar la presión de salida, la tubería de descarga, la pérdida de presión de entrada o la capacidad de alivio certificada.
La contrapresión superpuesta existe en la salida antes de que la válvula se abra. Puede ser constante o variable. La contrapresión acumulada se genera por el flujo a través de la válvula y la tubería de descarga después de que la válvula se abre. Ambas deben considerarse porque pueden afectar el comportamiento de apertura, elevación, capacidad y reasentamiento.
| Elemento de Contrapresión | Por qué es importante | Datos necesarios para revisión |
|---|---|---|
| Contrapresión superpuesta | Puede afectar la presión de tarado y la fuerza de apertura | Presión de salida constante o variable antes del alivio |
| Contrapresión acumulada | Puede afectar la elevación, la capacidad y el reasiento | Presión de salida durante el evento de alivio |
| Colector de descarga común | Puede crear presión variable durante el alivio simultáneo | Diseño del cabezal, válvulas conectadas y escenarios de alivio |
| Sistema de antorcha o descarga cerrada | Puede imponer presión del sistema en la salida de la válvula | Presión del cabezal de antorcha y base de cálculo hidráulico |
| Límite de diseño de la válvula | Determina si el diseño con fuelle es aceptable | Datos del fabricante y especificación del proyecto |
Una válvula de seguridad convencional accionada por resorte no tiene una barrera de fuelle para aislar el bonete y el área del portadiscos de la presión de salida. Cuando la contrapresión cambia, la fuerza neta que actúa sobre el disco puede variar. Esto puede alterar el comportamiento de apertura o reducir la estabilidad, especialmente en sistemas de descarga cerrados.
En la selección real, “equilibrada” significa sensibilidad reducida, no tolerancia ilimitada. Los ingenieros aún deben confirmar el tipo de contrapresión, la magnitud de la contrapresión, la capacidad de alivio, la disposición de la tubería de salida y el medio de servicio. Si la contrapresión es muy alta, muy variable o se combina con alivio bifásico complejo, se requiere una revisión de ingeniería detallada antes de seleccionar la válvula. La selección inicial debe seguir un flujo de trabajo estructurado. selección de válvulas de seguridad flujo de trabajo.
El fuelle forma una barrera flexible entre el lado del proceso y el bonete o la cámara del resorte. Esto puede evitar que fluidos corrosivos, tóxicos, sucios o pegajosos lleguen al resorte y a los componentes de guía superiores. En servicios donde el fluido del proceso podría dañar las partes de la cámara del resorte, esta función de aislamiento puede ser tan importante como la función de equilibrio de contrapresión.
La corrosión en la cámara del resorte puede cambiar el comportamiento del resorte, aumentar la fricción, causar adherencia de la guía o crear un movimiento impredecible de la válvula. Si la válvula se utiliza en servicio ácido, que contiene cloruros, agrio, húmedo o corrosivo, la revisión del material debe cubrir no solo el cuerpo y la tobera, sino también el fuelle, el vástago, la guía, el resorte, las juntas y las partes expuestas del trim.
En un caso de revisión típico, se seleccionó un material para el cuerpo de la válvula para un proceso corrosivo, pero los componentes internos móviles y el material del fuelle no se revisaron con el mismo cuidado. Después de la exposición en servicio, los productos de corrosión aumentaron la fricción alrededor de la guía y afectaron el reasiento repetible. La acción correctiva fue reevaluar las partes mojadas y expuestas como un sistema completo de materiales, no solo el cuerpo que retiene la presión. La prevención es especificar los materiales del cuerpo, el asiento, el fuelle, la cámara del resorte y la junta juntos durante la revisión de adquisición. Para aplicaciones relacionadas, consulte las válvulas de seguridad ZOBAI para válvula de seguridad para servicio corrosivo página.
Los medios sucios pueden depositar sólidos en las guías, vástagos y soportes del disco. Los vapores corrosivos pueden atacar los componentes expuestos de la cámara del resorte. El fuelle ayuda a aislar estas áreas, pero el fuelle en sí es un componente flexible de pared delgada. Debe ser compatible con la temperatura, la corrosión, la vibración y el movimiento mecánico.
La falla del fuelle es diferente de la fuga de junta ordinaria. Un fuelle dañado puede permitir que el fluido del proceso entre en el bonete y también puede eliminar la compensación de contrapresión prevista. Esto puede cambiar la suposición de funcionamiento de la válvula. Por esta razón, la selección del material del fuelle, el intervalo de inspección y el método de detección de fugas deben formar parte de la revisión de la válvula.
En muchos diseños de fuelle equilibrado, el espacio del bonete encima del fuelle debe ventilarse a una presión de referencia definida, comúnmente la atmósfera o una ruta de ventilación segura dependiendo del servicio. Esto permite que el fuelle realice su función de equilibrado. Si la ventilación del bonete se tapa incorrectamente, la presión puede acumularse en el bonete y cambiar el balance de fuerzas.
La ventilación del bonete también puede ayudar a indicar fugas del fuelle. Si aparece fluido del proceso en la ventilación, puede sugerir daños en el fuelle o fugas a través del límite de presión del fuelle. Es por eso que el tratamiento de la ventilación debe definirse en el plan de instalación y mantenimiento, especialmente para fluidos tóxicos, inflamables o corrosivos.
Un error de campo es tratar la ventilación del bonete como una ruta de fuga no deseada y taparla durante la instalación. Esto puede anular la función de equilibrado y puede causar una apertura tardía, una elevación inestable o un reasiento incorrecto. La acción correcta es verificar las instrucciones del fabricante y los requisitos del proyecto antes de tapar, conectar o dirigir cualquier conexión de ventilación a una ubicación segura.
Si el fluido de proceso es tóxico, inflamable o restringido ambientalmente, el venteo puede necesitar ser canalizado a una ubicación segura. La tubería de venteo no debe crear una acumulación de presión que impida que el fuelle funcione según lo diseñado. Este es un pequeño detalle de instalación con un efecto directo en la seguridad y el mantenimiento de la válvula.
Una válvula convencional es más simple y puede ser adecuada para servicios limpios con contrapresión baja o estable. Una válvula equilibrada por fuelle se considera generalmente cuando la contrapresión es variable, cuando se utiliza un sistema de descarga cerrado o cuando el rendimiento de una válvula convencional puede verse afectado por la presión de salida.
En servicios corrosivos o sucios, una válvula convencional puede exponer las partes de la cámara del resorte al fluido de proceso. Una válvula equilibrada por fuelle puede reducir esta exposición, pero el fuelle debe ser compatible con el medio y la temperatura de servicio.
Una válvula equilibrada por fuelle tiene más componentes que una válvula convencional accionada por resorte. El fuelle puede fatigarse, agrietarse o corroerse. La inspección y el mantenimiento deben incluir el estado del fuelle, las fugas del venteo, el movimiento de la guía, el estado del asiento y la limpieza de la cámara del resorte. El coste inicial puede ser mayor, pero una selección incorrecta de la válvula puede costar más debido a fugas, inestabilidad, tiempos de inactividad y mantenimiento repetido.
Una válvula de seguridad convencional puede seguir siendo la mejor opción para servicios limpios y no corrosivos con baja contrapresión y fácil acceso de mantenimiento. El uso de un diseño equilibrado por fuelle donde no es necesario puede añadir coste y complejidad de mantenimiento sin mejorar la protección.
| Factor de selección | Válvula de Seguridad Convencional | Válvula de seguridad equilibrada por fuelle | Nota de ingeniería |
|---|---|---|---|
| Contrapresión | Más sensible a la presión de salida | Diseñada para reducir la influencia de la contrapresión | La contrapresión aún requiere cálculo y revisión |
| Servicio corrosivo | La cámara de resorte puede quedar expuesta según el diseño | Los fuelles pueden aislar la cámara de resorte | El material del fuelle debe ser compatible con el medio |
| Mantenimiento | Estructura más simple | Requiere inspección adicional del fuelle | Considere el coste del ciclo de vida, no solo el precio inicial |
| Sistema de descarga cerrado | Puede estar limitada por la contrapresión | A menudo más adecuada, dentro de los límites de diseño | Confirmar la presión de salida y el comportamiento del cabezal de descarga |
| Riesgo de fallo | Menos componentes de sellado flexibles | Se debe considerar la fatiga o rotura del fuelle | La inspección y el monitoreo de venteo son importantes |
Una válvula equilibrada por fuelle sigue siendo una válvula de seguridad accionada por resorte. Utiliza un fuelle para reducir la influencia de la contrapresión y aislar la cámara del resorte. Una válvula de seguridad pilotada utiliza una válvula piloto y la presión de la cúpula para controlar la válvula principal. Ambas pueden considerarse en aplicaciones de contrapresión, pero resuelven el problema de maneras diferentes.
Las válvulas pilotadas pueden ser efectivas en servicios seleccionados de gas o vapor limpios y de alta presión, especialmente donde se requiere un cierre hermético cerca de la presión de ajuste. Sin embargo, los pasos piloto pueden ser sensibles a la contaminación. Las válvulas equilibradas por fuelle pueden ser más prácticas en algunos servicios corrosivos o sucios, siempre que el material del fuelle y los requisitos de mantenimiento sean aceptables.
Las válvulas equilibradas por fuelle requieren inspección del estado del fuelle, fugas de ventilación y protección de la cámara del resorte. Las válvulas pilotadas requieren inspección de los conductos piloto, líneas de detección, sellos de la cúpula y respuesta de la válvula principal. La selección debe basarse en las condiciones de servicio, la capacidad de mantenimiento y la base del código aplicable.
La decisión debe considerar la limpieza del medio, el tipo de contrapresión, la capacidad requerida, el margen de presión de operación, la temperatura, la corrosión, el acceso de mantenimiento, los requisitos de documentación y el plazo de entrega de adquisición. Ningún diseño es automáticamente mejor. La elección correcta depende del sistema completo de alivio de presión.
Los sistemas químicos y petroquímicos a menudo involucran medios corrosivos, tuberías de descarga cerradas, cabeceras de antorcha o presión de salida variable. Las válvulas equilibradas por fuelle pueden considerarse cuando se requiere tanto la compensación de contrapresión como la protección de la cámara del resorte. Para medios de proceso corrosivos o sucios, revise las válvulas de ZOBAI válvula de seguridad para servicio corrosivo Información de la aplicación.
Cuando varios dispositivos de alivio descargan en un cabezal o sistema de antorcha común, la presión de salida puede variar durante los eventos de alivio. Una válvula equilibrada por fuelle puede reducir el efecto de esta presión en el funcionamiento de la válvula, pero el sistema de antorcha o cabezal aún debe revisarse como parte del diseño de alivio de presión.
Para fluidos corrosivos o tóxicos, el aislamiento de la cámara del resorte puede reducir el daño y el riesgo de exposición. Para fluidos de proceso caros, el reasentamiento estable y la estanqueidad del asiento también pueden afectar el costo operativo. La ruta de ventilación debe revisarse cuidadosamente si el fluido no se puede liberar de forma segura a la atmósfera.
Los sistemas de descarga cerrada pueden crear contrapresión superpuesta o acumulada. Se puede seleccionar una válvula equilibrada por fuelle para reducir la sensibilidad a estas condiciones. Sin embargo, una contrapresión excesiva más allá de las suposiciones de diseño aún puede reducir la estabilidad o la capacidad.
Los servicios con vapor corrosivo, depósitos pegajosos, fluidos polimerizantes o gases corrosivos húmedos pueden requerir protección de la cámara de resorte. El fuelle puede ayudar, pero el propio fuelle debe revisarse en cuanto a corrosión, fatiga y limitaciones de temperatura.
El fuelle es un componente flexible que se mueve con la válvula. El ciclado repetido, la vibración, la corrosión o el daño mecánico pueden provocar fatiga o rotura. Si el fuelle falla, la válvula puede perder su función de equilibrado y el fluido del proceso puede entrar en el área del bonete.
Una señal de advertencia típica es la aparición de fluido del proceso, vapor o residuo en el venteo del bonete. El problema inmediato puede parecer un simple problema de fugas, pero la verdadera preocupación es que el fuelle ya no aísle el bonete o proporcione la compensación de contrapresión prevista. La acción correctiva es retirar la válvula del servicio según el procedimiento de la planta, inspeccionar el fuelle y las partes internas, volver a probar la válvula y revisar la compatibilidad de los materiales. La prevención es incluir el monitoreo del venteo, la condición del fuelle y el historial de ciclos de servicio en el plan de mantenimiento.
Debido a que el fuelle es delgado y flexible, puede ser más sensible a la corrosión o al agrietamiento que el cuerpo de la válvula. Para servicios agrios, corrientes que contienen cloruros o productos químicos agresivos, la revisión del material debe incluir la metalurgia del fuelle, el asiento, las soldaduras y los componentes expuestos.
Una ventilación del bonete obstruida incorrectamente puede cambiar la referencia de presión por encima del fuelle. Una tubería de ventilación incorrecta también puede crear restricciones o acumulación de presión. Ambas situaciones pueden anular el efecto de equilibrado previsto y complicar la detección de fugas.
Una válvula equilibrada por fuelle tiene límites de diseño prácticos. Si la contrapresión está fuera del rango aceptable, o si el sistema de descarga crea pulsaciones de presión inestables, la válvula puede no funcionar como se espera. En tales casos, el diseño de la tubería de salida, el tipo de válvula y el escenario de alivio deben revisarse conjuntamente.
Un desajuste de material puede provocar corrosión, pérdida de flexibilidad, agrietamiento o fugas. El material del fuelle debe revisarse por separado del material del cuerpo porque el fuelle está sujeto a movimiento, tensión en pared delgada y exposición química.
| Modo de Fallo | Causa posible | Síntoma de campo | Riesgo de ingeniería | Prevención |
|---|---|---|---|---|
| Rotura del fuelle | Fatiga, corrosión, vibración o daño mecánico | Fluido en el venteo del bonete o comportamiento anormal de la válvula | Pérdida de compensación de contrapresión y posible contaminación del bonete | Inspeccionar el fuelle, revisar el material y monitorizar las fugas del venteo |
| Venteo obstruido | Instalación incorrecta o malentendido de la función del venteo | Apertura tardía, elevación inestable o reasentamiento incorrecto | La función de equilibrio puede verse comprometida | Seguir las instrucciones del fabricante y los requisitos de instalación del proyecto |
| Piezas internas corroídas | Material incorrecto o fuga en el fuelle | Atascamiento, fugas o baja repetibilidad | Coste de mantenimiento y fiabilidad reducida | Revisar materiales del cuerpo, asiento, fuelle, resorte y guía |
| Chatter | Sobredimensionamiento, pérdida de presión de entrada o presión de descarga inestable | Apertura y cierre rápidos | Daños en el asiento y tensiones en la tubería | Comprobar dimensionamiento, tubería de entrada, tubería de salida y contrapresión |
| Fuga del asiento | Daños en el asiento, contaminación u operación inestable | Fuga continua después del re-sellado | Pérdida de producto y trabajos de mantenimiento | Especificar el requisito de estanqueidad del asiento e inspeccionar después de eventos de alivio |
La selección debe comenzar con el escenario de alivio de presión, no con el tamaño de la conexión. La capacidad de alivio requerida, el estado del fluido, la presión de tarado, la sobrepresión admisible, la temperatura de operación y el sistema de descarga deben revisarse antes de seleccionar el tipo de válvula. Para la evaluación general del proyecto, utilice la Guía de selección de válvulas de seguridad junto con los datos específicos del servicio en este artículo.
El fabricante o el equipo de ingeniería necesita saber si la contrapresión es constante o variable, si es superpuesta o acumulada, y si la válvula descarga a la atmósfera, a una línea cerrada o a un sistema de antorcha. Sin estos datos, la palabra “equilibrada” no proporciona suficiente información para una selección segura.
La compatibilidad del medio debe incluir el cuerpo, la tobera, el disco, la guía, el resorte, el fuelle, las juntas y la tubería de venteo. La temperatura puede afectar el ajuste del resorte, la vida útil a fatiga del fuelle, la selección de la junta y la resistencia del material. Si el servicio contiene H₂S, cloruros, ácidos u otros componentes corrosivos, se debe documentar la revisión del material.
Una válvula de seguridad equilibrada por fuelle aún debe dimensionarse para la carga de alivio requerida. El área del orificio y la base de capacidad certificada son más importantes que el tamaño visible de la brida. Una válvula con conexiones de entrada y salida coincidentes puede no ser adecuada si la capacidad, la contrapresión o el estado del fluido no son correctos.
Un error común de reemplazo es seleccionar una nueva válvula solo haciendo coincidir el tamaño de brida, la clase de presión y la presión de ajuste de la antigua. Si el servicio del equipo protegido ha cambiado después de una expansión del proceso, la antigua capacidad certificada puede ya no ser suficiente. La acción correcta es volver a verificar el escenario de alivio, la capacidad requerida, el área del orificio, la pérdida de presión de entrada y la contrapresión de salida antes de la compra. Para la revisión de capacidad, consulte la Guía de dimensionamiento y capacidad de alivio certificada de válvulas de seguridad.
La revisión de la instalación debe incluir la pérdida de presión de la línea de entrada, el soporte de la tubería de descarga, las fuerzas de reacción de descarga, el tratamiento del venteo del bonete, el drenaje, el acceso para inspección y si la válvula se puede retirar para pruebas. El acceso de mantenimiento afecta el tiempo de inactividad y el costo del ciclo de vida. Para más detalles de instalación, consulte la guía de instalación de válvulas de seguridad.
Se recomienda la revisión de ingeniería cuando el servicio involucra contrapresión variable, fluido corrosivo, fluido tóxico, alta temperatura, tubería de descarga cerrada, flujo bifásico, ciclos frecuentes, instalación inusual o requisitos especiales de documentación.
Nombre y composición del medio
Servicio de gas, vapor, líquido o bifásico
Presión de operación y presión de ajuste
Capacidad de alivio requerida
Contrapresión superpuesta
Contrapresión acumulada durante el alivio
Temperatura de operación y alivio
Requisito de material del cuerpo y del asiento
Requisito de material del fuelle
Requisito de asiento blando o asiento metálico
Tamaño de entrada y salida
Estándar de brida y clase de presión
Datos del sistema de descarga o cabezal de antorcha
Tratamiento de ventilación del bonete
Documentos de prueba requeridos
Código aplicable o especificación del proyecto
Revisión de proyecto Si está seleccionando una válvula de seguridad equilibrada por fuelle para un recipiente a presión, línea de proceso químico, cabezal de antorcha o servicio corrosivo, envíe a ZOBAI su medio, presión de ajuste, capacidad de alivio requerida, datos de contrapresión, temperatura, requisito de material e información del sistema de descarga. Estos detalles permiten una revisión de ingeniería sobre si una válvula equilibrada por fuelle, una válvula convencional o una válvula pilotada es más adecuada para su aplicación.
La prueba de presión de ajuste confirma la presión a la que la válvula comienza a abrirse bajo condiciones de prueba especificadas. Si la presión de prueba diferencial en frío, la corrección de temperatura o la corrección de contrapresión son aplicables, la base de la prueba debe documentarse antes de que se libere la válvula.
Prueba de estanqueidad del asiento comprueba la estanqueidad cuando la válvula está cerrada. Esto es importante para las emisiones, la pérdida de producto, el control ambiental y la planificación del mantenimiento. Si el proyecto requiere límites de estanqueidad más estrictos que la base estándar habitual, esto debe especificarse en la orden de compra.
El fuelle debe revisarse en busca de daños, fugas o deformaciones anormales, donde el método de inspección lo permita. La ventilación del bonete debe revisarse en busca de signos de fluido de proceso, obstrucción o tuberías incorrectas. Las fugas en la ventilación pueden indicar daños en el fuelle y no deben ignorarse.
La inspección debe incluir el fuelle, el vástago, la guía, la tobera, el disco, la superficie de asiento, la cámara del resorte y el área de ventilación. La corrosión, los depósitos, el agarrotamiento, la deformación o los daños mecánicos pueden afectar la repetibilidad y el reasiento.
Después de la reparación o recalibración, la documentación puede incluir el informe de prueba de presión de tarado, el registro de estanqueidad del asiento, el certificado de material, el informe de inspección, el registro de reparación, la confirmación de la placa de características y el registro de precintado. Si la jurisdicción local o la especificación del proyecto requieren una reparación autorizada, la ruta de reparación debe confirmarse antes de que comience el trabajo.
Después del mantenimiento, la válvula no debe volver a ponerse en servicio basándose únicamente en su estado visual. La presión de tarado, la estanqueidad del asiento, el estado del fuelle, el estado de la ventilación, el precintado y la documentación deben verificarse de acuerdo con el procedimiento de planta aplicable, la especificación del proyecto y los requisitos de la jurisdicción local. Cuando se requiera una ruta de reparación National Board VR, el alcance de la organización de reparación y la documentación deben confirmarse antes de liberar el trabajo.
Una válvula de seguridad equilibrada por fuelle es una válvula de seguridad accionada por resorte que utiliza un fuelle metálico para reducir el efecto de la contrapresión de salida y aislar la cámara del resorte del fluido de proceso.
Funciona utilizando el área efectiva del fuelle para ayudar a compensar las fuerzas de contrapresión que actúan sobre el conjunto del disco. Esto reduce la influencia de la presión de salida en la presión de tarado, el comportamiento de apertura y el rendimiento de cierre.
El fuelle se utiliza para reducir la influencia de la contrapresión y proteger los componentes del bonete o de la cámara del resorte de fluidos de proceso corrosivos, sucios o tóxicos.
No. Reduce la influencia de la contrapresión dentro de los límites de diseño, pero la tubería de salida, la presión del colector de descarga, la capacidad certificada y la estabilidad de la válvula aún deben revisarse.
Si el fuelle falla, la válvula puede perder su compensación de contrapresión prevista y el fluido de proceso puede entrar en el área del bonete. La fuga por el venteo o una operación anormal pueden indicar daños en el fuelle.
El tratamiento de la ventilación del bonete debe seguir las instrucciones del fabricante y los requisitos del proyecto. En muchos diseños de fuelle equilibrado, el espacio del bonete debe ventilarse correctamente. Un taponamiento incorrecto puede afectar el funcionamiento de la válvula.
Se considera comúnmente cuando la contrapresión es variable, cuando la válvula descarga en un sistema cerrado, o cuando los componentes de la cámara del resorte necesitan protección contra fluidos corrosivos o sucios.
Una válvula equilibrada por fuelle sigue siendo una válvula accionada por resorte y utiliza un fuelle para la compensación de la contrapresión. Una válvula pilotada utiliza un piloto y la presión de la cúpula para controlar una válvula principal. La elección correcta depende del medio, la presión, la contrapresión, la capacidad y las condiciones de mantenimiento.
La información clave incluye medio, estado del fluido, presión de tarado, presión de operación, capacidad de alivio requerida, contrapresión superpuesta y acumulada, temperatura, requisito de material, estándar de conexión y detalles del sistema de descarga.
El tamaño de la conexión solo indica cómo se conecta la válvula a la tubería. No confirma si la válvula puede manejar la carga de alivio requerida. El área del orificio, la base de capacidad certificada, el estado del fluido, la pérdida de presión de entrada y la contrapresión de salida deben revisarse antes de la selección.
El dimensionamiento, la selección, la instalación y las pruebas finales de la válvula deben verificarse de acuerdo con el código de proyecto aplicable, la regulación local y los datos del fabricante. Para aplicaciones de válvulas de seguridad equilibradas por fuelle, los ingenieros revisan comúnmente API 520 Parte I para dimensionamiento y selección, API 520 Parte II para instalación, API 521 para sistemas de alivio de presión y despresurización, API 527 para pruebas de estanqueidad del asiento, ISO 4126-1 para requisitos generales de válvulas de seguridad, requisitos del Código ASME para Calderas y Recipientes a Presión cuando sea aplicable, requisitos del National Board Inspection Code cuando sea requerido jurisdiccionalmente, requisitos de reparación VR del National Board cuando se aplique la autorización de reparación y manuales técnicos del fabricante. Las ediciones específicas, el alcance de la certificación y la aplicabilidad del proyecto deben verificarse antes de la publicación o adquisición.
Nota de publicación: no declare el cumplimiento con ASME, API, ISO, CE, PED, National Board u otras certificaciones a menos que ZOBAI haya confirmado los certificados, el alcance válido, la cobertura del producto y la aplicabilidad en el mercado.
Enlaces de referencia sugeridos: API 520 Parte I, API 520 Parte II, API 521, API 527, ISO 4126-1, Código ASME para Calderas y Recipientes a Presión, ASME BPVC Sección VIII División 1, NBIC, Programa de Reparación VR de National Board.
Este artículo está preparado para educación técnica y discusión preliminar de proyectos. La selección final de la válvula de seguridad debe ser revisada por ingenieros cualificados basándose en el equipo protegido, el medio de proceso, la clasificación de presión, el escenario de alivio, el requisito de capacidad certificada, la contrapresión, la pérdida de presión de entrada, el sistema de salida, el material del fuelle, el tratamiento de ventilación del bonete, la disposición de instalación y los requisitos de código aplicables.
Revisado por: Equipo de Ingeniería de Válvulas de Seguridad ZOBAI
Enfoque de la revisión: Principio de funcionamiento de la válvula de seguridad equilibrada por fuelle, efecto de la contrapresión, función del fuelle, ventilación del bonete, riesgo de fallo, lista de verificación de selección, pruebas y puntos de revisión de proyectos B2B.
Para la revisión del proyecto, estas páginas relacionadas de ZOBAI pueden ayudar a confirmar el tipo de válvula, los límites de contrapresión, los datos de dimensionamiento, los detalles de instalación, los requisitos de prueba y la información de RFQ:
Para una recomendación práctica, envíe a ZOBAI el medio de proceso, la presión de operación, la presión de ajuste, la temperatura de alivio, la capacidad requerida, la contrapresión superpuesta, la contrapresión acumulada, la conexión de entrada y salida, el requisito de material, el requisito de ventilación del bonete y la información del sistema de descarga. Esto permite una revisión de ingeniería para determinar si una válvula de seguridad equilibrada por fuelle, válvula de seguridad convencional accionada por resorte, válvula de seguridad pilotada o alguna otra solución de alivio de presión es adecuada para su sistema.
Adjunto sugerido para la solicitud de cotización (RFQ): Diagrama P&ID, hoja de datos del equipo protegido, escenario de alivio, información del sistema de descarga, especificación de la válvula, requisito de material y requisito de documentación de inspección.
ZOBAI se enfoca en soluciones de válvulas de seguridad para sistemas de presión, incluyendo válvulas de seguridad accionadas por resorte, válvulas de alivio de presión pilotadas, diseños equilibrados por fuelle, sistemas higiénicos, servicio con camisa, aplicaciones de GNL y GLP, y otros productos de protección de presión diseñados.
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