¿Cómo seleccionar un silenciador de venteo?

Seleccionar y comprar un silenciador de venteo (vent or blowdown silencer) es uno de los temas más complejos dentro de los sistemas pasivos de control del ruido. Al margen de definir los requisitos acústicos tenemos que trabajar con flujos másicos, presiones y temperaturas, todos ellos elevados.

En este post vamos a tratar de entender cómo deben ser las especificaciones técnicas de estos silenciadores de venteo para que técnicos, compradores y proveedores lleguen al mejor punto de encuentro: garantías técnicas al mejor precio (por optimización del diseño).

¿Cuánto ruido se produce durante el venteo de una válvula de seguridad?

En este enlace hemos compartido el siguiente experimento: tenemos una pequeña descarga atmosférica de 30 Tn/h sobre una tubería de 2” y si subimos el volumen podremos comprobar lo ruidoso que es este venteo (como lo son todos) y lo efectivo que son los silenciadores de venteo.

Este ejemplo ayuda a entender la necesidad de que cualquier descarga atmosférica de vapor de agua (o nitrógeno, hidrógeno u otros gases) disponga de silenciadores de venteo por temas de seguridad y de cumplimientos de límites sonoros (en el puesto de trabajo y ambientales).

Afortunadamente, este producto está considerado hoy en día una commodity de las plantas industriales que utilizan el vapor de agua u otros gases. Y todas las ingenierías de diseño son conscientes de que cualquier válvula de seguridad necesitará de su correspondiente silenciador.

¿Cómo puedo saber cuánto ruido generará una determinada descarga atmosférica de vapor de agua?

Hace más de 50 años que se utilizan silenciadores en la industria y  hay estándares que tanto fabricantes de válvulas de seguridad (PSV) como los ingenieros suelen utilizar. Son tres Normas internacionales:

• API 521
• VDI 2713
• EEMUA

Estas normas son extremadamente sencillas de utilizar y son genéricas, por lo que recomendamos tenerlas siempre presentes, sabiendo de la gran complejidad que conlleva la acústica industrial.

Estimar el ruido utilizándolas sólo requiere conocer estos factores:

• el flujo másico (tipo de gas y su peso molecular): a mayor flujo mayor ruido, y gases más ligeros generan más ruido;
• la temperatura: a mayor temperatura el gas es más ligero y por lo tanto más ruidoso
• la presión: sea presiones aguas arriba o aguas abajo, cuanto mayor sea la presión aguas arriba mayor será el ruido
• el diámetro de salida, la existencia de disco presurizadores, la existencia de difusores (que convierten la baja frecuencia en alta frecuencia)

¿No depende entonces del fabricante? Si haces una simulación utilizando mencionadas Normas encontrarás que los resultados no son los mismos.

¿Cuál es la opinión experta de INERCO Acústica?

No es sencillo disponer de una extensa base de datos con registros sonoros de emisión en la descarga de vapor a la atmósfera, aunque compartimos el siguiente ejemplo comparativo:

Procedimos a realizar una medición in situ de una descarga de una PSV , con la autorización del propietario y el consentimiento del fabricante de la PSV, que tuvo a bien facilitarnos los planos de fabricación de su válvula.

Mediante técnicas de simulación fluidodinámica hemos modelado el ruido generado a través de la válvula, el ruido que radia su cuerpo y el ruido en la descarga. Comparados los resultados de estos cálculos con los de la medición in situ y los de las tres normas, el resultado fue el siguiente:

Como podemos comprobar estas dos Normas no dan siempre los mismos resultados (comparadas entre ellas), ni tampoco suelen coincidir con simulaciones fluidodinámicas y mediciones experimentales.

 A buen seguro que sus expresiones analíticas han sido obtenidas a partir de curvas de regresión sobre datos experimentales e interpolar resultados. A falta de datos de mayor precisión pueden ser tomadas como un punto de partida, pero recomendamos que, a efectos de justificación de silenciadores, su proveedor informe sobre las hipótesis que está tomando.

Pueden sorprender la disparidad de hipótesis entre proveedores con este parámetro. Por lo menos, a efectos comparativos, tendremos un dato que comparar y por el que preguntar si necesitamos comprar un silenciador.

Características mecánicas de los silenciadores y cómo afectan a su precio

• Presión de diseño: normalmente igual o superior que la máxima presión de descarga del silenciador.
• Temperatura de diseño: normalmente debe de cubrir el máximo de temperatura ambiental así como el rango de temperaturas del gas. Importante: ¿cómo afecta este parámetro en la selección de materias primas y su durabilidad en el tiempo?
• Mínimo espesor de la carcasa del silenciador: puede ser una elección del comprador o bien una propuesta del proveedor del silenciador. Es un detalle que marca importantes diferencias de precios entre equipos.
• Corrosión: normalmente se refiere a la corrosión permitida de la carcasa del silenciador, construidas en acero al carbono: suelen indicarse valores de 1/16” o 1/8”.
• Fabricación ASME: normalmente exigida a los elementos que están sometidos a presiones superiores a 1,5 bar en el silenciador: entrada y difusor;
• Radiografías: recomendamos que se realicen en las uniones a tope de estos equipos y en especial en las uniones tubo – brida de soldaduras tipo Welding Neck
• Test de líquidos penetrantes: normalmente exigido en 50% de las soldaduras del silenciador, pudiéndose realizar en el 100% de las misma, según el nivel de exigencia y rigurosidad de cada proyecto.
• Materiales internos y materiales externos: los silenciadores suelen fabricarse en acero: aceros al carbono, aceros inoxidables, otros aceros aleados. Su elección condiciona significativamente el precio del equipo, así como la vida del equipo (materia prima y espesores). Es una decisión del comprador y del proveedor qué opciones dar para encontrar una solución de compromiso.
• Diseño estructural: habitualmente los silenciadores de venteo son mecánicamente considerados como una chimenea, y como parte de tuberías y conducciones industriales, por lo que deben de ser sometidos a los mismos códigos de diseño estructural que las tuberías y las chimeneas, relativo a las reacciones hacia la estructura y su comportamiento relativo a situaciones de seísmos, viento, nieve, etc.