Dónde se usan las válvulas: ¡en todas partes!

Las válvulas se pueden encontrar prácticamente en cualquier lugar hoy en día: en nuestros hogares, debajo de la calle, en edificios comerciales y en miles de lugares dentro de plantas de energía y agua, fábricas de papel, refinerías, plantas químicas y otras instalaciones industriales y de infraestructura.

La industria de las válvulas es realmente amplia, con segmentos que van desde la distribución de agua hasta la energía nuclear y el petróleo y el gas upstream y downstream.Cada una de estas industrias de usuarios finales utiliza algunos tipos básicos de válvulas;sin embargo, los detalles de construcción y materiales suelen ser muy diferentes.Aquí hay una muestra:

OBRAS DE AGUA

En el mundo de la distribución de agua, las presiones son casi siempre relativamente bajas y las temperaturas ambiente.Esos dos hechos de aplicación permiten una cantidad de elementos de diseño de válvulas que no se encontrarían en equipos más desafiantes, como válvulas de vapor de alta temperatura.La temperatura ambiente del servicio de agua permite el uso de elastómeros y sellos de goma que no son adecuados en otros lugares.Estos materiales blandos permiten que las válvulas de agua estén equipadas para sellar herméticamente los goteos.

Otra consideración en las válvulas de servicio de agua es la elección de los materiales de construcción.Los hierros fundidos y dúctiles se utilizan ampliamente en los sistemas de agua, especialmente en las líneas de gran diámetro exterior.Las líneas muy pequeñas se pueden manejar bastante bien con materiales de válvula de bronce.

Las presiones que ven la mayoría de las válvulas de las obras hidráulicas suelen estar muy por debajo de 200 psi.Esto significa que no se necesitan diseños de paredes más gruesas para presiones más altas.Habiendo dicho eso, hay casos en los que las válvulas de agua están construidas para manejar presiones más altas, hasta alrededor de 300 psi.Estas aplicaciones suelen ser en acueductos largos cerca de la fuente de presión.A veces, las válvulas de agua de mayor presión también se encuentran en los puntos de mayor presión de una presa alta.

La Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas (AWWA) ha emitido especificaciones que cubren muchos tipos diferentes de válvulas y actuadores utilizados en aplicaciones de obras hidráulicas.

AGUAS RESIDUALES

La otra cara del agua potable fresca que ingresa a una instalación o estructura es la salida de aguas residuales o alcantarillado.Estas líneas recogen todos los residuos líquidos y sólidos y los dirigen a una planta de tratamiento de aguas residuales.Estas plantas de tratamiento cuentan con una gran cantidad de tuberías y válvulas de baja presión para realizar su "trabajo sucio".Los requisitos para las válvulas de aguas residuales en muchos casos son mucho más indulgentes que los requisitos para el servicio de agua limpia.Las válvulas de compuerta y de retención de hierro son las opciones más populares para este tipo de servicio.Las válvulas estándar en este servicio están construidas de acuerdo con las especificaciones de AWWA.

INDUSTRIA DE LA ENERGÍA

La mayor parte de la energía eléctrica generada en los Estados Unidos se genera en plantas de vapor que utilizan combustibles fósiles y turbinas de alta velocidad.Quitar la cubierta de una central eléctrica moderna permitiría ver los sistemas de tuberías de alta presión y alta temperatura.Estas líneas principales son las más críticas en el proceso de generación de energía de vapor.

Las válvulas de compuerta siguen siendo la opción principal para aplicaciones de encendido/apagado de plantas de energía, aunque también se encuentran válvulas de globo con patrón en Y para propósitos especiales.Las válvulas de bola de servicio crítico de alto rendimiento están ganando popularidad entre algunos diseñadores de centrales eléctricas y están logrando avances en este mundo que alguna vez estuvo dominado por las válvulas lineales.

La metalurgia es crítica para las válvulas en aplicaciones de energía, especialmente aquellas que operan en rangos de presión y temperatura supercríticos o ultrasupercríticos.F91, F92, C12A, junto con varias aleaciones de acero inoxidable e Inconel, se usan comúnmente en las plantas de energía actuales.Las clases de presión incluyen 1500, 2500 y, en algunos casos, 4500. La naturaleza moduladora de las plantas de energía máxima (aquellas que funcionan solo cuando es necesario) también ejerce una gran presión sobre las válvulas y las tuberías, lo que requiere diseños robustos para manejar la combinación extrema de ciclos, temperatura y presión.

Además de las válvulas de vapor principales, las plantas de energía están cargadas con tuberías auxiliares, pobladas por una miríada de válvulas de compuerta, globo, retención, mariposa y bola.

Las centrales nucleares funcionan con el mismo principio de turbina de vapor/alta velocidad.La principal diferencia es que en una planta de energía nuclear, el vapor se crea por el calor del proceso de fisión.Las válvulas de las plantas de energía nuclear son similares a sus primos de combustibles fósiles, excepto por su pedigrí y el requisito adicional de confiabilidad absoluta.Las válvulas nucleares se fabrican con estándares extremadamente altos, y la documentación de calificación e inspección ocupa cientos de páginas.

PRODUCCIÓN DE PETRÓLEO Y GAS

Los pozos de petróleo y gas y las instalaciones de producción son grandes usuarios de válvulas, incluidas muchas válvulas de servicio pesado.Aunque ya no es probable que se produzcan chorros de petróleo arrojados cientos de pies en el aire, la imagen ilustra la presión potencial del petróleo y el gas subterráneos.Esta es la razón por la que se colocan cabezas de pozo o árboles de Navidad en la parte superior de la larga cadena de tuberías de un pozo.Estos conjuntos, con su combinación de válvulas y accesorios especiales, están diseñados para manejar presiones superiores a 10 000 psi.Aunque hoy en día rara vez se encuentran en pozos excavados en tierra, las presiones extremadamente altas a menudo se encuentran en pozos profundos en alta mar.

El diseño de equipos de cabezal de pozo está cubierto por especificaciones API como 6A, Especificación para equipos de cabezal de pozo y árbol de Navidad.Las válvulas cubiertas en 6A están diseñadas para presiones extremadamente altas pero temperaturas modestas.La mayoría de los árboles de Navidad contienen válvulas de compuerta y válvulas de globo especiales llamadas estranguladores.Los estranguladores se utilizan para regular el flujo del pozo.

Además de los propios cabezales de pozo, muchas instalaciones auxiliares pueblan un campo de petróleo o gas.El equipo de proceso para pretratar el petróleo o el gas requiere una serie de válvulas.Estas válvulas suelen ser de acero al carbono clasificadas para clases más bajas.

Ocasionalmente, un fluido altamente corrosivo—sulfuro de hidrógeno—está presente en la corriente de petróleo crudo.Este material, también llamado gas amargo, puede ser letal.Para vencer los desafíos del gas amargo, se deben seguir materiales especiales o técnicas de procesamiento de materiales de acuerdo con la especificación MR0175 de NACE International.

INDUSTRIA COSTA AFUERA

Los sistemas de tuberías para plataformas petroleras en alta mar e instalaciones de producción contienen una multitud de válvulas construidas con muchas especificaciones diferentes para manejar la amplia variedad de desafíos de control de flujo.Estas instalaciones también contienen varios lazos de sistemas de control y dispositivos de alivio de presión.

Para las instalaciones de producción de petróleo, el corazón arterial es el sistema real de tuberías de recuperación de petróleo o gas.Aunque no siempre en la plataforma misma, muchos sistemas de producción usan árboles de Navidad y sistemas de tuberías que operan en las inhóspitas profundidades de 10,000 pies o más.Este equipo de producción está construido según muchos estándares exigentes del Instituto Americano del Petróleo (API) y se menciona en varias Prácticas recomendadas (RP) de API.

En la mayoría de las grandes plataformas petroleras, se aplican procesos adicionales al fluido crudo que sale del pozo.Estos incluyen la separación de agua de los hidrocarburos y la separación de gas y líquidos de gas natural de la corriente de fluido.Estos sistemas de tuberías posteriores al árbol de Navidad generalmente se construyen según los códigos de tuberías B31.3 de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos con las válvulas diseñadas de acuerdo con las especificaciones de válvulas API, como API 594, API 600, API 602, API 608 y API 609.

Algunos de estos sistemas también pueden contener válvulas de compuerta, bola y retención API 6D.Dado que cualquier tubería en la plataforma o en el barco de perforación es interna de la instalación, no se aplican los requisitos estrictos para usar válvulas API 6D para tuberías.Aunque se utilizan varios tipos de válvulas en estos sistemas de tuberías, el tipo de válvula elegido es la válvula de bola.

TUBERÍAS

Aunque la mayoría de las tuberías están ocultas a la vista, su presencia suele ser evidente.Los pequeños letreros que indican "oleoducto" son un indicador obvio de la presencia de tuberías de transporte subterráneo.Estas tuberías están equipadas con muchas válvulas importantes a lo largo de su longitud.Las válvulas de cierre de emergencia de las tuberías se encuentran en los intervalos especificados por las normas, los códigos y las leyes.Estas válvulas cumplen el servicio vital de aislar una sección de una tubería en caso de fuga o cuando se requiere mantenimiento.

También se encuentran dispersas a lo largo de la ruta de un gasoducto instalaciones donde la línea emerge del suelo y el acceso a la línea está disponible.Estas estaciones son el hogar de los equipos de lanzamiento de "pig", que consisten en dispositivos insertados en las tuberías para inspeccionar o limpiar la línea.Estas estaciones de lanzamiento de cerdos suelen contener varias válvulas, ya sea de compuerta o de bola.Todas las válvulas en un sistema de tubería deben ser de puerto completo (apertura total) para permitir el paso de raspadores.

Las tuberías también necesitan energía para combatir la fricción de la tubería y mantener la presión y el flujo de la línea.Se utilizan estaciones compresoras o de bombeo que parecen versiones pequeñas de una planta de proceso sin las altas torres de craqueo.Estas estaciones albergan docenas de válvulas de compuerta, de bola y de retención para tuberías.

Las tuberías en sí están diseñadas de acuerdo con varios estándares y códigos, mientras que las válvulas de tubería siguen las válvulas de tubería API 6D.

También hay tuberías más pequeñas que alimentan casas y estructuras comerciales.Estas líneas proporcionan agua y gas y están protegidas por válvulas de cierre.

Los grandes municipios, particularmente en la parte norte de los Estados Unidos, proporcionan vapor para los requisitos de calefacción de los clientes comerciales.Estas líneas de suministro de vapor están equipadas con una variedad de válvulas para controlar y regular el suministro de vapor.Aunque el fluido es vapor, las presiones y temperaturas son más bajas que las que se encuentran en la generación de vapor de una planta de energía.En este servicio se utiliza una variedad de tipos de válvulas, aunque la venerable válvula de tapón sigue siendo una opción popular.

REFINERÍA Y PETROQUÍMICA

Las válvulas de refinería representan más uso de válvulas industriales que cualquier otro segmento de válvulas.Las refinerías albergan fluidos corrosivos y, en algunos casos, altas temperaturas.

Estos factores dictan cómo se construyen las válvulas de acuerdo con las especificaciones de diseño de válvulas API, como API 600 (válvulas de compuerta), API 608 (válvulas de bola) y API 594 (válvulas de retención).Debido al duro servicio al que se enfrentan muchas de estas válvulas, a menudo se necesita una tolerancia adicional para la corrosión.Esta tolerancia se manifiesta a través de mayores espesores de pared que se especifican en los documentos de diseño API.

Prácticamente todos los tipos principales de válvulas se pueden encontrar en abundancia en una refinería grande típica.La omnipresente válvula de compuerta sigue siendo el rey de la colina con la mayor población, pero las válvulas de un cuarto de vuelta están acaparando una parte cada vez mayor de su cuota de mercado.Los productos de cuarto de vuelta que están incursionando con éxito en esta industria (que alguna vez también estuvo dominada por productos lineales) incluyen válvulas de mariposa de triple compensación de alto rendimiento y válvulas de bola con asiento metálico.

Las válvulas estándar de compuerta, globo y retención todavía se encuentran en masa y, debido a la solidez de su diseño y la economía de fabricación, no desaparecerán en el corto plazo.

Las presiones nominales para las válvulas de refinería van desde la Clase 150 hasta la Clase 1500, siendo la Clase 300 la más popular.

 

Los aceros al carbono simples, como el grado WCB (fundido) y A-105 (forjado), son los materiales más populares especificados y utilizados en válvulas para servicio de refinería.Muchas aplicaciones de procesos de refinación superan los límites superiores de temperatura de los aceros al carbono simples, y se especifican aleaciones de mayor temperatura para estas aplicaciones.Los más populares son los aceros al cromo/molibdeno como 1-1/4% Cr, 2-1/4% Cr, 5% Cr y 9% Cr.Los aceros inoxidables y las aleaciones con alto contenido de níquel también se usan en algunos procesos de refinación particularmente duros.


Hora de publicación: 10-jul-2020
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