Lo primero que hay que tener en cuenta al seleccionar una válvula de seguridad es asegurar, en las condiciones reales de operación, una capacidad de descarga que cumpla con la presión de tarado y con el “caudal de descarga requerido”. Si se subestima el caudal de descarga, en caso de anomalía no se logrará aliviar por completo la presión, lo que puede derivar en un accidente grave; a la inversa, una selección sobredimensionada provoca vibración de apertura y cierre violenta de la válvula (chattering), lo que contribuye a la pérdida de rendimiento y a las fugas. Para prevenir accidentes por errores de selección, el punto clave es verificar de forma integral la presión, el fluido, la capacidad, el diámetro nominal y la contrapresión conforme a las condiciones de operación.
Puntos clave de este artículo
- Asegurar la presión de tarado y el caudal de descarga requerido constituye la base de la selección de la válvula de seguridad
- Un caudal de descarga insuficiente tiende a provocar sobrepresión, y uno excesivo, chattering
- Se debe juzgar de forma integral el fluido, la temperatura, la contrapresión y el diámetro nominal conforme a las condiciones de operación
Por qué un error de selección del caudal de descarga puede derivar en un accidente grave
Caudal de descarga requerido y capacidad de descarga de la válvula
La válvula de seguridad es un componente de seguridad que se abre automáticamente cuando un equipo a presión o una tubería sufre un aumento anómalo de presión, dejando escapar el fluido interior para contener el incremento de presión. El criterio de referencia aquí es la relación entre el “caudal de descarga requerido”, que indica qué cantidad es necesario aliviar ante una anomalía prevista, y la “capacidad de descarga”, que es lo que la válvula seleccionada puede efectivamente hacer pasar.
El caudal de descarga requerido se determina a partir de las causas de aumento de presión que pueden producirse en ese equipo, como incendio, calentamiento, aporte de calor externo, o funcionamiento con descarga cerrada de bombas y compresores. Si la capacidad de descarga de la válvula es insuficiente frente a este caudal, aunque la válvula se abra por completo la descarga no alcanza a compensar el aumento de presión, generándose un estado en el que la presión sigue subiendo por encima de la presión de tarado (sobrepresión), lo que puede provocar la deformación o la rotura del equipo. Dado que el caudal de descarga varía según el tipo de fluido (vapor, aire, líquido, etc.) y según la presión y la temperatura, es recomendable no emplear los valores de catálogo tal cual, sino verificarlos convirtiéndolos a las condiciones reales.
El chattering que provoca una selección sobredimensionada
Si, por temor a que resulte insuficiente, se agrandan demasiado el diámetro nominal o la capacidad, tiende a surgir otro problema. Cuando la descarga real es pequeña frente a la capacidad de descarga de la válvula, puede producirse “chattering”: inmediatamente después de abrirse, la presión cae bruscamente y la válvula se cierra, para volver a subir la presión y abrirse, repitiendo este ciclo en breves lapsos.
El chattering contribuye al desgaste del asiento y del obturador, a fugas en el asiento, y a vibraciones y ruidos en las tuberías, con lo que en definitiva puede menoscabar el rendimiento de seguridad previsto. La válvula de seguridad no es “más segura cuanto más grande”; seleccionar una capacidad acorde con el caudal de descarga requerido conduce a un funcionamiento estable. El principio básico es la idea de evitar tanto el sobredimensionamiento como el subdimensionamiento y elegir una capacidad adecuada a las condiciones.
Condiciones de operación fáciles de pasar por alto
Aun con la misma presión de tarado, la selección adecuada cambia si varían las condiciones de fluido, temperatura o contrapresión. En particular, en sistemas con alta presión del lado de descarga (contrapresión), o cuando los escapes se agrupan en una tubería colectora, la contrapresión puede afectar al funcionamiento y al caudal de descarga, por lo que en ocasiones es necesario considerar un tipo poco sensible a la influencia de la contrapresión.
Además, la selección del material y del tipo según la corrosividad del fluido, la alta temperatura o la presencia de impurezas, así como asegurar un diferencial de presión de funcionamiento adecuado respecto a la presión de tarado, son también factores que inciden en la seguridad. Estos aspectos no se definen mediante un valor uniforme, por lo que es importante juzgarlos de forma integral teniendo en cuenta las leyes, las normas y las condiciones de diseño del equipo.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Cómo debo determinar el caudal de descarga?
A1. El caudal de descarga requerido se determina a partir de las causas previstas de aumento de presión, como incendio, calentamiento o funcionamiento con descarga cerrada. Ese caudal se convierte a las condiciones de fluido, presión y temperatura, y se verifica si la capacidad de descarga de la válvula lo supera. Si la valoración resulta difícil, recomendamos ordenar las condiciones y consultarnos.
Q2. ¿Es más seguro elegir una válvula de mayor tamaño?
A2. No necesariamente. Si la capacidad es excesiva, es más probable que se produzca chattering, lo que contribuye al desgaste del asiento y a las fugas. Elegir una capacidad acorde con el caudal de descarga requerido conduce a un funcionamiento estable.
Q3. ¿Son iguales la presión de tarado y la presión de funcionamiento?
A3. La presión de tarado es el criterio de la presión a la que la válvula comienza a abrirse; en la práctica, la descarga y el cierre conllevan un cierto diferencial de presión. Es recomendable asegurar un diferencial adecuado entre la presión de operación y la presión de tarado. Los detalles dependen de las condiciones de diseño del equipo.
Q4. ¿La contrapresión influye en la selección?
A4. Puede influir. En sistemas con alta presión del lado de descarga o en tuberías colectoras, la contrapresión interviene en el funcionamiento y en el caudal de descarga, por lo que en ocasiones se considera un tipo poco sensible a la influencia de la contrapresión. Como varía según las condiciones, es útil una verificación previa.
Q5. ¿Qué debo tener en cuenta al elegir un equivalente de una válvula ya instalada?
A5. Es importante verificar no solo el diámetro nominal y la conexión, sino también la coincidencia de las condiciones de presión de tarado, fluido, temperatura y caudal de descarga. Si la información grabada o de la placa de características es desconocida, recomendamos volver a realizar la selección a partir de las condiciones de operación.
Q6. ¿Puede usarse la misma válvula para vapor y para líquido?
A6. Dado que el cálculo del caudal de descarga y el tipo adecuado difieren según el fluido, en principio se elige una especificación acorde con el uso. Como la posibilidad de uso compartido depende de las condiciones, es necesaria una verificación que tenga en cuenta el fluido, la presión y la temperatura reales.
Resumen
En la selección de la válvula de seguridad, además de respetar la presión de tarado, el punto clave es si se puede asegurar el caudal de descarga requerido en las condiciones reales de operación. Un caudal de descarga insuficiente contribuye a la sobrepresión y uno excesivo al chattering, por lo que juzgar de forma integral incluyendo el fluido, la temperatura, la contrapresión y el diámetro nominal facilita reducir el riesgo de accidentes por errores de selección.
Si tiene inquietudes como “conozco el diámetro nominal, pero no sé cómo determinar el caudal de descarga requerido”, “quiero seleccionar un equivalente de una válvula ya instalada, pero la información de la placa de características es desconocida” o “no puedo decidir qué tipo elegir en un sistema con contrapresión”, ordene las condiciones de operación y aproveche la consulta técnica y de selección de Yoshitake. Podemos orientarle en la selección teniendo en cuenta sus condiciones.