1. No category

PDVSA
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMAS DE ALIVIO DE PRESION
PDVSA N°
TITULO
MDP–08–SA–01
PRINCIPIOS BASICOS
1
AGO.97
Sinceración con MID/MIR
13
O.R.
L.R.
0
ABR.95
APROBADO
13
J.P.
F.R.
REV.
FECHA
PAG.
REV.
APROB.
E1994
DESCRIPCION
FECHA ABR.95
APROB.
APROB. APROB.
FECHA ABR.95
ESPECIALISTAS
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 1
Indice norma
Indice
1 OBJETIVO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
2 ALCANCE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
3 REFERENCIAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
3
4 DEFINICIONES . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
4.1
4.2
4.3
4.4
4.5
4.6
4.7
4.8
4.9
4.10
4.11
4.12
4.13
4.14
4.15
4.16
4.17
4.18
4.19
4.20
4.21
4.22
4.23
4.24
4.25
4.26
4.27
4.28
4.29
4.30
4.31
4.32
4.33
4.34
Acumulación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Area de riesgo de incendio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contingencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contingencia doble . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contingencia remota . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contingencia sencilla . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contrapresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contrapresión acumulada . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Contrapresión superimpuesta . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Descarga atmosférica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Diferencia de presión de descarga . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dispositivo de alivio de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Dispositivo de disco de ruptura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Emergencia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Evento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Levantamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Máxima presión de operación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Máxima presión de trabajo permisible (MAWP) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Presión de abertura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Presión de ajuste . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Presión de cierre . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Presión de diseño manométrica . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Presión de prueba diferencial en frío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Presión de ruptura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Riesgo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sistema de alivio de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sistema abierto de desecho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sistema cerrado de desecho . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Sobrepresión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Válvula de alivio (PR) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Válvula balanceada de alivio de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Válvula convencional de alivio de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Válvula operada por piloto de alivio de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Válvula con resorte de alivio de presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4
4
4
5
5
5
5
5
5
5
5
5
6
6
6
6
6
6
6
6
6
7
7
7
7
7
7
7
7
8
8
8
8
8
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 2
Indice norma
4.35 Válvula de alivio de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.36 Válvula de seguridad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
4.37 Válvula de alivio de vacío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
8
8
8
5 CONSIDERACIONES DE DISEÑO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
9
5.1
5.2
5.3
Base de contingencia para el diseño . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
Aplicación de códigos y regulaciones gubernamentales . . . . . . . . . . . . . .
Resumen de los procedimientos para el alivio de presión . . . . . . . . . . . . .
9
11
11
6 NOMENCLATURA . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
7 APENDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
12
Tabla 1
“Resumen de Contingencia de Válvulas de Seguridad” . . . . . . . . .
13
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
1
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 3
Indice norma
OBJETIVO
El objetivo de esta sección es presentar los principios básicos en los cuales se
sustenta el diseño de los sistemas de alivio de presión aplicables a los proyectos
de instalaciones nuevas y a las modificaciones de las instalaciones existentes en
la IPPCN.
El tema “Sistemas de alivio de presión”, dentro del área de “Seguridad en el diseño
de plantas”, en el Manual de Diseño de Procesos (MDP), está cubierto por los
siguientes documentos:
PDVSA–MDP–
Descripción de Documento
08–SA–01
Sistemas de alivio de presión: Principios Básicos (Este
documento).
08–SA–02
Sistemas de alivio de presión: Consideraciones de contingencia
y determinación de los flujos de alivio.
08–SA–03
08–SA–04
Sistemas de alivio de presión: Dispositivos de alivio de presión.
Sistemas de alivio de presión: Procedimientos para especificar y
dimensionar válvulas de alivio de presión.
08–SA–05
Sistemas de alivio de presión: Instalación de válvulas de alivio de
presión.
Este documento, junto con los demás que cubren el tema de “Sistemas de alivio
de presión”, dentro del Manual de Diseño de Procesos (MDP) de PDVSA, son una
actualización de la Práctica de Diseño “Seguridad en el diseño de plantas,
subsección 15C: Sistemas de alivio de presión”, presentada en la versión de Junio
de 1986 del MDP.
2
ALCANCE
Cubre las definiciones básicas, las referencias que soportan las definiciones y las
consideraciones básicas que deben ser tomadas en cuenta para el diseño de los
sistemas de alivio de presión, excluyendo los relacionados con riesgos de
incendio, explosión o accidente, el cual será tratado en PDVSA–MIR–(Pendiente)
(Consultar MDP versión 1986, subsección 15B).
3
REFERENCIAS
Manual de Diseño de Proceso (Actual)
S MDP–01–DP–01“Temperatura y presión de diseño”
Manual de Diseño de Proceso (versión 1986)
S Vol IX, Subsección 15B “Minimización de los riesgos de incendio, explosión o
accidente”
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 4
Indice norma
S Vol IX, Subsección 15C “Sistemas de alivio de presión”
Manual de Ingeniería de Riesgo
S IR–S–00: “Definiciones”, Marzo 1995
Otras Referencias
1. API–RP520, “Sizing, selection and installation of pressure–relieving
devices in refineries, part I, 1993.
2. API–RP521, “Guide for pressure–relieving and depressuring systems”,
1990.
3. AMERICAN NATIONAL STANDARD ANSI B95.1 “Terminology for pressure
relief devices” (ANSI/ASME Performance Test Code PTC–25.3).
4
DEFINICIONES
4.1
Acumulación
Aumento de presión sobre la MAWP de un recipiente durante la descarga a través
de un dispositivo de alivio de presión y se expresa en unidades de presión o como
porcentaje de presión. Las acumulaciones máximas permisibles, se establecen
por los códigos de diseño aplicables a contingencias operacionales y de fuego.
4.2
Area de Riesgo de Incendio
Una planta de proceso es subdividida en áreas de riesgo de incendio, cada una
de las cuales es el área máxima que razonablemente puede esperarse estar
involucrada totalmente en un incendio sencillo. Esto se usa como base para
determinar el requerimiento combinado para alivio de presión debido a la
exposición a un incendio, basado principalmente en los efectos de la radiación de
un incendio centrado en una piscina de líquido inflamable ardiendo. Esto no debe
confundirse con las áreas usadas para determinar las capacidades de agua contra
incendios y de drenaje, las cuales se definen como áreas de subdivisión del plano
de disposición de equipos según los documentos PDVSA MIR IR–M–03 “Sistemas
de Agua contra Incendio” e IR–M–04 “Sistemas de Espuma contra Incendio”.
Tampoco debe confundirse con la definición más general empleada durante los
ejercicios de Análisis Cuantitativo de Riesgos, en los cuales se considera la
radiación por incendio de líquido inflamable y la sobrepresión por explosión de
nubes de gases inflamables.
4.3
Contingencia
Evento anormal que causa una condición de emergencia.
4.4
Contingencia doble
Ocurrencia simultánea de dos o más contingencias sencillas que no están
relacionadas entre si.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
4.5
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 5
Indice norma
Contingencia remota
Resultado de una contingencia sencilla o doble de muy baja probabilidad de
ocurrencia.
4.6
Contingencia sencilla
Evento anormal sencillo que causa una condición de emergencia.
4.7
Contrapresión
Presión existente en el cabezal de descarga al cual alivia un dispositivo de alivio
de presión. Es la suma de las contrapresiones superimpuesta y acumulada.
4.8
Contrapresión acumulada
Incremento en la presión en el cabezal de descarga, la cual se genera después que
un dispositivo de alivio de presión abre.
4.9
Contrapresión superimpuesta
Presión estática existente a la salida de un dispositivo de alivio de presión al
momento de su abertura. Esta contrapresión proviene de otras fuentes y puede
ser constante o variable.
4.10
Descarga atmosférica
Alivio de vapores o gases desde un dispositivo de alivio de presión a la atmósfera.
4.11
Diferencia de presión de descarga
Diferencia entre la presión de ajuste y la presión de cierre de una válvula de alivio
de presión, expresada en unidades de presión o como porcentaje de la presión de
ajuste.
4.12
Dispositivo de alivio de presión
Un dispositivo de alivio de presión funciona por la presión estática interna y está
diseñado para abrir durante una situación anormal o emergencia, de manera tal
de prevenir un aumento excesivo de la presión de fluido interno, por encima de un
valor específico. El dispositivo también puede estar diseñado para prevenir un
vacío excesivo. Entre estos dispositivos se encuentran las válvulas de alivio de
presión, los dispositivos de alivio de presión no recerrables y las válvulas de alivio
de vacío.
4.13
Dispositivo de disco de ruptura
Dispositivo de alivio de presión diferencial no recerrable, accionado por la presión
estática interna, y está diseñado para funcionar mediante la ruptura del disco que
contiene la presión. Un dispositivo de disco de ruptura incluye un disco de ruptura
y un porta disco de ruptura.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
4.14
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 6
Indice norma
Emergencia
Interrupción de las operaciones normales en la cual el personal, los equipos y el
ambiente están en peligro.
4.15
Evento
Suceso que envuelve el comportamiento de un equipo, una acción humana o un
agente o elemento externo al sistema y que causa desviación de su
comportamiento normal.
4.16
Levantamiento
Desplazamiento real del disco de una válvula de alivio de presión desde su
posición cerrada hasta su posición abierta.
4.17
Máxima presión de operación
Máxima presión esperada durante la operación de un sistema.
4.18
Máxima presión de trabajo permisible (MAWP)
Máxima presión manométrica permisible en el tope de un recipiente a una
temperatura especificada. La MAWP se calcula usando el espesor nominal de
cada elemento del recipiente sin considerar el espesor adicional por corrosión ni
otras cargas de presiones. Es la base para fijar la presión de un dispositivo de alivio
de presión.
4.19
Presión de abertura
Valor de presión estática, corriente arriba de la válvula, a la cual existe un
levantamiento apreciable del disco y empieza a observarse un flujo de venteo
continuo.
4.20
Presión de ajuste
Presión manométrica a la cual es ajustada una válvula de alivio de presión para
abrir bajo condiciones de servicio.
4.21
Presión de cierre
Valor de la presión estática, aguas arriba de la válvula, a la cual el disco de la
válvula hace contacto nuevamente con su asiento o cuando el levantamiento
alcanza el valor de cero.
4.22
Presión de diseño manométrica
Condición de presión más severa, coincidente con la temperatura más severa que
se espera durante la operación. Esta presión puede ser usada en lugar de la
MAWP, si esta última no ha sido establecida. La presión de diseño es igual o menor
que la MAWP.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
4.23
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 7
Indice norma
Presión de prueba diferencial en frío
Presión a la cual una válvula de alivio de presión es ajustada para abrir en un banco
de prueba e incluye las correcciones para las condiciones de servicio de
contrapresión o temperatura o ambos.
4.24
Presión de ruptura
Presión estática, aguas arriba de un dispositivo de alivio no recerrable, al cual el
dispositivo abre.
4.25
Riesgo
Medida de pérdidas económicas, daño ambiental o lesiones humanas, en términos
de la probabilidad de ocurrencia de un accidente (frecuencia) y magnitud de las
pérdidas, daño al ambiente o de las lesiones (consecuencias).
4.26
Sistema de alivio de presión
Arreglo de un dispositivo de alivio de presión, tubería y medios de disposición
concebidos para la recolección, transporte y disposición segura de alivios. Tal
sistema puede estar formado por un simple dispositivo de alivio de presión con o
sin tubería de descarga ubicados en un recipiente o línea; sistemas más complejos
incluyen varios dispositivos de alivio de presión que descargan a un cabezal
común y terminan en un equipo de disposición.
4.27
Sistema abierto de desecho
Sistema de disposición que descarga directamente desde un dispositivo de alivio
de presión a la atmósfera.
4.28
Sistema cerrado de desecho
Sistema de disposición capaz de resistir presiones diferentes de la presión
atmosférica.
4.29
Sobrepresión
Aumento de presión por encima de la presión de ajuste del dispositivo de alivio de
presión y se expresa en unidades de presión o como porcentaje de presión. La
sobrepresión coincide con la acumulación cuando el dispositivo de alivio de
presión esta ajustado a la MAWP del recipiente.
4.30
Válvula de alivio (PR)
Válvula de alivio de presión con resorte que funciona por la presión estática aguas
arriba de la válvula. Normalmente, se abre en proporción al aumento de presión
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 8
Indice norma
por encima de la presión de apertura. Se utiliza principalmente con fluidos
incompresibles.
4.31
Válvula balanceada de alivio de presión
Válvula de alivio de presión con resorte que incorpora elementos para minimizar
el efecto de la contrapresión en las características de funcionamiento.
4.32
Válvula convencional de alivio de presión
Válvula de alivio de presión con resorte, cuyas características de funcionamiento
dependen directamente de los cambios de la contrapresión en la válvula.
4.33
Válvula operada por piloto de alivio de presión
Válvula de alivio de presión en la que la válvula principal está combinada con y
controlada por una válvula de alivio de presión auxiliar.
4.34
Válvula con resorte de alivio de presión
Dispositivo de alivio de presión diseñado para cerrar automáticamente y prevenir
la salida adicional de fluido.
4.35
Válvula de alivio de seguridad
Válvula de alivio de presión con resorte que puede ser utilizada como válvula de
seguridad o como válvula de alivio, dependiendo de su aplicación.
4.36
Válvula de seguridad
Válvula de alivio de presión con resorte, que funciona por la presión estática aguas
arriba de la válvula, y se caracteriza por abrir rápidamente. Normalmente se utiliza
con fluidos comprensibles.
4.37
Válvula de alivio de vacío
Dispositivo de alivio de vacío diseñado para admitir un fluido para prevenir un
excesivo vacío interno; estos dispositivos están diseñados para cerrar y prevenir
la salida de fluidos después que la condición normal ha sido restablecida.
5
CONSIDERACIONES DE DISEÑO
En esta sección se describen las causas principales de sobrepresión en equipos
de refinería y los procedimientos de diseño para minimizar los efectos de estas
causas. La sobrepresión es el resultado de un desbalance de los flujos normales
de material o energía, que causan que la materia o energía, o ambos, se acumule
en alguna parte del sistema. El análisis de las causas y magnitudes de la
sobrepresión involucra por lo tanto un estudio complejo de los balances de materia
y energía en un sistema del proceso.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 9
Indice norma
Aunque se han hecho esfuerzos para cubrir todas las circunstancias principales,
el diseñador debe tener cuidado en no considerar las condiciones descritas como
las únicas causas de sobrepresión. Deben considerarse en el diseño todas las
circunstancias que razonablemente constituyan un riesgo bajo las condiciones
prevalentes del sistema.
El sobrecalentamiento por encima de la temperatura de diseño puede también
resultar en una sobrepresión debido a una reducción del esfuerzo permisible. Una
válvula de alivio de presión no puede proteger contra este tipo de contingencia.
Debe hacerse referencia a la sección sobre “Reacciones químicas”.
5.1
Base de contingencia para el diseño
El costo de proveer instalaciones para aliviar todas las posibles emergencias
simultáneamente sería prohibitivo. Cada emergencia surge de una causa
específica o contingencia. La ocurrencia simultánea de dos o más contingencias
es improbable. De aquí que, generalmente, una emergencia que pueda surgir
solamente de dos o más contingencias no relacionadas normalmente no es
considerada para propósitos de dimensionar equipos de seguridad. Ejemplos de
lo anterior serían el caso de la falla simultánea de una válvula de control en la
posición abierta y la falla por falta de agua de enfriamiento. Otro ejemplo sería el
caso de la falla de un tubo en un intercambiador de calor al mismo tiempo que una
falla de cierre de una válvula de control. Asimismo, emergencias simultáneas pero
separadas, no se consideran si las contingencias que las causan no están
relacionadas. Las contingencias, incluyendo incendios externos, se consideran no
relacionadas si no existe una interrelación de proceso, mecánica o eléctrica entre
ellas, o si el lapso de tiempo transcurrido entre posibles y sucesivas ocurrencias
de esas causas es lo suficientemente largo para separar sus efectos.
Cada unidad o componente del equipo debe ser estudiado individualmente y cada
contingencia debe ser evaluada. El equipo de seguridad para una unidad individual
se dimensiona para manejar la carga más grande resultante de cualquier posible
contingencia sencilla. Cuando se analiza cualquier contingencia sencilla uno debe
considerar todos los efectos directamente relacionados que puedan ocurrir por
causa de esa contingencia. Por ejemplo, si una falla de aire causa también que una
válvula de control en un circuito de enfriamiento cierre, entonces tanto la falla de
aire como la pérdida de enfriamiento en el circuito deben considerarse como parte
de la misma contingencia.
De un modo similar, si una cierta emergencia involucra más de una unidad,
entonces todas las unidades afectadas deben considerarse en conjunto. Un
ejemplo de esto es el uso de una corriente procedente de una unidad para proveer
enfriamiento en una segunda unidad. La pérdida de energía eléctrica en la primera
unidad resultaría en una pérdida de ese enfriamiento en la segunda unidad, de
modo que ésta debe considerarse como parte de la misma contingencia.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 10
Indice norma
Cada contingencia sencilla de un equipo podrá generar una carga de alivio.
Aquella contingencia sencilla que genere la mayor carga de alivio sobre las
instalaciones de alivio se denomina la “contingencia sencilla mayor”, y constituye
la base de diseño del sistema colector común tal como el cabezal del mechurrio,
el tambor de descarga de presión (tambor de purga o de alivio) y el mechurrio.
La emergencia que resulta en la “contingencia sencilla mayor” en una base global
puede ser diferente de la emergencia que constituye la base para cada
componente individual del equipo.
Aunque en general sólo se considera una contingencia sencilla para propósitos de
diseño, pueden haber situaciones donde deben tomarse en cuenta dos o más
contingencias simultáneas; por ejemplo si hay alguna interrelación remota entre
ellas, y las presiones o temperaturas desarrolladas pudieran resultar en fallas
catastróficas.
La sobrepresión que pueda ocurrir a presión normal o por debajo de la presión
normal, como resultado de esfuerzos permisibles reducidos a temperaturas más
altas que las de diseño, debe ser también evaluada y deben aplicarse en el diseño
características adecuadas de protección. Por ejemplo, tales condiciones pueden
resultar de reacciones químicas, condiciones de arranque o de inestabilidad.
Asimismo, deben considerarse las posibles bajas temperaturas de los metales,
como por ejemplo autorefrigeración, con el fin de asegurarse de que no se
desarrollen condiciones de fractura por fragilidad.
5.2
Aplicación de códigos y regulaciones gubernamentales
La base para diseño por sobrepresión descrita en esta sección está relacionada
con el “Boiler and Pressure Vessel Code” ASME y el “Code for Petroleum Refinery
Piping” ANSI B31.3. El cumplimiento con esos códigos es un requerimiento o es
reconocido como el equivalente de un requerimiento en muchos lugares. Donde
apliquen códigos más estrictos, deben cumplirse los requerimientos locales. Por
lo tanto, deben examinarse los códigos locales para establecer sus
requerimientos. Como un ejemplo en algunos países no está permitido el uso de
válvulas de bloque por debajo de válvulas de alivio de presión a menos que se
instalen dos válvulas de clavamiento.
También en algunos casos no está permitida una acumulación de 20% bajo
condiciones de exposición a un incendio y la acumulación permisible puede ser
menor que lo que establecen los Códigos ASME. La compañía afiliada para la cual
se elabora el diseño es usualmente la mejor fuente de información sobre códigos
locales.
En los Estados Unidos el Código ASME es ahora obligatorio ya que es un
requerimiento de la Ley de Salud y Seguridad Ocupacional.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
5.3
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 11
Indice norma
Resumen de los procedimientos para el alivio de presión
A continuación se resumen los pasos esenciales en el diseño para la protección
contra la sobre presión y los cuales se exponen en detalle en las diferentes
secciones de Procedimientos de Diseño de los documentos MDP–08–SA–02 al
05.
5.3.1
Consideración de contingencias
Se consideran todas las contingencias que puedan resultar en sobrepresión sobre
los equipos, incluyendo la exposición de los equipos a un incendio externo, falla
de los servicios auxiliares, fallas y mal funcionamiento de los equipos, condiciones
de proceso anormales, expansión térmica, arranque, parada y errores
operacionales.
Para cada contingencia se evalúa la sobrepresión resultante y se establecen las
necesidades o bien para una presión de diseño adecuadamente aumentada (para
soportar la presión de emergencia) o para la necesidad de instalaciones de alivio
de presión para prevenir sobrepresión (con los flujos de alivio calculadas).
5.3.2
Selección del dispositivo de alivio de presión
Para cada componente del equipo que podría estar sujeto a sobrepresión se hace
una selección del tipo adecuado entre la gran variedad de válvulas de alivio de
presión y otros dispositivos disponibles. La instrumentación, las válvulas de
retención y otros dispositivos similares, no son generalmente aceptables como
medio de protección contra la sobrepresión.
5.3.3
Especificación para válvulas de alivio de presión
Se aplican los procedimientos de cálculo normalizados para determinar el tamaño
de la válvula de alivio de presión requerida para el flujo máximo de alivio, así como
también la información adicional necesaria para especificar la válvula.
5.3.4
Diseño de la instalación para una válvula de alivio de presión
Finalmente se diseña en detalle la instalación para la válvula de alivio de presión
incluyendo su ubicación, el dimensionamiento de la tubería de entrada y salida, el
conjunto de válvulas adicionales y drenaje, selección de la descarga a un sistema
abierto o cerrado y diseño de un sistema de descarga cerrado a un mechurrio u
otro lugar.
5.3.5
Resumen y documentación de las contingencias
La Especificación de Diseño debe incluir una tabulación de todas las contingencias
consideradas, así como también sus requerimientos de alivio. Una tabulación tal
es de gran ayuda para asegurarse de que se han considerado todas las
contingencias y también para escoger la contingencia que determina el diseño del
sistema colector. Un ejemplo de una hoja de tabulación se ha incluido en el
Apéndice como Tabla 1.
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
.Menú Principal
6
Indice manual
Indice volumen
NOMENCLATURA
No aplica en esta sección
7
APENDICE
Tabla 1 “Resumen de contingencias de válvulas de seguridad”
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 12
Indice norma
MANUAL DE DISEÑO DE PROCESO
PDVSA
.Menú Principal
SEGURIDAD EN EL DISEÑO DE PLANTAS
SISTEMA DE ALIVIO DE PRESION
PRINCIPIOS BASICOS
Indice manual
Indice volumen
PDVSA MDP–08–SA–01
REVISION
FECHA
1
AGO.97
Página 13
Indice norma
TABLA 1
PM
(SG)
PM
(SG)
PM
(SG)
PM
(SG)
CONVERSIONES
PARA LLEVAR :
LINEA DE
TRANSFEREN–
CIA DEL HOR–
NO DE LA
TORRE VPS
INCENDIO
FALLA DE AIRE PARA
INSTRUMENTOS
FALLA ELECTRICA
FALLA DE VAPOR
PM
(SG)
DISPOSICION
FALLA OPERACIONAL
RESUMEN DE CONTINGENCIAS DE VALVULAS DE SEGURIDAD