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Dimensionamiento de válvula de alivio: cuándo abre y por qué
El dimensionamiento de válvula de alivio para líquidos según API 520 da el área de orificio A = 11,78 * Q / (Kd * Kw * Kc * Kv) * sqrt(G / (p1 - p2)), evaluada en la presión de alivio, que es el ajuste más la sobrepresión permitida (10 % aquí). Luego se elige el orificio normalizado API 526 inmediatamente mayor.
Cierra la válvula del proceso hasta bloquear la línea. La presión sube por la curva de la bomba hasta la presión de ajuste; la válvula de alivio abre y devuelve el exceso al tanque.
Prueba rápida
Tres preguntas sobre esta lección. ¿Fallaste? La explicación aparece al instante.
1. La PSV se dimensiona para pasar el caudal de alivio a la…
2. Si la PSV abre con frecuencia en la operación normal, la causa probable es…
3. En una línea bombeada, la PSV protege principalmente contra…
Por qué sucede
Las flechas comparan con el proceso pidiendo 60 m³/h.
Ajuste y sobrepresión
La PSV empieza a abrir en la presión de ajuste y debe pasar todo el caudal de alivio hasta la sobrepresión permitida, aquí 10 %. Se dimensiona en esa presión de alivio.
Continuidad en la descarga
Con la PSV abierta, la bomba ve dos caminos: el proceso y el retorno al tanque. Con el proceso bloqueado, todo el caudal de la bomba sale por la PSV.
Área del orificio (API 520, líquido)
El motor calcula el área requerida, corrige por viscosidad (Kv) y contrapresión (Kw) y elige el orificio normalizado API 526 inmediatamente mayor.
Por qué proteger
Sin la PSV, con la línea bloqueada la presión subiría hasta el shut-off de la bomba. Si la tubería, los instrumentos o el equipo no soportan esa presión, la PSV es la última barrera. La bomba sigue girando, por eso el alivio vuelve al tanque.
Bomba didáctica con curva ilustrativa.
Fórmulas en texto
- Presión de alivio
P_alivio = P_ajuste * (1 + sobrepresion)- P_alivio = presión de alivio (bar g) · P_ajuste = presión de ajuste (bar g) · sobrepresion = aumento permitido sobre el ajuste (fracción; 10 % en la lección)
- Continuidad en la descarga de la bomba
Q_bomba = Q_proceso + Q_PSV- Q_bomba = caudal de la bomba (m3/h) · Q_proceso = caudal hacia el proceso (m3/h) · Q_PSV = caudal aliviado de vuelta al tanque (m3/h)
- Área requerida, API 520 líquido (unidades SI)
A = 11.78 * Q / (Kd * Kw * Kc * Kv) * sqrt(G / (p1 - p2))- A = área efectiva requerida del orificio (mm2) · Q = caudal de alivio (L/min) · Kd = coeficiente de descarga efectivo (0,65 en el predimensionamiento) · Kw = corrección por contrapresión (1 para válvula convencional) · Kc = corrección por combinación (1 sin disco de ruptura, 0,9 con) · Kv = corrección por viscosidad (-) · G = gravedad específica a la temperatura de flujo (-) · p1 = presión de alivio (kPa g) · p2 = contrapresión (kPa g)
- Condición de protección
p_PSV <= P_alivio < P_shutoff- p_PSV = presión en la entrada de la PSV (bar g) · P_shutoff = presión de shut-off de la bomba con la línea bloqueada (bar g)
Preguntas frecuentes
¿Qué sobrepresión se permite en una válvula de alivio para líquidos?
Para una válvula única fuera del caso de incendio, el límite habitual es 10 % sobre la presión de ajuste (a la MAWP), y la válvula debe pasar todo el caudal de alivio a esa presión. En caso de incendio se permite 21 %.
¿Qué Kd usar para dimensionar una válvula de alivio de líquido?
En el predimensionamiento de una válvula con internos certificados para líquido, la API 520 usa Kd = 0,65. La verificación final usa el coeficiente certificado de la válvula elegida.
¿Cómo elegir la letra del orificio según API 526?
Calcula el área requerida con la ecuación de la API 520 y toma el orificio normalizado inmediatamente mayor de la API 526, de la D a la T. Nunca redondees hacia abajo.
¿Por qué poner una válvula de alivio en la descarga de la bomba?
Con la línea bloqueada, la bomba centrífuga sube por su curva hasta la presión de shut-off. Si la tubería, los instrumentos o los equipos no soportan esa presión, la válvula de alivio abre y devuelve el exceso al tanque.