Cálculos relativos a la seguridad

Realizamos cálculos para el diseño de componentes de seguridad de instalaciones.

En caso dado también sobre la base de parámetros de seguridad determinados, según sea necesario, en nuestro laboratorio propio.

Además llevamos a cabo cálculos de propagación que permiten estimar las consecuencias de escapes de una sustancia. Estos cálculos son parte integrante de los documentos de autorización que deben ser presentados por los operadores de la instalación a la autoridad competente.

Para tratar cuestiones relativas a la seguridad, consilab cuenta con expertos de profundos conocimientos y experiencia de largos años así como con toda una gama de valiosos programas de simulación como Flowmaster® y ChemCAD®.

Protección de equipos a presión

En la protección debida de recipientes a presión, los expertos de consilab realizan un análisis detallado de posibles causas de un aumento de la presión. Entonces, el flujo de masa a derivar de una parte de la instalación depende de manera decisiva de los escenarios identificados. Al calcular el flujo de masa evacuable, tal vez deben tenerse en cuenta flujos bifásicos. En casos complejos, como la protección de reactores, puede ser necesario realizar el diseño sobre la base de cálculos dinámicos de simulación. Concretamente, consilab se dedica a las siguientes tareas:

• Análisis de escenarios de acumulación de presión → más información
• Diseño de dispositivos limitadores de presión (válvulas se seguridad  / discos de ruptura / sistemas de ventilación) (también para flujos bifásicos)
• Comprobación aritmética de tuberías de alimentación y tuberías de escape (también para el flujo bifásico)  → más información
• Diseño de sistemas de retención → más información
• Registro y documentación de dispositivos delimitadores de presión y de retención durante la operación

Protección de reactores químicos

Por lo general, se conoce muy bien la reacción nominal en la operación normal. Sin embargo, en caso de una falla del proceso de operación normal puede cambiar rápidamente el estado dentro de un reactor, provocando reacciones indeseables y a menudo inesperadas que luego podrán desembocar en un aumento imprevisto y muy rápido de la presión más allá de la presión de operación admisible del reactor.

Cada falla posible que no podrá ser excluida con medidas suficientes de control del proceso o de organización para garantizar la seguridad en la operación normal, debe ser analizada en un ensayo adiabático de laboratorio con vista a la posible velocidad de aumento de la temperatura y de la presión. Esto no solo supone analizar un conducto de escape bloqueado o una falla en el sistema de control del calentamiento, sino también en caso dado una dosificación indebida, la acumulación, el intercambio accidental de materiales, etc. Por lo general se llevan a cabo para ello experimentos en un calorímetro adiabático de reacción, p. ej. VSP2. Conviene discutir junto con nuestros expertos experimentados los ensayos que deben realizarse para registrar datos óptimos para la protección de la instalación.

El gradiente de presión durante la reacción y la curva de refrigeración permite deducir si la reacción analizada se refiere a un sistema de reacción que produce gas (gassy system), un sistema de presión de vapor (vapored system, sistema refrigerado por evaporación) o bien a una mezcla de ambos, es decir un sistema híbrido.

Los resultados de las pruebas permiten deducir, por lo demás, las temperaturas y las presiones máximas así como los gradientes de temperatura (velocidad de aumento de la temperatura) y los gradientes de presión (velocidad de aumento de la presión), requeridos para el diseño de una válvula de seguridad o de un disco de ruptura.

Sobre la base de las cantidades iniciales en la operación, los datos de envases y los resultados de los ensayos adiabáticos en el laboratorio no solo es posible calcular las secciones de alivio requeridas sino que también puede estimarse la probabilidad de un alivio bifásico.

El propio dimensionamiento suele tener lugar con el método DIERS según Leung o bien conforme a la norma ISO 4126-Parte 10. El comportamiento (homogéneo, churn-turbulent, bubbly) de la mezcla de reacción en el recipiente depende de la viscosidad, del grado de llenado y de la espumosidad de la mezcla de reacción. La densidad del flujo de masa en la válvula de seguridad y el disco de ruptura depende en gran medida de la forma de la corriente. No solo se distingue entre un flujo puro de gas, un flujo puro de líquido y un flujo bifásico sino que se efectúa asimismo un cálculo con el flujo bifásico según HEM (modelo homogéneo de equilibrio) o HNE-DS (modelo homogéneo de desequilibrio según Diener y Schmidt).

Valoración de los efectos de fallas

Deben describirse los efectos de fallas dentro del marco de informes de seguridad para instalaciones sujetas a las obligaciones del reglamento relativo a fallas. También deben realizarse estimaciones de efectos dentro del marco del Land-Use-Planning, empleadas luego por nuestros peritos designados según el art. 29a sBImSchG en sus informes. A este respecto consilab ofrece:

• Cálculo de emisiones de radiactividad (corrientes de masas de emisión de fugas, charcos, etc.)
• Cálculo de propagación para gases neutros y pesados (VDI 3783, AUSTAL2000)
• Cálculo de chorro libre (nube explosiva, radiación térmica, presiones de explosión)
• Valoración de los efectos de incendios y explosiones

Cálculos relativos al flujo

Nuestros expertos llevan a cabo cálculos estacionarios y dinámicos para los flujos en tuberías. Ponen la mira no solo en tareas de optimización sino también en cuestiones de seguridad. Los golpes de presión al cerrar válvulas de aislamiento o los procesos rápidos de alivio de presión requieren un análisis minucioso con ayuda de programas dinámicos de simulación. consilab ofrece concretamente las siguientes prestaciones:

• Diseño de diafragmas y trayectos de estrangulación → más información
  
• Cálculos de la pérdida de presión (también para el flujo bifásico)
• Análisis de riesgos de golpes de presión (p. ej. en el cierre rápido de válvulas)
• Optimización de redes de tuberías
• Protección de tanques de almacenamiento
• Cálculo de cargas inducidas por flujos en tuberías (fuerzas de reacción)
• Diseño de salidas de gas y dispositivos de alivio