Los tanques de almacenamiento atmosféricos y de baja presión se utilizan comúnmente en la industria de procesos. Sin embargo, durante la operación, los cambios en el nivel de líquido dentro del tanque o las fluctuaciones en las temperaturas externas pueden hacer que el gas dentro del tanque se expanda o se contraiga. Esto conduce a fluctuaciones en la presión de la fase gaseosa dentro del tanque, lo que fácilmente puede causar que el tanque se sobrepresurice o se aspire insuficientemente. En casos graves, esto puede provocar que el tanque se sobrepresurice y provoque pandeo o falta de aspiración.
Para evitar situaciones tan peligrosas, los diseñadores de procesos suelen instalar válvulas de ventilación en la parte superior del tanque. Estas válvulas ayudan a mantener el equilibrio de presión y garantizan que el tanque permanezca intacto durante la sobrepresurización o la falta de vacío. Al hacerlo, ayudan a proteger la seguridad del tanque de almacenamiento y reducen la volatilidad y la pérdida de materiales en su interior. Además, también promueven la seguridad y la protección del medio ambiente, lo que los convierte en un componente crucial de la industria de procesos.
La estructura interna de una válvula de ventilación se compone esencialmente de un disco de válvula de presión (válvula de exhalación) y un disco de válvula de vacío (válvula de inhalación), que pueden estar dispuestos uno al lado del otro o superpuestos.
Cuando la presión dentro del tanque de almacenamiento es igual a la presión atmosférica, el disco de la válvula y el asiento tanto de la válvula de presión como de la válvula de vacío están bien ajustados, y la estructura de sellado en el borde del asiento tiene un efecto de "adsorción", asegurando que la El asiento está herméticamente sellado. Cuando aumenta la presión o el grado de vacío, el disco de la válvula comienza a abrirse, pero debido al efecto de “adsorción” aún presente en el borde del asiento, aún se puede mantener un buen sellado.
Cuando la presión dentro del tanque alcanza un cierto valor, la válvula de presión se abre y el gas dentro del tanque se descarga a la atmósfera exterior a través de la válvula de exhalación, mientras que la válvula de vacío se cierra debido a la presión positiva dentro del tanque. Por el contrario, cuando la presión dentro del tanque cae a un cierto grado de vacío, la válvula de vacío se abre debido a la presión positiva de la atmósfera y el aire exterior ingresa al tanque a través de la válvula de inhalación, mientras que la válvula de presión está cerrada.
En ningún momento se podrán abrir al mismo tiempo la válvula de presión y la válvula de vacío. Cuando la presión o el grado de vacío dentro del tanque cae a un estado de presión de funcionamiento normal, tanto la válvula de presión como la válvula de vacío se cierran y el proceso de exhalación o inhalación se detiene.
| Fallas comunes | Localización de averías |
|---|---|
| Fuga de aire | Causado por corrosión, rayones en la superficie de contacto, deformación o inclinación de la guía. |
| Atascos | Debido a una instalación incorrecta o deformación del tanque, inclinación de la guía u oxidación en el vástago de la válvula. |
| Adhesión | Los depósitos en el disco, el asiento y la guía de la válvula provocan adherencia con el tiempo. |
| Atasco | Acumulación de polvo, óxido o impurezas en la válvula o tubería de ventilación. |
| congelación | El vapor de agua en el aire se condensa y se congela en el cuerpo de la válvula, el disco, el asiento y la guía. |
| Las válvulas de presión/vacío permanecen abiertas | La válvula de presión o vacío permanece abierta y no cierra. |
(1) Verifique si hay problemas comunes como permanencia abierta, fugas de aire, adherencias, atascos, obstrucciones, congelación y óxido.
(2) Verifique si la junta de sellado tiene fugas y reemplácela si es necesario.
(3) Compruebe si el disco de la válvula gira con flexibilidad y si hay fallos de atasco.
(4) Verifique si la malla del sello del cuerpo de la válvula está congelada o bloqueada y si hay polvo o suciedad adheridos a la malla.
(5) Compruebe si el disco de la válvula, el asiento de la válvula, la guía, el resorte neumático de la guía y otras piezas metálicas están oxidados o tienen depósitos y límpielos con queroseno.
(6) Verifique si la válvula de ventilación funciona normalmente durante la entrada y salida de material del tanque de almacenamiento.
Los parallamas son dispositivos de seguridad que se utilizan para evitar la propagación de llamas en gases y vapores inflamables, permitiendo el paso del gas mientras bloquean la llama. Se utilizaron originalmente en la industria petrolera y desde entonces se han utilizado ampliamente en la minería, las minas de carbón, el transporte acuático y la industria química.
Los parallamas se componen principalmente de una carcasa y un elemento filtrante, siendo el elemento filtrante el componente principal que evita la propagación de la llama. Dependiendo del tipo de elemento filtrante utilizado, los parallamas se pueden clasificar en parallamas de tipo empaquetado, parallamas de tipo placa, parallamas de malla metálica, parallamas de fuelle y parallamas sellados con líquido.
Tomando como ejemplo el apagallamas de fuelle de uso común, su elemento filtrante está hecho de fuelles delgados de acero inoxidable y tiras planas enrolladas en forma de disco (ver Figura 1). Su capacidad de extinción de llamas depende únicamente del tamaño de los orificios transversales triangulares formados por los fuelles en el elemento filtrante y del espesor del elemento filtrante.
Cuando la llama pasa a través del elemento filtrante, los orificios de sección transversal triangular la cortan en numerosas llamas pequeñas, lo que aumenta el área de contacto entre la llama y la pared del canal, mejora la transferencia de calor y reduce la temperatura de la llama por debajo de su punto de ignición, evitando así la propagación de la llama.
Además, debido al efecto de pared del parallamas, la probabilidad de colisión entre los radicales libres y la pared del canal aumenta a medida que el gas combustible se quema a través del canal estrecho del parallamas, lo que resulta en una disminución en el número de radicales libres que participan en el reacción.
Cuando el canal del parallamas se vuelve lo suficientemente estrecho, la colisión entre los radicales libres y la pared del canal se vuelve dominante, lo que conduce a una fuerte disminución en el número de radicales libres y, por lo tanto, suprime la propagación de la llama al gas no quemado.
En determinadas condiciones, un parallamas adecuado puede impedir eficazmente la propagación de las llamas. Sin embargo, cada tipo de apagallamas tiene su rango de trabajo específico. Si las condiciones de funcionamiento exceden este rango, el apagallamas no puede garantizar su eficacia. Por lo tanto, los parallamas deben seleccionarse con cuidado.
Durante el proceso de selección, el primer paso es determinar la ubicación, el tipo de medio (nivel de explosión) y las condiciones de funcionamiento (presión, temperatura) del parallamas. Luego, el parallamas del extremo de la tubería/tubería se divide de acuerdo con el escenario de uso y las condiciones de combustión se determinan en función de la posición de instalación, el tipo de medio y las condiciones de operación para completar la selección preliminar del parallamas.
A partir de la selección preliminar se consideran otros parámetros para tomar la decisión final. Estos parámetros incluyen el método de conexión, la capacidad de ventilación, la caída de presión máxima permitida, el material de la carcasa/disco del apagallamas, los estándares de diseño, el diseño concéntrico/excéntrico y si se requiere una camisa calefactora.
En los parámetros mencionados anteriormente, las condiciones de trabajo que son simples se pueden determinar directamente según el proceso. Sin embargo, las condiciones de trabajo suelen ser complejas en el diseño de ingeniería real, el medio suele ser una mezcla de gases y las condiciones de combustión son diversas. Por lo tanto, la selección de parallamas requiere una consideración cuidadosa. Aquí presentamos dos factores que influyen en la selección, el tipo de medio y las condiciones de combustión.
GB 50058 “Código de diseño para instalaciones eléctricas en atmósferas explosivas” 3.4.1 establece que las mezclas de gases explosivos deben clasificarse según su espacio máximo seguro experimental (MESG) o su relación mínima de corriente de ignición (MICR).
Normalmente, durante el proceso de selección, el tipo de medio se determina en función del valor MESG.
De acuerdo con GB 3836.11 “Equipo eléctrico a prueba de explosiones para ambientes explosivos Parte 11: Equipo protegido por gabinetes a prueba de llamas 'd'”, bajo las condiciones de prueba estándar, todas las concentraciones del gas o vapor probado en la cavidad no pueden encender el espacio máximo entre el dos partes de la cavidad interior del recinto ignífugo protegidas por el recinto ignífugo “d” a través de un recorrido de llama de 25 mm de largo.
En condiciones en las que la tubería es lo suficientemente larga y la combustión es lo suficientemente rápida, la llama pasará por varias etapas de combustión en secuencia, incluida la deflagración, la detonación inestable y la detonación estable (Figura 3).
En la etapa de deflagración a baja presión, la velocidad generalmente puede alcanzar 112 m/s y la presión es 0.1 MPa; en la etapa de deflagración de presión media, la velocidad generalmente puede alcanzar los 20 m/s y la presión es de 0.4 MPa; en la etapa de deflagración a alta presión, la velocidad generalmente puede alcanzar 30 m/s y la presión es 2 MPa; en la etapa de detonación, la velocidad generalmente puede alcanzar 1900 m/s y la presión es de 3.5 MPa; en la etapa de detonación excesiva, la velocidad generalmente puede alcanzar los 2300 m/s y la presión es de 21 MPa; en la etapa de detonación estable, la velocidad generalmente puede alcanzar los 1830 m/s y la presión es de 35 MPa.
Esto se debe al fenómeno de “aumento de presión” que se produce durante la combustión. Cuando se enciende un extremo de una tubería horizontal llena de gas combustible, la llama primero se propaga hacia la pared de la tubería, luego se propaga rápidamente al gas no encendido y el calor generado por la combustión hace que el gas de combustión se expanda rápidamente. El gas en expansión comprime el extremo frontal del gas combustible, provocando un "aumento de presión".
El gas comprimido frente al frente de llama aumenta en densidad, acelerando la velocidad de propagación de la combustión y aumentando el calor generado durante la combustión. Esto da como resultado un "aumento de presión" más violento frente al gas combustible. Generalmente, si el parallamas está lejos de la fuente de ignición, la llama de deflagración puede convertirse en una llama de detonación. Un aumento de la presión en la parte delantera de la llama aumentará en gran medida el riesgo en la tubería, y los requisitos para las capacidades de resistencia a la presión y de detención de llamas del parallamas serán más estrictos.
Si se selecciona el parallamas incorrecto, se convertirá en un gran peligro para la seguridad en la producción. Por lo tanto, es necesario seleccionar estrictamente los parallamas en función de las condiciones de combustión, ya sea de tipo deflagración o detonación. Sin embargo, en aplicaciones de ingeniería reales, debido a la complejidad del medio mezclado, las condiciones de la tubería y la posición de la llama, es difícil establecer reglas claras para la selección de parallamas en diferentes condiciones. Por lo general, el análisis específico se realiza mediante el uso de estándares y experiencia de ingeniería acumulada.
Además, cabe señalar que las curvas de la tubería acelerarán la propagación de las llamas. Por lo tanto, este factor debe considerarse plenamente en el proceso de selección del apagallamas.
Cuando el número de curvas excede uno, las condiciones de combustión se vuelven más complejas y es necesario simular y probar la situación real de la tubería para determinar la selección del parallamas. Si no hay condiciones de prueba, por razones de seguridad, generalmente se requiere seleccionar un apagallamas de tipo detonación.
Por lo tanto, bajo las condiciones permitidas por el proceso, se debe minimizar el número de curvaturas entre la fuente de ignición y el parallamas.
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