Post on 03-Jul-2015
Cálculo del área de alivioCálculo del área de alivio
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
1
12520 .
1
k
kC k
k
k
k-12Gas o vapor - Flujo sonico : p2 < p1
k+1
13160.W T.z 35250.V. T.z.MA=
C.Kd.P1.Kb.Kc M C.Kd.P1.Kb.Kc
A= mm2
Kd=Coef de descarga .
Típico: 0.975 para válvulas
0.62 para disco ruptura
p1= Kpa abs
T= Kelvin
W= kg/h
V= Nm3/min (15°C y 1 atm)
Kb= corrección por backpressure
(valvulas de fuelle balanceado)
Kc= corrección si se instala PRV + disco de ruptura (= 0.9, si no =1)
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSVEn una válvula balanceada, si la contrapresión es grande, también aparecen fuerzas no balanceadas que pueden limitar el recorrido del disco, y esto tiene un efecto sobre la capacidad.Se debe corregir el caudal en función de la contrapresión con un coeficiente Kb
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
2 2
(k-1)/k2/k
Flujo subcritico - gases o vapores
Valvula convencional (sin fuelle) o valvula operada por piloto
17.9.W z.T 47.95.V z.T.MA=
F .Kd.Kc M.p1.(p1-p2) F .Kd.Kc p1.(p1-p2)
k 1-rF2= .r
k-1 1-r
r = p2/p1
A= mm2Kd=Coef de descarga . Típico: 0.975 para válvulas 0.62 para disco rupturap1= Kpa absT= KelvinW= kg/hV= Nm3/min (15°C y 1 atm)Kc= corrección si se instala PRV + disco de ruptura (= 0.9, si no =1)
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
11.78.Q GA=
Kd.Kw.Kc.Kv p1-p2
Líquidos:
Kd= Coef. de descarga. Como valor preliminar tomar 0.65 para PRV o 0.62 para disco rupt.
Actualmente el Código ASME VIII Div 1 requiere un ensayo certificado
p1: Presión de set + acumulación (Kpag)
P2: backpressure (Kpag)
G= Gravedad específica
Q= litros/min
Kc= 1 si sólo se instala la válvula
0.9 si se instala en combinación con disco de ruptura
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
1
0.5 1.5
Kv=correccion por viscosidad=
2.878 342.75= 0.9935+ +
Re Re
Q.(18800G)Re=
μ A
Requiere una estimacion previa de A
Kw= Corrección por backpressure (solo para válvulas de fuelle balanceadas)
Líquidos (continuación)
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
.11.78.Q G
A=Kd.Kw.Kc.Kv.Kp 1.25p-p2
Líquidos (continuación)
Si no se requiere certificación de Kd
El efecto de la sobrepresión sobre el coeficiente de descarga se incluye en el coeficiente Kp
P es la presión de set (sin incluir acumulación)
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
Líquidos descargando a una temp Líquidos descargando a una temp superiora su punto de burbuja superiora su punto de burbuja (flashing)(flashing)
Ejemplo: Sobrellenado de una esfera de Ejemplo: Sobrellenado de una esfera de LPG: El fluido descarga como líquido LPG: El fluido descarga como líquido pero flashea dentro de la válvula al pero flashea dentro de la válvula al reducirse la presiónreducirse la presión
2 2 p22 1p1
22
2 2 2
2
2p
2
Balance de cantidad de movimiento
v -vg.Δz .dp + F + W=0
2v= velocidad vol.especifico
en una tobera sin friccion (isoentropica)
v1=0 z=0 W=0 F=0
W.Wv =
A .ρ A
W.1
2 A
v
v
v
vv
p2
1
1/ 2p2
p1
2 2
.dp
2. .dpW
A
v
v
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
1/ 2p222 p1
2
W.v 2. .dp
A
vv
La integral se debe calcular siguiendo una isoentrópica
La presión final no se conoce. Es la presión que existe en el momento que se alcanza la velocidad sónica
Método 1: Partiendo de la presión p1 se va disminuyendo la presión y se calcula el valor de la integral para cada p2. El valor de presión que hace máxima la expresión corresponde a la velocidad en la garganta
Método 2: Calcular para cada p2 la velocidad del sonido
y parar al alcanzar ese valor
sp
vρ s cte
Líquidos descargando a temp superior a su punto de burbuja (continuación)
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
2v=Δi v= 2. i (1)
2
Se toma la densidad de la mezcla que informa el programa
ρ.vG
Líquidos descargando a temp superior a su punto de burbuja (continuación)
Cálculo con Hysis:Simular un expansor con la corriente de entrada igual a la condición del recipiente ydistintas presiones de salida (elegir una expansión adiabática con eficiencia 1)(El trabajo del expansor por unidad de masa, en una tobera isoentrópica sería la variación de energía cinética)
Así se tiene la variación de velocidad, densidad y relación V/L a lo largo de la tobera
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
Líquidos descargando a temp superior a su punto de burbuja (continuación)
Se determina si en algún punto se da alguna de las siguientes condiciones
a) Se alcanza la contrapresión de descarga (flujo subsónico)
b) Se alcanza la velocidad del sonido. La velocidad del sonido se calcula en cada sección de la tobera como
sp
v (2)ρ s
(Para calcular ∆p y ∆ρ se toman los valores en dos intervalos consecutivos)
c) Comparar los valores de velocidad calculados con (1) y (2). Si se alcanza la condición, calcular el área de la tobera como
Area= W/ (Gs. 0.975)
(0.975 es un factor de corrección del API)
Cálculo del área de alivio de la PSVCálculo del área de alivio de la PSV
Orificios normalizadosOrificios normalizados DD 0.11 i0.11 i22 QQ 11.05 i11.05 i22
EE 0.196 i0.196 i22 RR 16 i16 i22
FF 0.307 i0.307 i22 TT 26 i26 i22
GG 0.503 i0.503 i22
HH 0.785 i0.785 i22
JJ 1.33 i1.33 i22
KK 1.83 i1.83 i22
LL 2.85 i2.85 i22
MM 3.6 i3.6 i22
NN 4.34 i4.34 i22
PP 6.38 i6.38 i22
Un mismo tamaño de cuerpo puede tener varios tamaños de orificio
Seleccionar de catálogo según el rating de la brida de entrada
Designación: Ej: 2E6