Un disco de ruptura, también conocido como “disco de ruptura” o “diafragma de disco”, es un componente mecánico que generalmente se instala como un dispositivo de seguridad para evitar daños y lesiones causados por problemas de presión dentro de una máquina u otro dispositivo. Es esencialmente un anillo de metal o sintético que se coloca dentro de las cámaras internas de algo como una válvula o un tubo presurizado. Si y cuando la presión se vuelve más de lo que el dispositivo puede soportar, el disco explota o se rompe, deteniendo efectivamente la actividad mecánica. En casi todos los casos, el disco solo se usa una vez; una vez que se rompe, no se puede volver a sellar. Reemplazarlo puede llevar algún tiempo, pero generalmente ahorra mucho dinero y esfuerzo en comparación con el daño que ocurre a menudo cuando la presión interna se sale de control. Varios dispositivos diferentes utilizan este tipo de mecanismo, aunque tiende a ser más común en la industria aeroespacial y la aviación, la fabricación farmacéutica y la producción de alimentos procesados y los aparatos médicos.
Aplicaciones más comunes
Este tipo de dispositivos son muy comunes en una variedad de máquinas industriales, generalmente en situaciones en las que es necesario regular la presión forzada dentro de una determinada cámara o válvula. En la industria aeroespacial, por ejemplo, esto ocurre en cámaras de combustible y sistemas de presión de cabina para aviones y embarcaciones que se dirigen alto hacia la atmósfera o más allá. También se usan mucho en calderas y tanques de presión de vapor, los cuales son comunes en la fabricación de alimentos y medicamentos. Ciertos aparatos médicos, en particular los que dependen de la hidráulica, también pueden utilizarlos.
Aunque la mayoría de las máquinas y aparatos de estas categorías son bastante grandes, los discos tienden a ser del lado más pequeño. Por lo general, se fabrican específicamente para el aparato en el que están instalados, pero generalmente se colocan en las partes internas de las válvulas y otros puntos de distribución.
Forma y caracteristicas
El lado presurizado de la mayoría de los discos es cóncavo y con forma de cuenco. A medida que aumenta la presión, el disco experimenta fuerzas de tensión a medida que el material se estira o sobresale hacia afuera. El disco de ruptura original fue desarrollado en 1931 por BS&B Safety Systems, y fue mejorado y ligeramente modificado en lo que se conoce como el «disco tipo B» a partir de 1934. El disco tipo B se ha utilizado en cientos de miles de aplicaciones desde entonces. y es el prototipo de la mayoría de los modelos modernos.
Criterios básicos de diseño y fabricación
El criterio de diseño más importante suele ser que el disco falle a la presión especificada dentro del rango especificado por el fabricante. Las diferencias en los límites de presión se logran mediante variaciones en las propiedades del material, la forma y el tamaño del disco y el sistema de montaje. Los criterios de diseño adicionales pueden incluir la no fragmentación del disco, el uso para condiciones estériles o sistemas de contención biológica que permitan el escape de la presión, pero no cualquier material biológico o de otro tipo.
Los discos destinados al servicio en un entorno nuclear, como un submarino nuclear o una central eléctrica, suelen estar sujetos a requisitos de diseño muy estrictos. Las propiedades del material, en particular la friabilidad o la facilidad de rotura, pueden cambiar si el disco se somete a radiación. Como consecuencia, los dispositivos de estas categorías deben probarse e inspeccionarse periódicamente para garantizar su integridad.
En la mayoría de los casos, este tipo de dispositivos de seguridad de alivio de presión se fabrican como un sistema. Deben emplearse los soportes correctos, así como las propias piezas correctas. Si bien los componentes incorrectos pueden ajustarse físicamente, las tolerancias, la deformación del diseño u otros parámetros pueden diferir lo suficiente y producir fallas de presión innecesariamente bajas o permitir que continúen las condiciones de sobrepresión.
Consecuencias del fracaso
Por lo general, una vez que un disco falla, no se puede restablecer y debe reemplazarse. Este requisito de diseño se basa en el razonamiento de que para mantener operaciones seguras, se debe encontrar la causa de la condición de sobrepresión. El equipo involucrado y el equipo y las estructuras circundantes también deben inspeccionarse antes de su reutilización.
Usos especializados
Los usos especializados incluyen aquellos diseñados para tanques en tránsito, como por tren o camión. El movimiento del líquido dentro del recipiente requiere que el disco de ruptura no reaccione con ninguno de los componentes dentro del líquido. Los materiales peligrosos pueden requerir un segundo disco de ruptura que falla a una presión más alta para contener el material a pesar de la condición de sobrepresión.