universidad veracruzana

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
FACULTAD DE INGENIERIA
TIPOS DE VÁLVULAS, CRITERIOS DE SELECCIÓN
Y PRUEBAS A VÁLVULAS DE RELEVO DE PRESIÓN
MONOGRAFIA
QUE PARA OBTENER EL TITULO DE:
INGENIERO MECÁNICO ELÉCTRICO
P R E S E N TA:
MANUEL ANTONIO RODRIGUEZ MARTINEZ
COATZACOALCOS VER, 22 DE SEPTIEMBRE DEL 2011
0
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 desde las criogénicas hasta 1500 °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 interna o externa para 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, donde se
necesita limpieza frecuente.

Bonetes sellados de presión para 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 de válvula cónicos, para
petróleo, gas, aire, pastas aguadas y líquidos pesados.

Cuñas 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 (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.
10
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.
11
VÁLVULA DE COMPUERTA
12
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
13
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
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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 ringjoint, 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.
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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.
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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.
17
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.
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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.
19
20
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.
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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.
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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.
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Variaciones
Entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos
(partidos), tres vías, Venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño
reducido.
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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 vál vulas 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.
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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.
26
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 más 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.
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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.
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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.
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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.
30
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.
31
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.
32
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.
33
En otro tipo se utilizan un macho 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 ⅛
y 24 in.
34
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.
35
Materiales:
Metálicos, plásticos macizos, con camisa, en gran variedad de cada uno.
36
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.
37
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.
38
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.
39
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.
40
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.
41
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.
42
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 bisagra 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.
43
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.
44
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.
45
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.
46
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.
47
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.
48
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.
49
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.
50
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
las
características:
entrada
con
soldados,
siguientes
conexiones
brida
o
de
extremos
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.
51
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.
52
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.
53
CAPITULO II
CRITERIOS DE SELECCION
54
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.
55
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
56
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.
57
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 fluidos “slurries” en minería).
58
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.
59
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.).
60
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.
61
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.
62
CAPITULO III
MANTENIMIENTO EN CAMPO PARA VALVULAS DE
COMPUERTA TIPO CUÑA
63
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.
64
65
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
66
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
67
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.
68
69
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.
70
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.
71
72
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
73
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.
74
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.
75
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").
76
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.
77
78
CAPITULO IV
INSPECCION Y PREBAS A VALVULAS DE RELEVO
DE PRESION
79
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.
80
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.
81
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.
82
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:
83

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
84
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
respectivo.
85
proceda
al
reacondicionamiento
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.
86
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.
87

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
88
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).
89
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
.
90
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.
91
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.
92
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.
93
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
94
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.
95
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.
96
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.
97
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 relevo 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.
98
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 dom estico y en los
campos para sistemas de riego, así como en muchos más sitios o lugares
donde se tenga que transportar un fluido.
99
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 relevo 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 standard for casting - radiographic inspection
method”
100
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).
101
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.
102
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.
103
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.
104
ANEXO DE TABLAS
105
106
107
108