En la industria del petróleo y el gas, existen varias válvulas que se utilizan para controlar y regular el flujo de líquido a través de las tuberías. Estas incluyen válvulas de mariposa, de cierre rápido, de retención, de compuerta, de bola de globo o de tapón.
La industria del petróleo y el gas tiene sus propios estándares que deben cumplir las válvulas. Estas pautas fueron creadas por el Instituto Americano del Petróleo (API) y aceptadas por los reguladores de todo el mundo. Estas reglas tienen como objetivo aumentar la seguridad operativa, reducir las condiciones ambientales y promover la sostenibilidad dentro de este sector de actividad.
Válvulas industriales: en pocas palabras
Válvulas industriales son dispositivos mecánicos que abren, cierran u obstruyen parcialmente los pasajes para regular el flujo de líquido o gas dentro de un sistema. Se emplean en diversas aplicaciones, como suministro de agua, tratamiento de aguas residuales, protección contra incendios, sistemas de manejo de combustible y plantas de generación de energía, entre otras.
Las válvulas industriales tienen un propósito principal: dispensar fluidos a una velocidad precisa, sellar contra fugas y reflujos y mantener una sensibilidad óptima a los cambios de presión y temperatura en la tubería. Además, deben proporcionar una adecuada resistencia física y química contra la corrosión causada por los fluidos de servicio o sus entornos inmediatos.
Las válvulas industriales vienen en cuatro formas principales: operación manual, operación automática, alimentación auxiliar y aislamiento lineal. La falla de una válvula industrial es un evento catastrófico que puede interrumpir otros procesos en la planta. Es por eso que muchas válvulas están diseñadas con mecanismos a prueba de fallas para minimizar el daño en caso de que no puedan cumplir con las funciones previstas.
Tipos de Válvulas Industriales
Las válvulas industriales vienen en una variedad de diseños para manejar varias presiones. Con tantos tipos de válvulas disponibles en el mercado, puede resultar abrumador identificar una adecuada para su aplicación. Afortunadamente, existen algunos criterios básicos que puede utilizar para reducir sus opciones y encontrar la combinación perfecta para su sistema.
La válvula de bola industrial regula el flujo de líquido, gas y vapor al girar una bola con un orificio interno. Los IBV se pueden operar de forma manual o automática a través de fuentes de energía eléctrica, neumática e hidráulica para una mayor comodidad.
La válvula se compone de cuatro partes principales: cuerpo, bola, vástago y asiento. Por lo general, hecho de latón o de una aleación dura como el acero inoxidable, el cuerpo actúa como el control principal para el funcionamiento de la válvula.
Existen diferentes válvulas de bola, como diseños bridados, roscados y de soldadura por encastre. Pueden ser de uno o varios puertos, según el número de asientos de válvulas y puertos.
La válvula de compuerta industrial es un dispositivo que se utiliza para regular el flujo de fluidos al insertar una cuña redonda o rectangular en el camino hasta que se bloquee por completo. Las aplicaciones comunes de esta válvula incluyen agua, plantas de tratamiento de aguas residuales y sistemas de protección contra incendios para controlar las tasas de flujo de los fluidos.
El cuerpo de la válvula contiene todas las partes operativas de la válvula. Además, cuenta con opciones de montaje para las conexiones de entrada y salida del sistema.
Una válvula de globo industrial es un tipo de válvula que se encuentra comúnmente en las industrias de petróleo y gas, química, generación de energía y tratamiento de agua. Regulan el flujo de fluidos, controlan la presión y gestionan la temperatura.
Las válvulas de globo vienen en una variedad de construcciones de metal y aleaciones, así como también en plástico para cumplir con una variedad de aplicaciones. Sin embargo, la compatibilidad del material depende del tipo, la concentración y la temperatura del medio que se maneja.
- La válvula de retención
Una válvula de retención industrial es un dispositivo que regula el flujo de líquidos o gases en un sistema de tuberías. A diferencia de otras válvulas, estas no necesitan ser monitoreadas o ajustadas; más bien, se abren y cierran automáticamente cuando detectan el flujo de fluido.
Las válvulas de retención industriales son esenciales en casi todas las industrias donde la prevención del reflujo es una preocupación, como petróleo y gas, pulpa y papel, plantas de generación de energía, embarcaciones marinas y más.
- Válvula de mariposa
Un ingenioso dispositivo para controlar el flujo de fluidos. Cuenta con un disco que gira hasta 90 grados para estrangular o cerrar la válvula, que puede operarse manualmente con una llave o automáticamente con un actuador.
Las válvulas de mariposa industriales vienen en varios estilos de cuerpo, los dos más populares son los cuerpos estilo orejeta y oblea que se deslizan entre las bridas de la tubería con orificios para pernos que coinciden con los de la brida.
- Válvula criogénica
La válvula criogénica industrial (LCV) es un tipo de válvula diseñada para almacenar y transportar gases criogénicos a alta presión y baja temperatura. Estos gases tienen muchos usos, como la fabricación de herramientas metálicas o la congelación de alimentos y vacunas.
Las válvulas criogénicas constan de un cuerpo de válvula, un vástago, un prensaestopas y un volante o palanca. El cuerpo puede estar hecho de aluminio, monel o latón, mientras que el vástago suele ser de acero inoxidable o Inconel.
- Válvula de seguridad
Una válvula automática que libera gas, vapor o fluido cuando se alcanza cierta presión ayuda a prevenir fallas catastróficas y explosiones en entornos industriales.
La válvula de seguridad más utilizada es la válvula de resorte. Estos dispositivos funcionan comprimiendo su resorte a medida que aumenta la presión del sistema y luego lo liberan para permitir que escape el gas, el vapor o el fluido.
Estos vienen en varios tamaños y tipos. Algunos no son ajustables, mientras que otros se pueden ajustar para modificar la presión establecida.
- Válvula de control
Las válvulas de control industrial son elementos esenciales en muchas plantas de energía, fábricas de pulpa y papel, procesos de fabricación de productos químicos, operaciones de procesamiento petroquímico, sistemas HVAC y redes de distribución de vapor. Estas válvulas juegan un papel importante en estos sistemas y deben diseñarse, instalarse y mantenerse cuidadosamente para un rendimiento óptimo.
Las válvulas de control pueden funcionar con actuadores de acción rápida o de acción lenta, según su mecanismo de accionamiento.
Materiales utilizados en la fabricación de válvulas
Las carcasas de las válvulas (cuerpos y tapas) se pueden construir a partir de piezas fundidas o forjadas o forjadas. Las piezas fundidas se crean vertiendo metal fundido en un molde o patrón antes de mecanizarlas según sea necesario, mientras que las piezas forjadas se forman colocando metal al rojo vivo bajo una presión intensa en una prensa de forja.
Acero inoxidable: Popular entre los fabricantes de válvulas, las válvulas de acero inoxidable ofrecen resistencia a la corrosión, durabilidad y propiedades mecánicas superiores. Son adecuados para una variedad de entornos de procesamiento que involucran agua, vapor, cloruro, aire húmedo u otros medios corrosivos.
Acero carbono: El acero al carbono tiene un costo menor y un costo de maquinado más fácil que el acero inoxidable, y es más resistente a la abrasión y la degradación por calor. También tiene una mejor resistencia al desgaste y a la corrosión.
Latón: Excelente resistencia a la corrosión; sin embargo, puede perder el zinc en ciertas aplicaciones. El latón forjado es una forma de forja con varias ventajas, incluida la maquinabilidad.
Superaleaciones: Monel, Inconel y Alloy 20 son aleaciones de cromo-níquel que se usan comúnmente para revestir partes internas de válvulas. Estos compuestos de níquel-cromo poseen propiedades excepcionales de resistencia a la corrosión, lo que los hace adecuados para su uso en ambientes corrosivos.
Poliuretano: Duradero y resistente a la abrasión, el poliuretano es un material popular para piezas de molduras interiores y exteriores. Si bien puede soportar altas temperaturas y presiones, no debe usarse en temperaturas criogénicas (ultrabajas), ya que se vuelve quebradizo a temperaturas más bajas.
Componentes de la válvula
Una válvula es un dispositivo mecánico intrincado que utiliza varias partes para regular el flujo de fluido. Encuentra aplicación en numerosos procesos industriales, como tratamiento de agua/aguas residuales, generación de energía, minería, procesamiento de alimentos, producción de productos químicos/plásticos, extracción de petróleo y gas, y más.
El cuerpo de una válvula está construido de acero fundido o forjado con conexiones de tubería bridadas, roscadas o soldadas. Esta carcasa alberga todas las piezas internas y los adornos del dispositivo.
- Solenoide
Un actuador de válvula es una pieza responsable de mover el conjunto de vástago y disco dentro de una válvula. Puede operarse manualmente con volante, palanca, engranajes o cadenas; o eléctricamente a través de un mecanismo de motor, solenoide neumático o hidráulico.
- Capó
El bonete es una cubierta que sujeta firmemente el vástago de la válvula a su cuerpo. Generalmente, esta parte se atornilla al cuerpo de la válvula para mayor seguridad.
- Provenir
Un vástago es una pieza cilíndrica o esférica que conecta el conjunto del disco a un actuador, transmitiendo fuerza. Los vástagos de las válvulas manuales son suaves, mientras que los vástagos controlados por motor eléctrico tienen roscas para facilitar el enroscado.
- Asiento
Los asientos de las válvulas y las superficies de los asientos de los discos se endurecen con Stellite o un tratamiento térmico para evitar el desgaste por fricción, que es un problema común con las válvulas de metal de asiento duro.
- Yugo
Un yugo es un par de brazos que conectan el cuerpo o la tapa de la válvula a un actuador y sujetan los pernos del prensaestopas. Generalmente hecho de material de una sola pieza. Sin embargo, también se puede construir a partir de dos piezas separadas para soporte adicional.
- Embalaje
La empaquetadura es un material fibroso (lino o materiales a base de lino) o compuesto que crea un sello entre las partes interiores de una válvula y donde sobresale su vástago. Este empaque es esencial para el control de pérdida de fluido y para proteger el vástago de daños.
Las piezas que no retienen presión se refieren a aquellas piezas que se usan en válvulas que no son las que retienen presión. Estos incluyen asientos de válvula, vástago, yugo, empaque, pernos de prensaestopas, bujes, volante y actuadores.
Aplicaciones de Válvulas Industriales en la Industria del Petróleo y Gas
Las válvulas industriales son indispensables en la gestión segura de oleoductos y gasoductos y sus líneas de suministro. Sus funciones van desde el control de flujo hasta el mantenimiento de la integridad de la línea de suministro, entre muchas otras responsabilidades importantes.
Las válvulas industriales en la industria del petróleo y el gas vienen en cuatro variedades básicas: macho, lineal, de bola y de globo. Cada uno ha sido diseñado para necesidades de aplicaciones específicas y se puede utilizar de manera diferente.
Las válvulas lineales consisten en un disco de lados planos con un pasaje interno. Puede controlar su acción girando el vástago o el actuador, bloqueando o permitiendo el flujo de fluido.
Las válvulas de bola flotante son ideales para sistemas de baja presión debido a su parte de válvula esférica que puede pasar a través de múltiples rutas entre puertos sin necesidad de un actuador.
Las válvulas de retención son válvulas sensibles a la presión que se abren cuando la presión de entrada excede la presión de salida y se cierran cuando hay menos presión en el lado de salida. Pueden ser útiles para canalizar productos derivados del petróleo separados en tuberías separadas para evitar la contaminación cruzada.
Conclusión
Seleccionar la válvula ideal para su proyecto o aplicación es una decisión crítica. Existen numerosos factores que intervienen en la selección de una válvula ideal, como el diseño, el tamaño y la actuación. Si tiene en cuenta estos factores, puede encontrar una solución que satisfaga todos sus requisitos mientras protege tanto el proceso como el equipo contra daños.
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