UNIVERSIDAD VERACRUZANA FACULTAD DE INGENIERIA
TIPOS DE VÁLVULAS, CRITERIOS CRITERIOS DE SELECCIÓN Y PRUEBAS A VÁLVULAS DE RELEVO DE PRESIÓN PRESIÓN
MONOGRAFIA
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE: INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICO
P R E S E N TA: TA: MANUEL ANTONIO RODRIGUEZ RODRIGUEZ MARTINEZ
COATZACOALCOS COATZACOALCOS VER, 22 DE SEPTIEMBRE DEL 2011 0
INTRODUCCIÓN
1
INTRODUCCIÓN
1
Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Pueden trabajar con presiones que van desde el vació hasta más de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas tem peraturas desde de sde las l as criogénicas hasta 1500 1 500 °F (815 °C). Las válvulas constituyen del 20 al 30% del costo de la tubería en una planta, según sea el proceso; el costo de un tipo y tamaño dados de válvulas puede variar en 100% según sea su construcción. La selección de las válvulas incluye muchos factores y es preferible tener como referencia un sistema que facilite la selección, ya que es de suma importancia en los aspectos económicos, así como en la operación de plantas de proceso.
2
JUSTIFICACIÓN Debido que no se tomaron experiencias educativas con un amplio estudio en las válvulas industriales, teniendo en cuenta que el manejo de ellas es vasto y de vital importancia su estudio, se realizo esta monografía para poder ser consultada en cualquier duda acerca de tipos y uso de válvulas así como para obtener información acerca de su selección para cada tipo de proceso o fluido que se maneja. En ella se incluye un mantenimiento a una válvula de compuerta que se desarrolla con especificaciones y figuras que amplían el conocimiento de lo que se esta hablando. En la industria podremos encontrar una amplia gama de estos elementos que no se vieron con una afinidad dentro de la carrera y es por ello que se quiere dar a conocer tanto la variedad de estos elementos como sus variantes. Todos los equipos antes de ser instalados en planta llevan un proceso de inspección o pruebas y este es el caso de las válvulas se pretende que el lector pueda conocer las distintas pruebas que se aplican a la mayoría de estas válvulas de control. El lector podrá también tener conocimiento en la normatividad que se aplica para cada tipo de válvula que se selecciona, así como la selección de cada cuerpo de válvula debido ala presión y temperatura.
3
OBJETIVO GENERAL Al término del estudio de este tema el lector deberá conocer las principales partes de las válvulas, así como el uso que se le da en la industria. Podrá haciendo uso de este ejemplar seleccionar el tipo de válvula a utilizar en una planta dependiendo el tipo de proceso o fluido que se maneje. Tendrá conocimiento del mantenimiento que debe darse a una válvula de compuerta y conocerá los pruebas de hermeticidad y pre pop a válvulas de relevo de presión.
OBJETIVO PARTICULAR Conocer los componentes principales en cada tipo de válvulas, como su operación. Analizar los criterios de selección que se manejan basado en la normatividad para la selección de las válvulas de control y sus inspecciones antes de montar en campo. Conocer el mantenimiento que se tiene que dar in sitio y en taller.
4
INDICE
1.1 1.2 1.3 1.4 1.5 1.6 1.7 1.8 1.9
CAPITULO I TIPOS DE VALVULAS Válvulas de compuerta Válvulas de globo Válvulas de bola Válvulas de mariposa Válvulas de apriete Válvulas de diafragma Válvulas de macho Válvulas de retención (CHECK) Válvulas de desahogo (ALIVIO)
8 15 21 25 30 33 37 42 51
2.1
CAPITULO II CRITERIOS BASICOS DE SELECCIÓN Elección del tipo de válvula de acuerdo a su función.
55
2.2
Determinación de la presión nominal
56
2.3
Determinación de los materiales constructivos
58
2.4
Selección del accionamiento
61
2.5
Selección del tamaño (dn) de la válvula
61
2.6
Criterios comerciales generales
61
5
CAPITULO III MANTENIMIENTO EN CAMPO PARA UNA VÁLVULA DE COMPUERTA TIPO CUÑA 3.1 Reparaciones de válvulas de vástago fijo (nrs), 64 reemplazo de tuerca de operación, brida prensaestopas / anillo limpiador, o-ring de la brida prensaestopas y o-ring del vástago 3.2 3.3
reemplazo del vástago, sello inferior del vástago y 70 compuerta (cuña) reparaciones de válvula de vástago ascendente (os&y), 73 reemplazo del volante
3.4
reemplazo del sello o-ring del vástago
75
3.5
reemplazo de vástago quebrado o compuerta dañada
76
CAPITULO IV INSPECCION Y PRUEBAS A VALVULAS DE RELEVO DE PRESION 4.1
Inspección de válvulas de relevo de presión.
80
4.2
Inspección “en sitio”.
81
4.3
Inspección en taller (preliminar).
82
4.4
Inspección en taller (integral).
83
4.5 4.6
Mantenimiento. Pruebas.
86 87
4.7 4.8
Prueba de hermeticidad. Periodicidad de la inspección, mantenimiento y prueba.
88 94
4.9
Control de modificaciones, registro y control.
97
6
CAPITULO I TIPOS DE VALVULAS
7
VÁLVULAS DE COMPUERTA. Este tipo de válvulas se utiliza cuando se requiere un dispositivo que permita interrumpir o cortar el paso de un fluido en una línea. No deben de ser usadas para regular el paso de un fluido, porque la velocidad del mismo a través de la válvula parcialmente abierta, ocasionara un desgaste excesivo en la cuña y en los asientos. De igual manera las cuñas tendrán a vibrar y golpear ocasionando un fuerte ruido en la línea. Por lo tanto bajo condiciones de operaciones normales la válvula debe permanecer totalmente abierta totalmente cerrada. El tiempo normal requerido para abrir o cerrar una válvula de compuerta es aproximadamente la mitad del requerido en una válvula globo. La caída de presión es mínima. Su instalación es independiente del sentido del flujo. Las válvulas de compuerta son bidireccionales y de paso completo, también pueden ser con vástago fijo o vástago saliente según los espacios que se tienen disponibles en las líneas para su instalación. Los principales elementos estructurales de la válvula de compuerta son: volante, vástago, bonete, compuerta, asientos y cuerpo. Estas válvulas están disponibles con vástagos de los siguientes tipos:
vástago no elevable, con rosca interna, tiene ventajas cuando hay poca altura.
Vástago elevable con rosca externa que requiere más espacio libre, pero impide que la rosca esté en contacto con los fluidos del proceso.
Vástago elevable con rosca interna, que expone la rosca del vástago a los líquidos del proceso; por tanto, no se debe usar con líquidos corrosivos.’
8
Están disponibles, en general, los siguientes tipos de bonetes para válvulas de compuerta:
Bonetes con rosca rosca interna o externa externa para válvulas válvulas pequeñas y servicio a baja presión.
Bonetes con unión para válvulas pequeñas donde se necesita
mantenimiento frecuente.
Bonetes con brida y atornillados para válvulas grandes y servicio a presión y temperatura altas.
Bonetes con abrazadera en válvulas para presión moderada, moderada , donde se necesita limpieza frecuente.
Bonetes sellados de presión para servicio servicio con altas presiones y temperaturas.
Bonetes con sello de pestaña para altas presiones y temperaturas.
Bonetes con cierre de obturador para presión y temperatura altas.
Los siguientes elementos de control de fluido suelen estar disponibles para las válvulas de compuerta.
Disco macizo o de una sola cuña con asientos asientos de válvula válvula cónicos, para petróleo, gas, aire, pastas aguadas y líquidos pesados.
Cuñas flexible flexible (el disco sólo es macizo en el centro y ambas superficies de asentamiento son flexibles) para temperaturas y presiones fluctuantes.
Disco de cuña dividido dividido (un diseño de bola y asiento en el cual dos discos espalda con espalda se pueden ajustar a ambas superficies de asiento, con lo cual cada disco se mueve con independencia para tener buen sellado) para gases no condensables, líquidos a temperaturas normales y fluidos corrosivos, todos a baja presión. Disco doble (discos paralelos) que funciona paralelamente a los asientos del cuerpo; los discos se separan con expansores o cuñas para empujarlos contra la superficie de asiento. Son para gases no condensables. 9
Las válvulas de compuerta también son llamadas de seccionamiento y son fabricadas en varios materiales como: bronce, acero al carbón fundido, acero inoxidable, hierro, acero forjado, PVC, CPVC con extremos roscados, bridados, soldables a tope (butt Weld), soldables a caja (socket Weld). Las válvulas de compuerta son usadas muy a menudo debido a su fácil accesibilidad, además de que son una opción económica entre otras para cubrir servicios generales pero también son opción en manejo de fluidos agresivos o corrosivos industriales una vez determinado sus condiciones de operación (fluido-presión-temperatura). Entre sus desventajas se encuentran que son muy grandes y pesadas lo que no hace fácil su instalación y mantenimiento, también su cierre es muy lento ya que hay que dar varias vueltas a un volante para abrir o cerrar completamente. Pueden ser operadas además de con un volante, con un operador de engranes, y actuadores neumáticos y eléctricos.
Recomendada para: Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación. Para uso poco frecuente. Para resistencia mínima a la circulación. Para mínimas cantidades de fluido o liquido atrapado en la tubería.
1 0
Aplicaciones Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos.
Ventajas Alta capacidad. Cierre hermético. Bajo costo. Diseño y funcionamiento sencillos. Poca resistencia a la circulación.
Desventajas Control deficiente de la circulación. Se requiere mucha fuerza para accionarla. Produce cavitación con baja caída de presión. Debe estar cubierta o cerrada por completo. La posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco.
1 1
VÁLVULA DE COMPUERTA
1 2
Articulo Numero: Descripción: 201
Tuerca Superior del Vástago
202
Volante de Vástago Ascendente
203
Rondana Anti Fricción
204
Horquilla
205
Tuerca Inferior del Vástago
206
Tuerca de la Horquilla/Prensaestopas del Casquillo
207
Rondana de la Horquilla/Prensaestopas del casquillo
208
Prensaestopas del Casquillo
209
Tornillo Perno
210
Tornillo Perno
211
O-rings para Sellado del Vástago
212
O-ring Interno del Buje
213
Buje de Vástago Ascendente
214
O-ring Externo del Buje
215 216 217 218 219
Ensamble de Vástago Ascendente Vástago de Aleación de Cobre Vástago de Acero Inoxidable pasador de la Compuerta Compuerta Tornillos del Bonete Bonete (Hierro Gris) Bonete (Hierro Gris) Empaque del Bonete Cuerpo (Hierro Gris) Cuerpo (Hierro Dúctil)
220
Tornillo del Volante/Tuerca de Operación
221
Rondana del Volante/Tuerca de Operación 1 3
222
Volante de Vástago Fijo
223
Tornillos del Poste Indicador
224
Poste Indicador
225
Tuerca de Operación
226
Anillo Limpiador
227
Tornillo de la Brida Prensaestopas
228
Brida Prensaestopas
229
O-ring del Prensaestopas
230
O-rings de Sellado Superior del Vástago
231
Buje de Sellado del Vástago
232
O-ring de Sellado Inferior del Vástago
233
Vástago Fijo de Acero Inoxidable
234
Collar de Empuje
235
Rondana Anti-Fricción de Vástago Fijo
236
Vástago Fijo de Bajo Cinc
237
Compuerta de Vástago Fijo
1 4
VÁLVULAS DE GLOBO Las válvulas globo son unidireccionales, comúnmente son utilizadas como válvulas de regulación. Debido a su alta caída de presión, aun cuando se encuentre totalmente abierta, su robustez y cierre hermético Metal-Metal hacen que estas válvulas sean adaptables a las más altas exigencias de servicio. La junta cuerpo-bonete, puede ser plana, macho-hembra ó tipo ring joint, dependiendo de la serie y servicio. El obturador es normalmente del tipo tapón el cual está guiado para evitar su desalineación. El obturador parabólico, para regulación lineal de flujo, se construye a vuestro pedido para todas las medidas. Los detalles constructivos pueden variar en función de las dimensiones y series. En esta clase de válvulas el fluido no corre de manera directa y en una sola dirección como lo hacen en las válvulas de compuerta sino que el fluido entra y sube dentro del cuerpo de la válvula, es estrangulado por el embolo según qué tan abierta o cerrada se encuentre la válvula, y después baja el fluido hacia la salida de la válvula. En las válvulas globo, el fluido hace una movimiento de columpio dentro donde choca con el embolo que regula cuanto fluido debe de pasar por la válvula. Las válvulas globo tienen la ventaja de regular, pero tienen la desventaja de que al detener cierta parte del fluido para regularlo, generan una caída de presión dentro de la línea lo que debe de ser considerado en los cálculos técnicos para que esta clase de válvulas y otras circunstancias que hay dentro de la línea no impidan que el fluido deba de llegar hasta donde se requiere.
1 5
Las válvulas de bola o esfera, por sus características principales, son un tipo de válvula muy versátil en el manejo de fluidos lo que le permite ser una de las válvulas más populares dentro de la industria. Precisamente su cierre rápido de ¼ de vuelta ordinariamente con una palanca permite que su operación sea muy sencilla para quien la opera además de que su diseño es más pequeño que las válvulas de compuerta. Las válvulas de bola, esfera o de cierre rápido, como son conocidas, dejan pasar el flujo de manera completa o tienen paso estándar que significa que si la válvula es de 2”, el flujo que pasara a través de ella será menor. Entre las
desventajas que existen con estas válvulas es la caída de presión que producen con este paso estándar o reducido además de que su cierre rápido genera “golpes de ariete” dentro de las líneas por lo cual hay que tomar las
precauciones debidas antes de su instalación. El sentido de su instalación debe ser tal que el flujo entre por la parte inferior del asiento. Para ello basta coincidir la flecha marcada en el cuerpo de la válvula con el sentido del flujo. Además pueden usarse para fluidos que tengan partículas en suspensión. Las válvulas de globo son más costosas que las compuertas y mucho menos comunes. Pueden ser fabricadas en casi cualquier material como en acero al carbón, acero inoxidable, hierro, PVC, CPVC, bronce, acero forjado y con extremos, roscados, bridados, soldables a caja socket Weld (SW), y soldables a tope Butt Weld.
1 6
Una de sus principales ventajas es que algunas de ellas pueden ser reparables en línea y refaccionables ahorrando costos de mantenimiento. Se fabrican en 1, 2 o 3 piezas según la clase de operación y ahorro de costos que se requiera tener. Los principales materiales en que se fabrican de línea las válvulas de bola son: cuerpo de acero al carbón, acero inoxidable, bronce; bola o esfera de acero al carbón, acero inoxidable; asientos de teflón. Existen otros materiales de fabricación de los cuerpos, las esferas y los asientos y su uso depende de las condiciones de operación que tendrá la válvula (fluido-presión-temperatura) para determinar que materiales son los adecuados para que la válvula de bola no falle en su operación. También son fabricadas en termoplásticos como el PVC y CPVC que permiten manejo de agua a más bajo costo o de corrosivos que tienen la posibilidad de desgastar rápidamente el metal como el acero. Las válvulas de bola pueden ser operadas con actuadores eléctricos y neumáticos y en general son una buena opción en muchas aplicaciones desde manejo de agua, hasta de fluidos industriales más agresivos.
Funcionamiento de las válvulas de globo Las válvulas de globo tienen tres tipos básicos de cuerpo: En ángulo recto, en Y y en ángulo. Los tres tipos funcionan con la elevación y descenso de un disco que está en el extremo de un vástago para abrir o cerrar la válvula o controlar el flujo dentro de ciertos límites. La válvula de disco reemplazable tiene un inserto plano de un material como el PTFE. Esta válvula tiene características deficientes para estrangulación y su empleo principal es para cierre hermético, tanto con líquidos limpios como con pastas aguadas que rayarían el asiento y el disco de una válvula con asiento metálico. 1 7
La mayor parte de estas válvulas se fabrican con un disco giratorio y vástago elevable. El ángulo, incluso del asiento, suele ser de 30’ y el disco tiene un ángulo un poco menor para tener buen contacto entre ellos. El sistema de disco giratorio es satisfactorio si la caída de presión en el asiento está dentro de límites razonables. La caída excesiva puede ocasionar vibración y desgaste del pie del vástago, el disco y la conexión giratoria y la falla total en un momento dado. En algunos casos, una vibración severa ha ocasionado la falla por fatiga del vástago justo debajo de la parte inferior del estopero. Si se requiere una caída grande de presión se debe colocar una placa de orificios corriente arriba de la válvula. La caída máxima de presión que puede soportar una válvula de globo convencional no debe exceder de 100 a 150 psig. Se puede obtener un control más preciso de la estrangulación con un disco de orificio en V. Este tipo de válvula tiene vástago que no gira y disco oscilante. Un indicador de posición señala la ubicación del disco en relación con el asiento. Con este diseño se pueden permitir caídas de presión mayores que con el disco giratorio u oscilante.
Los tres tipos de válvulas globo tienen asientos similares. 1 8
Recomendada para Estrangulación o regulación de circulación. Para accionamiento frecuente. Para corte positivo de gases o aire. Cuando es aceptable cierta resistencia a la circulación.
Aplicaciones Servicio general, líquidos, vapores, gases, corrosivos, pastas semilíquidas.
Ventajas Estrangulación eficiente con estiramiento o erosión mínimos del disco o asiento. Carrera corta del disco y pocas vueltas para accionarlas, lo cual reduce el tiempo y desgaste en el vástago y el bonete. Control preciso de la circulación. Disponible con orificios múltiples.
Desventajas Gran caída de presión. Costo relativo elevado.
Variaciones Normal (estándar), en "Y", en ángulo, de tres vías.
1 9
2 0
VÁLVULAS DE BOLA Las válvulas de bola son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto. Las válvulas de bola, básicamente, son válvulas de macho modificadas. Aunque se han utilizado desde hace mucho tiempo, su empleo estaba limitado debido al asentamiento de metal contra metal, que no permitía un cierre a prueba de burbujas. Los adelantos en los plásticos han permitido sustituir los asientos metálicos con los de plastómeros y elastómeros modernos. La bola tiene un orificio que se une con el cuerpo en la posición abierta. Estas válvulas se utilizan en forma principal para servicio de corte y no son satisfactorias para estrangulación. Son rápidas para operarlas, de mantenimiento fácil, no requieren lubricación, producen cierre hermético con baja torsión y su caída de presión es función del tamaño del orificio. La válvula de bola está limitada a las temperaturas y presiones que permite el material del asiento. Cuando está cerrada, se atrapa algo de líquido entre el asiento y el orificio de la bola, lo cual es indeseable en muchos casos. Estas válvulas no están limitadas a un fluido en particular. Se pueden emplear para vapor, agua, aceite, gas, aire, fluidos corrosivos, pastas aguadas y materiales pulverizados secos. Los principales componentes de estas válvulas son el cuerpo, el asiento y la bola. Hay dos tipos principales de cuerpos para válvulas de bola: entrada superior y cuerpo dividido. En el de entrada superior, la bola y los asientos se instalan por la parte superior. En el de cuerpo dividido, la bola y asientos se instalan desde los extremos. Las bolas tienen orificios completos, de venturi y de superficie reducida. 2 1
El orificio completo es igual al diámetro interior de la tubería. El orificio de
venturi
tiene
superficies reducidas y hay
flujo
de
venturi
dentro del cuerpo. El orificio reducido es de menor diámetro que la tubería.
Los materiales más comunes para los asientos de las válvulas de bola son TFE, Nylon, buna-N y Neopreno, aunque su uso está limitado por las temperaturas. Se han producido asientos de grafito para temperaturas hasta de 1 000°F. El vástago de la válvula de bola no está, por lo general, sujeto a la bola. Se suele hacer una ranura en la bola y se conforma el extremo del vástago para que ajuste en la ranura y permita girar la bola. El vástago se sella con sellos anulares o con empaquetaduras convencionales de material TFE, o material relleno con o impregnado con TRE que se fija en su lugar con un anillo de compresión. Las válvulas de bola se fabrican con una serie de materiales: Hierro fundido, hierro dúctil, bronce, aluminio, acero al carbono, acero inoxidable, latón, titanio, circonio (escrito a veces zirconio), Tántalo y muchas aleaciones resistentes a la corrosión, y también son plásticos. Los extremos del cuerpo suelen ser con soldadura de enchufe, con brida o roscados. También hay la posibilidad de cambiar los extremos con ciertos materiales de construcción. Las válvulas de bola, Igual que las de macho, pueden ser de orificios múltiples y se pueden utilizar en lugar de dos o tres válvulas rectilíneas, lo cual simplifica la tubería y reduce los costos. 2 2
Recomendada para: Para servicio de conducción y corte, sin estrangulación. Cuando se requiere apertura rápida. Para temperaturas moderadas. Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación.
Aplicaciones Servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas.
Ventajas Bajo costo. Alta capacidad. Corte bidireccional. Circulación en línea recta. Pocas fugas. Se limpia por si sola. Poco mantenimiento. No requiere lubricación. Tamaño compacto. Cierre hermético con baja torsión (par).
Desventajas Características deficientes para estrangulación. Alta torsión para accionarla. Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras. Propensa a la cavitación.
2 3
Variaciones Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido.
2 4
VÁLVULAS DE MARIPOSA Las válvulas de mariposa son uno de los tipos más antiguos que se conocen. Son sencillas, ligeras y de bajo costo. El costo de mantenimiento también -es bajo porque tienen un mínimo de piezas movibles. El uso principal de las válvulas de mariposa es para servicio de corte y de estrangulación cuando se manejan grandes volúmenes de gases y líquidos a presiones relativamente bajas. El diseño abierto de flujo rectilíneo evita la acumulación de sólidos y produce baja caída de presión. Su operación es fácil y rápida con una manija. Es posible moverla desde la apertura total hasta el cierre total con gran rapidez. La regulación del flu.jo se efectúa con un disco de válvula que sella contra un asiento. Las principales características de los servicios de las válvulas de mariposa incluyen apertura total, cierre total o estrangulación, operación frecuente, cierre positivo para gases o líquidos y baja caída de presión. Los principales elementos estructurales de la válvula de mariposa son el eje (flecha), el disco de control de flujo y el cuerpo.
2 5
Hay tres tipos principales de cuerpo: Tipo de disco plano (tipo de oreja). Esta válvula sólo está sujeta entre dos bridas de tubo con tornillos que unen las bridas y pasan por agujeros en el cuerpo de la válvula. Tipo con brida. Esta brida tiene extremos con brida que se unen con las bridas de los tubos. Tipo de rosca. Esta válvula se atornilla directamente en el tubo. El flujo por la válvula de mariposa se controla con un disco que tiene más o menos el mismo diámetro que los tubos que conecta. Un eje, o sea, el vástago, pasa a través de este disco; está apoyado en ambos extremos en el cuerpo y se sujeta al disco con tornillos o pasadores o mediante el brochado del extremo superior de la cavidad del disco para formar un vástago cuadrado. Al girar 90’ el vástago, el disco abre o cierra la válvula. Para la estrangulación se mueve el disco a una posición intermedia, en la cual se mantiene por medio de un seguro o cierre. Para obtener la ubicación correcta, el vástago está fijo en ambos extremos mediante bujes (casquillos) que deben estar sellados para evitar cualquier contacto con fluidos corrosivos. Por lo general, los sellos consisten en un estopero con sellos anulares. De acuerdo con sus características de sellos y de ser a prueba de fugas, las válvulas de mariposa se dividen en dos grupos principales: En el primer grupo, el asiento contra el cual cierra el disco es metálico, lo cual hace la válvula adecuada para manejo de semisólidos, porque el material abrasivo no puede ocasionar ningún daño en estos asientos. En el segundo grupo se utilizan sellos anulares elásticos alrededor de los discos para tener un cierre a prueba de fugas. En este tipo de válvula, los materiales para los asientos son buna-N, Viton, caucho (hule) natural, TRE, Hypalon, etc. 2 6
Estas válvulas de mariposa de cierre hermético tienen limitaciones en la temperatura debido al material del asiento y de los sellos. Las válvulas de mariposa se fabrican con muy diversos metales. Para los discos hay también diversos revestimientos, como TRE, buna-N, Kynar, Neopreno e Hypalon en tamaños que van desde 2 hasta 15 ft. Las válvulas de mariposa usualmente sirven para aplicaciones de baja presión (125 lbs.). Se pueden usar para abrir o cerrar el paso a un fluido o para regularlo aunque no es completamente recomendable. Se caracterizan por su operación rápida ya que abren y cierran a ¼ de vuelta. Existen válvulas de mariposa tipo waffer u oblea, tipo lug u orejadas y bridadas en medidas desde 24”, siendo la má s común por su facilidad de
instalación las válvulas mariposa tipo waffer. Las válvulas de mariposa son adecuadas para instalarse en espacios reducidos o donde la línea del proceso no puede soportar mucho peso. Las partes fundamentales de una válvula de mariposa son el cuerpo que puede ser de hierro, acero al carbón, acero inoxidable, pvc, cpvc u otro plástico; el disco que integra los mismos materiales del cuerpo y el asiento que podrá ser principalmente de elastómeros como el EPDM o buna habiendo otros materiales adicionales según la aplicación de la válvula. Pueden ser usadas en manejo de agua limpia o con sólidos hasta cierto %, también puede tener uso para corrosivos como ácidos y muchos otros fluidos dependiendo de la presión y temperatura que se maneje en la línea de proceso. Las válvulas de mariposa pueden ser operadas con palanca, operador de engranes o actuadores neumáticos o eléctricos. También existen las válvulas de mariposa de alto rendimiento las cuales soportan presiones y temperaturas más altas y condiciones de operación más severas. 2 7
Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Servicio con estrangulación. Para accionamiento frecuente. Cuando se requiere corte positivo para gases o líquidos. Cuando solo se permite un mínimo de fluido atrapado en la tubería. Para baja caída de presión a través de la válvula.
Aplicaciones Pastas semilíquidas, líquidos con sólidos en suspensión, Servicio general, líquidos, gases.
Ventajas Ligera de peso, compacta, bajo costo. Requiere poco mantenimiento. Número mínimo de piezas móviles. No tiene bolas o cavidades. Alta capacidad. Circulación en línea recta. Se limpia por si sola.
Desventajas Alta torsión (par) para accionarla. Capacidad limitada para caída de presión. Propensa a la cavitación. 2 8
Variaciones Disco plano, disco realzado, con brida, atornillado, con camisa completa, alto rendimiento.
Materiales Cuerpo: hierro, hierro dúctil, aceros al carbono, acero forjado, aceros inoxidables, aleación 20, bronce, Monel. Disco: todos los metales; revestimientos de elastómeros como TFE, Kynar, Buna-N, neopreno, Hypalon. Asiento: Buna-N, viton, neopreno, caucho, butilo, poliuretano, Hypalon, Hycar, TFE.
2 9
VÁLVULAS DE APRIETE O DE COMPRESIÓN Las válvulas de compresión son las más sencillas y baratas de todas. Se pueden utilizar para servicio de corte o de estrangulación, que puede variar del 10% al 95% de su capacidad especificada de flujo. Las características principales de las válvulas de compresión son servicio de corte y de estrangulación, con bajo costo de mantenimiento, poca caída de presión para temperaturas moderadas y para paso de pastas aguadas. Dado que el líquido está aislado de las piezas metálicas mediante tubos de caucho o de plástico, se pueden controlar muy bien los líquidos corrosivos. Su principio de funcionamiento es oprimir un tubo flexible con un mecanismo de compresión. Dado que la caída de presión en estas válvulas es pequeña, son adecuadas para pastas aguadas y líquidos que contienen gran cantidad de materia en suspensión. Aunque
se
dice
que
algunas
válvulas de compresión son buenas para servicio al vacío intenso, no se recomienda la válvula normal de compresión,
porque
se
puede
colapsar el tubo flexible. Los componentes principales de la válvula de compresión son el cuerpo y un mecanismo opresor. El cuerpo es un manguito o camisa moldeado, por ejemplo, de caucho. La camisa flexible tiene extremos de brida y de abrazadera para acoplarlos con el tubo. Los cuerpos moldeados tienen limitaciones de temperatura v presión. El mecanismo de compresión se puede accionar con un volante, una rueda de cadena o con un actuador hidráulico o eléctrico.
3 0
Estas válvulas se fabrican con una amplia gama de materiales que incluyen caucho, Hypalon, Neopreno, uretano, caucho de butilo o de siliconas, buna-S y Viton A. La válvula de apriete es de vueltas múltiples y efectúa el cierre por medio de uno o más elementos flexibles, como diafragmas o tubos de caucho que se pueden apretar u oprimir entre sí para cortar la circulación.
Recomendada para Servicio de apertura y cierre. Servicio de estrangulación. Para temperaturas moderadas. Cuando hay baja caída de presión a través de la válvula. Para servicios que requieren poco mantenimiento.
Aplicaciones Pastas semilíquidas, lodos y pastas de minas, líquidos con grandes cantidades de sólidos en suspensión, sistemas para conducción neumática de sólidos, servicio de alimentos.
Ventajas Bajo costo. Poco mantenimiento. No hay obstrucciones o bolsas internas que la obstruyan. Diseño sencillo. No corrosiva y resistente a la abrasión. 3 1
Desventajas Aplicación limitada para vació. Difícil de determinar el tamaño.
Variaciones Camisa o cuerpo descubierto; camisa o cuerpo metálicos alojados. Materiales Caucho, caucho blanco, Hypalon, poliuretano, neopreno, neopreno blanco, Buna-N, Buna-S, Viton A, butilo, caucho de siliconas, TFE.
3 2
VÁLVULA DE DIAFRAGMA Las válvulas de diafragma son válvulas que operan con fluidos “CORROSIVOS” y “ABRASIVOS” y que por su diseño de paso Recto o
Vertedor le da mucha mayor amplitud de aplicaciones. Esta válvula de diafragma puede ser recubierta o puede tener un “liner” al interior del cuerpo que usualmente es de un elastómero como epdm, buna, neopreno, polipropileno y otros materiales y que en conjugación con el diafragma, realizan su función con un desgaste mínimo al que cualquier otra válvula puede tener si es que fue seleccionada de manera correcta. También puede ser operada con actuadores eléctricos, neumáticos y sus características y versatilidad permiten que este instalada casi en todas las plantas de proceso del mundo. Las válvulas de diafragma son utilizadas en tratamientos de agua, industria alimenticia, minería, papel, química, generadoras de electricidad y hasta en refinerías.
Las válvulas de diafragma son de vueltas múltiples y efectúan el cierre por medio de un diafragma flexible sujeto a un compresor. Cuando el vástago de la válvula hace descender el compresor,
el
diafragma
produce sellamiento y corta la circulación La válvula de vertedero o Saunders es preferible para estrangulación y también produce cierre hermético. Esta válvula funcionará con una carrera más corta y esto permite el empleo de materiales más duros, como el Teflón, para el diafragma. 3 3
En otro tipo se utilizan un m acho y diafragma moldeados en una sola unidad. En la posición abierta, hay flujo rectilíneo; cuando está cerrada, el macho asienta en el fondo del cuerpo de la válvula; tienen un protector para el diafragma conectado con el macho y la parte superior del conducto de flujo.
Los vástagos de las válvulas de diafragma no son giratorios; los diafragmas sólo se mueven hacia arriba o abajo con ayuda de un pistón de compresión el cual, a su vez, se mueve con un brazo de palanca o un vástago giratorio. Por lo general, no se utiliza empaquetadura, con 10 que se reduce el mantenimiento. Sin embargo, para productos químicos y peligrosos se utiliza un bonete con empaquetadura de Teflón u otro material. Estas válvulas se fabrican con muy diversos materiales como hierro fundido, hierro dúctil, acero fundido, acero inoxidable y aleaciones resistentes a la corrosión. Los revestimientos pueden ser de un material REP-Teflón virgen que puede funcionar hasta a 400’F y no es contaminante. Los extremos de la
válvula pueden ser roscados, con brida, soldados a tope, con soldadura de enchufe o con roscas macho higiénicas. Los tamaños normales son entre y 24 in.
3 4
⅛
Recomendada para Servicio con apertura total o cierre total. Para servicio de estrangulación. Para servicio con bajas presiones de operación.
Aplicaciones Fluidos corrosivos, materiales pegajosos o viscosos, pastas semilíquidas fibrosas, lodos, alimentos, productos farmacéuticos.
Ventajas Bajo costo. No tienen empaquetaduras. No hay posibilidad de fugas por el vástago. Inmune a los problemas de obstrucción, corrosión o formación de gomas en los productos que circulan.
Desventajas Diafragma susceptible de desgaste. Elevada torsión al cerrar con la tubería llena.
Variaciones Tipo con vertedero y tipo en línea recta.
3 5
Materiales: Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.
3 6
VÁLVULAS DE MACHO La válvula de macho es de ¼ de vuelta, que controla la circulación por medio de un macho cilíndrico o cónico que tiene un agujero en el centro, que se puede mover de la posición abierta a la cerrada mediante un giro de 90°. La válvula de macho, que es un perfeccionamiento del grifo sencillo, es la más antigua de todas. Las válvulas de macho, igual que las de compuerta moderna, se destinan para servicio de paso y cierre; algunos usuarios han utilizado válvulas de macho en servicio con estrangulación pequeña, durante muchos años, con buenos resultados. Los componentes básicos de estas válvulas son el cuerpo, el macho y la tapa. El macho es cónico o cilíndrico y tiene un conducto por el cual circula el líquido. En la posición abierta, la cavidad en el macho conecta los extremos de entrada y salida de la válvula y permite flujo lineal. Las válvulas de macho están disponibles con abertura redonda, normal, de venturi y de recorrido corto. La válvula con abertura redonda tiene una abertura a todo el diámetro en el macho y en el cuerpo. La válvula normal también tiene orificios con asiento de área total que suelen ser rectangulares. La válvula de venturi tiene orificios redondos o rectangulares con una zona reducida y un cuerpo que se asemeja a un venturi. La válvula de recorrido corto tiene orificios del asiento de apertura total o reducida que suelen ser rectangulares y que tienen las mismas dimensiones entre cara y cara que las válvulas de compuerta de los mismos tamaños y capacidad de presión.
3 7
Una característica importante de la válvula de macho es su fácil adaptación al tipo de orificios múltiples. Las válvulas de macho de tres y de cuatro vías tienen mucho uso en la industria de procesos químicos. Ofrecen considerables economías porque la válvula puede funcionar en muchas instalaciones para reducir o simplificar la cantidad de tubería. Se puede utilizar la válvula de orificios múltiples en lugar de varias válvulas de orificio sencillo, con lo cual se reduce el número de conexiones y accesorios. Las válvulas de macho con orificio completo producen caídas de presión comparables con las de las válvulas de compuerta abiertas del todo, pero los machos de superficie reducida tienen grandes variaciones en las pérdidas por fricción. Los diseñadores deben tener cuidado de no pasar por alto las caídas de presión en los machos de orificio reducido, en particular las de orificios múltiples.
3 8
Hay dos tipos generales de válvulas de macho: lubricadas y sin lubricar. 1)
En el tipo lubricado se inyecta lubricante
a presión entre la cara del macho y el asiento en el cuerpo para evitar fugas. Con la lubricación se aprovecha la ley de Pascal que dice “una presión unitaria aplicada a un fluido
contenido
en
un
recipiente
cerrado
se
transmite de modo uniforme a todas las zonas de las superficies que confinan el fluido sin reducción en la fuerza, con lo cual multiplican la fuerza muchas veces, según sea el área del interior del recipiente”.
Debido a la multiplicación de la fuerza, el lubricante sirve también para separar el macho de su asiento y reducir el esfuerzo inicial de rotación, así como para reducir la fricción y el desgaste entre estas superficies durante la rotación. Después de un tiempo largo de no funcionar, la facilidad de “bombear” al
macho fuera de su asiento es muy útil para reducir la torsión inicial. La válvula de macho lubricado sólo cierra en el lado de corriente abajo, pero es quizá el sello más exento de fugas de que se dispone, si está bien lubricada.
3 9
2)
En un tipo de válvula no
lubricada se utilizan sellos primarios elásticos contra uno o ambos asientos. Mediante una acción de excéntrica se logran la dilatación y contracción perpendiculares de los segmentos de sello. Se ha provisto una placa inferior de acceso que permite el servicio a la válvula conectada en la tubería con sólo mover piezas pequeñas. Hay un modelo que se utiliza mucho para aplicaciones con doble cierre y purga y hay tomas para purga del cuerpo entre los asientos. La válvula no lubricada puede ser del tipo de elevación, de excéntrica o puede tener una camisa o un revestimiento de elastómero para el macho que elimina la necesidad de lubricar entre el macho y el asiento. La válvula de macho con camisa tiene mucha aplicación en las industrias de procesos químicos para manejar fluidos corrosivos. Una camisa hecha con un plástico de fluorocarbono (TFE) rodea por completo el macho y está fija en su lugar por el cuerpo metálico. Con esto se tiene un sello primario continúo entre la camisa y el macho en todo momento, tanto al girar el macho como cuando está abierto o cerrado. La camisa de TFE es muy durable e inerte, excepto para algunos fluidos de uso muy raro. También tiene un bajo coeficiente de fricción y tiende a ser de autolubricación. La válvula también tiene un diafragma y un disco de empuje de TFE que eliminan por completo el contacto de metal con metal.
4 0
Recomendada para: Servicio con apertura total o cierre total. Para accionamiento frecuente. Para baja caída de presión a través de la válvula. Para resistencia mínima a la circulación. Para cantidad mínima de fluido atrapado en la tubería.
Aplicaciones: Servicio general, pastas semilíquidas, líquidos, vapores, gases, corrosivos. Ventajas Alta capacidad. Bajo costo. Cierre hermético. Funcionamiento rápido.
Desventajas: Requiere alta torsión (par) para accionarla. Desgaste del asiento. Cavitación con baja caída de presión.
Variaciones: Lubricada, sin lubricar, orificios múltiples. Materiales Hierro, hierro dúctil, acero al carbono, acero inoxidable, aleación 20, Monel, níquel, Hastelloy, camisa de plástico.
4 1
VÁLVULA CHECK O DE RETENCIÓN. Las válvulas de retención (check) son integrales y se destinan a impedir la inversión del flujo en una tubería. La presión del fluido circulante abre la válvula; el peso del mecanismo de retención y cualquier inversión en el flujo la cierran. Son generalmente usadas en conexión o en conjunto con válvulas de compuerta o
de
globo y pueden ser consideradas como un equipo de seguridad o de prevención. El objeto principal de este tipo de válvulas, es usualmente el de proteger bombas o equipos similares permitiendo el paso de un fluido por una línea solamente en un sentido, impidiendo a si el regreso del fluido cuando se presentan contrapresiones. Las válvulas Check o Válvulas de retención son utilizadas para no dejar regresar un fluido dentro de una línea. Esto implica que cuando las bombas son cerradas para algún mantenimiento o simplemente la gravedad hace su labor de regresar los fluidos hacia abajo, esta válvula se cierra instantáneamente dejando pasar solo el flujo que corre hacia la dirección correcta. Por eso también se les llama válvulas de no retorno. Obviamente que es una válvula unidireccional y que debe de ser colocada correctamente para que realice su función usando el sentido de la circulación del flujo que es correcta. Tienen el fin de evitar la descarga en dirección a la bomba, esto evita daños por la rotación inversa de la bomba, además de impedir el vaciado de la tubería permitiendo que la puesta en marcha del sistema sea más rápida y segura además protegen a la bomba durante las sobre presiones. No requiere mantenimiento, solamente chequear ocasionalmente si se traba.
4 2
Se ubica inmediatamente después de la bomba o del cono de ampliación excéntrico. Diseñadas para ambientes corrosivos. Hay diferentes tipos de válvulas de retención y su selección depende de la temperatura, caída de presión que producen y la limpieza del fluido.
VÁLVULA DE RETENCIÓN TIPO COLUMPIO O BISAGRA La válvula convencional de b isagra tiene una placa o “chapaleta” abisagrada en la parte superior, que produce muy poca caída de presión. La placa puede ser un disco de material compuesto cuando el líquido contiene partículas de sólidos, el ruido es indeseable o si se requiere un cierre hermético. Para reducir las presiones de golpe, de ariete o de choque, se instalan una palanca y un peso externos que producen un cierre más rápido, pero aumentarán la caída de presión. Las válvulas de Retención con Columpio están diseñadas para instalaciones horizontales, pero pueden ser instaladas en posición vertical solamente con un flujo ascendente. Las válvulas de retención deben ser instaladas con la flecha apuntando en la dirección del flujo. Las válvulas check tipo columpio ofrecen la menor caída de presión, cuando se detiene el flujo de líquido, la gravedad y la inversión de flujo cierran la válvula. Debido a que el cierre de estas válvulas es debido a la presión del fluido del disco al adaptarse al asiento, estas válvulas tienden a tener fugas a bajas presiones, razón por la
cual
los
discos
cuentan
con
elastómeros sobre su superficie. 4 3
Existen válvulas Check tipo columpio en el cual el fluido y su presión abren el disco hacia arriba y este regresa cuando deja pasar.
Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Cuando hay cambios poco frecuentes del sentido de circulación en la tubería. Para servicio en tuberías que tienen válvulas de compuerta. Para tuberías verticales que tienen circulación ascendente.
Aplicaciones Para servicio con líquidos a baja velocidad.
Ventajas Puede estar por completo a la vista. La turbulencia y las presiones dentro de la válvula son muy bajas. El disco en "Y" se puede esmerilar sin desmontar la válvula de la tubería.
4 4
VÁLVULA DE RETENCIÓN DISCO INCLINABLE La válvula de retención de disco inclinable es similar a la de bisagra. Hay baja resistencia al flujo debido a su diseño rectilíneo. Estas válvulas consisten en una cubierta cilíndrica que tiene un disco pivotado (inclinable o giratorio). El disco se separa con facilidad del asiento para abrir la válvula. Los topes para el disco, integrados al cuerpo sirven para colocar éste y obtener un flujo óptimo cuando está abierto. Cuando se reduce el flujo, el disco empieza a cerrar porque se inclina a un ángulo creciente con la trayectoria de flujo. Esta válvula de retención tiene poca caída de presión a baja velocidad y mayor caída de presión a alta velocidad. Los componentes principales de la válvula de disco inclinado son el disco, el eje (varilla) de pivoteo y el cuerpo. La unión pivotante del disco se encuentra justo encima del centro y está descentrada del plano del cuerpo. Este diseño disminuye el recorrido del disco y reduce la fuerza de cierre, cosa que reduce al mínimo el golpeteo. Cuando se esperan flujos inversos a alta presión, se pueden equipar las válvulas con un amortiguador de cierre (dushpot) en el disco para controlar el cierre. Estas válvulas están disponibles con sello de anillo blando o de metal con metal. Las válvulas grandes tienen también un sello insertado. Las válvulas de disco inclinable se fabrican con diferentes materiales como acero al carbono, hierro fundido, acero inoxidable, aluminio, bronce y aleaciones resistentes a la corrosión. Los extremos pueden ser de brida. Estas válvulas se pueden instalar en una tubería horizontal o en una vertical con flujo ascendente. 4 5
VÁLVULAS HORIZONTALES DE RETENCIÓN En las válvulas horizontales de retención, se eleva un disco o bola dentro de sus guías desde su asiento por la presión de la circulación ascendente. Cuando se detiene o se invierte el flujo, el disco vuelve a asentar por gravedad. En algunas válvulas se utilizan resortes para tener un cierre más positivo. En general, las válvulas horizontales de retención requieren caídas de presión más o menos grandes. Su construcción interna es similar a la de las válvulas de globo. Sus características de servicio incluyen cambios frecuentes de dirección, mayor resistencia al flujo y prevención de flujo inverso. Se utilizan con válvulas de globo y en ángulo. Los componentes principales son el disco, tapa, cuerpo, asiento y guía. En estas válvulas se utilizan dos tipos principales de discos: disco de composición y disco metálico que se puede esmerilar. El disco de composición se presta para cierre hermético y está provisto de un sujetador para mantener la alineación. Los discos esmerilables tienen guías para alineación; suelen ser de metal, casi siempre acero. Hay tres tipos de cuerpos: horizontal, en ángulo y vertical. El diseño de estas válvulas es muy similar a las de globo, incluso las configuraciones del asiento y el disco. Se emplean tres tipos diferentes de tapas: roscada, que se suele utilizar cuando se trabaja con presiones bajas, con unión, que se prefiere cuando hay que desarmar la válvula con frecuencia y tapa sujeta con tornillos que se utiliza en las válvulas con brida.
4 6
Estas válvulas se fabrican con bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable y muchos materiales de plástico. Los extremos pueden ser roscados o con brida. Se pueden instalar en una tubería horizontal o en una vertical con circulación ascendente.
VÁLVULA DE RETENCIÓN DE ELEVACIÓN
Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presión normal e la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa.
Las válvulas de retención por elevación, por lo general con cuerpo de globo, funcionan por gravedad y son para instalación horizontal o vertical, pero no son intercambiables. Con flujo normal, un pistón que está retenido con guías en la válvula se levanta con la circulación. Con flujo inverso, se empuja al pistón contra el asiento para cortarla. Algunas válvulas de retención por elevación tienen resortes para asegurar un asentamiento positivo. En cualquier caso, estas válvulas requieren caídas de presión bastante elevadas. 4 7
Se utilizan en servicios con alta presión y en tuberías más pequeñas que las válvulas de bisagra. En otra variante de las válvulas de retención por elevación está disponible un cuerpo de placa que se atornilla en bridas de tubo. El disco, bajo carga de resorte, tiene bujes (casquillos) de guía y se puede instalar en cualquier posición. Las válvulas de elevación son mejores que las de bisagra en servicios en donde hay frecuentes inversiones, porque el pistón está amortiguado para evitar el golpe de ariete.
Recomendada para Cuando hay cambios frecuentes de circulación en la tubería. Para uso con válvulas de globo y angulares. Para uso cuando la caída de presión a través de la válvula no es problema.
Aplicaciones Tuberías para vapor de agua, aire, gas, agua y vapores con altas velocidades de circulación.
Ventajas Recorrido mínimo del disco a la posición de apertura total. Acción rápida.
Variaciones Tres tipos de cuerpos: horizontal, angular, vertical.
4 8
Tipos con bola (esfera), pistón, bajo carga de resorte, retención para vapor.
Materiales Cuerpo: bronce, hierro, hierro fundido, acero forjado, Monel, acero inoxidable, PVC, Penton, grafito impenetrable, camisa de TFE.
VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE MARIPOSA
Una válvula de retención de mariposa tiene un disco dividido abisagrado en un eje en el centro del disco, de modo que un sello flexible sujeto al disco este a 45° con el cuerpo de la válvula, cuando esta se encuentra cerrada. Luego, el disco solo se mueve una distancia corta desde el cuerpo hacia el centro de la válvula para abrir por completo. Los asientos de estas válvulas son muy similares a los de las válvulas de mariposa y muchas veces se utilizan en combinación con ellas. Sus características principales de servicio son mínima resistencia al flujo, cambios frecuentes de dirección y para uso en tuberías equipadas con válvulas de mariposa. Las válvulas de retención se pueden instalar horizontal o verticalmente con flujo ascendente o descendente.
4 9
Recomendada para Cuando se necesita resistencia mínima a la circulación en la tubería. Cuando hay cambios frecuentes en el sentido de la circulación. Para uso con las válvulas de mariposa, macho, bola, diafragma o de apriete.
Aplicaciones Servicio para líquidos o gases.
Ventajas El diseño del cuerpo se presta para la instalación de diversos tipos de camisas de asiento. Menos costosa cuando se necesita resistencia a la corrosión. Funcionamiento rápido. La sencillez del diseño permite construirlas con diámetros grandes. Se puede instalar virtualmente en cualquier posición.
Variaciones Con camisa completa. Con asiento blando.
Materiales Cuerpo: acero, acero inoxidable, titanio, aluminio, PVC, CPCB, polietileno, polipropileno, hierro fundido, Monel, bronce. Sello flexible: Buna-N, Viton, caucho de butilo, TFE, neopreno, Hypalon, uretano, Nordel, Tygon, caucho de siliconas. 5 0
VÁLVULA DE SEGURIDAD Una válvula de seguridad es: “Un dispositivo automático para desahogo de
presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que se caracteriza por su acción de disparo para plena apertura. Se utiliza en servicios con gas o vapores. La función de la válvula de seguridad es detectar un aumento de presión y proveer una trayectoria para la salida del material que hay en el sistema. El diseño general de los dispositivos de seguridad para todos los recipientes de presión se describe en las partes UG-125 a UG-134 de la Sección VIII, Div. 1 del código ASME. En las partes UG-125 a 134 se presentan las bases sobre las cuales se diseña la mayor parte de estos dispositivos comerciales. Los dispositivos se dividen en dos grupos generales: 1) válvulas y 2) discos de ruptura. Además, las válvulas de seguridad se subdividen en 1) válvulas de seguridad y 2) válvulas de desahogo. El término válvula de seguridad se aplica en general a las utilizadas en servicio para vapor de calderas y suele
tener
características:
las
siguientes
conexiones
de
entrada con brida o extremos soldados,
boquilla completa o
semiboquilla, resorte descubierto y palanca de elevación (Fig. 1). Las válvulas de seguridad utilizadas para vapor supercalentado de más de 450’F deben tener cuerpos,
bonetes y
usillos de acero al
carbono o de mejor calidad y los resortes deben estar totalmente al descubierto. 5 1
Las válvulas de boquilla completa (Fig. 2) tienen conexiones con brida de cara realzada o de unión de anillo. La base de la boquilla forma la cara realzada de la brida. Sólo la boquilla y el disco están en contacto con el fluido, cuando está cerrada la válvula. Las boquillas y discos suelen ser de acero inoxidable o de aleación, según sea la temperatura de servicio.
Las válvulas de semiboquilla (Fig. 3) tienen conexiones de extremo soldado o de brida con cara realzada o plana; la boquilla es parte de la brida.
5 2
VÁLVULA DE DESAHOGO Una válvula de desahogo es: “Un dispositivo automático para desahogo de la presión accionado por la presión estática corriente arriba de la válvula y que tiene apertura adicional con el aumento en la presión en relación con la de funcionamiento. Su servicio principal es con líquidos .” La ASME define las válvulas de desahogo de seguridad como: “Un dispositivo de desahogo automático, accionado por presión, adecuado para uso como válvula de seguridad o válvula de desahogo, según la aplicación.” Por tanto, esta válvula puede tener todas las características de ambos tipos, excepto que siempre tiene bonete cerrado (Fig. 3). Se puede utilizar en servicio para vapor o calderas, pero debe llevar el sello de certificación de ASME para las calderas. Estas válvulas son obligatorias en calderas de alta temperatura, pero no se pueden utilizar con supercalentador, para el cual se requiere válvula de seguridad. La aplicación más grande de las válvulas de desahogo de seguridad es en los recipientes de presión sin fuego, según el Código ASME. También se utilizan en la descarga de bombas y compresores de desplazamiento positivo para la dilatación térmica de líquidos o gases y para servicio general con vapor o aire; en éste, es obligatoria la palanca de elevación. La válvula de desahogo, igual que la de seguridad, no se debe emplear en servicio con polímeros salvo que la entrada esté aislada del líquido por un disco de ruptura. Si se utiliza en servicio que produzca carbonización, se debe utilizar una purga de vapor en la entrada. Las válvulas de desahogo de seguridad con boquilla completa están disponibles con un fuelle para aislar el disco de una contrapresión variable o creciente.
5 3
CAPITULO II CRITERIOS DE SELECCION
5 4
Conforme avanza la tecnología y aumenta la capacidad de las plantas, han aumentado el tamaño y el costo de las válvulas y cada vez es más importante el máximo cuidado en su selección. Se deben tener en cuenta, como mínimo, las siguientes características básicas: tipo de válvula, materiales de construcción, capacidades de presión y temperatura, material de empaquetaduras y juntas, costo y disponibilidad.
CRITERIOS BÁSICOS PARA LA SELECCIÓN DE VÁLVULAS La gama de diseños y tipos de Válvulas industriales disponibles en el mercado actual, independientemente de marcas y características diferenciadoras de tipo comercial, es muy amplia y ofrece múltiples posibilidades al ingeniero de aplicación y cualquier persona técnico o comercial que tiene que tomar una decisión acerca de la selección de los correctos equipos para cada escenario. Debemos, por tanto, seguir una lógica secuencia de parámetros a tener en cuenta ante una elección. Naturalmente todos estos parámetros están influenciados por factores ajenos al aspecto técnico tales como disponibilidad del producto, logística, economía, tendencias en planta, mantenimiento y otros de similar naturaleza que deben de influir también en la justa elección del producto.
1.- ELECCIÓN DEL TIPO DE VÁLVULA DE ACUERDO A SU FUNCIÓN. Nuestra primera base de elección estará basada en la función de la válvula o equipo y lo que debe de realizar en la planta, para ello distinguiremos las siguientes funciones:
Aislamiento: Deseamos interrumpir el flujo de la línea en de forma total y cuando sea preciso.
Retención: Necesitamos impedir que el flujo no retroceda hacia la zona presurizada cuando esta decrece o desaparece. 5 5
Regulación: Queremos modificar el flujo en cuanto a cantidad, desviarlo, mezclarlo o accionarlo de forma automática.
Seguridad: Necesitamos proteger equipos y personal contra la sobre presión. El tipo de válvula dependerá de la función que debe efectuar, sea cierre (bloqueo), estrangulación o para impedir el flujo inverso. Estas funciones se deben determinar después de un estudio cuidadoso de las necesidades de la unidad y del sistema para los cuales se destina la válvula. Dado que hay diversos tipos de válvulas disponibles para cada función, también es necesario determinar las condiciones del servicio en que se emplearan las válvulas. Es de importancia primordial conocer las características químicas y físicas de los fluidos que se manejan. Para ello se debe prestar atención a: Tipo de servicio: Líquidos Gases Líquidos con gases. Líquidos con sólidos. Gases con sólidos. Vapores generados instantáneamente por la reducción en la prensa del sistema. Con corrosión o sin corrosión. Con erosión o sin erosión. Ahora bien dentro de cada tipo de válvula existen muy diferentes diseños que responden a exigencias de planta, instalación, tipos de materiales y disponibilidades.
2.-DETERMINACIÓN DE LA PRESIÓN NOMINAL El siguiente factor es determinar el Rating o Presión Nominal de Diseño de la válvula, este factor esta determinado por los datos de proceso en planta, fundamentalmente por la intersección entre presión de trabajo efectiva y 5 6
temperatura de trabajo efectiva. Existen unas presiones de diseño o Rating de fabricación estándar sobre los que especificar, estos difieren entre las Normas DIN o ANSI, los más comunes se representan en la siguiente tabla con su equivalencia más cercana:
DIN
ANSI
PN
10
Clase
125
PN
16
Clase
150
PN
25
Clase
300
PN
40
Clase
600
PN
64
Clase
900
PN
100
Clase
1500
PN
250
Clase
2500
Estas clases de presión nominal no deben de tomarse más que como una selección de la válvula en función de la curva de intersección entre la presión y la temperatura máxima del proceso. Debemos de considerar siempre que la presión máxima decrece con el aumento de la temperatura y viceversa. Una vez determinadas las presiones y temperaturas máximas de operación, el ingeniero podrá establecer la capacidad de presión requerida por la válvula. A este respecto, el ingeniero debe comparar su selección con las listas de los fabricantes respecto a las capacidades de presión y temperatura con el fin de asegurarse que se ajustan a ella.
5 7
3.- DETERMINACIÓN DE LOS MATERIALES CONSTRUCTIVOS En función del factor anterior (presión x temperatura) así como la compatibilidad química y de resistencia a la corrosión y erosión de los fluidos, debemos de escoger los materiales constructivos de las diversas partes de la válvula. Desde el punto de vista de selección de materiales de una válvula debemos de considerar siempre los siguientes: Cuerpo retenedor de presión, parte húmeda en contacto con el fluido. Partes blandas y empaques Tornillería de unión y recubrimientos exteriores. Sobre el cuerpo observaremos que el material disponible sea compatible con el fluido en términos de compatibilidad. No solamente observaremos esta compatibilidad sino también otros factores encaminados a la abrasión (velocidad en línea o naturaleza del fluido), en estos casos podemos seleccionar un revestimiento interno que manteniendo el material metálico base impida el contacto entre el flujo y este (por ejemplo: revestimiento de Caucho natural blando en casos de fluido s “slurries” en minería).
5 8
Para determinar el material de empaques o sellado internos y externos será determinante la temperatura y la compatibilidad del material de sellado con el fluido. En este caso hay que observar los límites de temperatura recomendados por los fabricantes de las juntas y empaques. (Por ejemplo: no superar los 90ºC en el caso de NBR). El sellado de la válvula es fundamental, distinguimos dos tipos de sello: sellado al órgano de cierre (interno) y sellado atmosférico (externo). La selección del material adecuado para empaquetaduras y juntas es tan importante como la de los materiales de la válvula para el servicio a que se destinan. La selección de una empaquetadura inadecuada puede permitir fugas en la válvula y requerir un paro del sistema para reemplazarla. Además, si el fluido que se escapa es tóxico o inflamable, puede ocurrir una grave situación, con posibles lesiones al personal y daños a la planta. En la tabla V se enumeran ejemplos de las empaquetaduras para diversas aplicaciones y sus correspondientes límites de temperatura. 5 9
Los riesgos y los costosos paros son inexcusables y son fáciles de evitar. Al seleccionar el material de empaquetaduras de válvulas, el ingeniero debe consultar la literatura de los fabricantes de empaquetaduras y válvulas y las publicaciones técnicas, para comprobar que el material seleccionado sea compatible con los fluidos que se manejan. Asimismo, la forma física de la empaquetadura debe ser compatible con las características mecánicas de la válvula Ciertos materiales de empaquetaduras requieren una elevada compresión, pero hay válvulas que son muy endebles o muy ásperas y no se puede aplicar una gran compresión. Además, las elevadas compresiones requeridas por ciertas válvulas pueden hacer que algunas empaquetaduras fluyan en frío. Ciertas empaquetaduras incompatibles pueden producir desgaste del vástago. Finalmente, aunque de menor importancia, observaremos el material de unión de las partes, entendiendo estos como la Tornillería y los recubrimientos de pintura exteriores. Este factor es de importancia a los únicos efectos de la corrosión ambiental en planta. (Por ejemplo: ambiente salino, corrosivo…etc.).
6 0
4.- SELECCIÓN DEL ACCIONAMIENTO Las Válvulas pueden ser accionadas de diversas formas: 1. Manualmente 2. Auto accionadas por el propio fluido 3. Accionadas por actuadores externos La selección del tipo de accionamiento está condicionada por las necesidades en planta; por ejemplo accesibilidad a la válvula, frecuencia de operación, disponibilidad de energía auxiliar, economía, grado de exactitud requerido en la operación, estos factores quedan dentro de la casuística de cada proyecto.
5.- SELECCIÓN DEL TAMAÑO (DN) DE LA VÁLVULA Las Válvulas están normalizadas a un tamaño o Diámetro Nominal de acuerdo a los Estándares internacionales. El dimensionado de la válvula se realizara de acuerdo al caudal de circulación en línea y otros factores del proceso. Cuando seleccionemos la válvula tenemos que considerar aspectos como la Cavitación y presión diferencial entre otros.
6.- CRITERIOS COMERCIALES GENERALES Las pautas anteriormente descritas deben de ser finalmente juzgadas por el ingeniero de aplicación bajo unos criterios comerciales que rigen en el mercado, tales como la disponibilidad y economía. Es obvio que con la utilización de materiales y un Rating de alto rendimiento nunca erraremos en una instalación de fluidos neutros con poca presión pero esto no sigue un criterio comercial.
6 1
Es por ello que el personal a cargo de la selección de la válvula tiene muy poco margen de maniobra al alza, estando aquí la dificultad de esta tarea: la selección de la válvula correcta para el proceso correcto, sin margen de error y con la fiabilidad que pueda respaldar el sector profesional integrado por fabricantes de Válvulas, fabricantes de componentes, especialistas de producto e ingenieros de aplicación.
6 2
CAPITULO III MANTENIMIENTO EN CAMPO PARA VALVULAS DE COMPUERTA TIPO CUÑA
6 3
De manera que se puede efectuar un programa de mantenimiento e inspección significativo, es esencial que la ubicación, marca, tipo, tamaño y fecha de instalación de cada una de las válvulas sea registrado. Dependiendo del tipo de sistema de registro usado, otra información puede ser añadida en el registro permanente. Cuando una válvula de compuerta es inspeccionada, una actualización debe ser registrada en el registro permanente indicando la fecha de inspección y la condición de la válvula. Si el trabajo de reparación es necesario, este debe ser indicado. Al terminar el trabajo, el tipo de reparaciones y la fecha deben ser registradas. Fugas, partes quebradas, operación dura y otros defectos mayores deben ser corregidos por una cuadrilla de reparación tan pronto como sea posible después que el defecto ha sido reportado. Si las reparaciones deben ser efectuadas en campo, las cuadrillas de reparación deben llevar un suministro completo de partes de repuesto al sitio de la obra. Se deben tomar medidas para aislar la válvula defectuosa de la presión del agua y aliviar la presión atrapada en el interior antes de efectuar cualquier mantenimiento correctivo. El desensamble de la válvula debe ser logrado de acuerdo con el procedimiento suministrado por el fabricante. Después de reparar la válvula, el mecanismo de operación debe ser ejercitado a través de un ciclo completo de operación. Con la presión completa de la línea y la válvula en la posición abierta, una inspección debe ser hecha para detectar fugas en las áreas alrededor de la placa de sellado, bonete, prensaestopas y extremos de conexión. Un registro debe ser hecho para indicar que la válvula ha sido reparada y está en condiciones de trabajo. Cualquier marcado de que la válvula estaba inoperable debe ser removido.
6 4
6 5
Articulo Numero:
Descripción:
201
Tuerca Superior del Vástago
202
Volante de Vástago Ascendente
203
Rondana Anti Fricción
204
Horquilla
205
Tuerca Inferior del Vástago
206
Tuerca de la Horquilla/Prensaestopas del Casquillo
207
Rondana de la Horquilla/Prensaestopas del casquillo
208
Prensaestopas del Casquillo
209
Tornillo Perno
210
Tornillo Perno
211
O-rings para Sellado del Vástago
212
O-ring Interno del Buje
213
Buje de Vástago Ascendente
214
O-ring Externo del Buje
216
Ensamble de Vástago Ascendente Vástago de Aleación de Cobre Vástago de Acero Inoxidable pasador de la Compuerta Compuerta Tornillos del Bonete
217
Bonete (Hierro Gris)
218
Empaque del Bonete
215
219
Cuerpo (Hierro Gris) Cuerpo (Hierro Dúctil)
220
Tornillo del Volante/Tuerca de Operación
221
Rondana del Volante/Tuerca de Operación 6 6
222
Volante de Vástago Fijo
223
Tornillos del Poste Indicador
224
Poste Indicador
225
Tuerca de Operación
226
Anillo Limpiador
227
Tornillo de la Brida Prensaestopas
228
Brida Prensaestopas
229
O-ring del Prensaestopas
230
O-rings de Sellado Superior del Vástago
231
Buje de Sellado del Vástago
232
O-ring de Sellado Inferior del Vástago
233
Vástago Fijo de Acero Inoxidable
234
Collar de Empuje
235
Rondana Anti-Fricción de Vástago Fijo
236
Vástago Fijo de Bajo Cinc
237
Compuerta de Vástago Fijo
6 7
REPARACIONES
DE
VALVULAS
DE
VASTAGO
FIJO
(NRS),
REEMPLAZO DE TUERCA DE OPERACIÓN, BRIDA PRENSAESTOPAS / ANILLO LIMPIADOR, O-RING DE LA BRIDA PRENSAESTOPAS Y O-RING DEL VASTAGO (Fig. 2) ADVERTENCIA: Aunque alguno de los siguientes procedimientos puede ser ejecutado bajo la presión de trabajo completa de la línea. Es recomendado que cualquier desensamble parcial o mantenimiento se ejecute con la Presión de la Línea de Suministro de Agua cerrada! PRECAUCION: Con la válvula en la posición completamente abierta, los siguientes procedimientos pueden ser ejecutados bajo la presión de trabajo, sin necesidad de cerrar el sistema. 1. Remueva el Tornillo del Volante/Tuerca de Operación (#220) y la Rondana del Volante/Tuerca de Operación (#221) usando una llave de ½" (13 mm) para las válvulas de 2 ½" a 4", y una llave de 11/16" (17 mm) para válvulas de 6" a 12". Remueva la Tuerca de Operación (#225) o el Volante de Vástago Fijo NRS (#222).(Ver Fig. 1 y Fig. 2) 2. Remueva los dos tornillos de la Brida Prensaestopas (#227). 3. Remueva la Brida Prensaestopas (#228) con el Anillo Limpiador (#226) anexo. NOTA: El Anillo Limpiador es "Instalado en Fábrica" mediante ajuste prensado y por lo tanto debe ser reordenado como un ensamble. 4. Cuando ejecute el paso 3, verifique la ubicación del Sello O-ring Superior del Vástago, cantidad 2, (#230) y del Buje de Sellado del Vástago (#231). Deben estar colocados en el Vástago (#233), o en el abocardo de la brida prensaestopas (#228). 5. Inspeccione y reemplace cualquier parte dañada. Ensamble en orden inverso.
6 8
6 9
REEMPLAZO DEL VASTAGO, SELLO INFERIOR DEL VASTAGO Y COMPUERTA (CUÑA) (Fig. 3 y Fig. 4) ADVERTENCIA: Para ejecutar los siguientes pasos, asegúrese que la Línea de Suministro de Agua ha sido cerrada, y que la presión ha sido drenada también provea suficiente claro alrededor de la válvula de manera que tierra o basura no caiga dentro de la válvula. 1. Complete los pasos del 1 al 4 en la sección REEMPLAZO DE TUERCA DE OPERACIÓN, BRIDA PREN SAESTOPAS / ANILLO LIMPIADOR, ORING DE LA BRIDA PRENSAESTOPAS Y O-RING DEL VASTAGO. 2. Gire el vástago en la posición de cerrado hasta que se desenganche de la compuerta y remuévalo de la válvula. 3. Si es aplicable, para vástagos de bajo cinc, remueva la Rondana AntiFricción (#235) del hueco del bonete (#217). Para vástagos de acero inoxidable, el collar del vástago y la rondana Anti- Fricción son reemplazados por un collar de empuje de dos piezas (#234). No es necesaria en este caso la rondana antifricción. El O-ring de Sellado Inferior del Vástago (#232) debe estar presente en el vástago y en su propia ranura localizada directamente encima de las roscas. NOTA: En los vástagos de acero inoxidable, las tres ranuras superiores son para colocar el collar de empuje. 4. Inspeccione y reemplace cualquier parte dañada. 5. Usando un pequeño desarmador de paleta, remueva la goma
ADVERTENCIA: Para ejecutar los siguientes pasos, asegúrese que la Línea de Suministro de Agua ha sido cerrada, y que la presión ha sido drenada! También provea suficiente claro alrededor de la válvula de manera que tierra o basura no caiga dentro de la válvula. 7 0
6. Una vez que la goma derretida ha sido removida, use una llave Allen de 3/8" (10 mm) para remover los Tornillos del Bonete (#216). Remueva el Bonete (#217) y el Empaque del Bonete (#218) y colóquelos a un lado. 7. Para remover la compuerta (#237) es algunas veces útil roscar de regreso el Vástago (#233) dentro de la compuerta y usar el vástago como manivela o palanca para extraer la compuerta. Esto es útil con los tamaños mayores, válvulas de 10" y 12". 8. Cuidadosamente inspeccione el interior del cuerpo de la válvula y remueva cualquier basura. 9. Inspeccione y reemplace cualquier parte dañada y ensamble en orden inverso, apretando los tornillos del bonete a 40 libras-pie con un patrón diametralmente opuesto (180 grados aparte) 10. Para reemplazar la goma derretida protectora sobre los tornillos del bonete, use cualquier producto de calafateo aprobado por EPA, o goma derretida.
7 1
7 2
REPARACIONES DE VALVULA DE VASTAGO ASCENDENTE (OS&Y) REEMPLAZO DEL VOLANTE (Fig. 5) ADVERTENCIA: Para ejecutar los siguientes pasos, asegúrese que la Línea de Suministro de Agua ha sido cerrada, y que la presión ha sido drenada! También provea suficiente claro alrededor de la válvula de manera que tierra o basura no caiga dentro de la válvula. 1. Remueva las dos Tuercas (#206) y asociadas Rondanas (#206) y asociadas Rondanas (#207) del Prensaestopas del Casquillo superior / Horquilla. Levante el Prensaestopas del Casquillo (#208) hasta que libre los Tornillos Pernos (#210). 2. Remueva las dos Tuercas (#206) y asociadas Rondanas (#207) del Prensaestopas del Casquillo inferior / Horquilla de los Tornillos Perno (#210). 3. Gire la parte remanente del volante (#202) en la dirección de cerrado. Esto levantará la Horquilla (#205) por arriba de los Tornillos Perno hasta que la mitad superior de la Tuerca del Vástago (#201) salga del Ensamble del Vástago (#215). 4. Remueva la mitad superior de la Tuerca del Vástago (#201) del volante y colóquelo en el "nuevo volante" (#202).
NOTA: El par de Tuercas del Vástago esta dentado con orejas de diferente tamaño. Esté seguro de alinear las orejas en la correcta ubicación! (Ver detalle "A")
PRECAUCION: No sobre apriete el par superior de Tuercas del Prensaestopas del Casquillo / Horquilla (#206). Sobre apretarlas puede causar la fractura del Casquillo (#209) Apriete las tuercas equilibradamente de manera que el Prensaestopas del Casquillo aplique una presión nivelada 7 3
y uniforme sobre el Casquillo. Si el Prensaestopas del Casquillo es ensamblado en ángulo, puede ocurrir una fuga. 5. Ejecute los pasos del 1 al 4 en orden inverso para ensamblar. Gire el volante unas pocas vueltas adicionales después que la Horquilla haya asentado en el Bonete (#217).Esto ayudará a prevenir excesiva deformación sobre el Casquillo (#209) cuando reemplace las tuercas superiores y rondanas.
ADVERTENCIA: Para ejecutar los siguientes pasos, asegúrese que la Línea de Suministro de Agua ha sido cerrada, y que la presión ha sido drenada! También provea suficiente claro alrededor de la válvula de manera que tierra o basura no caiga dentro de la válvula. 6. Re-presurice el sistema. En este momento, si no hay una fuga alrededor del Casquillo (#209) asegúrese que las Tuercas del Prensaestopas del Casquillo superior / Horquilla (#206) están roscadas hasta abajo equilibradamente en los Tornillos Perno (#210). Apriete las tuercas ¼ de vuelta cada una hasta que la fuga se detenga.
NOTA:
Debido
a
que
las
Aprobaciones UL, ULC y FM son para el fabricante, este procedimiento no tendrá efecto en las certificaciones o aprobaciones.
7 4
REEMPLAZO DEL SELLO O-RING DEL VASTAGO (Fig. 6) ADVERTENCIA: Para ejecutar los siguientes pasos, asegúrese que la Línea de Suministro de Agua ha sido cerrada, y que la presión ha sido drenada. También provea suficiente claro alrededor de la válvula de manera que tierra o basura no caiga dentro de la válvula. 1. Remueva las dos Tuercas (#206) y Rondanas asociadas (#207) del Prensaestopas del Casquillo superior / Horquilla. Levante el Prensaestopas del Casquillo (#208) hasta que libre los Tornillos Pernos (#210). (Ver Detalle "B") 2. Levante el Casquillo (#209) para accesar los tres Sellos O-rings del Vástago (#211).
NOTA: Estos O-rings son del tipo partido. Cuando los reemplace, asegúrese que las partidas NO se alineen. Rotar las partidas a intervalos de aproximadamente 90 grados. (Ver Detalle "C") 3. Invierta los pasos 2 y 3 para el ensamble. 4. Re-presurice el sistema. En este momento, si no hay una fuga alrededor del Casquillo (#209) asegúrese que las Tuercas del Prensaestopas del Casquillo superior / Horquilla (#206) están roscadas hasta abajo equilibradamente en los Tornillos Perno (#210). Apriete las tuercas ¼ de vuelta cada una hasta que la fuga se detenga.
7 5
REEMPLAZO DE VASTAGO QUEBRADO O COMPUERTA DAÑADA ADVERTENCIA: Para ejecutar los siguientes pasos, asegúrese que la Línea de Suministro de Agua ha sido cerrada, y que la presión ha sido drenada. También provea suficiente claro alrededor de la válvula de manera que tierra o basura no caiga dentro de la válvula. 1. El Ensamble de Vástago OS&Y (#215) es una unidad ensamblada en fábrica la cual incluye el vástago, la compuerta y el Pasador de la Compuerta prensado, por lo que debe ser ordenado como tal. 2. Si el Vástago es severamente doblado, debe ser pre-determinado lo que resulte más fácil y rápido para el personal de mantenimiento, ya sea intentar cortar el ensamble del vástago dañado para desensamblar la válvula, o cambiar el "Ensamble Frontal" entero. 3. Siga los pasos del 1 al 3 de la sección REEMPLAZO DEL VOLANTE. 4. Coloque el Volante (#202) y la Rondana Anti-Fricción a un lado (#203). Levante la Horquilla (#204) hasta que libre los Tornillos Perno (#210) y la Tuerca Inferior del Vástago (#205). ). La Tuerca Inferior del Vástago, El Prensaestopas del
casquillo, Casquillo y Horquilla pueden ahora ser
removidos del Ensamble del Vástago (#215) (Ver Detalle "C"). 5. Usando un pequeño desarmador de paleta, remueva la goma derretida que cubre los Tornillos del Bonete (#216). Una vez que la goma derretida ha sido removida, use una llave Allen de 3/8" (10 mm) para remover los Tornillos del Bonete (#217) Rote el bonete 90 grados hacia cualquier dirección (para facilitar levantarlo) y cuidadosamente levante el bonete, Buje (#213) y O-rings asociados (#211,#212,#214) sobre el Ensamble del Vástago (#215). (Ver Detalle "D").
7 6
PRECAUCION: No sobre apriete el par superior de Tuercas del Prensaestopas del Casquillo / Horquilla (#206). Sobre apretarlas puede causar la fractura del Casquillo (#209) Apriete las tuercas equilibradamente de manera que el Prensaestopas del Casquillo aplique una presión nivelada y uniforme sobre el Casquillo. Si el Prensaestopas del Casquillo es ensamblado en ángulo, puede ocurrir una fuga. 6. Visualmente inspeccione y reemplace cualquier parte dañada, e inspeccione el área de asiento del cuerpo de la válvula por posibles daños o basura. Instale el nuevo Ensamble de Vástago (#215). Ensamble la válvula siguiendo los pasos del 5 al 3 en orden inverso.
7 7
7 8
CAPITULO IV INSPECCION Y PREBAS A VALVULAS DE RELEVO DE PRESION
7 9
INSPECCIÓN DE VÁLVULAS DE RELEVO DE PRESIÓN. Todas las válvulas de relevo de presión, deben someterse a inspecciones periódicas en sitio Las válvulas de relevo que se desmonten para su inspección, mantenimiento y prueba, deben someterse a inspección preliminar en taller, y a pruebas “pre pop” y de hermeticidad. .Las válvulas que satisfagan los requerimientos de la inspección preliminar y de las pruebas pre pop y de hermeticidad, pueden reinstalarse sin someterse a inspección integral, siempre que esta acción no se repita en dos períodos consecutivos. Las válvulas que no satisfagan los requerimientos de inspección preliminar, prueba pre pop, o de hermeticidad, deben someterse a inspección integral A fin de garantizar que las válvulas de relevo de presión se encuentren en condiciones óptimas de operación, éstas deben someterse periódicamente a inspecciones tanto “en sitio”, como “en taller”, lo cual permitirá evaluar su
estado físico, proporcionarles el mantenimiento requerido, y practicarles las pruebas normativas correspondientes. La responsabilidad de las inspecciones “en sitio” y “en taller”, recae en el
personal que atiende la función de Seguridad en la instalación.
8 0
INSPECCIÓN “EN SITIO”. Se refiere a la inspección de la válvula cuando se encuentra montada sobre instalaciones en operación. Debe realizarse con una periodicidad de al menos dos veces por año, o después de detectarse que ha actuado la válvula de relevo. Su alcance mínimo es el siguiente:
Verificar que la localización de la válvula sea correcta, y que sus
datos de identificación estén legibles.
Verificar la hermeticidad de las uniones bridadas y/o roscadas,
evaluando las fugas cuando sea el caso.
Evaluar el estado físico general de sus partes visibles y de la
tornillería.
Verificar que la válvula no se encuentre relevando.
Verificar que los bloqueos de entrada y de salida (en caso de que
cuente con ellos) no se encuentren cerrados.
Verificar que el bloqueo del “directo” (cuando se cuente con él), se
encuentre en posición “cerrado”.
Verificar que la válvula no se encuentre sometida a vibraciones o
esfuerzos, y que la tubería de salida este debidamente
soportada y
alineada.
Verificar la condición abierto/cerrado del venteo del bonete, en
función del tipo de válvula (convencional o balanceada).
Debe llevarse y mantenerse actualizado un registro y control de las
inspecciones “en sitio”. Para esto, deben elaborarse informes técnicos
detallados y debe implementarse un mecanismo de control que posibilite el seguimiento de las anomalías hasta su corrección.
8 1
INSPECCIÓN EN TALLER (PRELIMINAR). Su alcance debe incluir al menos las actividades siguientes:
Verificar que la válvula cuente con placa de identificación, y que la
Revisar la entrada y salida de la válvula para evaluar su grado de
ensuciamiento. En caso de observar depósitos en el interior, deben recolectarse muestras para su análisis, a fin de identificar las causas de su presencia.
Revisar el estado físico de las partes visibles y evaluar cualquier
indicación de daño, mecánico o por corrosión.
Realizar prueba “pre pop” (verificación de la presión de ajuste).
Si la válvula abre a una presión diferente de la presión de ajuste, los responsables de Inspección, de Mantenimiento y de Operación, deben investigar las causas de fondo (fallas en el ajuste realizado durante la revisión anterior, modificación de la presión de ajuste por requerimientos operacionales, ensuciamiento o daño de sus componentes internos), e implementar las acciones correctivas pertinentes, para prevenir la repetición de situaciones similares.
La prueba “pre pop”, debe realizarse solo cuando la válvula no
presente ensuciamiento o incrustación que pueda dañar los asientos del disco y la tobera al momento del disparo.
Las válvulas que se encuentren limpias en su entrada y salida, y que
satisfagan los requerimientos de la inspección preliminar y de la prueba pre pop, deben someterse a la prueba de hermeticidad.
En cada caso, el responsable de la inspección debe tomar nota de
los resultados obtenidos y de las observaciones realizadas, para incluirlos en los controles y registros correspondientes. 8 2
INSPECCIÓN EN TALLER (INTEGRAL).
Las válvulas que no satisfagan las pruebas pre-pop o de
hermeticidad, o bien que presenten ensuciamiento o evidencias de corrosión o daño mecánico en sus componentes, deben someterse a inspección integral.
El personal responsable de proporcionar el mantenimiento, debe
desarmar cuidadosamente la válvula siguiendo las recomendaciones del fabricante, colocando los componentes en un lugar separado para evitar confusiones.
Cuando la válvula estuvo montada sobre instalaciones que manejan
materiales peligrosos como ácidos o álcalis, o cuando los internos de la válvula presenten depósitos de características pirofóricas o que pueden mantener materiales peligrosos entrampados, el responsable de la inspección debe indicar las acciones necesarias para prevenir daños a la salud de los trabajadores que intervengan en el mantenimiento.
Antes de efectuar limpieza a los componentes, deben revisarse éstos
con el fin de conocer las condiciones generales en las que la válvula fue retirada de servicio, y tener acceso a evidencias tales como productos de corrosión, polímeros, gomas, depósitos, incrustaciones y fragmentos de piezas.
Debe efectuarse la limpieza de los componentes empleando
desengrasantes u otros productos químicos adecuados para ello, previa verificación de que no se trate de materiales combustibles o tóxicos, y que los materiales de construcción no serán afectados. Debe efectuarse una inspección detallada a los componentes limpios, con el alcance mínimo siguiente:
8 3
Revisar las superficies interna y externa del cuerpo, bonete y
capucha, para identificar evidencias de corrosión o daño mecánico.
Se recomienda medir el espesor de pared del cuerpo, bonete y
capucha, al menos en los niveles que se muestran en la figura 1, con cuatro posiciones de medición en cada nivel; esto permitirá contar con espesores de referencia para evaluar la velocidad de desgaste cuando se detecte pérdida de espesor de estos componentes.
Cuando se detecte corrosión localizada o defectos superficiales en
cuerpo, bonete o capucha, se permite efectuar reparaciones con soldadura, siempre que las dimensiones y geometría de la pieza permitan garantizar una reparación correcta, y se cumpla con los requerimientos de preparación de superficie, inspección, tratamiento térmico, prueba hidrostática, y calificación de soldador y del procedimiento de soldadura, dispuestos por la especificación del material correspondiente. En los casos en que se detecte corrosión o daño mecánico en cuerpo, bonete o capucha, el inspector debe investigar las causas de fondo y dictar las medidas correctivas pertinentes para prevenir su repetición.
Revisar el estado físico general de cada componente, evaluando
evidencias de corrosión o daño mecánico (fatiga en el caso del resorte, daño de los asientos, etc.). Los componentes que presenten corrosión o daño mecánico que ponga en riesgo la operación confiable del dispositivo, deben ser sustituidos. En caso de daño en asiento del disco o tobera, pueden reacondicionarse por maquinado y/o lapeado.
Cuando la válvula cuente con componentes de aceros aleados y éstos presenten evidencias de corrosión o daño mecánico, debe verificarse el cumplimiento de los materiales de construcción. Si los materiales corresponden con lo indicado en la hoja de datos de diseño, y los 8 4
componentes presentan corrosión o daño mecánico, el inspector debe investigar las causas y solicitar las acciones correctivas pertinentes.
Cuando el inspector considere necesario para contar con elementos
que le permitan dictaminar acerca del estado general de la válvula, pueden practicarse pruebas no destructivas a los componentes.
Debe medirse el “levante” (L) del disco sobre el asiento de la tobera,
verificando que como mínimo L = D/4; donde D es el diámetro de la tobera, medido en su parte más restringida. En cada caso, el responsable de la inspección debe tomar nota de los resultados obtenidos y de las observaciones realizadas, para incorporarlos al registro histórico de la válvula (formato tipo DG-GPASIIT-04000-01B), como se indica en el “Procedimiento para el registro y control de válvulas de relevo de presión” DG -GPASI-IT-04000,
información que debe proporcionarse oportunamente al responsable del mantenimiento, para que éste proceda al reacondicionamiento respectivo.
8 5
MANTENIMIENTO.
El responsable del mantenimiento, debe Instruir a su personal ejecutor acerca del procedimiento a seguir para realizar las maniobras de traslado, manejo, armado/desarmado, reparación y pruebas de las válvulas de relevo, así como de los riesgos que implica cada una de ellas, y de las medidas de seguridad que deben observarse para su ejecución.
Cada válvula de relevo debe contar con una placa de identificación de aluminio, con dimensiones 75 mm x 50 mm x 1.587 mm (3 plg. x 2 plg. x 1/16 plg.); en ella deben marcarse con algún medio indeleble, la información mínima indicada en la figura 2 (se recomienda emplear números de golpe). La placa debe estar sujeta al cuerpo de la válvula con un alambre resistente a la corrosión.
En
caso de
que la
válvula
no cuente con la placa de identificación, debe colocársele como parte del mantenimiento.
8 6
Una vez que se ha realizado el reacondicionamiento o sustitución de los componentes que lo requerían, la válvula debe armarse nuevamente siguiendo las recomendaciones del fabricante. Es importante no aplicar grasa o aceite en los asientos y superficies de la guía.
PRUEBAS.
Las válvulas de relevo reacondicionadas, deben someterse a
pruebas para verificar su funcionamiento a la presión de ajuste y su hermeticidad.
El responsable de Seguridad debe certificar la ejecución y resultados
de las pruebas que se practiquen a las válvulas de relevo de su jurisdicción. Prueba de verificación de la presión de ajuste.
Todas las válvulas reacondicionadas, deben someterse a pruebas de
verificación de la presión de ajuste.
Para practicar esta prueba, se requiere un “banco de pruebas” que
cuente como mínimo con los componentes siguientes: una fuente de presión neumática o hidráulica de por lo menos 3 veces la presión a la que se va a probar la válvula, o 413 kPa (59.88 lbs./pulg2), la que resulte mayor; un acumulador de la presión proveniente de la fuente, con un volumen mayor (1.2 veces) que el del recipiente del banco de pruebas; y un recipiente como banco de pruebas, de las siguientes características:
Salida con conexión para recibir a la válvula que va a ser probada.
Esta conexión debe ser al menos del mismo diámetro que el diámetro de entrada de la válvula que se va a probar.
Manómetro calibrado y de escala adecuada a la presión que se va a
probar (dos veces como máximo), aislado de la fuente de presión por medio de una válvula de cierre o con una purga.
Dren con válvula de purga. 8 7
Un volumen adecuado (mínimo de 0.06 m³ (60 litros)) en el recipiente
de pruebas para verificar la correcta operación de la válvula al ser probada.
Procedimiento de prueba para válvulas de seguridad y seguridad alivio: Medio de prueba aire o nitrógeno. 1. Montar la válvula en banco de prueba. Nota: no debe colocarse ningún tipo de filtro entre el banco de pruebas y la válvula, además de asegurarse que el empaque sea del diámetro adecuado al tamaño de brida. 2. Aplicar presión y verificar si la válvula dispara a la presión de ajuste en frio y dentro de las tolerancias. Debe incrementarse lentamente la presión hasta que la válvula abra con un chasquido audible, al cual se le debe identificar como “apertura”. Se recomienda realizar un disparo
inicial antes de realizar las verificaciones (3 verificaciones). En la mayoría de los casos se percibirá un escape de fluido previo al disparo, que es lo que se conoce como “siseo” o preapertura. Esto no debe
confundirse con la presión de ajuste, ya que el siseo es necesario para que produzca el disparo. 3. En los casos en que la válvula no dispare debe subirse la corona hasta el tope contando las muescas o ranuras, y después bajar la corona de 5 a 7 ranuras. 4. Una vez verificada la presión de ajuste y realizada la prueba de hermeticidad debe regresar la corona a su posición original. Procedimiento de prueba para una válvula de alivio. Medio de prueba: agua 8 8
1. Montar la válvula en el banco de prueba. Nota: no debe colocarse ningún tipo de filtro entre el banco de pruebas y la válvula, además de asegurarse que el empaque sea del diámetro adecuado al tamaño de brida 2.
Aplicar presión y verificar si la válvula abre a la presión de ajuste en
frio y dentro de las tolerancias establecidas. Debe incrementarse lentamente la presión hasta que la válvula abra con una descarga continua de liquido de aproximadamente el ancho de un lápiz, al cual se le debe identificar como apertura. Se recomienda realizar una prueba inicial para eliminar la bolsa de aire atrapada en la entrada de la válvula, antes de realizar las verificaciones (3 verificaciones). Previo a la apertura de la válvula, se aprecia un goteo inicial. Esto no debe confundirse con la presión de ajuste, ya que el goteo es necesario para que produzca la apertura. Nota: No es necesario realizar modificaciones en la posición de la corona para la prueba con agua. 3. Cuando la válvula de relevo de presión no abra a la presión de ajuste en frío, debe modificarse la posición del tornillo de ajuste, apretándolo o aflojándolo, según sea el caso. 4. Para realizar esta actividad, la presión en la entrada de la válvula debe ser inferior a la presión de ajuste y debe sujetarse el vástago de manera que no gire, ya que si esto sucede, causará daños severos en la superficie de contacto del disco y del asiento 5. La tolerancia en las presiones de ajuste de las válvulas de relevo no deben exceder los valores siguientes: +13.8 kPa (+ 2 lbs. /pulg2), para presiones iguales o menores que 483 kPa (70 lbs. /pulg2). + 3%, para presiones mayores que 483 kPa (70 lbs. /pulg2). 8 9
6. Las válvulas que no cumplan con las tolerancias establecidas deben rechazarse. En estos casos, el responsable de mantenimiento debe identificar las causas de la falla, efectuar las correcciones procedentes, y repetir las pruebas.
PRUEBA DE HERMETICIDAD. Debe realizarse después de la prueba de verificación de la presión de ajuste siguiendo los procedimientos descrito en función del tipo de válvula; bonete cerrado o bonete abierto. Procedimiento de prueba para válvulas con bonete cerrado Medio de pruebas: Aire o Nitrógeno Presión de prueba: 90% de la presión de ajuste. 1.
La válvula de relevo, debe continuar montada sobre el banco de
pruebas después de practicada la prueba de verificación de presión de ajuste. 2.
Colocar el “probador” (figura 3) sobre la conexión de salida de la
válvula .
9 0
3.
Aplicar la presión hasta llegar al valor de prueba, de acuerdo a: Cuando se trata de válvulas de seguridad o de seguridad-alivio,
después de realizar la prueba de verificación de la presión de ajuste, se disminuye a la presión hasta la presión de prueba de hermeticidad. Cuando se trata de válvulas de alivio, se purga el líquido del banco de pruebas y se aplica presión de aire o nitrógeno, hasta alcanzar la presión de prueba. 4. Mantener la presión de prueba de hermeticidad por lo menos durante 1 minuto para válvulas de diámetro de entrada sea igual o menor que 51 mm (2 plg); 2 minutos para diámetros de 63.5 mm, 76.2 mm y 101.6 mm (2½ plg, 3 plg y 4 plg); y 5 minutos para diámetros de 152.4 mm (6 plg) y mayores. 5. Medir el número de burbujas por minuto en el recipiente, el cual no debe ser mayor que los valores indicados en la tabla 1 para válvulas con asientos metal a metal. 6. Para válvulas con asientos blandos, no debe existir ninguna fuga durante 1 minuto. 7. Cuando se trata de válvulas de seguridad o de seguridad- alivio, debe regresarse la corona a su posición original después de efectuar la prueba de hermeticidad. Procedimiento de prueba para válvulas con bonete abierto o palanca actuadora: Medio de prueba: Aire o Nitrógeno. Presión de prueba: 90% de la presión de ajuste 1. La válvula de relevo, debe continuar montada sobre el banco de pruebas después de practicada la prueba de verificación de presión de ajuste. 9 1
2. Formar un dique en la cámara de descarga de la válvula, de manera que se aloje un tirante de agua de 12.7 mm (1/2 plg.) medido desde el asiento de la tobera (fig. 4).
3. Aplicar la presión hasta llegar al valor de prueba, de acuerdo a: 4. Cuando se trata de válvulas de seguridad o de seguridad-alivio; después de realizar la prueba de verificación de la presión de ajuste, se disminuye la presión hasta la presión de prueba de hermeticidad. 5. Cuando se trata de válvulas de alivio; se purga el líquido del banco de pruebas y se aplica presión de aire o Nitrógeno, hasta alcanzar la presión de prueba. 6. Medir el número de burbujas por minuto, el cual no debe ser mayor del 50% de los valores indicados en la tabla 1 para válvulas con asientos metal a metal.
9 2
Presión de ajuste a
Orificio “F” y mayores
Orificio “G” y mayores
15.6˚C
MPa
Lbs/plg²
Burbujas/min
m³/24h
Burbujas/min
m³/24h
0.103-
14.935-
40
0.017
20
0.0085
6.896
999.92
10.30
1493.50
60
0.026
30
0.013
13.00
1885.00
80
0.034
40
0.017
17.20
2494.00
100
0.043
50
0.021
20.70
3001.50
100
0.043
60
0.026
27.60
4002.00
100
0.043
80
0.034
38.50
5582.50
100
0.043
100
0.043
41.40
6003.30
100
0.043
100
0.043
Tabla 1. Valores máximos permisibles de fuga en prueba de hermeticidad de válvulas de relevo de presión con sello metal-metal. Nota: la tabla muestra la fuga máxima permisible en válvula de relevo con sello metal-metal. Solamente es aplicable a válvulas cuyos asientos han sido relapeados con maquina lapeadora y verificado. 7. Para válvulas con asientos blandos, no debe existir ninguna fuga durante 1 minuto. 8. Cuando se trata de válvulas de seguridad o de seguridad - alivio, debe regresarse la corona a su posición original después de efectuar la prueba de hermeticidad (en los casos en que se modificó su posición durante la prueba de verificación de presión de ajuste). 9. Las válvulas que no cumplan con las tolerancias establecidas deben rechazarse. En estos casos, el responsable de proporcionar el mantenimiento debe identificar las causas de la falla, y efectuar las correcciones procedentes. Posteriormente deben repetirse las pruebas. 9 3
10.
Las válvulas de relevo que hayan cumplido satisfactoriamente las
pruebas descritas, deben protegerse en sus conexiones de entrada y salida para evitar que se introduzcan materiales extraños que puedan alterar su funcionamiento. Así mismo, deben almacenarse bajo techo y por separado durante el tiempo que transcurra antes de su reinstalación. 11.
El manejo y transporte de las válvulas de relevo de presión debe ser
cuidadoso, de manera que se eviten golpes y caídas que puedan dañar sus componentes y alterar su funcionamiento.
PERIODICIDAD DE LA INSPECCIÓN, MANTENIMIENTO Y PRUEBA. El intervalo entre una inspección/mantenimiento/prueba y otra para válvulas de relevo de presión, debe ser tal que permita garantizar que los dispositivos se encuentran en condiciones de operación satisfactorias. La periodicidad debe establecerse considerando entre otros aspectos, la evaluación de su historial técnico y las características generales del proceso e instalación en la que se encuentra montada. Evidentemente, el intervalo entre inspecciones para un dispositivo que opera en un servicio corrosivo y sucio, será más corto que el correspondiente para un dispositivo similar que opera en un servicio limpio. Para los fines de este procedimiento se establecen períodos de inspección/mantenimiento/prueba con base en las consideraciones siguientes: 1.
Para el caso de instalaciones nuevas.
A.
Dado que en algunos procesos e instalaciones nuevas no es posible
predecir con exactitud el grado de ensuciamiento, vibración concentración de esfuerzos, y corrosión (entre otras condiciones de servicio), a las que estarán
sujetas
las
válvulas
de 9 4
relevo,
la
primera
inspección,
mantenimiento, y prueba, debe practicarse como máximo en los períodos que se indican en la tabla 2, o bien cuando se presenten las condiciones siguientes: a) Después de detectar la actuación del sistema de desfogue. b) Al detectar, durante la inspección en sitio, condiciones subestándares que requieran mantenimiento y prueba del dispositivo.
CONDICIONES DE SERVICIO Clase 1.son todas aquellas válvulas de seguridad instaladas en equipos o líneas que manejan o almacenan fluidos sucios, erosivos, abrasivos, altamente corrosivos o polimerizables, que puedan dañar las partes internas de la válvula. Clase 2. Son aquellas válvulas de seguridad o de seguridad alivio, instaladas en equipos o líneas que manejan o almacenan fluidos menos corrosivos, o que puedan estar contaminados en pequeñas proporciones pueden atacar en menor grado las partes internas del dispositivo. Clase 3. Son aquellas válvulas de seguridad o seguridad-alivio, instaladas en equipos o líneas que manejan o almacenan fluidos que en condiciones normales son capaces de dañar las partes internas de la válvula ni de impedir su operación. Clase 4. Son aquellas válvulas de alivio instaladas en equipos que manejan o almacenan fluidos que bajo ninguna condición dañan las partes internas de la válvula.
PERIODO
1 Año
2 Años
3 Años
4 Años
Tabla 2. Periodos máximos permisibles para la calibración y prueba. Tabla extraída de la Norma NO.09.0.03.”Periodos máximos permisibles
para la calibración y prueba de dispositivos de alivio de presión. Septiembre de 1987.
9 5
Para instalaciones en operación. En estos casos, la periodicidad debe establecerse de manera particular para cada válvula de relevo, evaluando como mínimo los aspectos siguientes: 1. Los resultados de las inspecciones “en sitio”, considerando los antecedentes de vibración, fugas, concentración de esfuerzos, pulsaciones, etc. 2. Los resultados de las inspecciones preliminares, pruebas pre pop y de hermeticidad practicadas con anterioridad. 3. El análisis de los registros históricos del dispositivo. 4. La diferencia entre la presión de ajuste y la presión de operación del equipo o tubería. Las recomendaciones del fabricante: 1. La información descrita, debe analizarse detalladamente a fin de definir si el período de inspección asignado actualmente a cada válvula es el más adecuado o si requiere modificarse. 2. Se permite incrementar el período de inspección actual en un año, siempre que esto no se efectúe en dos periodos consecutivos. 3. Cuando el análisis de la información lo justifique, puede disminuirse el período de inspección 4. El período máximo permisible para la inspección, mantenimiento y prueba de válvulas de relevo de presión, debe ser de 6 años o dos corridas operacionales, lo que ocurra primero.
9 6
CONTROL DE MODIFICACIONES. Cuando se requiera realizar alguna modificación a una válvula de relevo, ya sea en su presión de ajuste, materiales de construcción, servicio, o cualquier otra que altere su diseño original, debe cumplirse con lo dispuesto en la “Norma para la administración de cambios en instalaciones industriales” DG -GPASI-IT-04901. La cual entre otras cosas, establece que
los responsables de atender las funciones de Operación, de Mantenimiento y de Seguridad de la instalación, deben realizar de manera conjunta, un estudio cuyo alcance incluya como mínimo los puntos siguientes:
La justificación técnica de la modificación y su duración (temporal o permanente).
El análisis de riesgos formal que posibilite:
Identificar los riesgos asociados con la modificación. Evaluar el impacto de los riesgos identificados, en la seguridad de trabajadores, terceros e instalaciones; y en el medio ambiente.
Diseñar e implementar acciones para el control de los riesgos identificados y evaluados.
Las aprobaciones correspondientes por parte de las autoridades del centro de trabajo
La
actualización
de
los
Diagramas,
Programas,
Registros,
Procedimientos, Placas de identificación, etc.
La difusión de las nuevas condiciones de la válvula, al personal involucrado con su operación, inspección y mantenimiento.
Para los casos de modificación de la presión de ajuste, el resorte no debe reajustarse para presiones 5% mayores o menores del valor marcado para la válvula, a menos que el ajuste sea dentro del rango de diseño del resorte establecido por el fabricante. 9 7
REGISTRO Y CONTROL. Deben registrarse las intervenciones a que se sometan las válvulas de relevo de presión con motivo de su inspección, mantenimiento, prueba o modificación. Esta información servirá para apoyar el diseño e implementación de los programas preventivos respectivos, además de apoyar la realización segura de los trabajos de montaje/desmontaje, inspección, mantenimiento y prueba; y para formar el historial técnico de cada válvula de relevo. El registro y control debe satisfacer los requerimientos del “Procedimiento
para el registro y control de válvulas de rel evo de presión” DG -GPASI-IT04000, el cual entre otras cosas indica lo siguiente: 1. Elaborar los informes técnicos que detallen los resultados de las inspecciones “en sitio” practicadas a las válvulas de relevo
2. Actualizar el programa general de inspección, mantenimiento y prueba de válvulas de relevo de presión cada vez que una válvula sea intervenida. 3. Actualizar el “Registro histórico”, incorporando los resultados de la inspección preliminar y prueba pre pop, así como los resultados de la inspección integral, mantenimiento proporcionado y pruebas finales practicadas. 4. Actualizar por parte del responsable del mantenimiento, el registro de las válvulas intervenidas en el taller. 5. La información debe mantenerse accesible para su consulta durante la vida de la instalación.
9 8
CONCLUSIÓN Los temas vistos dentro de esta monografía tales como los tipos de válvulas y los criterios de selección que se mencionan en este ejemplar me dieron un amplio conocimiento en la vasta gama de diseños y variaciones con las que son fabricadas las válvulas y como puedo elegir la correcta aplicación de cada una de ellas dentro de la industria. Además de todo esto que existen pruebas que tienen que ser aplicadas y así recabar la información necesaria para que la válvula pueda tener un correcto funcionamiento en la línea de operación. En todo este amplio tema puedo concluir que todo sistema requiere de restricciones y las válvulas son claro ejemplo de utilización no solo dentro de la industria, sino también en el hogar para uso domestico y en los campos para sistemas de riego, así como en muchos más sitios o lugares donde se tenga que transportar un fluido.
9 9
BIBLIOGRAFIA Richard W. Greene “Válvulas selección, uso y mantenimiento ” Edit. McGraw-Hill Instituto Mexicano del Petróleo “Manual de mecánica de piso, formación de operario de segunda. ”
http://www.jjcoopsa.com.mx/reglamweb/ihcas/norteccom2I2210.htm http://www.comeval.es/formacion_criterios_2007.htm Norma Oficial Mexicana NOM-093-SCFI- 1994: “Válvulas de relev o de presión (Seguridad, seguridad-alivio y alivio) operadas por resorte y que se fabriquen de acero y bronce”.
American Society of Mechanical Engineers (ASME) Section VIII, Division 1 “Rules for Construction of Pressure Vessels”. 1989 Edition
American Petroleum Institute API STD 526 “Flanged Steel Safety - Relief Valves. Fourth edition, June 1995. American Petroleum Institute API STD 527 “Commercial Seat Tightness of Safety Relief Valves with metal to metal seats”. Second edition,
January 1978. Reaffirmed, august 1987. American Petroleum Institute API RP 576 “Inspection of Pressure Relieving Devices”. First edition, September 1992. 13.6. MSS SP -53 “Quality standard for steel casting - dry particle magnetic inspection method”.
MSS SP-54 “Quality s tandard for casting - radiographic inspection method” 1 0 0
GLOSARIO DE TERMINOS: Inspección en “sitio”.-Consiste en evaluar el estado físico general de un equipo, tubería, dispositivo, accesorio, etc., encontrándose éste montado sobre instalaciones en operación.
Inspección en taller .-Es la acción de evaluar el estado físico general de un equipo,
tubería,
dispositivo,
accesorio,
etc.,
encontrándose
éste
desmontado de la instalación a la que pertenece y dentro de un local diseñado para tal fin . En el caso de válvulas de relevo de presión puede ser “preliminar” si se efectúa sin desarmarlo; o “integral” si el dispositivo se
desarma para revisar cada componente.
Presión de ajuste (calibración). Es el valor de presión estática a la entrada de la válvula, a la cual se tiene previsto que opere bajo las condiciones de servicio. En servicio de líquidos, es aquella en la que la válvula comienza a tener una descarga continua de líquido. En servicio de gases y vapores, es aquella en la que la válvula abre súbitamente (dispara) bajo las condiciones de servicio (Set Pressure).
Presión de Disparo (detonación). Aplicable únicamente a válvulas de seguridad o seguridad-alivio que manejan fluidos compresibles. Es el valor de presión estática ascendente y a la cual el disco se mueve en dirección de apertura a una velocidad muy superior comparada con la correspondiente velocidad a la que lo hará a presiones inferiores o superiores. El disparo se presenta después del siseo, a la presión de calibración de la válvula, de manera audible en forma de súbito y violento disparo o detonación. Dicho disparo constituye una característica de las válvulas de seguridad y de seguridad-alivio.
Presión de cierre. Es el valor de la presión a la entrada de la válvula, a la cual el disco restablece el contacto con el asiento de la tobera, cerrando nuevamente el paso de flujo (Closing Pressure).
1 0 1
Presión diferencial de cierre . Es la diferencia entre la presión de ajuste y la presión de cierre de la válvula de relevo, después de que ésta ha actuado. Se expresa como un porcentaje de la presión de ajuste o en unidades de presión (Blowdown).
Presión de prueba en frío. Es la presión estática a la cual se ajusta la válvula para operar estando montada en un banco de pruebas, y que incluye factores de corrección para compensar las diferencias del medio de prueba, la temperatura y/o la contrapresión.
Presión de prueba de hermeticidad. Es la presión inducida a la entrada de la válvula, a la cual se realiza la cuantificación del burbujeo (fuga) entre los asientos, de acuerdo al procedimiento de prueba. Permite determinar la hermeticidad o fuga que exista entre los asientos
Siseo (preapertura, advertencia). Aplica únicamente a válvulas de seguridad o de seguridad-alivio en fluidos compresibles. Es el indicador audible de escape de fluido de entre los asientos de la válvula, a una presión estática ligeramente por debajo de la presión de disparo (apertura súbita) de la misma. Se expresa en porcentaje de la presión de ajuste o en unidades de presión.
Válvula de alivio. Es un dispositivo automático de relevo de presión actuado por presión estática aplicada sobre la válvula, que abre en forma proporcional al incremento de presión sobre la presión de ajuste. Se utiliza exclusivamente en el manejo de líquidos.
Válvula de seguridad. Es un dispositivo automático de relevo de presión actuado por la presión estática aplicada sobre la válvula, que se caracteriza por una apertura rápida o acción de disparo. Sus principales aplicaciones son para el manejo de gases o vapores.
Válvula de seguridad-alivio. Es un dispositivo automático de relevo de presión, que puede ser utilizado como válvula de seguridad o como válvula de alivio, dependiendo de su aplicación. 1 0 2
Válvula de relevo de presión. Es un término que se utiliza para denominar indistintamente y en forma general a una válvula de alivio, a una válvula de seguridad, o a una válvula de seguridad-alivio.
Asiento: Abertura a través de la cual pasa el fluido en general un asiento metálico resistente de diámetro determinado de material resistente al desgaste que provoca el paso del fluido. Muchas veces intercambiable para efectuar mantenimiento de la válvula.
Bonete o Cuello: Pieza principal del conjunto a tapa de cuerpo de Válvula denominado usualmente con este nombre. Es decir esta pieza y el conjunto se llaman del mismo usualmente del mismo modo. Para servicios en los que la válvula debe manejar fluidos muy fríos o calientes se usa un bonete extendido que separa el receptáculo de la empaquetadura del resto cuerpo de la válvula.
Cuerpo de Válvula: Alojamiento de los interiores y restantes piezas de la válvula que además permite la conexión de la misma a la cañería, se clasifican según las vías y los asientos Los asientos determinan la cantidad de conexiones internas de control de pasaje de fluido, Por ejemplo Simple asiento, doble asiento. Las vías determinan la cantidad de conexiones externas dos vías es lo habitual, pero puede haber tres vías y más raramente otras cantidades. Comúnmente se incluye al decir cuerpo al bonete, o cuello pero lo estricto sería decir Conjunto cuerpo de la válvula de tres vías donde se unen en uno dos flujos entrantes. Válvula de tres vías donde se separa en dos un flujo entrante.
Ganancia, Ganancia de la Válvula: La ganancia es en términos generales la relación entre el incremento de la salida respecto de la entrada, en las condiciones de estado estacionario se la suela denominar ganancia estática, también a la ganancia aplicada a las mediciones se la suele denominar sensibilidad. 1 0 3
Obturador (macho): Parte móvil que permite variar el tamaño de la abertura de pasaje de la válvula.
Prensa estopa o alojamiento de empaquetaduras: En el bonete existe un alojamiento para las empaquetaduras que sellan el espacio entre el vástago y el bonete de manera de evitar las pérdidas de fluido.
Sellos del Vástago: Sellos tipo O ´rings, Wipers, o Empaquetaduras de materiales combinados. Normalmente de Cauchos Sintéticos con el objeto de resistir los lubricantes de los actuadores que evitan el escape de aire a presión de las cámaras de los cilindros neumáticos.
Palanca del Actuador: Brazo rígidamente sujeto al eje de la válvula rotativa mediante el que se convierte el movimiento lineal del actuador en rotativo.
Fugas: Se refiere a la cantidad de fluido que pasa por la válvula cuando esta está cerrada, con presiones diferenciales, presiones absolutas y fuerza de cierre especificadas. Ver clasificaciones ANSI para Fugas.
1 0 4
ANEXO DE TABLAS
1 0 5
1 0 6
1 0 7
