Cuando una válvula de seguridad se activa y descarga vapor o gas a la atmósfera, en la salida se genera un ruido de gran intensidad. El silenciador es el componente que se instala en el extremo de descarga de la tubería para reducir este ruido de descarga. Su efecto consiste en atenuar la energía sonora mediante la expansión, la rectificación del flujo y la absorción acústica del fluido; en condiciones adecuadas puede esperarse, por lo general, una reducción del orden de una decena y pico de dB(A). Sin embargo, dado que la magnitud de la reducción varía según el caudal, la presión, la frecuencia y las condiciones de instalación, no puede afirmarse de manera uniforme que “siempre disminuirá tantos dB”. En este artículo organizamos el mecanismo por el que se produce el ruido, la forma de entender el efecto del silenciador y los criterios de decisión para su selección.
Puntos clave de este artículo
- El silenciador es un componente que atenúa, mediante expansión, rectificación del flujo y absorción acústica, el ruido del chorro de alta velocidad que se genera durante la descarga de la válvula de seguridad.
- La magnitud de la reducción varía según condiciones como el caudal, la presión, la frecuencia y la longitud del recorrido, por lo que conviene tomarla como un valor orientativo.
- En la selección se debe verificar en conjunto “el fluido objetivo, el caudal de descarga, la presión de entrada, la dirección de descarga y la influencia de la contrapresión”.
El ruido de descarga de la válvula de seguridad y el efecto del silenciador
Mecanismo por el que se produce el ruido
Cuando la válvula de seguridad abre, el vapor o gas estrangulado dentro de la válvula pasa por la tubería de salida y se descarga a la atmósfera a alta velocidad. En este momento, la causa principal del elevado nivel de presión sonora es la intensa cizalladura y turbulencia entre el chorro de alta velocidad (jet) que se genera cerca de la salida y la atmósfera. Como tendencia general, cuanto más se aproxima la velocidad del flujo a la región del sonido, mayor tiende a ser el ruido del chorro; y cuanto mayor es el caudal de descarga y más alta la presión de entrada, más fácilmente aumenta el ruido.
El ruido no puede reducirse a una única causa concreta, sino que se produce por la superposición de varios factores: la propia turbulencia del chorro, la distribución desigual del flujo dentro de la tubería, la forma del extremo de descarga, entre otros. Puesto que las características de frecuencia también cambian según las condiciones del fluido, la forma en que actúan las contramedidas tampoco es uniforme.
Mecanismo por el que el silenciador produce su efecto
El silenciador es un componente que se instala en el extremo de descarga para atenuar la energía sonora. Sus acciones principales pueden organizarse en tres.
La primera es la expansión. En su interior se amplía la sección del paso del flujo para que el fluido se expanda una vez, y al reducir la velocidad del chorro se suaviza la cizalladura que se produce al salir a la atmósfera. La segunda es la rectificación del flujo. Mediante placas perforadas o estructuras de rectificación en el interior se uniformiza la distribución desigual y la turbulencia del flujo, y se contienen las variaciones bruscas de presión durante la descarga. La tercera es la absorción acústica. Al pasar por materiales absorbentes o estructuras resonantes, se absorbe y atenúa el sonido de determinadas bandas de frecuencia. Con la combinación de estos efectos, disminuye el nivel de presión sonora en el extremo de descarga.
El efecto depende de las condiciones: en la zona de baja frecuencia resulta difícil reducir el sonido únicamente con material absorbente, mientras que en el ruido del chorro de la zona de alta frecuencia tienden a manifestarse los efectos de la expansión y la rectificación. Por ello, es importante que la estructura se ajuste a las condiciones del fluido previstas.
Criterios de decisión que se deben verificar en la selección
Al elegir un silenciador, además de los valores acústicos, primero se deben fijar las condiciones del fluido. En concreto, se verifican el fluido objetivo (vapor, aire u otros gases), el diámetro nominal y el caudal de descarga de la válvula de seguridad, la presión de entrada y la dirección de descarga (hacia arriba o hacia un lado). Cuanto mayores son el caudal de descarga y la presión, mayores tienden a ser también la capacidad y el diámetro necesarios del silenciador.
A continuación, se verifica la influencia de la contrapresión. Al añadir un componente en el extremo de descarga se genera, en mayor o menor medida, una resistencia al flujo que puede convertirse en una contrapresión que afecte al funcionamiento de la válvula de seguridad. Dado que la válvula de seguridad puede no ser capaz de desarrollar su capacidad de descarga prevista cuando la contrapresión es excesiva, es conveniente examinar de manera conjunta si la resistencia al paso del silenciador queda dentro del margen admisible.
En cuanto a la instalación, para mayor tranquilidad conviene verificar también la altura y la orientación del extremo de descarga, la resistencia del soporte (si es capaz de soportar la fuerza de reacción durante la descarga), el tratamiento del drenaje y del agua de lluvia, y la resistencia a la intemperie en exteriores.
Preguntas frecuentes
Q1. ¿Cuánto se reduce el ruido con un silenciador?
A1. Depende de las condiciones, pero por lo general se considera un valor orientativo del orden de una decena y pico de dB(A). La reducción real varía según el caudal, la presión, la frecuencia y la instalación.
Q2. ¿Cualquier válvula de seguridad admite el mismo silenciador?
A2. No. Es necesario elegirlo de acuerdo con el diámetro nominal, el caudal de descarga y la forma de conexión. Si no coincide, puede ser causa de efecto insuficiente o de contrapresión excesiva.
Q3. ¿Instalar un silenciador afecta al rendimiento de la válvula de seguridad?
A3. Se genera una contrapresión debida a la resistencia al paso. Como una contrapresión excesiva puede afectar a la capacidad de descarga, el requisito previo es una selección que quede dentro de la contrapresión admisible.
Q4. ¿La forma de elegir es diferente entre el uso con vapor y con aire?
A4. Las condiciones cambian según el fluido objetivo. En el vapor, el punto de examen principal es el tratamiento del drenaje; en el aire y los gases, el caudal y la presión, por lo que el planteamiento de la estructura y la capacidad es distinto.
Q5. ¿Hay aspectos a tener en cuenta en la instalación en exteriores?
A5. Se verifican la entrada de agua de lluvia, el drenaje, la resistencia del soporte y la resistencia a la intemperie del material absorbente. También se examinan de forma conjunta la orientación del extremo de descarga y la consideración hacia el entorno.
Q6. ¿Se puede añadir a posteriori a una válvula de seguridad ya instalada?
A6. Si el diámetro y la forma del extremo de descarga coinciden, también puede considerarse su instalación posterior. Como es necesario verificar el caudal de descarga y la contrapresión admisible, le rogamos que organice las condiciones y nos consulte.
Resumen
El silenciador es un componente que atenúa, mediante expansión, rectificación del flujo y absorción acústica, el ruido del chorro de alta velocidad que se genera durante la descarga de la válvula de seguridad. Como el efecto varía según las condiciones, tomar los valores como orientativos y verificar en conjunto el fluido objetivo, el caudal de descarga, la presión de entrada, la dirección de descarga y la contrapresión admisible conduce a una selección sin errores.
Si tiene dificultades como “conozco el caudal de descarga, pero no puedo determinar hasta qué punto disminuirá el ruido”, “quiero verificar que la contrapresión al instalar un silenciador no afecte al rendimiento de la válvula de seguridad” o “quiero seleccionar un producto equivalente con el diámetro y la forma que se ajusten a mi válvula de seguridad ya instalada”, le invitamos a utilizar el servicio de consulta técnica y de selección de Yoshitake. Escuchamos las condiciones del fluido y de instalación y le proponemos la forma adecuada de elegir el silenciador.