El sector químico es sin duda uno de los sectores que más le aportan al PIB (Producto Interno Bruto) de un país. Con lo anterior, la calidad se vuelve un factor determinante para que el producto sea aceptado por el público en general. Esta calidad viene acompañada de la atención en cada detalle del proceso. Variables como la temperatura, la humedad, el PH son claves para que cada producto salga al mercado como debe de ser, pero, hay una variable que si merece ser atendida con detalle: la presión en cada grado de temperatura.

La presión se define como la fuerza por unidad de área y es crucial a la hora de determinar las condiciones óptimas de mezcla y preparación de un producto que sale al mercado. El comportamiento de la presión es diferente por cada grado Celsius de temperatura, es decir, por ejemplo, que un recipiente herméticamente cerrado no se comporta igual a 10°C que a 200°C. Si las condiciones de presión en un tanque intercambiador de calor o reactor se descontrolan, al no aliviar o retirar el exceso de presión hacia afuera del recipiente, bien sea hacia la atmósfera o a otro recipiente despresurizado, cuando el proceso lo amerite, el producto en sí se puede perder, o si la presión supera las condiciones de diseño del equipo que las prepara, puede causar daños cuantiosos, incluso, causar la muerte de un empleado.

 

¿Qué hacer para el alivio de presión?

El alivio de presión se define como el retiro controlado del exceso de presión que existe en un equipo herméticamente cerrado. Si el alivio es descontrolado, la ruptura del equipo es inminente y puede ser tan violento que puede causar daños a periféricos, incluso herir o matar a alguien. En la industria química existen soluciones puntuales para el alivio de presión: La utilización de los discos de ruptura o también llamados Pressure Relief Devices (PRD).

Los discos de ruptura (PRD) se definen como un dispositivo capaz de abrir una membrana metálica, que bien puede ser en acero inoxidable, Inconel, Hastelloy u otros materiales bajo pedido, preformada a una presión y temperatura preestablecida; No utiliza partes móviles y es 100% confiable. La industria química requiere de unos estándares muy elevados de atención y los discos de ruptura deben ser capaces de adecuarse a esta industria. Por ejemplo deben de cumplir con los siguientes requisitos:

1. Exactitud: Los discos de ruptura deben ser capaces de actuar a una exactitud muy elevada, preferible del 95%. La exactitud en un disco de ruptura está determinada por la tecnología que utiliza en su fabricación garantizando el valor de la ruptura indicada en el disco, o al menos lo más cercano a esa ruptura.

2. Alto ciclaje: Los discos de ruptura deben de aguantar alto ciclaje ya que en el momento de la preparación de mezclas en reactores químicos puede haber variación de presión positiva a negativa y viceversa, comprometiendo la confiabilidad del disco de ruptura (PRD) haciendo que los discos se abran con facilidad, evacuando la presión antes de tiempo.

3. Altas resistencia a la oxidación y corrosión: La oxidación es la presencia de oxígeno en el ambiente y la corrosión se define como el deterioro de un material a consecuencia de un ataque electroquímico por parte de su entorno. Los discos de ruptura (PRD) deben de cumplir la demanda de alta resistencia a la oxidación y la corrosividad, y es ahí cuando entra la versatilidad del tipo de material con que se hacen los discos de ruptura; La versatilidad de contar con discos de ruptura (PRD) en acero inoxidable 316/316L y en otros materiales especiales (Inconel® 625 y Hastelloy® C276) poco convencionales.

La utilización de recubrimientos plásticos como el FEP (fluoroetileno propileno fluoroplástico), PFA (perfluoroalcoxi) o el PTFE (politetrafluoroetileno) en el asiento del disco de ruptura se ha hecho una práctica frecuente para evitar la corrosión en los mismos, pues la presencia de corrosión es muy alta en las plantas químicas.

4. Protección de válvulas de seguridad: Los discos de ruptura (PRD) que se adecuan en serie con una válvula de seguridad son los más ideales para proteger los asientos de las mismas. Los procesos de polimerización en reactores químicos hacen que los productos sean muy viscosos haciendo pegar las partes móviles de las válvulas y que las mismas no funcionen. Al colocar en serie el disco de ruptura (PRD) se alarga la vida de los asientos y la válvula va a trabajar a la perfección.

 

Aplicaciones de discos de ruptura (PRD) en el sector químico

Inyección de espuma presurizada

La inyección de espuma en los procesos químicos se ha vuelto una práctica muy utilizada cuando se presentan incendios en el interior de una planta. La espuma alcanza a cubrir grandes áreas, evitando la propagación del fuego de manera efectiva. La utilización de discos de ruptura (PRD) en la despresurización del tanque que almacena la espuma, es ideal para esta aplicación, gracias a la velocidad de respuesta de estos dispositivos.

Intercambiadores de calor de carcasa y tubos

Los intercambiadores de calor de carcasa y tubos siguen siendo muy utilizados en la industria química, estos se componen de unos tubos delgados embebidos en el interior de otro tubo más grande llamado carcasa. Los tubos pequeños transportan un único fluido que necesita ser calentado o enfriado por otro fluido que va en el exterior y que está contenido por la carcasa. En caso de que uno de los tubos pequeños se rompe por efectos de la abrasión o corrosividad, la mezcla entre los dos fluidos es inminente causando reacciones exotérmicas y por ende la elevación de presión. Es ahí cuando entra la utilización de discos de ruptura (PRD) conectado a la carcasa para aliviar la presión descontrolada del intercambiador de calor.

Reactores químicos

Los compuestos químicos, como el ácido acrílico, las resinas fenólicas y los monómeros vinílicos, son componentes importantes en la producción de muchos productos industriales y de consumo. Estos productos químicos se producen mediante una reacción de oxidación en grandes reactores. Un riesgo de seguridad común dentro de estos reactores es una reacción de polimerización violenta y fuera de control. La reacción exotérmica desbocada, puede resultar en una presión excesiva, potencialmente mayor para la que está diseñado el recipiente. Por lo tanto, los sistemas de alivio de presión son vitales, tanto para evitar lesiones a los trabajadores como para limitar los daños al equipo.

Especialmente en los procesos discontinuos, el llenado y vaciado frecuente, así como el propio proceso de polimerización, crea presiones fluctuantes dentro del reactor, por lo tanto, el dispositivo de alivio de sobrepresión debe ser capaz de resistir este proceso cíclico, que a menudo ocurre a altas temperaturas. Una apertura no deseada o una fuga del sistema de seguridad, provocará la pérdida de producto, lo que puede ser extremadamente peligroso y costoso. Para evitar que un disco de gran capacidad se abra debido a un error humano o pequeñas irregularidades en el proceso, se recomienda la combinación con un disco de ruptura adicional más pequeño en paralelo con una presión de ruptura ligeramente menor.

Fike es una compañía americana con más de 75 años el mercado; Desarrolla y fabrica discos de ruptura (PRD) a la medida, en especial para el sector químico.

Teniendo en cuenta las aplicaciones de la industria química, se manejan discos referencias ATLAS y AXIUS, con gran capacidad de:

  • Exactitud por su tecnología G2, es decir un disco cuya estructura se hace con láser para garantizar la apertura con exactitud del 95%.
  • Resistencia al alto ciclaje; entre 10.000 y 100.000 ciclos.
  • Resistencia a los medios corrosivos; Estos discos tienen la capacidad de estar fabricados en materiales como el inox 316/316L, el Inconel® 625 y el Hastelloy® C276, adicional con membranas en FEP, PFA o PTFE para alargar la vida útil del dispositivo.

Todos los discos de ruptura de Fike cuentan con:

  • Certificación ASME: Cada disco de ruptura puede venir con su sello característico brindando confiabilidad a la hora de operar.
  • Certificación de materiales: Fike ofrece garantía de que el material ofrecido cuenta con todas las especificaciones que se acordó en la oferta comercial.
  • Certificado de explosión: Fike cuenta que un campo especializado para realizar explosiones de prueba; Para cada lote que se fabrica para un cliente se debe fabricar tres unidades de más, de discos de ruptura, explotarlas y con la medición de la presión de ruptura a la temperatura adecuada, se estampa el lote de discos de ruptura que se le despacha al cliente.