El control de sobrepresión es el uso de diferentes técnicas y equipos en un sistema hidráulico para evitar cualquier aumento excesivo de presión (también conocido como sobrepresión) que pueda provocar que la presión del proceso hidráulico supere la presión máxima de trabajo del equipo mecánico utilizado en el sistema.
Los picos de presión hidráulica se generan cuando la velocidad de un fluido cambia repentinamente y se vuelve inestable o transitoria. Las fluctuaciones en la velocidad del fluido se generan por restricciones como el arranque o la parada de una bomba , la apertura o el cierre de una válvula o una reducción en el tamaño de la línea. Los picos de presión hidráulica se pueden generar en cuestión de segundos en cualquier lugar donde cambie la velocidad del fluido y pueden viajar a través de una tubería a una velocidad muy alta, dañando el equipo o provocando fallas en las tuberías por sobrepresión. Los sistemas de alivio de picos de presión absorben y limitan los picos de presión alta, evitando que la presión se desplace a través del sistema hidráulico. Los métodos para controlar los picos de presión hidráulica incluyen el uso de una válvula de alivio de picos de presión cargada con gas, válvulas de seguridad de presión cargadas con resorte, válvulas operadas por piloto, supresores de picos de presión y discos de ruptura.
Los productos de control de sobretensiones se han utilizado en muchas industrias para proteger la presión máxima de trabajo del sistema hidráulico durante décadas. Las aplicaciones típicas de los equipos de alivio de sobretensiones son en tuberías en estaciones de bombeo , colectores de recepción en instalaciones de almacenamiento, control de contrapresión, carga/descarga marina, aplicaciones específicas del sitio donde los aumentos de presión son generados por el sistema de automatización o cualquier ubicación considerada crítica por una empresa de ingeniería que realiza un análisis de sobretensiones.
Los supresores de sobretensiones alivian las sobretensiones actuando como amortiguadores de pulsaciones . La mayoría de los supresores tienen un tanque de metal con una vejiga elástica interna en su interior. Dentro del tanque, presurizan la parte superior de la vejiga con un gas comprimido mientras el producto llega a la parte inferior del recipiente de presión. El gas en la vejiga suministra al sistema su punto de ajuste. Durante el funcionamiento normal, a medida que las condiciones del proceso comienzan a generar presión, la vejiga interna se contrae debido al aumento de presión, lo que permite que el líquido se desplace hacia el recipiente de presión del supresor de sobretensiones, lo que agrega volumen a la ubicación. Este aumento en el volumen físico evita que la presión aumente a niveles peligrosos.
Ventajas:
Desventajas:
Un disco de ruptura , también conocido como disco de ruptura , disco de ruptura o diafragma de ruptura, es un dispositivo de alivio de presión de un solo uso que no se vuelve a sellar y que, en la mayoría de los usos, protege un recipiente, equipo o sistema a presión de la sobrepresurización o condiciones de vacío potencialmente dañinas. Un disco de ruptura es una pieza de sacrificio porque tiene una membrana de un solo uso que falla a una presión diferencial predeterminada, ya sea positiva o de vacío. La membrana generalmente está hecha de metal, pero se puede utilizar casi cualquier material para adaptarse a una aplicación particular. Los discos de ruptura brindan una respuesta instantánea (en milisegundos) a un aumento o disminución en la presión del sistema, pero una vez que el disco se ha roto, no se volverá a sellar. Debido al uso único de este disco, se requiere que alguien reemplace la placa una vez que se ha roto. Los dispositivos de un solo uso son inicialmente rentables, pero puede resultar lento y laborioso cambiarlos repetidamente.
Ventajas:
Desventajas:
Las válvulas de seguridad de presión accionadas por resorte utilizan un resorte comprimido para mantener la válvula cerrada. La válvula permanecerá cerrada hasta que la presión del proceso supere el punto de ajuste de la presión del resorte. La válvula se abrirá al 100 % cuando se alcance el punto de ajuste y permanecerá abierta hasta que se alcance un determinado factor de purga. A menudo, la purga es un porcentaje del punto de ajuste, como el 20 % del punto de ajuste. Eso significa que la válvula permanecerá abierta hasta que la presión del proceso disminuya al 20 % por debajo del punto de ajuste de la válvula de alivio accionada por resorte.
Ventajas:
Desventajas:
Las válvulas de alivio de sobrepresión son conocidas por su rápida velocidad de respuesta, excelentes características de flujo y durabilidad en aplicaciones de alta presión. Las válvulas de alivio de sobrepresión están diseñadas para tener un punto de ajuste ajustable que está directamente relacionado con la presión máxima de la tubería/sistema. Cuando el producto en la entrada de la válvula excede el punto de ajuste, obliga a la válvula a abrirse y permite que el exceso de sobrepresión se purgue en un tanque de separación o se recircule en una tubería diferente. Entonces, en caso de sobrepresión, la mayor parte de la presión se absorbe en el líquido y la tubería, y solo la cantidad de líquido que es necesaria para aliviar las presiones de proporciones peligrosas se descarga en el tanque de alivio de sobrepresión. Algunos fabricantes de válvulas utilizan el estilo de pistón con un sistema de control de nitrógeno y cámaras de distribución externas , mientras que otros utilizan tubos elastoméricos, pilotos externos o cámaras internas.
Las válvulas de alivio de sobrepresión accionadas por piloto se utilizan normalmente para proteger tuberías que transportan productos de baja viscosidad , como gasolina o diésel . Este tipo de válvula se instala aguas abajo de la bomba o válvula que crea la sobrepresión. La válvula está controlada por una válvula piloto externa, normalmente cerrada. La válvula piloto se ajustará al punto de ajuste deseado del sistema, con una línea de detección que corre aguas arriba de la válvula. Cuando las condiciones del proceso aguas arriba comienzan a superar el punto de ajuste del piloto, la válvula comienza a abrirse y a aliviar el exceso de presión hasta que se alcanza la presión correcta, lo que hace que la válvula se cierre.
Ventajas:
Desventajas:
Las válvulas de alivio de sobrepresión cargadas con gas de tipo pistón funcionan con un diseño de pistón equilibrado y se pueden utilizar en una variedad de aplicaciones porque pueden manejar productos de viscosidad alta y baja manteniendo una rápida velocidad de respuesta. Un gas inerte, más comúnmente nitrógeno, se carga en el lado posterior del pistón, lo que fuerza el cierre de la válvula. La presión de nitrógeno en el lado posterior del pistón es en realidad lo que determina el punto de ajuste de las válvulas. Estas válvulas permanecerán cerradas hasta que la presión de entrada exceda el punto de ajuste/presión de nitrógeno, momento en el cual la válvula se abrirá desde la alta presión y permanecerá abierta mientras la presión del proceso sea superior a la presión del nitrógeno. Una vez que la presión del proceso comience a disminuir, la válvula comenzará a cerrarse. Una vez que la presión del proceso sea inferior a la presión del nitrógeno , la válvula se cerrará nuevamente.
Ventajas:
Desventajas:
Las válvulas de alivio cargadas con gas con bota de goma funcionan mediante el uso de presión de nitrógeno cargada en el diámetro exterior de una bota de goma que cubre el camino del flujo a través de la válvula de alivio. Mientras la presión del proceso sea inferior a la presión del nitrógeno, la válvula estará cerrada. Tan pronto como la presión del proceso supere la presión del nitrógeno, el producto en la línea fuerza la bota de goma a alejarse de la barrera y permite que el producto pase a través de la válvula. Cuando la presión del proceso disminuye por debajo de la presión del nitrógeno, la válvula se cierra nuevamente.
Ventajas:
Desventajas:
Existen muchos enfoques diferentes para controlar los equipos de alivio de sobretensión. Todo comienza con la tecnología utilizada en la aplicación específica. Las válvulas de seguridad de presión accionadas por resorte y las válvulas accionadas por piloto se controlan mecánicamente utilizando la presión de un resorte comprimido. Por lo general, hay un vástago de ajuste que permite realizar pequeños ajustes en el punto de ajuste comprimiendo o descomprimiendo el resorte. Este diseño está limitado por la presión que puede generar el resorte en la válvula.
Las válvulas de alivio cargadas con gas se controlan mediante la presión de nitrógeno que se carga en la válvula de alivio. Si no hay control sobre la presión de nitrógeno, el gas nitrógeno se expandirá y contraerá con el cambio de temperatura ambiente. A medida que la presión de nitrógeno varía con la temperatura, también lo hace el punto de ajuste de la válvula de alivio.
La presión del nitrógeno se ha controlado tradicionalmente mediante reguladores mecánicos. Los reguladores están diseñados para funcionar en condiciones de flujo. Cuando se utilizan en el sistema de cámara de extremo cerrado de una válvula de alivio de sobrepresión, también deben realizar una función de encendido/apagado para corregir la expansión y contracción térmica. Al ser un dispositivo de control de presión diseñado para su uso en condiciones de flujo, no es adecuado para realizar la función de encendido/apagado necesaria en un sistema de extremo cerrado, como una cámara de válvula de alivio de sobrepresión.
Otro problema común es que los reguladores deben funcionar fuera de sus límites de diseño cuando realizan las correcciones necesarias para la expansión y contracción térmica. El volumen de gas que se debe agregar o purgar del sistema es tan pequeño que el regulador debe funcionar por debajo del umbral mínimo de su curva de rendimiento. Como resultado, se realizan correcciones inconsistentes a la presión del sistema que afectan el punto de ajuste de la válvula de alivio cargada con gas.
Un método muy preciso y confiable para controlar la presión de nitrógeno en una válvula de alivio de presión cargada con gas es utilizar un sistema de control electrónico para agregar y liberar presión de nitrógeno de la válvula de alivio de presión cargada con gas. Esta técnica garantiza la precisión del punto de ajuste y la repetibilidad necesarias en esta aplicación crítica.