Válvula de seguridad

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Válvula de seguridad  : accesorios de tubería diseñados para proteger contra la destrucción mecánica de equipos y tuberías por presión excesiva al liberar automáticamente el exceso de líquido , vapor y medios gaseosos de los sistemas y recipientes con una presión superior a la presión establecida. La válvula también debe poder detener la descarga del medio cuando se restablece la presión de funcionamiento. La válvula de seguridad es una válvula de acción directa que opera directamente desde el medio de trabajo, junto con la mayoría de los diseños de válvulas de seguridad yReguladores de presión de acción directa .

Puede ocurrir una sobrepresión peligrosa en el sistema como resultado de factores externos (funcionamiento inadecuado del equipo , transferencia de calor de fuentes externas, circuito térmico y mecánico ensamblado incorrectamente, etc.), y como resultado de procesos físicos internos , debido a algún evento iniciador. que no está prevista por la explotación normal. Las válvulas de seguridad se instalan donde esto puede suceder, es decir, en casi cualquier equipo, pero son especialmente importantes en la operación de recipientes a presión industriales y domésticos .

Existen otros tipos de válvulas de seguridad , pero las válvulas se utilizan más ampliamente debido a la simplicidad de su diseño , facilidad de ajuste, variedad de tipos, tamaños y diseños [1] [2] [3] .

Cómo funciona

La figura explicativa de la derecha es un dibujo de una válvula de resorte de acción directa típica. En su ejemplo, considere un diseño típico. Los componentes obligatorios del diseño de una válvula de seguridad de acción directa son un elemento de cierre y un dispositivo de ajuste que proporcione un efecto de fuerza sobre el elemento sensible asociado con el elemento de cierre de la válvula. El cuerpo de bloqueo consiste en una puerta y una silla de montar . Si consideramos la figura explicativa, entonces, en este caso más simple, el carrete es el obturador y el resorte actúa como el maestro . Con la ayuda del ajustador se ajusta la válvula de tal manera que la fuerza ejercida sobre el carrete asegura su presión contra el asiento del cuerpo de bloqueo e impide el paso del medio de trabajo, en este caso el ajuste se hace con un tornillo especial .

Cuando la válvula de seguridad está cerrada, su elemento sensible se ve afectado por la fuerza de la presión de trabajo en el sistema protegido, que tiende a abrir la válvula y la fuerza del dispositivo de ajuste, que impide la apertura. Con la aparición de perturbaciones en el sistema, que provocan un aumento de la presión por encima de la de trabajo, disminuye el valor de la fuerza de presión del carrete contra el asiento. En el momento en que esta fuerza se vuelve igual a cero, se produce un equilibrio de fuerzas activas de la presión en el sistema y el dispositivo de ajuste en el elemento sensible de la válvula. El cuerpo de cierre comienza a abrirse, si la presión en el sistema no deja de aumentar, el medio de trabajo se descarga a través de la válvula.

Con una disminución de la presión en el sistema protegido, provocada por la descarga del medio, desaparecen las influencias perturbadoras. El cuerpo de cierre de la válvula se cierra bajo la acción de la fuerza del ajustador.

La presión de cierre en algunos casos resulta ser un 10-15% inferior a la presión de trabajo, esto se debe a que para crear la estanqueidad del cuerpo de cierre después del accionamiento, se requiere una fuerza mucho mayor que la que fue suficiente para mantener la estanqueidad de la válvula antes de abrirla. Esto se explica por la necesidad de vencer la fuerza de adhesión de las moléculas del medio que pasa a través del espacio entre las superficies de sellado del carrete y el asiento durante el aterrizaje, para desplazar este medio. Asimismo, la reducción de la presión es facilitada por el retraso en el cierre del cuerpo de cierre, asociado al impacto sobre el mismo de fuerzas dinámicas provenientes del paso del flujo del medio, y la presencia de fuerzas de rozamiento , requiriendo un esfuerzo adicional para su cierre completo [ 2] .

Clasificación de válvulas de seguridad

Según el principio de acción Por la naturaleza del ascenso del órgano de cierre. Según la altura de elevación del cuerpo de cierre Por tipo de carga en el carrete

Diferencias de diseño

Las válvulas de seguridad suelen tener un cuerpo en ángulo, pero también pueden tener un cuerpo recto, independientemente de esto, las válvulas se instalan verticalmente para que el vástago caiga hacia abajo al cerrar.

La mayoría de las válvulas de seguridad se fabrican con un solo asiento en el cuerpo, pero existen diseños con dos asientos instalados en paralelo [4] .

Las válvulas de elevación baja se denominan válvulas de seguridad, en las que la altura de elevación del elemento de bloqueo (carrete, plato) no supera 1/20 del diámetro del asiento, las válvulas de elevación total, en las que la altura de elevación es 1/4 de la diámetro del asiento o más [3] . También existen válvulas con una altura de asiento de 1/20 a 1/4, por lo general se les llama elevación media. En las válvulas de baja elevación y elevación media, la elevación del carrete sobre el asiento depende de la presión del medio, por lo que se denominan convencionalmente válvulas de acción proporcional , aunque la elevación no es proporcional a la presión del medio de trabajo. Estas válvulas se utilizan generalmente para líquidos donde no se requiere una gran capacidad. En las válvulas de apertura total, la apertura se produce inmediatamente a la carrera completa del plato, por lo que se denominan válvulas on/off . Estas válvulas son muy eficientes y se utilizan tanto en medios líquidos como gaseosos [4] [5] .

Las mayores diferencias en el diseño de las válvulas de seguridad están en los tipos de carga en el carrete.

Válvulas de resorte

En ellos, la presión del medio sobre la bobina es contrarrestada por la fuerza de compresión del resorte. La misma válvula de resorte se puede utilizar para diferentes ajustes de presión de ajuste colocando diferentes resortes. Muchas válvulas se fabrican con un mecanismo especial (palanca, hongo, etc.) de voladura manual para controlar el soplado de la válvula. Esto se hace para verificar la operatividad de la válvula, ya que durante la operación pueden surgir varios problemas, como pegado, congelamiento, pegado del carrete al asiento. Sin embargo, en algunas industrias en ambientes agresivos y tóxicos , altas temperaturas y presiones, el soplado de control puede ser muy peligroso, por lo que para este tipo de válvulas no se prevé e incluso se prohíbe la posibilidad de soplado manual [6] .

En la mayoría de los casos, los resortes están expuestos al medio de trabajo, que se descarga de la tubería o del tanque cuando se dispara; se utilizan recubrimientos especiales para resortes para protegerlos contra entornos ligeramente agresivos. No hay sello de vástago en estas válvulas. En los casos de trabajar con medios agresivos en instalaciones químicas y algunas otras, el resorte se aísla del medio de trabajo sellando la varilla con un prensaestopas , un fuelle o una membrana elástica . El sello de fuelle también se usa en los casos en que no se permite la fuga del medio a la atmósfera , por ejemplo, en plantas de energía nuclear [5] [7] .

Válvulas de palanca de carga

En tales válvulas, la fuerza ejercida sobre el carrete por la presión del medio de trabajo es contrarrestada por la fuerza de la carga transmitida a través de la palanca al vástago de la válvula . El ajuste de tales válvulas a la presión de apertura se realiza fijando una carga de cierta masa en el brazo de palanca. Las palancas también se utilizan para purgar manualmente la válvula. Dichos dispositivos no pueden utilizarse en embarcaciones móviles [8] .

El sellado de silletas de gran diámetro requiere masas de pesos importantes sobre palancas largas, lo que puede provocar fuertes vibraciones en el dispositivo; en estos casos, se utilizan cuerpos, dentro de los cuales la sección transversal de descarga media está formada por dos silletas paralelas, que están bloqueadas por dos bobinas utilizando dos palancas con pesos. Así, dos compuertas de operación paralela están montadas en una carcasa, lo que permite reducir el peso de la carga y la longitud de las palancas, asegurando el funcionamiento normal de la válvula [5] .

Válvulas de resorte magnético

Estos dispositivos utilizan un accionamiento electromagnético , lo que significa que no son válvulas de acción directa. Los electroimanes en ellos pueden proporcionar una presión adicional del carrete al asiento, en este caso, cuando se alcanza la presión de respuesta por una señal de los sensores, el electroimán se apaga y solo el resorte contrarresta la presión, la válvula comienza a funcionar. como una válvula de resorte regular. Además, el electroimán puede crear una fuerza de apertura, es decir, oponerse al resorte y abrir la válvula a la fuerza. Hay válvulas en las que el accionamiento electromagnético proporciona tanto una fuerza adicional de presión como de apertura, en este caso el resorte sirve como una red de seguridad en caso de un corte de energía , cuando se corta la energía, dichos dispositivos comienzan a funcionar como un resorte de acción directa. válvulas

Las válvulas de resorte magnético se utilizan con mayor frecuencia en dispositivos de seguridad de impulso complejos como válvulas de control o de impulso [6] [7] .

Requisitos técnicos para válvulas de seguridad

El requisito principal y más importante para las válvulas de seguridad es una alta confiabilidad , que incluye:

Las válvulas de seguridad están sujetas a inspección periódica por parte de un organismo especializado o prueba en funcionamiento. Todas las válvulas deben someterse a pruebas de resistencia, estanqueidad y estanqueidad de los prensaestopas y las superficies de sellado [2] [8]

Reglas y normas

Debido al uso generalizado de las válvulas de seguridad , las normas y reglamentos aplicables a las mismas se encuentran en todos los documentos que rigen el uso de todos los equipos protegidos por ellas. Por ejemplo: Normas y reglas federales en el campo de la seguridad industrial "Reglas de seguridad industrial para instalaciones de producción peligrosas que utilizan equipos que funcionan bajo presión excesiva" en Rusia o "Código de calderas y recipientes a presión" en EE . UU . También existen documentos de la industria dedicados exclusivamente a las válvulas de seguridad de aplicación a cualquier equipo, por ejemplo “Válvulas de seguridad para calderas de vapor y agua caliente. Requisitos técnicos (GOST 24570-81)"

Debido a la responsabilidad especial de las válvulas de seguridad para garantizar la seguridad de los sistemas a los que sirven, la supervisión de su uso y la aprobación de reglas y normas la llevan a cabo organizaciones especialmente autorizadas por el estado , por ejemplo, en Rusia es Rostekhnadzor [5] [8] .

Notas

  1. ↑ D. F. Gurevich. Accesorios de tubería Manual de referencia. - Moscú: LKI, 2008. - Pág. 368. - ISBN 978 5 382 00409 9 .
  2. ↑ 1 2 3 Bajo la dirección general de S. I. Kosykh. Accesorios de tubería con control automático.Manual. - Leningrado: Mashinostroenie, 1982.
  3. ↑ 1 2 Accesorios para tuberías Términos y definiciones . GOST R 52720-2007 . Agencia Federal de Regulación Técnica y Metrología . Consultado el 10 de junio de 2010. Archivado desde el original el 2 de marzo de 2012.
  4. ↑ 1 2 A. I. Goshko. Herrajes industriales de uso general y especial. Directorio. — Moscú: Melgo, 2007.
  5. ↑ 1 2 3 4 R. F. Usvatov—Usyskin. Hablemos de los accesorios. — Moscú: Vitex, 2005.
  6. ↑ 1 2 Reglas para el diseño y operación segura de equipos y tuberías de centrales nucleares (PNAE G-7-008-89)
  7. ↑ 1 2 Sistemas tecnológicos del compartimiento del reactor. BNPP: TsPP, 2000.
  8. ↑ 1 2 3 Reglas para el diseño y operación segura de recipientes a presión (PB 03-576-03)

Véase también

  Ir al elemento de Wikidata  diccionarios y enciclopedias
En catálogos bibliográficos