Válvula de alivio de presión y vacío vs. válvula de seguridad: diferentes funciones y bases de dimensionamiento

Comience con el equipo protegido y el servicio de alivio

Antes de comparar tamaños de válvula, ajustes o conexiones, identifique qué equipo se está protegiendo y qué límite de presión debe protegerse. El nombre del equipo por sí solo no es suficiente: la base de diseño real y el servicio de protección requerido determinan qué camino de ingeniería se aplica.

Protección de tanques atmosféricos o de baja presión

Para un tanque de almacenamiento atmosférico o de baja presión, la cuestión de protección puede implicar presión en ambas direcciones.

La presión positiva puede requerir que el vapor o el gas salgan del tanque. Un vacío excesivo puede requerir que el gas entre al tanque para que la presión interna no caiga por debajo de la condición de vacío permitida del tanque. Por lo tanto, una PVRV puede combinar una función de alivio de presión con una función de alivio de vacío.

Los marcos de venteo de tanques como API 2000 e ISO 28300 abordan tanto las condiciones de sobrepresión como las de vacío para las aplicaciones de tanques de almacenamiento cubiertas. Dentro del alcance de este artículo, eso hace que la protección del tanque sea un problema de presión y vacío, no un problema de solo presión positiva.

Por lo tanto, la PVRV no se selecciona simplemente porque un tanque tenga una boquilla de un tamaño particular. La protección requerida depende de la base de diseño del tanque y de los escenarios que crean la demanda de venteo en el lado de presión y en el lado de vacío.

Protección contra sobrepresión de equipos presurizados

Para el lado de la válvula de seguridad de esta comparación, el problema central es diferente: los equipos presurizados aplicables requieren protección contra una condición de sobrepresión.

La revisión de ingeniería primero determina el escenario de sobrepresión aplicable que crea la demanda de alivio. Esa demanda establece la capacidad de alivio requerida que el dispositivo de alivio de presión seleccionado debe poder satisfacer.

Las reglas de protección contra sobrepresión de ASME y la guía de alivio de presión de API tratan esto como un problema de dispositivo de alivio de presión para equipos presurizados cubiertos. Esa es una base de ingeniería diferente a determinar cómo un tanque atmosférico o de baja presión debe respirar durante la operación.

Una válvula de seguridad seleccionada para la protección contra sobrepresión de presión positiva no puede tomarse como evidencia de que se haya cumplido un requisito separado de vacío o de entrada de aire simplemente porque esté instalada en el mismo equipo o tenga una conexión similar.

La primera decisión de compra es, por lo tanto: ¿La necesidad no resuelta es la ventilación de presión y vacío del tanque, o el alivio de sobrepresión de equipos presurizados?

Esa clasificación debe resolverse antes de comparar dimensiones de reemplazo, marcas de presión o familias de catálogo.

Cómo se construye el servicio PVRV a partir de presión, vacío, respiración de entrada y respiración de salida

El servicio PVRV no puede representarse adecuadamente con un solo requisito de presión positiva. Para las aplicaciones de tanques en cuestión, la revisión debe distinguir el lado de presión del lado de vacío y establecer la demanda de ventilación requerida en cada dirección.

Respiración de salida en el lado de presión

Respiración de salida significa que el gas o vapor debe salir del tanque cuando las condiciones aumentan la presión interna.

El llenado del tanque u otras condiciones de operación pueden crear demanda de ventilación hacia afuera. La tarea de ingeniería es determinar la capacidad de ventilación requerida en el lado de presión bajo la base de ventilación de tanques aplicable y confirmar que el dispositivo propuesto puede proporcionar esa capacidad en las condiciones relevantes.

Esta es una cuestión de capacidad del sistema de tanques. El diámetro de la conexión por sí solo no indica ni la capacidad de ventilación requerida ni la capacidad de ventilación disponible del dispositivo.

Respiración de entrada en el lado de vacío

Respiración de entrada es el requisito de flujo hacia adentro cuando las condiciones tienden a reducir la presión del tanque por debajo de la condición de vacío aceptable.

El vaciado del tanque o el bombeo pueden generar una necesidad de entrada de gas, y los efectos térmicos también pueden requerir consideración según la base de venteo del tanque aplicable.

Una PVRV combinada tiene por tanto dos direcciones funcionales diferentes:

• el lado de presión permite el flujo hacia afuera cuando se requiere protección contra sobrepresión;
• el lado de vacío permite el flujo hacia adentro cuando se requiere protección contra vacío.

La adecuación del lado de presión por sí sola no dice nada sobre la adecuación del lado de vacío. Un dispositivo de alivio de presión seleccionado solo para un caso de sobrepresión tampoco proporciona automáticamente la función de flujo hacia adentro requerida.

Por qué el servicio de doble dirección no puede reducirse a una sola cifra de presión

Un error común de especificación es reducir una PVRV existente a su tamaño de conexión y un solo ajuste de presión. Esto puede omitir todo el lado de vacío del requisito de protección.

Una revisión adecuada del lado del tanque puede requerir información separada para:

• presión de diseño del tanque;
• vacío de diseño del tanque;
• ajuste del lado de presión;
• ajuste del lado de vacío.;
• capacidad de salida de aire requerida;
• capacidad de entrada de aire requerida;
• los escenarios operativos que crean esos requisitos.

Los datos exactos del proyecto dependen del diseño del tanque y de la base de venteo aplicable, pero la regla de decisión es estable: un servicio de protección bidireccional no debe aprobarse a partir de una especificación unidireccional.

El venteo normal, el venteo de emergencia y el inertizado son comprobaciones separadas del sistema del tanque.

Una PVRV no elimina la necesidad de identificar los escenarios para los cuales debe evaluarse el sistema de protección del tanque. En particular, el venteo normal y el venteo de emergencia son requisitos separados..

Venteo normal frente a venteo de emergencia

El venteo normal aborda los cambios de presión y vacío asociados con las condiciones operativas y térmicas cubiertas por la base de venteo del tanque aplicable.

El venteo de emergencia aborda un requisito de emergencia separado.

API 2000 e ISO 28300 distinguen el venteo normal y el de emergencia dentro de su alcance de venteo de tanques. La consecuencia para la compra es directa: una capacidad de venteo normal adecuada en el lado de presión y en el lado de vacío no es prueba de que el requisito de venteo de emergencia también se haya cumplido.

Por el contrario, identificar una vía de venteo de emergencia no elimina la necesidad de establecer los deberes normales de respiración por presión y vacío que se aplican durante la operación.

Esta distinción no no prescribe un número universal ni una disposición de dispositivos físicos. La disposición de protección requerida depende del diseño aplicable del tanque, los requisitos del proyecto y el equipo seleccionado.

La pregunta de ingeniería correcta no es, por lo tanto, simplemente si hay una PVRV presente. Es qué deberes de venteo normal y de emergencia debe satisfacer la disposición de protección completa, y qué dispositivo o combinación de dispositivos es responsable de cada deber.

El dimensionamiento detallado del venteo de emergencia queda fuera de esta comparación.

Dónde entra el inertizado en la revisión del lado del tanque

Un tanque también puede operar con un sistema de inertizado. Cuando está presente, el sistema de inertizado pasa a formar parte de la revisión del balance de gas y de la protección del tanque.

La evidencia de aplicación congelada para este artículo trata la información de inertizado junto con los requisitos de llenado, vaciado, presión, vacío y respiración del tanque. Eso respalda tratar el inertizado como una entrada de ingeniería relevante del lado del tanque, no como un accesorio no relacionado.

Sin embargo, un regulador de inertizado y una PVRV realizan funciones diferentes.

Ninguna función puede sustituir a la otra: el inertizado no elimina la necesidad de la protección de presión-vacío requerida, mientras que la presencia de una PVRV no demuestra que se hayan abordado todas las condiciones relacionadas con el inertizado o de emergencia.

Para fines de adquisición, la regla útil es: Si hay inertización, indíquelo como parte de los datos de ingeniería del lado del tanque en lugar de revisar la válvula de venteo de forma aislada.

El diseño detallado del sistema de inertización pertenece a la ingeniería del sistema del tanque, no a este artículo comparativo.

Cómo comienza el dimensionamiento de válvulas de seguridad a partir del caso de sobrepresión gobernante

El dimensionamiento de válvulas de seguridad sigue una lógica diferente porque la cuestión de ingeniería no es cómo debe respirar un tanque, sino contra qué escenario de sobrepresión aplicable debe aliviarse el equipo presurizado protegido.

Las guías de alivio de presión de API y los requisitos de protección contra sobrepresión de ASME sitúan el problema de la válvula de seguridad en un marco de dispositivos de alivio separado del venteo de tanques atmosféricos o de baja presión.

Establezca el caso de alivio gobernante antes del tamaño de la válvula

Una válvula de seguridad no debe dimensionarse comenzando con un diámetro de conexión deseado.

El sistema protegido debe evaluarse primero para los escenarios de sobrepresión aplicables. El escenario que establece la demanda de alivio controladora proporciona la base para la capacidad de alivio requerida.

Esta secuencia es importante porque una válvula puede encajar físicamente en la conexión disponible sin tener la capacidad requerida por el caso de alivio aplicable.

El camino de ingeniería es conceptualmente: escenario de sobrepresión → capacidad de alivio requerida → verificación de capacidad del dispositivo.

Este artículo se detiene deliberadamente en ese límite de decisión. Calcular la carga de alivio, seleccionar un orificio y aplicar métodos de dimensionamiento detallados pertenecen al proceso dedicado de dimensionamiento de válvulas de seguridad.

La capacidad de alivio requerida no es lo mismo que el tamaño de conexión

La capacidad de alivio requerida es un requisito del lado del sistema. El tamaño de conexión es una interfaz física.

Por lo tanto, no son cantidades de ingeniería intercambiables.

Las conexiones de entrada y salida son importantes para la instalación y pueden afectar la configuración final de la válvula, pero el tamaño de conexión por sí solo no es evidencia de que una válvula de seguridad específica pueda satisfacer la demanda de alivio.

Una revisión de reemplazo debe preservar la base de dimensionamiento real o establecer una nueva base válida, en lugar de tratar el tamaño nominal como evidencia de la capacidad de alivio.

Certificación de capacidad o documentación de respaldo cuando corresponda

El lado de la válvula de seguridad también requiere una distinción entre la capacidad que requiere el sistema protegido y la y la evidencia de capacidad disponible para la válvula seleccionada.

Cuando la base aplicable exige certificación de capacidad, la capacidad de alivio certificada o la documentación de respaldo correspondiente pueden proporcionar evidencia del lado del dispositivo. Cuando se aplica una base de documentación diferente, el proyecto debe utilizar la evidencia requerida para ese caso.

Por lo tanto, la terminología de certificación no puede tratarse como universal.

Un valor de caudal genérico de catálogo no debe describirse automáticamente como capacidad de alivio certificada, y una clasificación de capacidad de venteo de una PVRV no debe simplemente renombrarse como capacidad de alivio certificada de válvula de seguridad a menos que la base normativa realmente respalde esa terminología.

La decisión de compra es, por tanto, doble: primero, establecer la capacidad requerida del sistema; luego, verificar que el dispositivo propuesto cuenta con la evidencia de capacidad de soporte adecuada.

Por qué las bases de dimensionamiento de PVRV y válvulas de seguridad no son intercambiables

La razón más sólida para no sustituir estos dispositivos mediante una comparación de catálogos es que responden a diferentes preguntas de ingeniería.

Una revisión de PVRV comienza con los límites de presión y vacío de un tanque y las condiciones que crean demanda de venteo hacia afuera y hacia adentro. Una revisión de válvula de seguridad comienza con el escenario de sobrepresión aplicable y la capacidad de alivio requerida del equipo presurizado.

Ambos caminos pueden terminar con una válvula y una comprobación de capacidad, pero sus bases de dimensionamiento aguas arriba son diferentes.

Diferentes entradas producen diferentes comprobaciones de capacidad

En el lado del tanque/PVRV, la información relevante puede incluir:

• presión de diseño y vacío del tanque;
• ajustes de presión y vacío;
• base de llenado y vaciado;
• requisitos normales de exhalación e inhalación;
• consideraciones de venteo térmico cuando corresponda;
• información de inertización cuando esté presente;
• requisitos separados de venteo de emergencia.

En el lado de la válvula de seguridad, la información relevante puede incluir:

• equipo presurizado protegido;
• escenario de sobrepresión aplicable;
• capacidad de alivio requerida;
• requisito de presión de ajuste;
• condiciones de alivio;
• fase del fluido y propiedades requeridas;
• contrapresión y condiciones del sistema de descarga;
• Evidencia y documentación de capacidad de la válvula requeridas por la base normativa aplicable.

Debido a que los conjuntos de entrada son diferentes, un dispositivo seleccionado mediante una vía no debe considerarse adecuado para la otra solo porque ambos dispositivos tengan una función relacionada con la presión.

El ajuste mecánico o una configuración similar no establece equivalencia

Las similitudes superficiales pueden ser útiles para identificar un reemplazo candidato, pero no son suficientes para aprobar la equivalencia de protección.

• Coincidencia de conexión: el reemplazo parece ajustarse a la misma disposición de entrada, salida o brida.
• Coincidencia de ajuste: una designación de presión parece similar a la del dispositivo existente.
• Similitud física: el dispositivo parece capaz de montarse en la misma ubicación.

Esas observaciones pueden abordar la compatibilidad mecánica, pero no establecen equivalencia de protección.

Antes de aprobar la sustitución, la revisión debe responder estas preguntas de ingeniería:

1. ¿Se está evaluando el reemplazo para el mismo equipo protegido y la misma base de diseño?
2. ¿Conserva la función requerida: protección del tanque contra presión y vacío o alivio de sobrepresión de equipos presurizados?
3. ¿Los escenarios operativos, de emergencia o de sobrepresión que rigen siguen representados en la base de dimensionamiento?
4. ¿El dispositivo propuesto tiene evidencia de capacidad adecuada e información de condición instalada para la ruta de protección relevante?

Si alguna de esas preguntas queda sin resolver, no se deben usar dimensiones coincidentes o un valor de presión similar para cerrar la decisión de equivalencia.

El reemplazo debe preservar la función real de protección.

Una revisión de reemplazo sólida debe reconstruir el requisito de protección original antes de aprobar el sustituto.

Si el dispositivo existente protege un tanque contra presión excesiva y vacío excesivo, la revisión del reemplazo debe conservar ambas funciones y los requisitos de capacidad relevantes del lado de presión y del lado de vacío.

Si el dispositivo existente protege equipos presurizados contra un caso de sobrepresión aplicable, el reemplazo debe verificarse contra ese requisito de alivio, no solo contra la conexión nominal de la válvula anterior.

Si los datos de ingeniería originales no están disponibles, trátelos como datos de proyecto no resueltos en lugar de inferirlos de la apariencia, las dimensiones del catálogo o una sola designación de presión.

La regla central de sustitución es: el hardware coincidente no establece el servicio coincidente, y un valor de presión coincidente no establece la base de dimensionamiento coincidente.

Qué enviar en una RFQ para cada ruta de protección

Una RFQ útil debe hacer visible el problema de protección al proveedor o al revisor de ingeniería. El tamaño de la válvula, la presión y el material por sí solos a menudo no son suficientes para distinguir un requisito de PVRV de tanque de un requisito de válvula de seguridad para equipos presurizados.

Los datos requeridos del proyecto pueden variar, pero las siguientes dos ramas proporcionan un punto de partida práctico. Los datos de gobierno faltantes deben marcarse como no resueltos en lugar de completarse con un valor de catálogo no relacionado.

Rama de entrada PVRV / Venteo de tanque

Para una consulta de presión-vacío de tanque atmosférico o de baja presión, proporcione la información aplicable disponible para el proyecto:

• tipo de tanque protegido y base de diseño;
• presión de diseño del tanque;
• vacío de diseño del tanque;
• ajuste requerido del lado de presión;
• ajuste requerido del lado de vacío;
• base de llenado o entrada;
• base de vaciado o bombeo;
• base de venteo térmico cuando corresponda;
• información del sistema de inertización cuando esté presente;
• capacidad de venteo requerida del lado de presión;
• capacidad de venteo requerida en el lado de vacío;
• base de venteo de emergencia;
• disposición de venteo o descarga y restricciones relevantes;
• medio de proceso o vapor y requisitos de compatibilidad de materiales;
• hoja de datos existente de la válvula o información de identificación para trabajos de reemplazo.

El propósito de esta rama no es realizar el dimensionamiento de PVRV dentro de la RFQ. Es asegurar que la consulta muestre que los requisitos del lado de presión, lado de vacío y emergencia son preguntas separadas que pueden requerir verificación cada una.

Rama de Entrada de Válvula de Seguridad / Sobrepresión

Para una consulta de válvula de seguridad en equipos presurizados aplicables, proporcione la información del proyecto aplicable disponible para la revisión de alivio:

• equipo protegido;
• escenario de sobrepresión aplicable;
• base de diseño del equipo o proyecto aplicable;
• presión de operación;
• presión de ajuste requerida;
• capacidad de alivio requerida;
• condiciones de presión y temperatura de alivio;
• fase del fluido e información requerida de propiedades del fluido;
• información sobre el orificio candidato o la capacidad disponible, si ya se ha establecido;
• contrapresión y condiciones del sistema de descarga;
• certificación de capacidad requerida o documentación de soporte cuando corresponda;
• placa de identificación de la válvula existente, hoja de datos o cálculo de dimensionamiento para trabajos de reemplazo.

Esta rama se construye en torno al requisito de alivio por sobrepresión y la evidencia necesaria para verificar el dispositivo propuesto contra él, no en torno a la respiración de entrada y salida del tanque.

Cuándo derivar la consulta a un responsable técnico dedicado

Esta comparación debe detenerse una vez que se identifique la ruta de protección correcta.

Una consulta sobre tanques que requiera un análisis detallado de venteo normal, venteo de emergencia o inertización pertenece a la ruta de ingeniería de venteo de tanques.

Una consulta sobre válvulas de seguridad que requiera cálculo de carga de alivio, selección de orificio o verificación detallada de capacidad pertenece a la ruta dedicada de dimensionamiento de válvulas de seguridad.

Una pregunta general sobre construcción o selección de válvulas de seguridad pertenece al tema de selección de válvulas de seguridad.