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Válvula de seguridad y línea de descarga

Dimensione la válvula de seguridad y sus líneas de entrada y descarga según EN 13136 para CO2 y otros refrigerantes: capacidad requerida, sección de la válvula, contrapresión, pérdida de carga en la entrada, riesgo de hielo seco y ruido en la salida.
R744 · 60,0 bar · DN15

Refrigerante e instalación

Todas a la vez: caso de diseño en incendio, cuando todas las válvulas pueden descargar. Una cada vez: cuando las válvulas protegen partes que no pueden descargar juntas. La contrapresión de cada válvula se comprueba frente a su propio límite.
El cobre frigorífico (EN 12735-1) y el acero son los más habituales en líneas de descarga. El cobre de fontanería y los sistemas de prensar sirven si el tubo y los accesorios soportan la contrapresión y están aprobados para el refrigerante: los accesorios de prensar para agua suelen tener juntas EPDM que no resisten refrigerantes ni aceite. El cobre no debe usarse con amoníaco.

Válvulas de seguridad

Pegar la hoja de datos de la válvula
Una fila por posición, como en la hoja de válvulas. Las líneas se dimensionan para la capacidad Qm × cantidad (lado seguro); Qmd se comprueba frente a ella. Para calcular como el fabricante, introduzca la capacidad ajustada Qmd' en lugar de Qm. La temperatura del gas solo se necesita cuando la presión supera la crítica (CO2: 73,8 bar), p. ej. en el lado de alta presión. ¿Temperatura desconocida? Use la del gas caliente: más temperatura da una línea mayor (lado seguro).

Colector de descarga común: última T → salida

0 para salida a la atmósfera; indique la presión si la línea descarga en un sistema a presión. Diámetro Auto = el menor que respeta la contrapresión de todas las válvulas (y el requisito de ruido). Ninguna línea puede ser menor que la salida de la válvula.

Ruido en la salida

Estimación según API 521 / ISO 23251 del chorro a la salida. Con un requisito de ruido se elige el menor diámetro que cumple tanto la contrapresión como el requisito de ruido. Los edificios, las reflexiones y los silenciadores cambian el nivel real.

Proyecto

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Unidades

Esquema de flujo

El esquema se dibuja con los datos de la izquierda. Haga clic en una válvula para editarla, o en una tubería para cambiar su diámetro y longitud; línea roja = se supera el límite.
V1DN1060,0 bar500 kg/hDN10 · 0,3 m9,6 %salida91 dB(A) @ 10 mDN15 · 10,0 m · 4 codos500 kg/h · 5,50 bar

Válvulas – contrapresión

VálvulaPresión de tarado (bar)Caudal (kg/h) ConexiónPresión en la T (bar)Contrapresión (bar)% del tarado Tramo tras la TKbEntradaEstado
V160,00 500,0DN10 5,505,76 9,6 %DN151,000 0,02 %OK

Colector de descarga común – todos los diámetros

El último tramo (última T → salida) en cada diámetro; los tramos anteriores se eligen automáticamente en cada fila. Presión en la T = presión en la última T; peor % = la mayor contrapresión en porcentaje de la presión de tarado entre las válvulas. * = flujo crítico en la salida.

Base de cálculo

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Por tramo de tubería

TuberíaCaudal másico [kg/s]Densidad [kg/m³]Ø interior [mm]Velocidad [m/s]RefLongitud (+ equivalente) [m]Δp [bar]Δp/m [Pa/m]Nota
Entrada V10,1389269,313,63,55623.0000,02710,1 (+0,251)0,011911.9000,02 % / 3,0 %
Conexión V10,138911,4913,683,2623.0000,02710,30,26488.1009,6 % / 10 %
Colector V1 → salida0,13892,48217,3238490.0000,025510 (+1,8)5,555.000crítico · 5,50 bar

Base de cálculo

Método
EN 13136 (tal como indica la norma EN 378-2): capacidad requerida y capacidad de la válvula a la presión de tarado más la sobrepresión; tuberías de descarga como flujo compresible isotérmico con estrangulamiento, calculado desde la salida hacia atrás hasta cada válvula a la temperatura del gas en el estado de descarga; línea de entrada como flujo incompresible a la densidad de descarga.
Ecuaciones
  • Qm = 0.2883 · C · Kb · A · Kdr · √(p0/v0)
  • C = 3.948 · √(κ · (2/(κ+1))^((κ+1)/(κ−1)))
  • p1² − p2² = G² · R·T · (f·L/D + ΣK + 2·ln(p1/p2))
  • p* = G · √(R·T) (choked end)
  • Δp_inlet = (f·L/D + ΣK) · ρ·v²/2
  • K_bend = 21.3 · fT (Crane TP-410)
  • L_eq = ΣK · D / f
Fricción
Darcy–Weisbach · Colebrook–White (64/Re < 2300)
Datos del fluido
CoolProp 8.0.0
Normas
EN 13136:2013+A1:2018 · EN 378-2 · EN ISO 4126-1 · API 521 / ISO 23251 · Crane TP-410
Notas
  • Líneas de gas: densidad y velocidad en el extremo de aguas abajo de la tubería; el Δp incluye la caída en un extremo estrangulado. La nota indica la caída en la entrada y la contrapresión como % de la presión de tarado frente al límite. La sección de salida muestra la presión en su inicio (por encima de la atmosférica).

Preguntas frecuentes sobre válvulas de seguridad y líneas de descarga

¿Cómo se dimensiona una válvula de seguridad según EN 13136?

Primero la capacidad de descarga necesaria: en incendio 10 kW/m² por la superficie exterior del recipiente dividido por el calor latente; si no, el caudal del compresor o la potencia de la fuente de calor. Después EN 13136 da el área de la válvula con Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0) a la presión de tarado más un 10 %.

Calcúlelo con la herramienta de arriba

¿Cuánta contrapresión admite una válvula de seguridad?

Las válvulas convencionales suelen admitir como máximo un 10 % de la presión de tarado; las equilibradas, más, según el fabricante. La pérdida de carga en la entrada debe ser como máximo del 3 %. La calculadora obtiene la contrapresión de la línea de descarga con flujo compresible y crítico.

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¿Cómo se dimensiona un colector de descarga común para varias válvulas de seguridad?

La contrapresión de cada válvula se comprueba con todas descargando a la vez (incendio) o una cada vez. Los tramos entre las T llevan el caudal de las válvulas aguas arriba y pueden tener diámetros distintos; como regla práctica, la sección del colector debe ser al menos la suma de las conexiones.

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¿Qué tienen de especial las válvulas de seguridad para CO2 (R744)?

Las presiones son altas y en el lado de alta el CO2 suele ser supercrítico, así que la válvula se dimensiona para gas a una temperatura. Por debajo de 5,2 bar el CO2 forma hielo seco; la línea de descarga debe ser corta y autodrenante, sin puntos bajos.

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¿Se puede usar tubo de cobre en la línea de descarga?

Sí con HFC/HFO y CO2 si el tubo soporta la contrapresión: cobre frigorífico EN 12735-1, o cobre de fontanería EN 1057 y sistemas de prensar con accesorios aprobados para el refrigerante. Con amoníaco el cobre está prohibido; use acero o inoxidable.

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¿Cuánto ruido hace una válvula de seguridad al descargar?

A menudo más de 100 dB(A) cerca de la salida. La calculadora estima el ruido según API 521 y elige una línea mayor si se fija un requisito de ruido; si no basta, mueva la salida o instale un silenciador.

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Hipótesis: Capacidad de descarga y caudal de la válvula según EN 13136:2013+A1, conforme a la referencia de la norma EN 378-2 (EN ISO 24664:2024 aún no comprobada) (Qm = 0,2883·C·Kb·A·Kdr·√(p0/v0)); tubería de descarga con flujo compresible isotérmico y estrangulamiento, temperatura del gas = temperatura de alivio (del lado conservador); tubería de entrada como flujo incompresible. Datos de refrigerantes obtenidos de las ecuaciones de referencia de CoolProp. Ruido estimado según API 521 / ISO 23251.

Aviso legal: Esta herramienta no garantiza resultados correctos. Los dispositivos de seguridad deben ser elegidos y aprobados por una persona competente; compruebe siempre según EN 378, EN 13136, los datos del fabricante y la normativa local.

Ayuda – válvula de seguridad y línea de descarga

La calculadora sigue la EN 13136: primero la capacidad de descarga requerida, luego la sección o capacidad de la válvula, después la pérdida de carga de la línea de entrada y la contrapresión de la línea de descarga.

1. Refrigerante y presión

  • Elija el refrigerante y la presión de tarado (manométrica). La válvula descarga a la presión de tarado más la sobrepresión (normalmente 10 %).
  • En la mayoría de los casos se descarga vapor saturado. Por encima de la presión crítica (p. ej. CO2 en el lado de alta, por encima de 73,8 bar) o para gas sobrecalentado, p. ej. en la línea de gas caliente, elija gas a una temperatura. Funciona con todos los refrigerantes de la lista.
  • Los refrigerantes que no están en la lista se calculan con «Otro refrigerante» y los datos del fabricante.

2. Capacidad requerida

  • Incendio: la EN 13136 usa un flujo de calor de 10 kW/m² sobre la superficie exterior del recipiente; la capacidad es ese calor dividido por el calor latente.
  • Compresor: volumen barrido × densidad en la aspiración × rendimiento volumétrico. Fuente de calor: potencia térmica dividida por el calor latente.

3. Válvula

  • Con Kdr y la sección de la hoja técnica se compara la capacidad de la válvula con la requerida. Con la sección en 0 se muestra la sección necesaria.
  • La línea de descarga se dimensiona para lo que la válvula puede descargar, no solo para lo requerido.
  • Elija cómo se dan los datos de la válvula: área y Kdr, orificio API 526, capacidad en sus condiciones o capacidad en las condiciones de la ficha (convertida). Solo se usa una forma a la vez; los demás campos se ocultan. La capacidad puede darse en kg/h, kg/s, lb/h o Nm³/h.

4. Líneas

  • La línea de entrada puede perder como máximo el 3 % de la presión de tarado. La línea de descarga se comprueba para cada diámetro; se elige el menor que mantiene la contrapresión dentro del límite.
  • Con amoníaco no se permite el cobre. Con CO2, atienda al aviso de hielo seco.
  • Varias válvulas: añada válvulas en el panel Válvulas. Cada válvula tiene su propia capacidad, línea de entrada y línea de conexión al colector común. El esquema muestra toda la instalación; haga clic en una válvula para editarla.
  • El colector se divide en cada T: cada tramo lleva el caudal de las válvulas anteriores y tiene su propio diámetro. Los diámetros mantienen la contrapresión de cada válvula dentro de su límite, con todas a la vez o una cada vez, y también pueden elegirse a mano.

5. Ruido, guardar e imprimir

  • Introduzca la distancia al receptor más cercano y un requisito acústico para recibir un aviso si la estimación lo supera.
  • Con un requisito de ruido se elige el menor diámetro que cumple la contrapresión y el ruido. Una línea mayor da menor velocidad de salida y, por tanto, menos ruido. Si ningún diámetro lo cumple, se muestra la distancia a la que se cumple.
  • El silenciador es opcional: elija un tipo para valores típicos o introduzca la atenuación y el coeficiente de pérdida del fabricante. La pérdida de carga del silenciador se incluye en la contrapresión.
  • «Guardar» descarga el proyecto como archivo, «Abrir» lo vuelve a abrir, «Imprimir» imprime los resultados.