Qué es un Disco de Ruptura y para qué sirve

Una definición intuitiva, aunque poco normativa, sería: El Disco de Ruptura es una membrana estanca, premeditadamente debilitada para que rompa, de forma instantánea pero controlada, dentro del rango de presión y temperatura acordada con el cliente. El disco puede requerir, o no, de un portadiscos bajo especificación exclusiva del fabricante.

El Disco de Ruptura están reconocidos a nivel normativo (Directiva de Equipos a Presión -PED, ASME, EN4126 ó API520 entre otros) para ser utilizado como un Sistema de Seguridad contra Sobrepresiones. De forma similar, el disco también puede utilizarse para proteger contra vacío.

Principales características del Disco de Ruptura:

• Actúa por la diferencia de presión entre ambos lados del disco: el proceso, por un lado, y normalmente la atmósfera, por el otro. La presencia de contrapresión o vacío aguas abajo del disco modificarán la presión dentro del equipo protegido en el momento de la apertura.
• Es sensible a la temperatura: Las características mecánicas del disco varían en función de la temperatura. Al igual que el equipo, el disco se debilita al aumentar la temperatura.
• Apertura Inmediata: el disco abre en cuestión de milisegundos, dejando libre prácticamente la totalidad del área de alivio sin apenas restricciones al flujo de alivio.
• Alto nivel de estanqueidad: Todo abierto o todo cerrado.
• Dispositivo de un solo uso: Una vez abierto el disco debe reemplazarse.
• Dispositivo simple, pocos componentes:
  • Fácil de mecanizar para grandes tamaños
  • Pueden utilizarse materiales exóticos a precios y plazos de entrega razonables
  • Alta fiabilidad, baja probabilidad de fallo.
  • Mantenimiento mínimo: Inspección visual

Sistema de Seguridad contra Sobrepresiones

El Sistema de Seguridad es la último nivel de protección para evitar la rotura del equipo de proceso en caso de sobrepasar la presión de diseño a la temperatura de diseño, ver gráfica. El sistema de seguridad debe actuar sin interferencias, no puede ser parte de la instrumentación de proceso y su funcionamiento debe ser autónomo. No puede depender del funcionamiento de otros equipos ni del suministro eléctrico de la planta.

Figura 1 - Sistemas de Seguridad versus sistemas de control EN 764-7. (1) Sistemas de regulación: actúan sobre el proceso para mantenerlo dentro de los parámetros de producción. (2) Sistemas de monitorización: Sistemas activos o manuales que actúan sobre el sistema para evitar que se alcance el nivel máximo permitido y reconducirlo a zona segura o pararlo. (3) Sistema de seguridad que actúa como máximo al alcanzar la presión de diseño del equipo y evita sobrepasar el máximo permitido.

Cómo funciona un disco de ruptura

En la simplicidad de funcionamiento del disco de ruptura radica su fiabilidad.  

Como se ha comentado anteriormente, el disco de ruptura es una membrana deliberadamente debilitada para que ceda, se rompa, por el efecto de la presión a una temperatura determinada. Es un dispositivo pasivo, no requiere energía eléctrica, ni actúa por efecto de otros componentes.

La presión en el equipo de proceso tensiona el disco y lo debilita hasta que el patrón de apertura cede. El diseño del patrón de apertura no se basa en cálculos sino en la experiencia y en el conocimiento de los metales del fabricante del disco.

El grosor de la lámina metálica, el metal seleccionado, el número de cortes láser o la profundidad de las marcas en los discos “Scored” son las variables que el fabricante debe especificar para acertar en la presión da apertura y tolerancia de apertura a la temperatura de apertura especificada por el cliente.

El proceso es tan artesanal que la normativa obliga al fabricante de discos a realizar un mínimo de pruebas de ruptura del lote de discos fabricados. Las pruebas de ruptura deben realizarse a la temperatura de ruptura. El resto de los discos del lote podrán venderse solo si los discos probados aleatoriamente abren dentro de la tolerancia acordada con el cliente. El certificado de apertura de los discos documenta la especificación de los discos del lote, la temperatura a la que se han realizado las pruebas y las presiones de apertura de los discos probados.  

Qué tipos de discos de ruptura existen

Existen múltiples formas de agrupar los discos de ruptura:

• Material constructivo: Grafito o metálicos
• Por tipo de instalación: Directo entre bridas DIN/ANSI, en bridas sanitarias, en portadiscos o conjuntos roscados
• Forma de apertura: Discos que no fragmentan al abrir o los que desprenden fragmentos de material impulsados por la presión de apertura.
• Geometría del disco: Discos de acción directa (la bóveda del disco coincide con el sentido del flujo) o los de acción reversa en los que la bóveda del disco está en sentido contrario al flujo. Los discos reversos acostumbran a tener una resistencia superior a los ciclos de presión y temperatura del proceso.
• Función: Para proteger contra sobrepresiones, contra vacío o bidireccionales que protegen en ambos sentidos.
• Resistencia a la contrapresión: Nula, vacío absoluto (-1bar), resistencia a una contrapresión similar a la presión de apertura o resistencia a altas contrapresiones, superior a la presión de apertura.

En general no hay discos mejores o peores. Un disco bien especificado es aquel que, de todas las opciones posibles, se han seleccionado aquellas que mejor encajan, técnica y económicamente, con el proceso del cliente.  Contacte con AURA ISS para prescribir el disco de Ruptura adecuado para su aplicación