Elegir la válvula de seguridad adecuada es crucial para garantizar la seguridad y eficacia de los sistemas a presión. Esta guía le guiará a través de los factores clave a tener en cuenta, como la temperatura, la presión y el estado de la fase media. Al final del artículo, sabrá cómo determinar la presión nominal, la clasificación presión-temperatura, la presión de trabajo del muelle y el tipo y tamaño de válvula de seguridad adecuados para su aplicación específica. Prepárese para tomar decisiones con conocimiento de causa para proteger sus equipos y operaciones.
Debido a la diversidad de válvulas de seguridad y a la diversidad y complejidad de los sistemas de presión, a la hora de seleccionar una válvula de seguridad debe tenerse en cuenta el impacto de factores como la temperatura, la presión y el estado de la fase media dentro del sistema. Determine gradualmente la presión nominal de la válvula de seguridad, la clasificación presión-temperatura, el grado de presión de trabajo del muelle, el diámetro nominal y la forma básica. Por último, determine el modelo de válvula de seguridad que debe seleccionarse.
La presión nominal y la presión de tarado son conceptos diferentes, a los que hay que prestar atención a la hora de determinar y seleccionar las válvulas de seguridad. La presión nominal PN es un número redondeado que se utiliza como código de referencia relacionado con la presión, expresado en dígitos.
En las válvulas de seguridad, la presión nominal se refiere a la presión más alta que puede soportar la entrada de la válvula de seguridad. Está relacionada con los materiales y la temperatura. La presión nominal de la brida a la salida de la válvula de seguridad suele ser de uno a tres niveles inferior a la de entrada, lo que debe tenerse en cuenta a la hora de seleccionarla.
Para determinar la presión nominal de una válvula de seguridad, la presión nominal debe ser superior a la presión de tarado. Lo ideal es que la presión cuando la válvula de seguridad está totalmente abierta no supere la presión nominal de la válvula de seguridad. Las series de presión nominal de las válvulas de seguridad en China son 0,25, 0,6, 1,0, 1,6, 2,5, 4,0, 6,3, 10, 16, 32, 40MPa (Nota: Las válvulas de seguridad con PN inferior a 1,0 suelen utilizar cuerpos de válvulas de hierro fundido y no se recomienda su uso en recipientes a presión).
Al seleccionar una válvula de seguridad, hay que tener en cuenta el impacto de la temperatura. A medida que aumenta la temperatura, disminuye en consecuencia la presión máxima de trabajo admisible a la misma presión nominal. La presión nominal de la válvula debe determinarse en función del medio protegido, el material de la válvula, la temperatura de trabajo y la presión máxima de trabajo.
La presión de trabajo máxima admisible de la válvula a distintas temperaturas puede calcularse mediante la fórmula siguiente o seleccionarse de GB/T 9124-2000, "Condiciones técnicas para bridas de tubos de acero".
Ptmax=PN[σ]t /[σ]200
donde
Después de determinar la presión nominal de la válvula de seguridad, la válvula de seguridad de muelle también necesita seleccionar el grado de presión de trabajo del muelle. El grado de presión de trabajo del muelle se refiere al rango de trabajo admisible del muelle seleccionado. Si se sobrepasa, la válvula de seguridad puede no funcionar correctamente. El rango de presión ajustado de la válvula de seguridad accionada por muelle es el grado de presión de trabajo del muelle.
La presión de tarado de la válvula de seguridad se ajusta modificando la cantidad de compresión del muelle, y las distintas prestaciones de la válvula de seguridad también están controladas por el muelle. Cada muelle sólo puede funcionar dentro de un determinado rango de presión nominal. Superar este rango requiere cambiar el muelle, por lo que las válvulas de seguridad con la misma presión nominal se dividen en diferentes grados de presión de trabajo según el rango de ajuste de la presión de tarado diseñado por el muelle.
| PN | Grado de presión de trabajo del muelle (Mpa) | |||||||
| 1.6 | >0.1-0.25 | >0.25-0.4 | >0.4-0.5 | >0.5-0.6 | >0.6-0.8 | >0.0-1.0 | >1.0-1.3 | >1.3-1.6 |
| 4.0 | >1.3-1.6 | >1.6-2.0 | >2.0-2.5 | >2.5-3.2 | >3.2-4.0 | |||
| 6.3 | >2.5-3.2 | >3.2-4.0 | >4.0-5.0 | >5.0-6.3 | ||||
| 10.0 | >4.0-5.0 | >5.0-6.3 | >6.3-8 | >8-10.0 | ||||
| 16.0 | >10-13.0 | 13.0-16.0 | ||||||
| 32.0 | >16-19.0 | >19-22.0 | >22-25.0 | >25-29.0 | >29-32.0 | |||
Desde la perspectiva de garantizar el rendimiento de la válvula de seguridad, cuanto menor sea el límite del rango de presión de trabajo del muelle, más puede garantizar el rendimiento de la válvula de seguridad. El método de clasificación actual más común se muestra en la tabla. Los usuarios pueden consultarlo a la hora de seleccionar el muelle para la válvula de seguridad.
El diámetro nominal DN representa el tamaño de todos los accesorios de tubería del sistema en términos numéricos, que es un valor de referencia redondeado y no coincide completamente con el tamaño real del diámetro en términos numéricos.
La especificación de la válvula de seguridad se divide por el diámetro nominal, y el diámetro nominal de entrada y salida de la válvula de seguridad es diferente según el modelo. El diámetro nominal de salida de la válvula de seguridad de apertura total suele ser un tamaño mayor que el diámetro nominal de entrada, mientras que los diámetros nominales de entrada y salida de la válvula de seguridad de microapertura suelen ser iguales.
Consulte en la tabla siguiente las series de diámetros nominales de las válvulas de seguridad (unidad: mm)
| 1 | 15 | 100 | 350 | 1000 | 2000 | 3600 |
| 2 | 20 | 125 | 400 | 1100 | 2200 | 3800 |
| 3 | 25 | 150 | 450 | 1200 | 2400 | 4000 |
| 4 | 32 | 175 | 500 | 1300 | 2600 | |
| 5 | 40 | 200 | 600 | 1400 | 2800 | |
| 6 | 50 | 225 | 700 | 1500 | 3000 | |
| 8 | 65 | 250 | 800 | 1600 | 3200 | |
| 10 | 80 | 300 | 900 | 1800 | 3400 |
El diámetro nominal de la válvula de seguridad debe determinarse en función del volumen de descarga de seguridad, por lo que primero debe calcularse el volumen de descarga de seguridad y, a continuación, el diámetro de paso de la válvula de seguridad se calcula en función del volumen de descarga de seguridad, teniendo en cuenta el coeficiente de descarga de la válvula de seguridad, las condiciones de contrapresión, etc.
A la hora de determinar el diámetro de la válvula de seguridad, el principio más básico es elegir una válvula de seguridad cuya descarga nominal sea superior y lo más próxima posible al volumen de descarga de seguridad. El volumen de descarga necesario (volumen de descarga de seguridad) para evitar una sobrepresión excesiva cuando se produce una sobrepresión anormal viene determinado por las condiciones de trabajo del sistema o equipo y las causas de la sobrepresión, entre otros factores.
En el caso de las válvulas de seguridad, el diámetro de paso es el diámetro mínimo de la sección transversal de la garganta del asiento de la válvula, y el diámetro de paso afecta directamente a la capacidad de descarga de la válvula de seguridad. Al seleccionar una válvula de seguridad, calcule primero el área de descarga mínima requerida por el sistema protegido basándose en el volumen de descarga de seguridad del sistema de presión y, a continuación, calcule el diámetro de flujo d 0 . A continuación, determine el diámetro nominal de la válvula de seguridad. Consulte la tabla siguiente
Diámetro nominal DN y diámetro de paso d0 (unidad: mm)
| DN | 15 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | 100 | 150 | 200 | |
| d0 | Tipo de elevación total | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 100 | 125 | |||
| Tipo de elevación baja | 12 | 16 | 20 | 25 | 32 | 40 | 50 | 65 | 80 | |||
Al seleccionar una válvula de seguridad, además de determinar la presión nominal, la temperatura-presión, el nivel de presión de trabajo del muelle y el diámetro nominal, también es necesario elegir la estructura adecuada de la válvula de seguridad y el material del cuerpo de la válvula y de las principales piezas internas en función del medio de trabajo.
(1) Utilizar válvulas de seguridad de elevación total para la descarga de gas o vapor.
(2) Utilice válvulas de seguridad de elevación total o baja para la descarga de líquidos.
(3) Las válvulas de seguridad con llave se pueden utilizar para descargar vapor o aire.
(4) Para las válvulas de seguridad utilizadas para gases con una presión establecida superior a 3,0MPa y una temperatura superior a 235°C, considere el uso de válvulas de seguridad con disipadores de calor para evitar que el medio de descarga erosione directamente el resorte.
(5) Utilice válvulas de seguridad de bonete abierto cuando se permita la fuga a la atmósfera del medio de descarga. Utilice válvulas de seguridad cerradas cuando no se permita la fuga a la atmósfera.
(6) Para la emisión de medios altamente tóxicos, fuertemente corrosivos y extremadamente peligrosos, deben seleccionarse válvulas de seguridad de fuelle.
(7) Para situaciones con alta contrapresión, elija válvulas de seguridad de contrapresión equilibrada o válvulas de seguridad pilotadas.
(8) En algunas situaciones importantes, a veces es necesario instalar dos válvulas de seguridad como respaldo una de la otra. Las válvulas de aislamiento de entrada y salida de las dos válvulas de seguridad deben adoptar dispositivos mecánicos de enclavamiento para garantizar que la zona de descarga requerida para el recipiente pueda cumplirse en cualquier momento (incluso durante los periodos de mantenimiento e inspección).
El bonete y la tapa de una válvula de seguridad cerrada están sellados. Su función es, en primer lugar, proteger las piezas internas de contaminantes externos, como el polvo, sin requerir un funcionamiento hermético; en segundo lugar, se utiliza para evitar el derrame de medios tóxicos, inflamables y de otro tipo o para la recuperación de medios, por lo que se requiere una prueba de hermeticidad. Cuando se selecciona un tipo cerrado y se requiere una prueba de estanqueidad en el lado de salida, debe especificarse en el momento del pedido. La presión de la prueba de estanqueidad suele fijarse en 0,6 MPa.
Las válvulas de seguridad abiertas, debido a su bonete abierto, ayudan a reducir la temperatura en la cámara del muelle y se utilizan principalmente para medios como el vapor.
Si es necesario realizar pruebas periódicas de apertura de la válvula de seguridad, elija una válvula de seguridad equipada con una llave elevadora. Cuando la presión del medio alcanza más de 75% de la presión de ajuste, la llave elevadora puede utilizarse para levantar ligeramente el disco de la válvula del asiento y comprobar la flexibilidad de la apertura de la válvula.
Se utiliza en situaciones en las que la temperatura del medio es elevada, con el fin de reducir la temperatura de la cámara del muelle. Generalmente, cuando la temperatura de una válvula de seguridad de tipo cerrado supera los 250°C, y la temperatura de una válvula de seguridad de tipo abierto supera los 350°C, debe seleccionarse una válvula de seguridad con radiador.
Se utiliza principalmente en las dos situaciones siguientes:
1) Se utiliza para equilibrar la contrapresión: El diámetro efectivo del fuelle de la válvula de seguridad de fuelle equilibrado contra la contrapresión es igual al diámetro medio de la superficie de sellado de la válvula. Antes de que se abra la válvula de seguridad, la fuerza de la contrapresión sobre el disco de la válvula se encuentra en un estado equilibrado. Los cambios en la contrapresión no afectan a la presión de ajuste; cuando la contrapresión es variable, y su cambio excede 10% de la presión de ajuste, debe seleccionarse este tipo de válvula de seguridad.
2) Utilizados en medios corrosivos. Los fuelles aíslan el muelle y el mecanismo de guía del medio, evitando así que estas piezas importantes fallen debido a la corrosión por el medio.
Una vez determinados la presión nominal, el valor nominal de presión-temperatura, el valor nominal de presión de trabajo del muelle, el diámetro nominal y el tipo básico de la válvula de seguridad, se puede determinar finalmente el modelo de válvula de seguridad que se va a seleccionar.
La selección de una válvula de seguridad se basa en los parámetros específicos de las condiciones de trabajo. A continuación, explicaremos el proceso de selección de válvulas de seguridad para tres estados diferentes en un sistema de proceso de unidad conjunta de xileno con un ejemplo de 45×10 €.4 t/a (tomando como ejemplo las válvulas de seguridad de muelle).
1) Parámetros del proceso
2) Pasos de la selección
3) Determinar el modelo
Mediante el cálculo, se puede seleccionar la válvula de seguridad de apertura total A42Y16C-DN50, finalizando así el proceso de selección.
1) Parámetros del proceso
2) Pasos de selección:
Seleccione la fórmula aplicable: Dado que el medio es vapor, la presión de entrada es la presión de apertura establecida de 2,64MPa < 11MPa, y la temperatura de funcionamiento es de 350℃; consulte la tabla de coeficientes de vapor sobrecalentado, la temperatura saturada del vapor a una presión absoluta de 2,74MPa es de 230℃, y el factor de corrección de vapor sobrecalentado correspondiente es de 0,87, utilice la fórmula de vapor para el cálculo.
Determine la fórmula de cálculo correspondiente: Wtsh=5,25APdKsh.
Utilice la válvula de seguridad del tipo de apertura total modelo A48Y (para vapor), con un coeficiente de descarga nominal de 0,75.
La descarga nominal de la válvula de seguridad Wrsh=Wtsh×0,75.
Sustituyendo en la ecuación anterior, obtenemos: Wtsh×0,75=5,25×d02 ×π/4×(2,64×1,03+0,1)×0,87, por lo que d0 =67.
Compruebe las tablas relacionadas, cuando d 0 =80, el diámetro nominal correspondiente para la válvula de seguridad de apertura total es DN125.
Cuando la temperatura de trabajo del cuerpo de la válvula de acero al carbono es de 350℃, y la presión de apertura (presión absoluta) es de 2,74Mpa, la presión nominal de la válvula de seguridad seleccionada es de 4,0Mpa.
3) Determinar el modelo:
Mediante los pasos anteriores, se puede seleccionar A48Y40-DN125.
Nota: El diámetro nominal DN125 es especial y generalmente no se utiliza. Si se elige DN150, entonces el diámetro de garganta de la válvula de seguridad correspondiente es d0 =100, que es mucho mayor que la d0 (67), provocando frecuentes saltos de la válvula de seguridad (cuando el diámetro de garganta seleccionado de la válvula de seguridad es demasiado grande).
Como fundador de MachineMFG, he dedicado más de una década de mi carrera a la industria metalúrgica. Mi amplia experiencia me ha permitido convertirme en un experto en los campos de la fabricación de chapa metálica, mecanizado, ingeniería mecánica y máquinas herramienta para metales. Estoy constantemente pensando, leyendo y escribiendo sobre estos temas, esforzándome constantemente por mantenerme a la vanguardia de mi campo. Deje que mis conocimientos y experiencia sean un activo para su empresa.
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