FÓRMULAS DE CÁLCULO DE ESCAPES Y DISTANCIAS DE LA GUÍA DE CLASIFICACIÓN DE ZONAS PARA GASES Y VAPORES UNE :2006 IN

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1 FÓRMULAS DE CÁLCULO DE ESCAES Y DISANCIAS DE LA GUÍA DE CLASIFICACIÓN DE ZONAS ARA GASES Y VAORES UNE :2006 IN Leyend pr ls fórmuls de cálcul de l ts de escpe (en rden lfbétic) A sección del rifici del escpe áre del chrc áre de evprción de l superficie libre de un líquid en un cntenedr, [m 2 ]; B áre de l bertur del cntenedr hci el mbiente, [m 2 ]; c ceficiente de escpe (emisión); vlr dd pr el fbricnte; pr válvuls de seuridd 0,97; en el rest de ls css enerlmente 0,80; c d ceficiente de difusión de ls ses, [m 2 /h]; c lv clr ltente de vprición, [J/]; c p clr especific presión cnstnte, [J/( K)]; c sl clr especific medi del líquid, [J/( K)]; D diámetr equivlente del áre A, [m]; D b diámetr equivlente del áre B, [m]; celerción de l rvedd, [9,8 m/s 2 ]; h d ltur libre mínim entre el nivel del líquid y el brde del cntenedr (lnitud del cmin de difusión), [m]; h liq ltur del líquid respect l bse del cntenedr, [m]; h f ltur del rifici de escpe respect l bse del cntenedr, [m]; h m prfundidd del chrc de líquid, [m]; A fctr de extensión del chrc; F fctr de frm del cntenedr; t cnductividd térmic del substrt, [W/m K]; M ms mlr, [/ml]; presión tmsféric, []; lh presión hidrstátic del líquid, []; i presión impuest sbre l superficie del líquid, []; presión bslut en el interir del sistem de cntención en el punt de escpe, []; pr válvuls de rce y de seuridd vlr de clibrd + 0 %; v presión (tensión) de vpr de l sustnci inflmble, []; ts de escpe de s de vpr, [/s] (dividir pr l densidd ρ s pr btener m 3 /s), en ls nexs B y C de l Nrm CEI EN se denmin (dg/dt) mx ; s ts específic de escpe de vpr, [/(s m 2 )]; te ts de escpe de vpr trnscurrid el tiemp t e, [/s]; l cudl másic de l frcción líquid, [/s]; t ts de escpe ttl, líquid líquid más vpr, [/s]; R cnstnte universl de ls ses 834 J/(ml K); r eq rdi equivlente de l superficie de líquid de frm circulr cudrnulr, sí definid: r eq (2 áre)/(perímetr circunferenci); tempertur bslut en el interir del sistem de cntención en l prximidd del rifici de slid tempertur del líquid; b tempertur nrml de ebullición, [K]; tempertur del suel, [K]; t e tiemp de escpe tiemp trnscurrid desde el inici de l evprción (t e inicil ), [s];

2 t n tiemp de neutrlición del chrc similr, [s]; t p tiemp de limentción del chrc similr, [s]; V t ts vlumétric de escpe, [m 3 /s]; w velcidd del ire, [m/s]; X ceficiente de prsidd del suel; α difusibilidd térmic del substrt, [m 2 /s]; relción entre ls clres específics (índice de expnsión) c p /c v ; ρ liq densidd (ms vlumétric) de l ms líquid, [/m 3 ]; ϕ relción crític del fluj; ϕ f frcción de l ms de vpr en l mecl, [p.u.]; ϕ s frcción de l ms de niebl (spry) en l mecl, [p.u.]. Leyend pr ls fórmuls de cálcul de l distnci pelirs d A áre del chrc, sección del rifici del escpe, [m 2 ]; d distnci pelirs, distnci respect l FE prtir de l cul l cncentrción de ls ses vpres inflmbles en el ire es inferir l LIE, [m]; e bse de ls lritms nturles 2,7828; f fctr de eficci de l ventilción; LIE% vl límite inferir de explsividd en ire, expresd en tnt pr cient del vlumen,[m 3 /m 3 00]; M ms mlr, [/ml]; v presión (tensión) de vpr l máxim tempertur mbiente l tempertur de escpe si es myr, []; presión bslut en el interir del sistem de cntención, []; 0 tempertur bslut just después de l slid, [K]; u 0 velcidd de escpe (just después de l slid), [m/s]; v 0 vlumen específic just después de l slid, [m 3 /];

3 INRODUCCIÓN L uí de clsificción de ns pr ses y vpres UNE :2006 IN siue un métd pr clsificr que se bs, en esenci, en clculr de cuerd ls fórmuls de sus nexs un distnci d prtir de l cul l cncentrción está pr debj del LIE. L distnci que se tm pr clsificr l n es: d siend un ceficiente de myrción eleid pr el encrd de relir l clsificción de ns, y que en enerl deberí ser myr que,2. Ls dimensines que pudiern tener ls ns se bsn en dich prámetr. Se muestrn luns ejempls pr diferentes tips de frm de l n, en función de sus cndicines de cntrn físics y mbientles. L dimensión de l fuente de escpe tmbién debe ser tenid en cuent. ESFERA SEMIESFERA CONO OROIDE CILINDRO ARALELEÍEDO r mbientes bierts siempre se puede hcer us del prámetr, clculándse ls renvcines de ventilción pr unidd de tiemp C del siuiente md: C w siend D FE l dimensión de l fuente de escpe 2 + D FE r hcer us del prámetr en mbientes cerrds, y tmbién de l nterir expresión pr C, se debe cumplir que: X LIE% vl m % [] f siend Xm% : C te X te % ( e ) 00 ρ s siend te el tiemp medi del escpe pr escpes primris y secundris

4 X r % 00 ρ s pr escpes cntínus Cn ϕ s M R Si l cndición [] n se cumple, l ventilción C debe ser tmd cm: C siend y V el cudl de ventilción y el vlumen de td el lcl. V nt pr mbientes bierts cm pr cerrds se clcul V cm: V f min siend min el cudl de ventilción mínim necesri, clculd C cnfrme : min K LIE 293 Cn K0,5 pr escpes secundris y 0,25 pr primris y cntinus, tempertur mbiente en rds K y el LIE en (/m 3 ).. r mbientes cerrds, si l cndición [] n se cumple es rnble cnsiderr que l n se extiende td el lcl.

5 . FUGAS DE GAS O VAOR EN FASE ÚNICA. ASAS DE ESCAE Se cmprueb: snic Fluj Si + 2 M R A c + β ϕ 2 + β ϕ ϕ β snic fluj r subsnic fluj r.2 DISANCIA ELIGROSA d Cund el fluj es subsónic, se debe cmprbr l velcidd u del escpe de cuerd : M R v c v u r escpes sónics se supne u > 0 m/s..2. Distnci d si u <0 m/s ) r mbientes bierts:,2 % ,55 w vl LIE M f d

6 b) r mbientes cerrds: d 0, f M LIE vl w, 2 % Cn f si w es l efectiv que brre l fuente de escpe, y cn : 76Xm% M LIE % vl 0,9 e L fórmul de es plicble hst 0,7 LIE. Si result <, se tm. El vlr de Xm% es: C te X te % e ρ X r s % 00 ρ s ( ) 00 pr escpes primris y secundris pr escpes cntinus Cn ϕ s M R Se recmiend tmr Xm%Xr pr td tip de escpes pr myrr. Se recuerd que pr n cnsiderr clsificd el cmp lejn de l fuente de escpe l uí recmiend que se cumpl hldmente: X LIE% vl m % f.2.2 Distnci d si u >0 m/s ) r mbientes bierts: d 6,5 5 0,4 00 ( 0 ) M A, 5 LIE% vl b) r mbientes cerrds: d 6,5 5 0,4 00 ( 0 ) M A,5 LIE% vl Cn : 76Xm% M LIE % vl 0,9 e L fórmul de es plicble hst 0,7 LIE. Si result <, se tm.

7 2. FUGAS DE LÍUIDO UE NO EVAORA EN LA EMISIÓN 2. ASAS DE ESCAE DESDE UN ORIFICIO DE SECCIÓN A t c A 2 ρ liq ( ) Cn presión bslut en el interir del sistem de cntención del punt de escpe. L fu frmrá un chrc en el suel. 2.2 ÁREAS DE CHARCOS Y ASAS DE ESCAE EMIIDAS DESDE EL CHARCO 2.2. Áre A del chrc definid cnsidernd que se interviene crtnd l fu en un tiemp tc (breve) A V t t c siend hm V t t ρ liq Cn h m : m pr pviment n prs (ej: hrmión) m pr pviment prs (ej: rv) s de evprción de un chrc rd pr el ire de ventilción del mbiente cuy áre (A) esté cnfind definid 3 w 0, M v 2 0 A req ln + f R v El áre A que se utili en l fórmul debe ser eleid entre el áre A definid cn l fórmul de 2.2. y el áre A 2 definid cn l fórmul de cn el siuiente criteri: cund A < A 2, tmr A A, clculr cn l fórmul de y verificr que se inferir iul t (definid pr ejempl cn l fórmul de 2.); cund resulte myr que t se debe tmr t ; cund A A 2, tmr A A 2 y t (definid pr ejempl cn l fórmul de 2.) s de evprción s de un chrc rd pr el ire de ventilción del mbiente cuy áre (A) n es cncid 3 w M v s 2 0 ln + f R v Áre A 2 de un chrc n cnfind definid pr réimen de equilibri

8 El áre del chrc n cnfind A 2 enerd pr un fu de líquid cn cudl t viene estblecid pr l situción de equilibri en que t y puede ser clculd cm siue: t A 2 s A dnde: t es l ts de escpe en fse líquid de l fu del cmpnente de l instlción, que puede ser definid plicnd l fórmul de 2. A 0,7 cund t / s <,0 m 2 A,0 cund,0 t / s < 4,0 m 2 A,4 cund t / s 4,0 m s de evprción de un chrc n cnfind, rd pr el ire de ventilción del mbiente t L ts puede ser utilid pr definir el V y pr definir l distnci pelirs en l fórmul de s de evprción de l superficie de un líquid n rd pr el ire de ventilción del mbiente En cntenedr biert cn el áre de l superficie del líquid (A) iul l áre de l bertur hci el mbiente (B) y l sección (frm) del cntenedr en el tryect (h d ) de A B cnstnte El cntenedr del líquid puede tener frms diferentes. A fines de cálcul de l ts de evprción, se diferencin ds áres: el áre de l superficie del líquid A y el áre de l bertur del cntenedr hci el mbiente B. El áre de l superficie del líquid A puede ser iul diferente del áre de l bertur del cntenedr hci el mbiente B. L fórmul es plicble sól en el cs en que el áre A es iul l áre B y l sección (frm) del cntenedr en el tryect h d de A B permnece cnstnte. Cund el cntenedr tiene frms diferentes de ls indicds, se puede hcer us de l fórmul GB vlrr l plicbilidd de ls ds fórmuls l cs específic, recrdnd que l GB (cn A iul B) es l más cnservdr de ls ds. En ls css que n se dpten l nterir, si se quiere clculr l ts de evprción se necesit hcer l interl sbre el tryect de difusión en el interir del cntenedr. A 0 28 cd h R ln M v 5 d L ts puede ser utilid pr definir el V y pr definir l distnci pelirs d en ls fórmuls de s de evprción de l superficie de un líquid n rd pr el ire de ventilción del mbiente En cntenedr biert cn el áre de bertur hci el mbiente (B) menr que el áre de l superficie del líquid (A) y

9 cn l sección (frm) del cntenedr en el tryect (h d ) de A B decreciente de frm cnstnte. El cntenedr del liquid puede tener frms diferentes. A fines de cálcul de l ts de evprción, se diferencin ds áres; el áre de l superficie del líquid A y el áre de l bertur del cntenedr hci el mbiente B. El áre de l superficie del líquid A puede ser iul diferente del áre de l bertur del cntenedr hci el mbiente B. L fórmul es plicble sól en el cs en que el áre B es menr que el áre A y l sección (frm) del cntenedr en el tryect h d de A B disminuye cnstntemente. Cund el cntenedr tiene frms diferentes de ls indicds, se puede hcer us de l fórmul GB vlrr l plicbilidd de ls ds fórmuls l cs específic, recrdnd que l GB (cn A iul B) es l más cnservdr de ls ds. En ls css que n se dpten l nterir, si se quiere clculr l ts de evprción se necesit hcer l interl sbre el tryect de difusión en el interir del cntenedr cd ln M R v dnde, el fctr de frm del cntenedr F se puede btener cm siue: ) cund h d < (D D b )/ 4: F F (0,5 D b ) 6,28 [( 0,5 D ) + (2 h ] ) b d b) cund h d (D D b )/ 4: F 0,6 hd 0,25 ( D Db ) [(0,5 D ) (0,5 D ) ] + b A L ts se puede utilir pr definir el V y pr definir l distnci pelirs d en ls fórmuls de DISANCIA ELIGROSA d ARA ESCAE ROCEDENE DE UN CHARCO DE LÍUIDO ROZADO OR EL AIRE DE VENILACIÓN DEL AMBIENE 2.3. Cálcul distnci pelirs d r AMBIENES ABIEROS d ( 0 5 b c d ) M ( LIE% vl) A (4 w) v Ls expnentes, b, c, d de l fórmul, pr w 0,5 m/s se muestrn es l tbl siuiente, subdividid en ds prtes seún que v se myr menr de (0,2 br).

10 En l fórmul n fiur l ts de escpe q y que su cálcul está implícit en dich fórmul, derivd de ls trs prámetrs. b v ( v 0,2 br) v > ( v > 0,2 br) w 0,5 m/s w 0,5 m/s Vlres de ls expnentes b c d 0,26-0,20-0,25 0,67 0,0-0,0-0,26 0, Cálcul distnci pelirs d r AMBIENES CERRADOS En recints cerrds, l fórmul es plicble sól chrcs pequeñs (pcs m 2 ) que pueden frmrse en espcis extenss, cn el áre en plnt much myr que el áre del chrc. El vlr estblecid bsándse en l distnci d clculd cm se indic bj debe ser plicd en hrintl prtir de ls brdes del chrc y tmbién en l dirección del mvimient del ire si es diferente de l hrintl (pr ejempl cn ventilción btenid pr efect chimene). b c d ( v 0 5 ) M ( LIE% vl) A (4 w d ) dnde: 76 Xm% M * LIE% vl 0,9 e Fórmul de plicble hst (0,7 LIE). Cund del cálcul result <, tmr.

11 3. FUGAS DE LÍUIDO UE EVAORA EN LA EMISIÓN Ejempls típics sn: escpe de un líquid que, en el interir del sistem de cntención, se encuentr un tempertur superir su tempertur de ebullición (sbreclentd), escpe de un s licud pr cmpresión (pr ejempl GL), escpe de un s líquid pr refrierción. Cund se tiene l certe de que el líquid evpr pr cmplet en el escpe (cm puede drse en escpes directs pr un rifici ujer), l ts de escpe puede ser cnsiderd iul l ts t clculd cn l fórmul de 3.. Cund n se tiene l certe de que el líquid evpre pr cmplet en el escpe (cm puede drse en ls escpes trvés de un tuberí), en el escpe se prduce l frmción de un fluj bifásic cuy fluj ttl (líquid + vpr + niebl) t puede ser clculd cn l fórmul de 3..; l frcción que evpr en el escpe (ϕ f ) puede clculrse cn l fórmul de 3..2 y l frcción de niebl (ϕ s ), prximdmente iul l frcción de vpr, puede clculrse cn l fórmul de L Nrm CEI EN en el prtd. nt 5 indic que Mientrs hy dificultdes pr determinr l extensión y tip de ls ns (debid niebls), ls criteris plicbles ls ses y vpres drán, en l myrí de ls css, uns resultds seurs ; pr tnt, pr definir l extensión de ls ns en este cs, es psible sumr l frcción de vpr cn l de niebl, pr l que l ts de escpe puede ser definid cn l fórmul de 3..4 Cund n es iul t se presume que qued un frcción líquid ( l ), que puede cer l suel y frmr un chrc; el fluj l puede ser definid cn l fórmul CÁLCULO DE LAS DISINAS ASAS DE ESCAE 3.. Cálcul de l ts de escpe ttl t (líquid + vpr) t c A f ( l) dnde: es l presión bslut en el interir del sistem de cntención en el punt de escpe f(l) es un función de l lnitud del recrrid del escpe (pr ejempl tuberí), extríd del dirm siuiente. Si l slid se prduce directmente pr un rifici f(l).

12 3..2 Cálcul de l frcción de vpr (ϕf) ϕ f c c sl lv ( b ) 3..3 Cálcul de l frcción de niebl (ϕ s ) ϕ s ϕ f cund ϕ f 0,5 ϕ s - ϕ f cund ϕ f > 0, Cálcul de l ts de escpe de vpr + niebl El rest es líquid y puede frmr un chrc. ϕ + ϕ ) t ( f s 3..5 Cálcul del fluj de l frcción líquid l t L ts de escpe puede ser utilid pr definir el V, l cncentrción X m % y l distnci pelirs d en l fórmul.2.. El cudl l puede ser utilid pr l eventul nuev FE cnstituid pr el chrc que puede frmrse en el suel.

13 3..6 s de evprción del chrc de un líquid refrierd (criénic) L ts de evprción de un chrc de sustnci inflmble que se encuentr en estd líquid prque en el interir del sistem de cntención estb refrierd (criénic) puede ser clculd cn l fórmul siuiente. L ts de evprción tiende disminuir en el tiemp; cn l fórmul es psible clculr el cudl pr diferentes tiemps desde el inici de l evprción; pr clculr el cudl inicil de evprción tmr t e. s inicil de evprción de un chrc de líquid refrierd 0,5 2 X t A e clv π α 3 0, 5 ( ) 0 / t L fórmul cnsider l evprción inmeditmente psterir l escpe. dnde: X cn pviment n prs (ej. en hrmión); X 3 cn pviment prs (ej. cn rv); t 0,3 0-3 pr l ren sec, 0,6 0-3 pr l ren húmed, 0,2 0-3 pr l mder,,3 0-3 pr el hrmión rmd, 0,4 0-3 pr el hrmión n rmd, 2,5 0-3 pr l rv, pr el cer. α pr l ren sec, 3,3 0-7 pr l ren húmed,,6 0-7 pr l mder, 2,5 0-7 pr el hrmión, 0-7 pr l rv, pr el cer. L ts de escpe puede ser utilid pr definir el V, l cncentrción X m % y l distnci pelirs d en l fórmul de.2.