Un disco de ruptura es un dispositivo de alivio de presión no rearmable (de un solo uso) que se rompe a una presión determinada para proteger un recipiente, una tubería o un sistema de sobrepresión. A diferencia de una válvula con muelle, no tiene piezas móviles y no vuelve a cerrarse.
Cuando la presión diferencial alcanza el valor de ruptura marcado, el disco se abre completamente y permanece abierto, por lo que debe sustituirse tras cada activación.
Un disco de ruptura es una membrana delgada y diseñada que se mantiene entre dos bridas (la cabeza de seguridad o soporte). Está diseñada para fallar a una presión y temperatura precisas, ofreciendo una apertura inmediata y de plena sección.
Eso lo convierte en el dispositivo preferido cuando una válvula de alivio reaccionaría demasiado despacio, o cuando se requiere estanqueidad absoluta hasta el instante del alivio. La membrana es un punto débil calibrado, deliberadamente construido para ser lo primero que ceda.
Tres familias dominan el servicio industrial, diferenciándose en cómo se carga la membrana y cómo se abre.
| Tipo de disco | Carga de la membrana | Relación de operación máx. | Fragmentación | Más adecuado para |
|---|---|---|---|---|
| Acción directa, metal sólido | Tensión | Hasta 70% | Puede fragmentarse | Presión estable, bajo coste |
| Acción directa, ranurado | Tensión | Hasta 80% | No fragmenta | Delante de válvulas de alivio, servicio limpio |
| Pandeo inverso | Compresión | Hasta 90% | No fragmenta | Presión cíclica o pulsante |
| Grafito (monobloque) | Flexión | Hasta 80% | Puede astillarse | Medios corrosivos, presión de disparo baja |
Cada disco lleva estampada una presión de rotura a una temperatura coincidente declarada, porque el valor de rotura disminuye al aumentar la temperatura del metal.
Según la Sección VIII del ASME, la tolerancia de la presión de rotura es de más o menos 5% para presiones marcadas superiores a 40 psig, y de más o menos 2 psi para 40 psig o inferiores.
El rango de fabricación (o tolerancia de rendimiento) es la banda por encima de la presión de rotura especificada dentro de la cual el fabricante puede certificar el valor marcado, y cada lote de producción debe entonces caer dentro de la tolerancia de rotura de esa marca.
Los materiales de los discos, elegidos por su resistencia y resistencia a la corrosión, incluyen acero inoxidable, níquel, Inconel, Hastelloy, tántalo y grafito.
La relación de operación es la presión máxima de operación normal expresada como un porcentaje de la presión de rotura marcada. Si el proceso opera demasiado cerca de la rotura, la fatiga provoca grietas en la membrana prematuramente, causando una falla anticipada.
Los discos de acción directa se suelen limitar a alrededor del 70% de la rotura; los de pandeo inverso pueden operar con seguridad hasta aproximadamente el 90% porque la membrana abombada está a compresión durante la operación normal.
Las oscilaciones de presión, los golpes de ariete y las excursiones de vacío acortan la vida útil, por lo que la vida en servicio es finita incluso para un disco que nunca llega a romperse.
Un disco de ruptura es de un solo uso por diseño. Una vez que se abre, no ofrece más protección y debe sustituirse antes de que el sistema vuelva a ponerse en servicio.
Los discos también se reemplazan según un programa preventivo, porque la fatiga, la corrosión y el fluencia degradan la membrana tanto si ha llegado a romperse como si no. La instalación es direccional: montar un disco al revés cambiará o anulará la presión de rotura.
Registrar la antigüedad del disco, las condiciones de servicio y las fechas de sustitución en un CMMS evita que se conviertan en una laguna silenciosa en la protección contra sobrepresión, del mismo modo que se acumula daño no visible en la corrosión bajo aislamiento .
Los discos de ruptura se instalan frecuentemente en serie con una válvula de alivio con muelle en lugar de hacerlo solos.
Un disco en la entrada de la válvula la aísla de fluidos corrosivos, pegajosos o que polimerizan y ofrece cero fugas de proceso hasta que se necesita el alivio, protegiendo el asiento y reduciendo las emisiones fugitivas.
Cuando se combinan disco y válvula, el código exige un medio para detectar cualquier acumulación de presión entre ellos, ya que un disco con un poro podría aumentar la presión de rotura efectiva.
Para la pareja rearmable en esa combinación, véase dimensionamiento de válvulas de alivio de presión , y cuando haya vapores inflamables involucrados un apagallamas puede completar el esquema.
Los discos de ruptura están regulados por el Código ASME de Calderas y Recipientes a Presión Sección VIII, División 1, que establece reglas de certificación, marcado, tolerancia e instalación, con orientación adicional en los Estándares API 520 y 521 para el diseño de sistemas de alivio.
Los discos deben dimensionarse para la capacidad requerida, especificarse para la temperatura coincidente y documentarse para que el dispositivo instalado coincida con la base de diseño. Fabrico ayuda a los equipos de fiabilidad a programar sustituciones de discos, registrar eventos de rotura y conservar los datos de especificación asociados a cada etiqueta. Reserve una demo de Fabrico para verlo.
No. Es un dispositivo no rearmable y de un solo uso. Una vez que se abre ya no contiene presión y debe reemplazarse por un disco nuevo de la misma especificación antes de que el sistema vuelva a ponerse en servicio.
Un disco de acción directa recibe la presión en su cara cóncava y falla a tensión por desgarro. Un disco de pandeo inverso recibe la presión en su cara convexa, manteniendo la membrana a compresión hasta que hace un volteo y se abre a lo largo de cuchillas o líneas ranuradas. El pandeo inverso ofrece una mayor relación de operación, falla sin fragmentación y mejor resistencia a la fatiga.
El disco ofrece cero fugas y aísla la válvula de fluidos corrosivos o ensuciantes, mientras que la válvula proporciona alivio rearmable. Combinarlos protege la válvula y es adecuado para corrientes de proceso sucias o agresivas.
Inmediatamente después de cualquier rotura, y en cualquier otro caso según un intervalo preventivo establecido por las condiciones de servicio. El ciclaje de presión, la temperatura, la corrosión y el vacío acortan la vida de la membrana, por lo que se utiliza el reemplazo basado en la antigüedad incluso para un disco que nunca se ha activado.
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