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PRESENTAR LA APLICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE PARADA

Aug 08, 2017

Las válvulas de retención son vitales para varias industrias para proteger las calderas y otros equipos.

16 spr B2B fig1 Figura 1. Disco de globo Estas válvulas son una versión modificada de la válvula de retención de globo estándar, que tiene el vástago de la válvula fijado permanentemente al disco de globo. En la configuración de comprobación de parada, la cabeza del vástago flota en el disco del globo (es decir, no está conectado) (Figura 1). Las válvulas de retención de detención tienen dos propósitos principales: 1) como válvula de globo, aíslan o regulan el flujo y 2) se modifican como válvula de retención, evitan el flujo inverso. En otras palabras, generalmente se utilizan como válvula de globo para iniciar o detener el flujo de los medios, pero también actúan como una válvula de retención para cerrarse automáticamente en caso de pérdida de presión, evitando así el reflujo que podría causar daños al equipo, como calderas o bombas.

Debido a esto, tener una válvula de retención es como tener dos válvulas en una. El disco interno, que no está unido al vástago, funciona como un control de elevación que le permite moverse libremente hacia arriba y hacia abajo cuando el vástago se eleva para ajustar la apertura y el cierre. Esto controla la velocidad de flujo, pero cuando ocurre el reflujo, el disco desconectado funciona como un control del pistón y se cierra rápidamente, lo que impide el flujo inverso en la caldera. Si es necesario, el vástago se puede bajar manualmente para que el flujo se detenga o se cierre por completo.

FIN DEL USO DE LAS VÁLVULAS DE RETENCIÓN DE PARADA

Estas válvulas se utilizan principalmente en centrales eléctricas, en aplicaciones tales como la circulación de la caldera, la generación de vapor y el agua de alimentación de la caldera, la refrigeración de la turbina, el agua de arranque y los sistemas de seguridad. También se usan en otras aplicaciones donde los diseñadores de tuberías desean combinar las propiedades de un globo y una válvula de retención. Tales aplicaciones pueden incluir servicio de alta temperatura, vapor de recuperación de calor, servicio de seguridad de alta presión, servicio geotérmico, servicios públicos, producción y refinación de petróleo, sistemas de seguridad, enfriamiento de apagado y procesamiento de hidrocarburos.

En aplicaciones de calderas, las válvulas y las calderas se han conectado durante más de 150 años. Las válvulas utilizadas son tan críticas que el Código de calderas y recipientes a presión de la Sociedad Estadounidense de Ingenieros Mecánicos (ASME) cubre cómo deben usarse las válvulas. Las primeras válvulas en una línea de salida de la caldera son generalmente válvulas de retención, que se conocen aquí como válvulas de retención o válvulas de parada de la caldera. Son vitales cuando se conecta más de una caldera al cabezal de vapor principal, y deben instalarse en la tubería entre cada caldera y el colector. También deben colocarse de modo que la presión en la caldera esté debajo del disco.

Otra aplicación de caldera es usar el control de parada como válvula de purga. La válvula de purga permite la eliminación del exceso de agua de una caldera, que se requiere ocasionalmente. Las válvulas de retención de parada de purga todavía están en uso en las calderas estacionarias.

DISEÑOS

16 spr B2B Fig2 Figura 2. Patrón Y en línea recta instalado en una línea horizontal

Estas válvulas están disponibles en dos diseños de patrón básicos, patrón T y patrón Y. En el patrón T, el tallo es perpendicular a la tubería. Esto permite que el disco interno se mueva hacia arriba y hacia abajo verticalmente en la válvula. El peso del disco lo ayuda a cerrar rápidamente, proporcionando una velocidad inversa mínima cuando la válvula se cierra. Sin embargo, debido a su peso, requiere una mayor velocidad de flujo para que la válvula se abra completamente y también podría aumentar la pérdida de presión de la válvula.

16 spr B2B Fig3 Figura 3. Patrón Y en línea recta instalado en una línea vertical para flujo ascendente

El diseño más nuevo, que es similar al patrón T, es el patrón Y, donde el vástago y el disco tienen un ángulo de 30 a 45 grados. Este diseño de patrón se usa comúnmente en la parte superior de las calderas y viene en un camino de flujo en ángulo o en forma recta. El patrón Y, con su vástago y disco en ángulo, permite una velocidad de flujo de apertura total más baja. Sin embargo, se requiere más atención a la guía del disco para una operación sin problemas.

El diseño directo produce una trayectoria de flujo más recta, lo que reduce la turbulencia y crea una fricción menos fluida. Eso significa menos potencial de daño erosivo a la válvula, que convierte a una menor pérdida de presión y mejores características de flujo general para el sistema de tuberías. Estos tipos de válvulas se deben instalar en líneas horizontales (Figura 2) o verticales (Figura 3) para flujo ascendente.

El diseño de la válvula de ángulo se usa para flujo ascendente a horizontal (Figura 4) u horizontal a descendente (Figura 5). Pero en ambos casos, el flujo gira 90 grados en la válvula para permitir que la válvula de ángulo sirva como un dispositivo de control de flujo y como un elemento de tubería de 90 grados.

16 spr B2B fig4 Figura 4. Ángulo Y-pattern instalado para flujo ascendente a horizontal

Como las válvulas tienen un miembro de disco flotante de forma cilíndrica que es la única pieza accionada por presión, es importante que tengan el tamaño adecuado para proporcionar una elevación completa del disco durante la vida útil de la válvula. Si es demasiado grande, el disco puede aletear, lo que aumenta la tasa de desgaste de la válvula y limita su vida útil. Si la válvula es demasiado pequeña, proporcionará una pérdida de presión mucho mayor y alta velocidad, lo que también podría reducir la vida útil. Si el disco es liviano y está guiado correctamente, puede proporcionar una elevación máxima a velocidades mínimas para una apertura rápida y una pérdida de presión baja. Además, el disco debe estar diseñado para evitar que gire, lo que da como resultado un bajo desgaste y una larga vida útil.

16 spr B2B fig5 Figura 5. Patrón en Y de ángulo instalado para flujo horizontal total Los diseños de bonete para controles de parada son básicamente los mismos que para las válvulas de globo. Vienen en una variedad de diseños para diferentes propósitos. Las pequeñas válvulas de bronce, que tienen el vástago roscado en el interior, son muy populares. Sin embargo, en este diseño, los hilos del vástago están contenidos dentro de la envoltura de presión / fluido del bonete de la válvula y expuestos al fluido del proceso. Esto puede ocasionar daños cuando se expone a un fluido corrosivo. Este tipo de válvulas se usan normalmente para agua o vapor a baja presión. En las válvulas para servicio corrosivo, el diseño del bonete tiene los hilos del vástago fuera de la envolvente de presión / fluido, lo que ayuda a evitar daños corrosivos a los hilos. Tal diseño se denomina tornillo y yugo exterior (OS & Y) (Figura 6) y se utiliza en válvulas de globo industriales más grandes.

Las conexiones finales para la mayoría de las válvulas tienen bridas según ASME B16.5 o soldadura a tope conforme a ASME B15.25. Se pueden proporcionar otras conexiones según lo especificado por el cliente.

16 spr B2B Fig6 Figura 6. Dos configuraciones de tornillo y yugo exterior

CARACTERISTICAS

En aplicaciones de calderas, las válvulas están diseñadas para realizar varias funciones muy importantes, que incluyen:

  • Actúan como válvulas automáticas de retención. En caso de que falle una caldera, la válvula puede evitar el reflujo bruto de vapor desde el colector principal a la caldera.

  • Aíslan una caldera cuando dejan de disparar y cuando la caldera se descarga. La válvula se cierra automáticamente para evitar el reflujo de vapor a la caldera.

  • Ayudan a que la caldera vuelva a funcionar después de un apagado.

Aunque no se debe confiar en la función de válvula de retención para el apagado primario, puede restringir el reflujo del cabezal a la caldera que se ha apagado y abierto o que sufrió un reventón de contención de presión.

ESTÁNDARES

Muchos de los estándares en válvulas de retención están relacionados con válvulas de globo, y existen muchos de esos tipos de estándares. API publicó un estándar en válvulas de globo recientemente que analiza válvulas más grandes que NPS 2. API 623, que se publicó en 2013, cubre válvulas de retención. Los temas cubiertos incluyen:

  • La presión debe igualarse en el capó encima del disco hacia el lado de abajo.

  • El diseño debe tener un disco adecuado o una guía inferior para permitir que el disco se mueva libremente durante el funcionamiento de la válvula de retención. Esto evitará cualquier falla de la función de prevención de retorno de flujo de la válvula.

  • Las pruebas deben cumplir con los requisitos de API 598 para válvulas de retención y de globo y cumplir con los criterios de aceptación de ambos tipos de pruebas. Las válvulas deben cumplir tanto los criterios de prueba de válvula en el armazón como los requisitos de fuga de asiento

  • El diseño de la válvula debe ser adecuado para la instalación con el vástago en la orientación vertical o donde el vástago está dentro de los 45 grados de orientación vertical.

Otros estándares de la industria que son aplicables incluyen:

  • SME B16.5-Bridas de tubería y accesorios bridados NPS 1/2 a NPS 24 Métrico / Pulgada

  • ASME B16.34-Válvulas con bridas, rosca y soldadura final

  • Inspección y prueba de la API 598-Valve

  • API 602: compuerta de acero, globo y válvulas de retención para tamaños dn 100 (NPS 4) y más pequeñas para la industria del petróleo y el gas natural

  • API 623-válvulas de globo de acero con bridas y extremos de soldadura a tope, bonetes atornillados

  • BSI 1873-Globo de acero y globo de retención y válvulas de retención (bridas y extremos de soldadura a tope) para las industrias petroleras, petroquímicas y afines

  • ISO 12149-Válvulas de globo de acero con bonete atornillado para aplicaciones de uso general

  • MSS SP-80-Bronce puerta, globo, ángulo y válvulas de retención

  • MSS SP-85-Grey válvulas de globo y ángulo de hierro, bridas y extremos roscados

  • MSS SP-118-Globo de acero compacto y válvulas de retención (servicio de refinería de productos químicos y petróleo)

MATERIALES

Al igual que con las válvulas de globo, los componentes de compensación en las válvulas de retención de parada generalmente soportan el peso del flujo de fluido durante la operación de cierre. Los estándares de la industria permiten a los usuarios finales especificar los materiales de acabado necesarios para aplicaciones específicas. En estos estándares, los elementos de corte incluyen el cuerpo y la superficie de asiento del disco y el vástago. El usuario final puede especificar elementos adicionales o puede ser el material estándar del fabricante.

Elegir los materiales de acabado correctos es crítico para la operación máxima y la longevidad de cualquier válvula, especialmente las válvulas de retención de parada, que son similares a las válvulas de globo, y tienen una alta fricción de fluidos y una ruta de flujo intrincada. A medida que el disco se mueve más cerca de la superficie del asiento del cuerpo, la velocidad y la turbulencia aumentan, creando un potencial de cavitación y erosión, que podría dar como resultado una válvula con fugas y desgaste excesivo, reduciendo así la vida útil. Estos tipos de defectos pueden aparecer como una fina rebanada en el asiento del cuerpo, el disco o ambos. Esta pequeña ruta de fuga inicial puede ampliarse y convertirse en una fuga importante.

En algunas válvulas de bronce, el borde es del mismo material que la válvula o una aleación de bronce similar con mayor resistencia. En las válvulas de hierro, el material de acabado habitual es de bronce. La designación de la industria para este ajuste en válvulas de hierro es "IBBM", que se define como "cuerpo de hierro, montado en bronce". Las válvulas de acero se ofrecen en una variedad de materiales de acabado, según lo necesite el servicio. Sin embargo, generalmente tendrán uno o más de los componentes de acabado hechos de 13% de acero inoxidable martensítico cromado. También se utilizan revestimientos duros como Stellite, así como aceros inoxidables de la serie 300 y aleaciones de cobre y níquel. El asiento de superficie dura integral proporciona un cierre positivo y una vida útil larga del asiento. Un recorte popular en válvulas de acero es API trim # 8, 13% Cr./hardface.

CONCLUSIÓN

Las válvulas de retención Stop proporcionan una solución comparativamente económica y eficiente donde el aislamiento, la regulación y la prevención del reflujo son características de rendimiento requeridas para un sistema de tuberías.