Válvulas de Venteo de Tanques o Válvulas de alivio de Presión/Vacío

«Para la conservación, seguridad y protección del medio ambiente»

Las válvulas de venteo, también llamadas válvulas alivio de presión/vacío (PVRV – Pressure vacuum relief valves) están diseñadas para usarse en tanques de almacenamiento de líquidos atmosféricos y de baja presión. Aquí explicaremos por qué se necesitan las válvulas de alivio presión/vacío en tanques y el método de dimensionamiento y especificación de las válvulas. Se identifican los peligros asociados con la acumulación de presión y vacío, especialmente en tanques que almacenan líquidos inflamables y combustibles. También explicaremos el funcionamiento de las válvulas, su papel en la operación segura de la planta y la importancia de minimizar la evaporación y emisiones.

ACUMULACIÓN DE PRESIÓN/VACÍO

El uso de tanques y recipientes de gran capacidad para el almacenamiento temporal de líquidos inflamables o combustibles es una práctica común en una amplia gama de empresas comerciales e industriales. Estos tanques proporcionan contenedores de volumen fijo para contener los líquidos transferidos (llenado y vaciado) a través de sistemas de tuberías conectados. En cualquier tanque de techo fijo, el volumen por encima del nivel del líquido se conoce como espacio de vapor.

Suponga que un tanque es completamente hermético al vapor y que se bombea líquido dentro y fuera del tanque. Llenar el tanque eleva el nivel del líquido y hace que el espacio de vapor disminuya (los vapores se comprimen), con el consiguiente aumento de la presión en el espacio de vapor. Alternativamente, si se extrae líquido del tanque, el espacio de vapor aumenta (se permite que los vapores se expandan) y la presión en el espacio de vapor disminuye.

Ahora suponga que el tanque está nuevamente completamente hermético al vapor, no se está transfiriendo líquido (el nivel del líquido no cambia), pero el líquido en el tanque se está calentando o enfriando. La adición de calor hace que se generen vapores que evolucionan hacia el espacio cerrado de vapor. El resultado es un aumento de presión en el espacio de vapor. El enfriamiento del líquido provoca la contracción de los vapores y la correspondiente disminución de la presión en el espacio de vapor.

Los escenarios descritos anteriormente reflejan los peligros comunes asociados con el almacenamiento de líquidos inflamables en tanques de techo fijo. A menos que los tanques estén equipados con dispositivos de venteo debidamente diseñados y especificados, la presión excesiva y/o las acumulaciones de vacío en el espacio de vapor pueden provocar daños graves en el tanque. Las válvulas de alivio de presión y vacío están diseñadas específicamente para abordar y eliminar esta situación potencialmente peligrosa.

Venteo normal: en las operaciones diarias del tanque, los cambios en el nivel de líquido se deben al llenado y vaciado rutinario del tanque. Los cambios en la temperatura de los vapores y líquidos en el tanque son el resultado de variaciones en las temperaturas atmosféricas ambientales (por ejemplo, temperaturas más altas durante el día; temperaturas más frías durante la noche). Descargar el volumen de vapores generados (alivio de presión), o inhalar el volumen de aire de reposición requerido (alivio de vacío), durante tales actividades se define como venteo normal.

Venteo de emergencia: la temperatura del líquido y los vapores almacenados también puede aumentar como resultado de la exposición del tanque a un fuego externo. Se puede transferir una cantidad significativa de calor a través de la pared del tanque y el volumen de vapores generados como resultado de esta entrada de calor puede ser sustancial. Proporcionar un medio para descargar este gran volumen de vapores y prohibir un aumento de presión dentro del tanque se define como venteo de emergencia.

PÉRDIDAS POR EVAPORACIÓN

Además de proteger un tanque de la presión y el vacío excesivos, las válvulas de presión/vacío (PVRV) también juegan un papel clave en la reducción de las pérdidas por evaporación del producto y las emisiones fugitivas. Las PVRV están diseñadas para permanecer cerradas hasta que deban abrirse para proteger los tanques. Los vapores están contenidos y no se liberan a la atmósfera. La reducción en la pérdida de producto en comparación con una tubería de venteo abierta es significativa. Se minimiza la emisión de vapores a la atmósfera. Las PVRV de los tanques son una herramienta importante en los intentos de cualquier empresa de cumplir con los mandatos de la Ley de Aire Limpio sobre la contaminación del aire.

OPERACIÓN DE VENTEO

El método de funcionamiento de las PVRV es sencillo. Las válvulas están montadas en una conexión de boquilla que conecta al espacio de vapor del tanque. Cada válvula incluye un asiento mecanizado que está cerrado por un disco de sellado móvil (conjunto de paleta). El conjunto de paleta se mantiene en su posición cerrada mediante pesos, resortes o pasadores de pandeo (según el estilo de venteo). La cantidad de fuerza de cierre aplicada determina el punto de ajuste del venteo. La presión en el espacio de vapor del tanque empuja contra el conjunto de paleta, en oposición a la fuerza de cierre. Cuando la presión del tanque alcanza el punto de ajuste de venteo, el conjunto de paleta se eleva y se permite que los vapores escapen del tanque a través de la válvula. La presión y/o vacío en el espacio de vapor del tanque se mantiene dentro de un rango seguro dentro de los limites de diseño del tanque.

Las válvulas de alivio de presión/vacío están disponibles en una variedad de tamaños. Las válvulas de mayor tamaño proporcionan una mayor capacidad de flujo que las válvulas de menor tamaño. Al elegir el tamaño adecuado, la siguiente información es importante:

1. LA CANTIDAD DE VAPOR/AIRE QUE DEBE PASAR A TRAVÉS DE LA VÁLVULA.

La cantidad de vapores que deben eliminarse generalmente se indica en pies cúbicos estándar de aire por hora (SCFH) o metros cúbicos de aire por hora (m3/h). Los métodos para calcular estos volúmenes para situaciones específicas de ventilación normal y de emergencia se pueden encontrar en 29CFR – OSHA 1910.106.

2. LA PRESIÓN/VACÍO DE DISEÑO DEL TANQUE DE ALMACENAMIENTO.

Los tanques de almacenamiento son estructuras mecánicas. Hay límites en cuanto a la presión y el vacío que pueden soportar antes de que se dañen. Estos límites se conocen como presión y vacío de diseño del tanque.

3. CUALQUIER CARACTERÍSTICA DE FUNCIONAMIENTO DEL SISTEMA DE TANQUE QUE REQUIERA QUE SE MANTENGA UNA PRESIÓN O VACÍO ESPECIFICADA EN EL TANQUE (MINIMUM VENT SET POINT).

La válvula de alivio permanecerá cerrada hasta que se alcance la presión de seteo. Si es necesario mantener algo de presión en el tanque durante las operaciones normales, la válvula debe setearse de manera que no se abra y no comience a aliviar por debajo de esa presión.

4. LA CAPACIDAD DE FLUJO DE LA VÁLVULA.

Cada tamaño y estilo de válvula de alivio hará fluir volúmenes específicos de vapores a una presión determinada. Estas capacidades de flujo de venteo están disponibles en la ficha técnica del modelo de la válvula.

La clave para dimensionar una válvula para aliviar la presión o el vacío es asegurarse de que la válvula (con set point) elegida fluya la cantidad requerida de vapores a una presión menor que la presión de diseño del tanque. Esto asegura que nunca se exceda la presión o el vacío de diseño del tanque.

MATERIALES DE CONSTRUCCIÓN

Las válvulas de alivio están disponibles en una amplia gama de materiales (aluminio, acero inoxidable, hierro dúctil, hastelloy, PVC, FRP, etc.). El material debe ser compatible con las condiciones de servicio. La elección inadecuada del material puede provocar la contaminación del producto almacenado o la reducción de la capacidad del respiradero para funcionar de forma segura. La información sobre la resistencia a la corrosión de los materiales en diversas condiciones de servicio está disponible en manuales de corrosión y diccionarios químicos.