ES2221513B1 - Ranura de seguridad aplicable en recipientes a presion. - Google Patents
Ranura de seguridad aplicable en recipientes a presion.Info
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- F17C13/12—Arrangements or mounting of devices for preventing or minimising the effect of explosion ; Other safety measures
Abstract
Ranura de seguridad aplicable en recipientes a presión, que consiste en la realización de una ranura lineal de espesor variable (11), (12) ó (13) tanto en equipos fijos donde se incorpora en el cilindro, o en equipos portátiles donde se incorpora alejada de la zona cilíndrica hasta donde el ángulo formado por la tangente al fondo y la pared del cilindro presente 60° como mínimo, es decir el ángulo resistente 30° como máximo, pudiendo presentar cualquier sección y configurada por diferentes útiles, incluso con fresa cónica o láser, pudiendo estar recubierto el depósito con un material, en el cual se incorporará una línea de material poroso o equivalente sin resistencia a la presión, colocado sobre el punto de menor espesor.
Description
Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión.
La presente memoria descriptiva se refiere a una
solicitud de Patente de Invención, relativa a una ranura de
seguridad aplicable en recipientes a presión, tal y como pueden ser
envases contenedores de bebidas carbónicas, depósitos de aire
comprimido, depósitos de GLP, etc., contemplándose igualmente en
esta memoria descriptiva como objeto de la invención, la aplicación
sobre la citada ranura de un material poroso de baja resistencia,
en el caso de recipientes con recubrimiento, consiguiendo a partir
de la incorporación del material poroso eliminar el incremento en
la presión de rotura, que generaría el recubrimiento, y por lo
tanto la necesidad de disminuir más el espesor mínimo restante en
el material constitutivo del recipiente.
La citada ranura de seguridad actúa como válvula
de seguridad a una presión prefijada, evitando la explosión al
alcanzar la presión normal de rotura del recipiente, y eliminando
consecuentemente la posibilidad de que se produzcan daños humanos o
\hbox{materiales.}
Esta invención tiene su aplicación dentro de la
industria dedicada a la fabricación de recipientes a presión, tales
como recipientes contenedores de bebidas carbónicas, extintores de
incendios, depósitos de aire comprimido, recipientes o depósitos de
GLP, realizados en cualquier tipo de material, con independencia de
que el material utilizado sea metal, plástico, composite, etc., e
incluso en recipientes compuestos de varios materiales, como pueden
ser el caso de contenedores metálicos recubiertos de caucho o
\hbox{poliuretano.}
De forma general, los recipientes a presión
están diseñados para resistir al menos 1.5 veces la presión de
diseño; normalmente la relación real entre la presión de trabajo y
la de rotura es mucho mayor, pues independientemente de que debe
resistir la presión, el recipiente tiene que tener una resistencia
que implique la estabilidad estructural, lo que normalmente
incrementa los espesores a valores muy superiores a los valores de
cálculo, y por ello el valor de la presión de rotura.
Este tipo de recipientes cuentan normalmente, en
ellos o en su instalación, de elementos de seguridad tales como
válvulas, discos, etc., que normalmente se encuentra próximos a los
equipos d regulación de presión.
Sin embargo, se ha constatado que pueden
producirse manipulaciones fraudulentas en el sistema de seguridad
incorporado, que en el supuesto, caso de los recipientes destinados
a ser utilizados como envases de almacenamiento de cerveza, bebidas
carbónicas, etc., pueden presurizar el recipiente por encima de la
presión estipulada por el fabricante, consiguiendo consecuentemente
que exista de forma inherente un riesgo potencial de explosión del
propio envase o recipiente.
Si la explosión llega a producirse con el
recipiente lleno de gas, los efectos provocados por la misma suelen
ser sustancialmente graves, multiplicándose los mismos si la
explosión llega a producirse en un lugar cerrado, en el cual se
encuentran seres humanos en su interior, tal y como puede suceder
si la explosión se produce en un restaurante, bar, casa particular,
etc..
Otro tipo de recipientes, tal y como pueden ser
recipientes contenedores de GLP, pueden verse sometidos a
situaciones extremas, por ejemplo fuego, congelación de la válvula
de seguridad, etc., circunstancias que pueden generar la misma
situación, debiendo tenerse constancia de que en el caso de que se
produzca fuego, el riesgo de los bomberos se ve incrementado por
los riesgos mecánicos de explosión, en el caso de que no exista
sobre el recipiente en cuestión un elemento que evite el riesgo de
explosión.
El solicitante tiene conocimiento de que
inicialmente para algún tipo de recipientes, tal y como pueden ser
barriles y similares, y con el fin de eliminar el riesgo citado, se
han realizado discos de rotura con espesor constante, con forma
circular o cuadrada situados sobre el envase, y estando destinados
estos discos de rotura a garantizar la explosión localizada y por
supuesto a menor presión.
Sin embargo, con ellos, existe todavía la
posibilidad de que los efectos sean destructivos debido a que los
mismos originan la rotura de forma instantánea de toda la
superficie interior al disco, provocando al mismo tiempo la salida
de la totalidad del gas contenido en el interior del envase,
produciéndose una reacción tal que impulsa al recipiente con un
fuerte y rápido movimiento (efecto "jet"), de resultados
constatados en algunos casos como catastróficos.
Por la Patente de Invención DE 3757977 C2/BLEFA
se conoce la existencia de una invención que reivindica la
realización de una hendidura en forma circular de profundidad
uniforme, sin alcanzar los 360º, lo cual elimina la posibilidad de
que se efectúe el desprendimiento de la zona interna del área
delimitada por la hendidura, actuando como una clapeta o bisagra,
configurándose de forma similar a lo que sucede al realizar la
apertura manualmente de una lata de bebida.
Esta solución elimina el desprendimiento
violento de parte del recipiente, pero en ningún caso elimina el
efecto "jet" y sus riesgos.
Como posterior mejora, el solicitante conoce la
existencia de la Patente EP-0686120 B1/SCHAEFER, en
la cual se describe y reivindica el hecho de que al realizar la
hendidura en forma circular, de profundidad variable en uno de los
fondos del recipiente que está provisto de un resalte central, se
consigue que cuando se produce el incremento de presión, se
produzca la rotura de forma gradual, con lo cual se elimina el
efecto "jet", que se producía con la solución descrita
anteriormente en la citada Patente de Invención solicitada en
Alemania con el número 3757977.
Debe indicarse sin embargo, que la solución
presentada en la Patente EP-0686120 presenta los
siguientes problemas. A saber:
- Necesidad inexcusable de la existencia de un
resalte central o galleta.
- Dificultad de control técnico del espesor.
- Riesgo de rotura accidental durante el uso
normal.
- Dificultad adicional en el caso de existir
recubrimiento en la zona de seguridad.
Sobre la necesidad de resalte central o galleta,
debe indicarse que en la citada Patente de Invención
EP-0686120 y tanto en la descripción de la misma
como en sus reivindicaciones, en concreto en las reivindicaciones
1, 3, 7 y 8, se refleja y reivindica que el invento exige por lo
menos la existencia en uno de los fondos del recipiente de un
resalte o galleta con objeto de poder realizar la entalladura en la
parte lateral del mismo.
Sobre el control del espesor mínimo debe
señalarse que al realizarse el disco de seguridad en un círculo
total o parcial, sobre un casquete que normalmente se ha obtenido
por embutición, existen dificultades en la realización precisa del
disco, pues el espesor restante mínimo tiene que ser independiente
del inicial, que varía de una pieza a otra, y de la forma del
casquete en cuanto a sus curvaturas, que pueden originar que la
posición del material en relación con el punto a controlar, varíe a
lo largo de la longitud que delimita el disco.
Debido a lo anteriormente solicitado, es
conveniente, la búsqueda de una zona donde pueda dejar más espesor
para conseguir la mismo presión especificada, y recomendable para
realizar el disco en la zona próxima a la galleta o resalte.
Sobre el riesgo de rotura accidental durante el
uso, se debe manifestar que es claro que en contra de las ventajas
propias de la eliminación de la posibilidad de explosión, el
sistema del disco de rotura presenta una facilidad de sabotaje e
incluso de rotura accidental, debido a un esfuerzo exterior
localizado en la superficie del mismo.
También debe constatarse que en relación con la
dificultad adicional en el caso de existir recubrimiento en la zona
de seguridad, y tal y como se indica en la citada Patente de
Invención EP-0686120, el uso de recubrimientos
genera por sí mismos un incremento en la presión de rotura del
disco, que oscila entre 5 bares y 10 bares, los que exige la
realización mecánica de dicho disco, para presiones de rotura que
oscilen entre 12 bares y 17 bares, en el caso de un diseño del
conjunto base-recubrimiento a 22 bares, o de 25
bares a 30 bares, en el caso del diseño del conjunto
base-recubrimiento a 35 bares.
La realización del disco en el material base del
recipiente a 12 bares en lugar de 22 bares, exige una reducción
adicional de espesor que es muy complicada de realizar, y
condiciona la situación de dicho disco en la zona próxima a la
galleta, sin tener en cuenta el aspecto de seguridad mecánica en
relación a la posibilidad de sabotaje, ni los aspectos negativos en
relación al chorro de fuga que sale directamente, sin la ventaja de
poder dirigirlo contra otros elementos como son los aros en los
barriles, asas en las bombonas, etc.
Esta parte considera que como solución a la
necesidad de resalte central citada anteriormente, debería
disponerse de un invento que debido a su diseño, en cuanto a la
ranura se refiere, no solamente no necesitara dicho resalte, sino
que se pudiera realizar tanto en los fondos como en la parte
cilíndrica del recipiente.
Como solución a la dificultad de control técnico
del espesor, se debería disponer de un invento que permitiera
realizar la ranura en cualquier parte del casquete, pues el control
del espesor mínimo remanente se debería realizar utilizando como
referencia un punto, concretamente un punto de menor espesor de la
línea, en lugar del conjunto de puntos de la línea circular, es
decir limitación de la superficie del disco.
Además, se debería contar con la garantía de que
la pieza se encuentra en la posición correcta, exigiendo solamente
en este caso la presión sobre un punto, en lugar de todo el
contorno del disco.
Sobre el riesgo de rotura accidental durante el
uso normal, se debería disponer de un invento que redujera
sensiblemente esta posibilidad al no presentar una superficie
debilitada como en el caso de otras soluciones, sino una pequeña
longitud que no origine la concentración de esfuerzos.
Por último en relación de la dificultad adicional
en el caso de existir recubrimiento en la zona superior, la
invención que se requiere como idónea debería utilizar en la zona
más débil de la ranura un material poroso insertado dentro del
recubrimiento, no originando ningún incremento de la presión, lo
que permitiría colocar la zona de rotura en la situación más
conveniente para la seguridad, y realizándose la ranura en el
material base, sin necesidad de efectuar una reducción de espesor,
debido al recubrimiento al hacerla para la misma presión que la
fijada para el conjunto base-recubrimiento, es
decir en los ejemplos considerados como 22 y 35 bares, en lugar de
12 y 25 bares.
Sin embargo, por parte del solicitante, no se
tiene conocimiento de la existencia en la actualidad de un invento
que presente las características señaladas como idóneas para la
solución problemática actual en esta materia.
La ranura de seguridad aplicable en recipientes
a presión que la invención propone, constituye en sí misma una
evidente novedad dentro de su campo específico de aplicación,
obviando prácticamente de una forma total y completa la
problemática citada anteriormente.
De forma más concreta la ranura de seguridad
aplicable en recipientes a presión objeto de la invención, presenta
la ventaja de realizar su apertura de forma paulatina a una
presión prefijada consiguiendo los siguientes efectos. A saber:
- Solamente se abre la zona prevista en la
medida necesaria para desalojar el caudal que se introduce o produce
en el interior, con lo cual en lugar de explosión se consigue un
escape.
- La salida es dirigida en la dirección que se
desee, y la mayor parte del caudal desalojado sale en la dirección
prevista, lo que permite adecuar el diseño para el mínimo
riesgo.
- La realización y la mecanización de la ranura
es de ejecución simple y precisa independiente de la posición en el
recipiente, garantizando el espesor remanente de forma independiente
a la curvatura, y siendo posible el tarado de la herramienta con
máxima fiabilidad.
- Con la ranura de seguridad que se contempla en
esta invención, diseñada para la mínima presión de rotura y con el
uso de material poroso colocado en su punto de inicio de rotura
(mínimo espesor), no se pierden sus propiedades en el caso de uso
con recubrimientos, independiente del espesor del mismo, al
eliminar totalmente el incremento que sin esta solución podría ser
de 5-10 bar, por ello es posible mantener en el
mínimo punto de espesor un valor aceptable que en caso contrario
podría originar roturas por pequeños golpes.
- Como consecuencia de lo anteriormente citado,
el riesgo de rotura accidental en el uso normal del recipiente, al
ser sometido a esfuerzos externos, es decir a golpes, choques,
etc., localizados, es mínimo, al no presentar una superficie
debilitada, sino una longitud lo que elimina la concentración de
esfuerzos.
También debe indicarse que teniendo en cuenta
que en la mayoría de los recipientes a presión existe una parte
central cilíndrica que se cierra mediante dos superficies
semiesféricas, semielípticas, etc., la seguridad se debe realizar
en la forma y zona más idónea para conseguir el objetivo
buscado.
En la invención se constata la utilización de
una herramienta cónica, que al ser asimétrica, realiza la apertura
en el sentido deseado.
Como consecuencia de lo anteriormente indicado,
el empleo de una o varias ranuras lineales realizadas en un envase
mediante cualquier sistema que origine una profundidad variable
desde 0 hasta el máximo, con forma circular, triangular,
trapezoidal, etc., que originan un debilitamiento de la chapa o
material utilizado, permite que en el caso de un aumento de
presión, por encima de la presión de trabajo, la rotura a la
presión prevista de forma controlada, tanto en cuanto al tamaño de
la abertura como en cuanto a la dirección y salida del escape,
manteniendo el máximo de resistencia a los golpes en el uso normal
y sin necesidad de disminuir el espesor de la parte mecanizada,
para compensar el aumento de resistencia del recubrimiento al
emplear en ese caso un material poroso en la zona recubierta sobre
la ranura.
Para complementar la descripción que se está
realizando y con objeto de ayudar a una mejor comprensión de las
características del invento, se acompaña a la presente memoria
descriptiva, como parte integrante de la misma, un juego de planos
en el cual con carácter ilustrativo y no limitativo, se ha
representado lo siguiente:
La figura número 1.- Corresponde a una serie de
diferentes tipos de recipientes a presión, sobre los cuales se
realiza la incorporación del objeto de la invención, relativo a una
ranura de seguridad aplicable en recipientes a presión, pudiéndose
obviamente incorporar en otro tipo de recipientes a presión no
reflejadas en esta figura, que corresponden a un depósito de GLP,
barriles de cerveza o de líquidos similares, tanqueta
SOFT-DRINK, y una botella de GLP.
La figura número 2.- Muestra la zona superior de
un recipiente a presión, en la cual se reflejan las tensiones que se
producen sobre cualquier elemento finito de su superficie.
La figura número 3.- Muestra al objeto
representado en la figura número 2, en el que se incorpora un
ranura de proyección rectangular o elíptica, realizada en el fondo
o en la virola.
La figura número 4.- Corresponde a una vista por
A-A' del objeto representado en la figura número
3.
La figura número 5.- Muestra una vista por
B-B' del objeto representado en la figura número
3.
La figura número 6.- Corresponde a una ranura
que se diferencia a las señaladas en las figuras números 3 y 4,
tanto en su proyección como en su sección, al ser obtenida mediante
una herramienta cónica, consiguiéndose con este diseño la obtención
de la rotura y apertura en la dirección que se desee o
preestablecida.
La figura número 7.- Muestra una vista por
C-C' del objeto representado en la figura número
6.
La figura número 8 . - Muestra una vista por
D-D' del objeto representado en la figura número
6.
La figura número 9.- Muestra una vista en alzado
lateral debidamente seccionado de un envase, sobre el cual se ha
realizado la pertinente ranura y posterior revestimiento de la
misma mediante un material de recubrimiento, donde está insertado
el material poroso sobre la ranura de seguridad.
La figura número 10.- Corresponde por último, a
una vista por E del objeto representado en la figura número 9.
A la vista de estas figuras, puede observarse
como la ranura de seguridad aplicable en recipientes a presión, se
configura como una ranura lineal de espesor variable, realizada en
equipos o recipientes (1), (2), (3) y (4), o sobre otros de
aplicación similar, destinados a contener gases o líquidos a
presión, que tiene como misión la de servir como elemento o nexo de
seguridad para la salida del producto contenido cuando se sobrepase
la presión para la que ha sido diseñada, que junto con las
características del material donde se ha realizado la ranura,
define el espesor mínimo restante en el lugar de la máxima
profundidad de la ranura en cuestión, pudiendo llevar cada uno de
los equipos o recipientes, una o varias ranuras.
La ranura de seguridad se podrá realizar en el
lugar más conveniente en función del diseño y del uso, y como
soluciones concretas son prioritarias las siguientes:
En los equipos fijos, normalmente realizados de
acuerdo con lo indicado anteriormente la ranura estará realizada
preferentemente en el cilindro, tal y como se refleja en las
figuras 3, 4, 5, 6 y 7, ranuras referenciadas con (11), (12) y
(13), mientras que en los equipos portátiles, la ranura estará
realizada preferentemente en uno de los fondos, habiéndose
establecido de forma preferente que se sitúe en el fondo superior,
tal y como se muestra en las citadas figuras, y alejada de la zona
cilíndrica hasta donde el ángulo formado por la tangente al fondo y
la pared del cilindro sea de 60º, es decir el ángulo resistente
30º.
Como puede observarse en las figuras adjuntas,
la forma de la ranura puede ser diferente, dependiendo en parte del
proceso de realización tal y como se muestra en las figuras 3, 4 y
5, presentando las ranuras (11) y (12) una sección obtenida
mediante un útil de corte rotativo, o bien mediante un punzón
triangular, concretamente referenciado con (12), aunque debe
indicarse que la realización de las ranuras mediante láser puede
ser obtenida de cualquier forma.
La sección de la ranura puede ser prácticamente
de cualquier forma, tal y como se muestra en la figura número 5, es
decir rectangular, triangular, trapezoidal, semicircular, etc.
Siguiendo las figuras números 6, 7 y 8, la
ranura (13) puede presentar una sección asimétrica, por ejemplo con
fresa cónica, que presenta la ventaja de permitir orientar el
escape en una dirección prefijada.
Siguiendo las figuras números 9 y 10, se observa
que en los depósitos (1), (2), (3) y (4), que opcionalmente estén
recubiertos con un material base (20), donde se ha realizado
cualquier tipo de huella reduciendo localmente la resistencia del
material, tanto en soluciones con espesor constante como variable,
al que luego se aplica dicho recubrimiento, colocándose un
material poroso equivalente (21), sin prácticamente resistencia a
la presión, colocado justamente encima del punto de menor
espesor.
No se considera necesario hacer más extensa esta
descripción para que cualquier experto en la materia comprenda el
alcance de la invención y las ventajas que de la misma se
derivan.
Los materiales, forma, tamaño y disposición de
los elementos serán susceptibles de variación, siempre y cuando
ello no suponga una alteración a la esencialidad del invento.
Los términos en que se ha descrito esta memoria
deberán ser tomados siempre con carácter amplio y no
limitativo.
Claims (7)
1. Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión, de las destinadas a ser incorporadas en equipos o
recipientes (1), (2), (3) y (4), destinados a contener gases o
líquidos a presión, pudiendo incorporarse en otro tipo de
recipientes conteniendo productos a presión líquidos o gaseosos,
que tiene como misión la de servir de área de seguridad para salida
del producto contenido, cuando se sobrepase la presión para la que
ha sido diseñada, caracterizada porque la ranura (11), (12)
o (13) define el espesor mínimo restante en el lugar de la máxima
profundidad de la propia ranura, pudiendo incorporar cada uno de
los equipos o recipientes, una o varias ranuras, y a la vez la
ranura de seguridad podrá realizarse en el lugar más conveniente en
función del diseño y del uso.
2. Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión, según la primera reivindicación, caracterizada
porque en los equipos fijos, la ranura estará realizada
preferentemente en el cilindro y de forma longitudinal.
3. Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión, según la primera reivindicación, caracterizada
porque en los equipos portátiles, la ranura estará realizada
preferentemente en uno de los fondos, concretamente en el superior y
alejada de la zona cilíndrica hasta donde el ángulo formado por la
tangente al fondo y la pared del cilindro sea de 60º como mínimo,
es decir, que el ángulo resistente presente 30º como máximo, en una
situación tangente al círculo del fondo.
4. Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión, según la primera reivindicación, caracterizada
porque la forma de la ranura puede ser distinta y opcional,
obtenida mediante un útil de corte rotativo, configurándose una
ranura (11) y (12), o mediante un punzón triangular (12), pudiendo
igualmente efectuarse las ranuras (11), (12) y (13) mediante
láser.
5. Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión, según la primera reivindicación, caracterizada
porque la sección de la ranura puede ser prácticamente de cualquier
forma, es decir rectangular, triangular, trapezoidal, semicircular,
etc.
6. Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión, según la primera reivindicación, caracterizada
porque la ranura (13) puede presentar una sección asimétrica,
realizándose con una fresa cónica opcionalmente, orientando el
escape en una dirección prefijada.
7. Ranura de seguridad aplicable en recipientes a
presión, según la primera reivindicación, caracterizada
porque en depósitos recubiertos realizados con un material base
donde se ha realizado cualquier tipo de huella reduciendo
localmente la resistencia del material, con independencia de
presentar espesor constante o variable, sobre el cual se aplica el
recubrimiento (20), se colocará un material poroso o equivalente
(21), sin resistencia a la presión, situado encima del punto de
menor espesor.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| ES200200116A ES2221513B1 (es) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Ranura de seguridad aplicable en recipientes a presion. |
Applications Claiming Priority (1)
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|---|---|---|---|
| ES200200116A ES2221513B1 (es) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Ranura de seguridad aplicable en recipientes a presion. |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| ES2221513A1 ES2221513A1 (es) | 2004-12-16 |
| ES2221513B1 true ES2221513B1 (es) | 2005-10-16 |
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|---|---|---|---|
| ES200200116A Expired - Fee Related ES2221513B1 (es) | 2002-01-21 | 2002-01-21 | Ranura de seguridad aplicable en recipientes a presion. |
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| US3463351A (en) * | 1967-02-06 | 1969-08-26 | Black Sivalls & Bryson Inc | Safety pressure relief device |
| AT322438B (de) * | 1972-09-25 | 1975-05-26 | Hoell Metallwarenfab Karl | Behälter zur aufnahme von unter druck stehenden medien |
| DE19544593C5 (de) * | 1995-11-30 | 2006-03-09 | Air Liquide Deutschland Gmbh | Vakuumisolierter Kryobehälter |
| DE19619191C2 (de) * | 1996-05-11 | 1999-08-12 | Diehl Stiftung & Co | Transportbehälter für eine Anzahl Treibladungen |
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2002
- 2002-01-21 ES ES200200116A patent/ES2221513B1/es not_active Expired - Fee Related
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| FG2A | Definitive protection |
Ref document number: 2221513B1 Country of ref document: ES |
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| FD1A | Patent lapsed |
Effective date: 20100312 |