operacion y mantenimiento de valvulas

Ing. Gustavo Villavicencio P. Página 1

OPERACIÓN Y MANTENIMIENTO DE

VALVULAS

1. GENERAL

Las válvulas son ampliamente utilizadas en los sistemas de transmisión por ductos para interrumpir, desviar o regular el flujo de fluidos. Basada en las funciones deseadas, cualquier cambio en el estado de las válvulas, puede iniciar las mismas de forma manual, automática o una combinación de ambos manual y automática.

La forma automática se puede iniciar por una señal desde el control del dispositivo

o en su caso la válvula puede automáticamente responder a cambios en la condición del sistema.

Las válvulas son unos de los instrumentos de control más esenciales en la industria

de hidrocarburos. 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. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro. 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). En algunas instalaciones se requiere un sellado absoluto; en otras, las fugas o escurrimientos no tienen importancia.

Los diferentes tipos de válvula que son generalmente usadas en la industria de

hidrocarburos, son:

• Válvulas de acero fundido • Válvulas de acero forjado • Válvulas de bronce (no aplicados en procesos de gas agrio, usado para

procesos de equipos de agua para fuego, procesos con agua, etc.) • Válvulas de hierro


• Válvulas de tapón lubricado o Acero fundido o Acero forjado

• Válvulas de alivio o Bronce fundido o Acero fundido

• Válvulas industriales o Mariposa o Bola o Retención

• Válvulas de abastecimiento de agua • Válvulas de boca de pozo y API 6A • Válvulas API 6A de ductos

o Válvulas de bola con soporte giratorio o Válvulas de sello seguro o Válvulas de sello expandido

• Válvulas de control o Válvulas con actuador o Válvulas automáticas hidráulicas o Válvulas con control digital electrónico o Válvulas de alivio de presión o Válvulas de alivio de bombas para contra fuego o Válvulas de control de presión para sistemas contra fuego o Válvulas de control de diluvios o Válvulas de diafragma de contención. o Válvulas de control de sobrecarga (turbinas) o Válvulas de control de solenoides o Válvulas de control de flujo o Válvulas de reducción de presión o Válvulas de control de altitud o Válvulas de control de flotadores o Válvulas de sistemas de combustibles

La selección adecuada de válvulas, dependerá de ciertos parámetros como: caída de

presión, fugas (asiento y sistema), tipo de fluido, requerimientos de actuadores, costo y mantenimiento. En la siguiente tabla, se presenta esquemáticamente los tipos de válvulas frecuentemente usados en la industria de hidrocarburos (Seiders, 2004).


2. Estándares y códigos de válvulas

A continuación se presenta una lista de estándares y códigos para el diseño, fabricación y selección de los diferentes tipos de válvulas utilizadas en la industria del transporte de hidrocarburos. API 6D: Specification for pipeline valves API6FA: Specification for fire test for valves API Specification Q1: Quality API Recommended Practice 591: User acceptance for refinery valves API 594: Specification for water check valves API 598: Valve inspection and testing API 599: Specification for metal plug valves with flanged or butt-welding ends. API 600: Steel gate valves-flanged and butt-welding ends API 602: Compact carbon steel gate valves API 605: Specification for large-diameter carbon steel flanges API 606: Specification for compact carbon steel gate valves, with extended body valvolets API 607: Valve inspection test API 608: Specification for metal ball valves, flanged and butt-welding ends API 609: Specification for butterfly valves lug type and water type API PR 621: Reconditioning of metallic gate, globe and check valves ASME/ANSI B16.10: Face-to-face and end-to-end dimensions on valves ASME/ANSI B16.34: Valves-flanged and butt-welded end ASME/ANSI B16.5: Pipe flanges and flanged fittings. ASME/ANSI B16.20: Ring-join gaskets and grooves for steel pipe flanges ASME/ANSI B16.25: Butt-welded ends. ASME/ANSI B31.4: Liquid petroleum transportation Piping Systems ASME/ANSI B31.8: Gas Transmission and Distribution Piping Systems British Standards Institution BS 1414: Steel wedge gate valves British Standards Institution BS 1868: Steel check valves British Standards Institution BS 1873: Steel globe valves British Standards Institution BS 2080: Dimensional specification for valves British Standards Institution BS 5351: Steel ball valves BS 5840: Valve mating details for actuator operation, flange dimensions and characteristics British Standards Institution BS 6755 1&2: Testing of valves ISO 5210: Multi-turn valve actuator/attachments-flange dimensions valve actuator ISO 5211: Part-turn valve actuator/attachments-flange dimensions valve actuator ISO 9001: Specifications for QA


National Association of Corrosion Engineers NACE standard MR 01.75: Material requirements sulfide stress cracking resistant metallic material for oilfield equipment. Manufacturers Standardization Society (MSS) of the valve and fitting industry: MSS SP-6: Contact faces of pipe flanges MSS SP-25: Standard marking system for valves, fittings, flanges MSS SP-25: Standard marking system for valves MSS SP-55: Quality standard for valves, fittings and flanges MSS SP-61: Pressure testing of steel valves MSS SP-66: Pressure ratings for steel butt-welding end valves MSS SP-92: MSS Valve User guide Actualmente los estándares de válvulas son documentos dinámicos, que cambian conforme cambia la tecnología, las condiciones de mercado y los procedimientos de fabricación.

3. DEFINICION Y TIPOS EN APLICACIONES A GASODUCTOS Y/O OLEODUCTOS

Las válvulas en gasoductos y/o oleoductos generalmente están referidas como “Dispositivos de emergencia para restricción de flujo” (EFRD) (Emergency Flow Restricting Devices) o válvulas sectorizadas para transporte de hidrocarburos. Estos términos se hallan definidos en la norma API 1130 (2002). La mayoría de las válvulas constan de una entrada y una salida, un orificio (o asiento) y un disco (tapon, sello, etc.) que sella contra el orificio.

4. TIPOS DE VALVULAS Los cuatro tipos de válvulas usados en líneas principales de gasoductos y/o oleductos son:

• Válvulas de compuerta (Gate valves) • Válvulas de bola (Ball valves) • Válvulas de tapón lubricado (Plug valves) • Válvulas de retención (Check valves)

También existen válvulas que son usadas para control, límite y/o alivio de presión y flujo. Las más comúnmente utilizadas en estaciones de compresión, bombeo y medición, que también son utilizados en la línea principal, son:

• Válvulas de esfera (Globe valve)


• Válvulas de alivio (Relief valve) • Válvulas de control (Control valve)

Válvulas de aislamiento o sectorizadas: Estas válvulas no son operadas frecuentemente, pero son utilizadas para aislar el ducto principal en eventos en los cuales se deben realizar labores de mantenimiento. Estas generalmente son válvulas de compuerta de placas y/o válvulas de bola. También son utilizadas en los by-pass de las estaciones. Válvulas de estaciones de compresión y/o bombeo: Estas válvulas son usadas para aislar un compresor o una bomba en una estación del gasoducto y/o oleoducto, o para controlar el flujo en las trampas de chancho y aislar válvulas de control de presión. Estas son operadas más frecuentemente que las anteriores, y son similares a las descritas en el anterior punto. Válvulas de las unidades compresión y/o bombeo: Son utilizadas para aislar las unidades de compresión y/o bombeo cuando se hallan fuera de servicio y en el arranque de las mismas, garantizado de esta manera el proceso de encendido de las unidades. Normalmente se encuentran en la succión y descarga por unidad Usualmente se utilizan las válvulas forjadas de bola Válvulas en estaciones de medición y/o transferencia de custodia: Estas válvulas se hallan localizadas en las estaciones donde el fluido es transferido a los clientes. Generalmente se utilizan válvulas de cierre “bubble-tight” para asegurar que no existan pérdidas en el volumen del fluido a transportar y/o que se produzca fugas inadvertidas a través de los medidores o en la transferencia de hidrocarburos líquidos que resulten en una contaminación del producto.

4.1 VALVULAS DE COMPUERTA Las válvulas de compuerta son ampliamente usadas en gasoductos extensos para servicios de cierre/apertura (on/off). Estas válvulas son solamente operadas para cierre completo o apertura completa y son utilizadas cuando la dirección de flujo no cambia. Estas válvulas tienen baja caída de presión como resultado de un puerto abierto y de una resistencia baja al flujo. Las válvulas de compuerta son usadas para aislar otras instalaciones y son de costo bajo para operar y de fácil reparación.


Las válvulas de compuerta consisten de una pieza plana de metal incluido dentro de un cuerpo adjuntado al operador de la válvula (ver figura adjunta). La válvula de compuerta es de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento. Las válvulas de compuerta no son utilizadas como válvulas de control porque la variación de flujo podría dañar los sellos de las mismas.

Normalmente, las válvulas de compuerta son usadas en las siguientes situaciones:

• En casos de una infrecuente operación • Como válvulas de bloqueo en sitios de válvulas, líneas laterales, válvulas laterales,

estaciones de medición y estaciones de bombeo y/o compresión. Ventajas:

• Apertura completa • Reparable en línea


• Alta capacidad • Cierre hermético • Buenas características de sellado bajo altas presiones diferenciales • Bajo costo

Desventajas:

• Mucha dificultad para operar bajo altas presiones diferenciales • Tamaños físicos grandes • Produce cavitación con baja caída de presión • No conveniente para estrangular o restringir el flujo. La posición para

estrangulación producirá erosión del asiento y del disco • Susceptible a fugas en el vástago.

Inspección y mantenimiento

• Inspecciones regulares y mantenimientos programados son llevados a cabo para que las mismas operen en buenas condiciones.

• Las válvulas de compuerta pueden llegar a ser apretadas y duras de funcionar si no cuentan con un mantenimiento apropiado.

• La acumulación de líquidos en el cuerpo de la válvula representa particularmente un problema en gasoductos y la acumulación de sólidos en un problema potencial en gasoductos y/o oleoductos.

• Para el engrasado de los asientos y vástagos, deben utilizarse grasas específicas para ello en cada periodo de mantenimiento.

• Si el cuerpo sangra, se debe soplar abajo, en cada inspección para eliminar una acumulación de líquidos en el cuerpo de válvula.

• No cerrar nunca las llaves a la fuerza con la llave o una palanca. • Abrir las válvulas con lentitud para evitar el choque hidráulico en la tubería. • Cerrar las válvulas con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y mugre

atrapados. • Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura

Procedimiento General de Mantenimiento de Válvulas de Compuerta

A. Procedimiento General: • Prepare y verifique todas las herramientas a utilizar. Verifique que esté

funcionando el calibrador de alta presión en su bomba de inyección correctamente.

• En caso de gas natural y fluidos con alta presión de vapor, verificar lo siguiente:


o Verificar la dirección del viento o Eliminar todas las fuentes de llama o generación de chispas, incluyendo

la de vehículos. o Marque las posiciones originales de cada válvula; después del

mantenimiento se debe retornar a las posiciones originales en las que se encontraban.

• Examine la válvula y determine la ubicación de todos los accesorios de la misma, confirme que estos accesorios se encuentren seguros.

B. Mantenimiento de rutina. • Rellenar el sistema de sellante del asiento con un lubricante/sellante sintético

normal. • Inyectar el lubricante requerido a baja presión. • Mover la válvula desde su posición de totalmente abierta a totalmente cerrada y

luego volver a la posición de totalmente abierta. Este procedimiento debe ser repetido varias veces para separar el sellante y estar seguro que la válvula retorna fácilmente.

• Examinar la válvula para encontrar signos de corrosión (oxidación) o algún daño a la pintura o a la capa.

En base al estado de la válvula se puede programar un mantenimiento general después de algunos años de servicio, el cual incluye limpieza, relubricación, testeo de sellos, cambio de partes, etc.

4.2 VALVULAS DE BOLA Una válvula de bola, básicamente consiste de una bola con una apertura a través de ella que gira entre dos sellos, cuando el orificio es alineado con la entrada y la salida, la válvula está abierta. Cuando la bola rota y el lado sólido de la misma son alineados con la entrada y la salida, la válvula está cerrada. Utiliza un sello esférico que reduce los problemas de des alineamiento. En su posición totalmente abierta tiene una caída de presión mínima y están configuradas para cuarto de vuelta tanto para hidrocarburos líquidos como gaseosos. Las válvulas de bola son generalmente usadas dentro de edificios o en espacios confinados porque son más compactas que las válvulas de compuerta. Las válvulas de bola se abren sin reducción en la sección de paso con una vuelta de 90 grados (ver figura adjunta).


Estas son generalmente utilizadas como:

• Válvulas de purga en líneas de hidrocarburos líquidos. • Válvulas automáticas o manuales en estaciones de medición. • Válvulas de bloqueo en las líneas principales.

Las válvulas de bola no son recomendadas para operaciones de aperturas parciales porque se pueden dañar los sellos de las mismas. Son usadas para operaciones con fluidos cuyas temperaturas son menores a 250°F.

Ventajas

• Apertura completa sin restricciones (válvulas del mismo diámetro del ducto) • De fácil operación con presiones diferenciales altas en relación a las válvulas de

compuertas. • De relativo pequeño tamaño físico.


• Bajo costo. • Alta capacidad. • Corte bidireccional. • Circulación en línea recta. • Pocas fugas.

Desventajas

• No se puede reparar en línea • No apto para estrangulación de flujo • Las válvulas de bola son más susceptibles de daño por sólidos que pasen hasta los

asientos comparados con las válvulas de compuerta y de tapón lubricado. • Alta torsión para accionarla. • Susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras. • Propensa a la cavitación.

Los diferentes diseños de válvulas de bola, incluyen:

• Cuerpos soldados versus cuerpos unidos por pernos • Entrada superior versus cuerpo separado • Brida montada versus bola flotante • Auto alivio versus asientos sin alivio

Principios del sellado:

• Dos independientes, con asientos flotantes que permiten sellar en ambas direcciones (“Double block”).

• Cuerpo con drenaje o venteo que permite despresurizar el cuerpo de la válvula entre los asientos (“bleed”)

• Primario: Asientos de metal con inserciones de asientos blandos • Secundario: Inyección de sellante • Número y localización de los puertos del sellador dentro de los anillos de asientos

por válvula y modelo. • Varios ciclos son necesarios para distribuir el sellador alrededor de los anillos de los

asientos. • El sellador debe ser inyectado a baja presión


Inspección y Mantenimiento Las válvulas de bola son generalmente de sellado-positivo. El mantenimiento para una válvula de bola incluye una regular lubricación con una apropiada grasa lubricante. Las directrices básicas para el mantenimiento consisten en:

• Rotación a 90 grados de apertura a cierre • Cerrar en el sentido de las manecillas de reloj. • Corregir la bola mediante un ajuste/alineación. Esto es fundamental para lograr un

buen sello en el asiento. • Mantenimiento de rutina para extender la vida de la válvula • Realizar el mantenimiento de las válvulas en línea y bajo presión puede ser

peligroso, por lo que el personal a intervenir debe estar adecuadamente entrenado para ello.

A. Procedimiento General:

• Prepare y verifique todas las herramientas a utilizar. Verifique que esté funcionando el calibrador de alta presión en su bomba de inyección correctamente.

• En caso de gas natural y fluidos con alta presión de vapor, verificar lo siguiente: o Verificar la dirección del viento o Eliminar todas las fuentes de llama o generación de chispas, incluyendo

la de vehículos. o Marque las posiciones originales de cada válvula; después del

mantenimiento se debe retornar a las posiciones originales en las que se encontraban.


• Examine la válvula y determine la ubicación de todos los accesorios de la misma, confirme que estos accesorios se encuentren seguros.

B. Mantenimiento de rutina

• Abrir el sistema de sellado de la válvula • Inyectar la cantidad requerida de lubricante a baja presión hasta llenar el mismo • Realizar el ciclo de apertura a cierre. Es posible que realice esta tarea varias

veces hasta estar seguro que el sellador se expande completamente. • Examine en la válvula signos de corrosión o daño en la pintura o la capa.

En base al estado de la válvula se puede programar un mantenimiento general después de algunos años de servicio, el cual incluye limpieza, relubricación, testeo de sellos, cambio de partes, etc. 4.3 Válvulas de tapón lubricado (plug valves) No tienen asiento de ajuste mecánico y operan de acuerdo a la Ley de Pascal por lo que para un funcionamiento adecuado deben estar bien lubricadas con la presión necesaria para que un sello se produzca adecuadamente y el lubricante permita una apertura y cierre liviano (ver figura adjunta). Las válvulas de tapón lubricado son pequeñas, fáciles y rápidas para operar, son usadas como:

• Válvulas de purga en gasoductos debido a su pequeño tamaño • Válvulas de accionamiento para bloqueo en funcionamiento debido a su fácil

operación.

Ventajas

• Adecuadas para apertura completa, cierre completo o estrangulación. • Adecuadas para operaciones bajo altas presiones diferenciales. • Más tolerante a la presencia de residuos o partículas en el flujo.


Desventajas

• Deben ser de menor diámetro que el ducto para permitir estrangulamientos • Mayor costo que las válvulas de bola y de compuerta • Requiere mayor inyección de sellante por ciclo.

Inspección y Mantenimiento Estas válvulas están equipadas con una tuerca gruesa que al quitarla permite el alojamiento de un tarugo de grasa sellante que luego se inyecta enroscando el tapón. Tal maniobra se puede efectuar con la válvula en operación porque está equipada con una retención que no permitirá pérdidas. No obstante el servicio de lubricación deberá hacerse con la frecuencia que el fluido que maneje determine y usando una grasera de alta presión con pico de


enganche. En el mejor de los casos, es decir cuando la válvula pasa petróleo liviano con poco agua, se debe lubricar una vez por año. En la figura adjunta se aprecia claramente la importancia de la presión que se aplica con la grasera para que la válvula funcione y en la siguiente figura se observa un corte que permite ver la composición de la parte interior.

4.4 Válvulas de Retención (Check Valves) Es una válvula para servicio en una sola dirección. Se abre por el efecto de la acción del fluido y se cierra automáticamente cuando el flujo se detiene o su acción se efectúa en el sentido contrario (ver figura adjunta). La aplicación común de estas válvulas es proteger equipos rotatorios como compresores y turbinas. Existen dos tipos que pueden ser utilizadas en líneas principales:

• Válvula de doble efecto • Válvula de chapaletas

Las válvulas check son normalmente de oscilación horizontal, existen también otros tipos, como ser: válvula de retención de elevación, válvula de retención de doble disco, válvula de retención de pistón y válvula de retención de tobera. Las válvulas de retención tienen una relación de fugas permisibles según el API 598, estas son, normalmente, utilizadas con válvulas de compuerta para permitir la parada de flujo si es requerida. Cuando la check es instalada en un ducto horizontal, la cubierta de la válvula debe estar para arriba; sin embargo, cuando la válvula es instalada en ángulo, debe ser instalado para el flujo ascendente. Si una válvula check es instalada en un ducto que será mantenida mediante un chancheo, su diseño necesita ser tal, que permita que los chanchos lo atraviesen, para cierto tipo de chanchos y de herramientas de inspección en línea, la chapaleta debe ser diseñada para que puede ser bloqueado al abrirse para permitir que el cerdo o la herramienta pase sin provocar daño en las mismas.


Los problemas comunes referidos a estas válvulas son:

• Fugas tanto en la cubierta como en las juntas: Esto es generalmente debido a los pernos incorrectamente apretados de la cubierta y puede arreglarse mediante el reemplazo de las empaquetaduras o juntas y reinstalación de la cubierta con el esfuerzo de torsión apropiado.

• Fugas a través de los asientos: Esto es generalmente debido a que la superficie del asiento se halle gastada o dañada, una bisagra dañada o un disco que no esté bastante libre en la bisagra debe alinearse contra el asiento del cuerpo para solucionar las fugas.

4.5 Válvulas globo (globe valves)

Una válvula de globo es de vueltas múltiples, en la cual el cierre se logra por medio de un disco o tapón que sierra o corta el paso del fluido en un asiento que suele estar paralelo con la circulación en la tubería. Estas válvulas (ver figura adjunta) son ampliamente utilizadas en la industria de hidrocarburos para operar parcialmente abierto (estrangulamiento). Estas válvulas no son utilizadas para reducción de flujo, simplemente se aplica para limitar flujos. Las válvulas globo tienen la limitación de uso en sistemas de transmisión de ductos, porque el cuerpo y diseño de la misma, no permite el paso de chanchos. El asiento y el vástago de las válvulas globo giran 90° al ducto y como consecuencia la dirección del fluido cambia varias veces, incrementando la caída de presión, sin embargo, estas son fáciles de reparar.


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.

Inspección y mantenimiento

• Hay que abrir ligeramente la válvula para expulsar los cuerpos extraños del asiento. • Apretar la tuerca de la empaquetadura, para corregir de inmediato las fugas por la

empaquetadura.

4.6 Válvulas de alivio (relief valves) Las válvulas de alivio (ver figura adjunta) son diseñadas para abrirse automáticamente con el objetivo de aliviar la presión de línea cuando esta sobre el límite seguro de funcionamiento y también continuamente regula el flujo del fluido y lo guarda de exceder una presión preestablecida.


En un ducto, las válvulas de alivio de presión son instaladas:

• En equipos de baja presión o tuberías que estén conectados a un ducto o equipos que operan a presiones altas.

• En tuberías que se hallan aisladas con las válvulas cerradas y en las que la expansión térmica del fluido provocada por altas temperaturas, puede generar sobrepresiones.

• En tuberías que se podrían exponer a fuego en una emergencia. En sistemas de hidrocarburos líquidos, las válvulas de alivio de presión ayudan a garantizar la seguridad del personal y la integridad del equipo por drenaje del líquido adicional a un sistema de colector de aceite, si la presión se acumula en una línea o un recipiente a un punto más allá de límites permisibles. En sistemas de gas natural, el venteo es generalmente a la atmosfera o a sistemas de baja presión. De acuerdo con el Código ASME, todos los recipientes de presión, con presión de diseño mayor a 15 psig, deben ser protegidos con un dispositivo para desahogo de presión. Las Normas API 520 y 521 incluyen lineamientos para establecer los regímenes de desahogo o alivio para diversas causas de sobre presión. También dan un procedimiento definido para calcular el régimen de desahogo para el caso de incendio, así como expresiones para calcular las superficies o área efectiva de descarga del dispositivo. (gas, vapor, líquidos). Los dispositivos de alivio de presión protegen un recipiente contra la sobre presión; pero no lo protegen contra fallas estructurales cuando el recipiente se expone a temperaturas extremadamente altas como durante un fuego. Vea que API recomienda la Práctica 521


como información sobre las maneras apropiadas de reducción de presión y restricción de la entrada de calor Los tipos más comunes de válvulas de alivio que se utilizan en la industria del transporte de hidrocarburos son:

• Accionado por resorte • Tipo diafragma • Disco de ruptura • Globo ó válvulas check

Medios mecánicos o hidráulicos son usados para mantener la contrapresión para mantener la válvula cerrada. Si la presión en la línea excede la contrapresión, la válvula se abre para reducir la presión y proteger la integridad del ducto. Las válvulas accionadas por resorte, son válvulas de alivio de presión cargado a resorte que actúan por sí mismas, están diseñadas para abrir a una presión predeterminada y proteger un recipiente o sistema de la presión excesiva, removiendo o descargando el fluido del recipiente o sistema. Estas válvulas están disponibles en tamaños pequeños, comúnmente usados para aplicación como válvulas de alivio térmico. Los elementos básicos de una válvula de alivio de presión cargado a resorte incluye una entrada de tobera conectada al recipiente o sistema a ser protegido, un disco movible que controla el flujo a través de la tobera y un resorte que controla la posición del disco. Bajo condiciones normales de operación del sistema, la presión a la entrada está por debajo de la presión ajustada y el disco es asentado por la fuerza del resorte en la boquilla previniendo el flujo a través de la misma. Las válvulas de alivio tipo diafragma, consisten de un diagrama flexible (tipo tubo) que rodea una base dura, ranurada. Alrededor del exterior del diafragma, presión de nitrógeno es normalmente usado para presionar el rubor del diafragma contra la base ranurada. Mientras la presión del líquido en el sistema sea menos que la presión del nitrógeno en el diafragma, ningún líquido puede escaparse a través de la válvula. Cuando la presión del líquido excede la presión de nitrógeno en el diafragma, el diafragma flexible es empujado lejos de la base ranurada por el líquido, que atraviesa la base. El Dispositivo de Disco de Ruptura, es un dispositivo de alivio de presión sin re conexión accionado por la presión estática - diferencial entre la entrada y salida del dispositivo y diseñada para funcionar por el estallido del disco de ruptura. Tal dispositivo incluye un disco de ruptura y un soporte o sujetador del disco de ruptura.


El set point de todas las válvulas de alivio de presión es normalmente seteado a la máxima presión de operación (MOP) de los ductos o equipos. Estos set point son calculados tomando en cuenta la MOP, se añade de un 5 a 8% mas, dependiendo de los códigos utilizados en la válvula de alivio de presión. El mantenimiento de válvulas de alivio incluye monitoreo y verificación de la operación de la misma, si esta se acciona cuando pasa el límite seteado y luego se cierra cuando el sistema se normaliza.

4.6.1 Dimensionamiento De Válvulas De Alivio Aplicados A Estaciones De Control (para gasoductos).

El dimensionamiento de válvulas de alivio (Hughes 2004, GPSA 1972) depende de que si el flujo de gas tiene un comportamiento sónico o subsónico. Bajo las condiciones sónicas, el flujo de gas (viaja a la velocidad del sonido) ocurre cuando la relación de la presión aguas arriba, P1 a la presión aguas abajo, P2 es mayor a 2. Cuando el flujo llega a ser sónico, la velocidad sigue siendo constante y ninguna disminución de P2 aumentará la relación de flujo. Para encontrar el área de orificio para flujo sónico (P2/P1 > 2), según el API RP520, Part 1, Section 3.3: A = W sqr(TZ)/CKP1 sqr(M) Para encontrar el área para flujo subsónico (P1/P2 <=2): A = Q sqr(GT)/863KF sqr((P1-P2)P2) Donde: A = Area de descarga de la válvula (in2) C = constante del gas (=344 para gas natural) F=Factor de corrección (rerido a la figura 5.13 GPSA 1972) G=Gravedad específica K=Coeficiente de descarga (del proveedor)

M=Peso molecular del fluido (=17.4 para gas natural, SG=0.6) T=Temperatura del vapor de ingreso (°R)


P1=Presión de ingreso (psia; set pressure + overpressure + Patm) P2=Presión de salida (psia; backpressure + Patm) Q=Flujo volumétrico a través de la válvula (scfm) W=Flujo másico a través de la válvula (lb/hr) Z=Factor de compresibilidad.

5. OPERADORES DE VALVULAS (ACTUADORES) Son dispositivos que convierten la energía manual, hidráulica, neumática o eléctrica en movimiento mecánico para abrir o cerrar válvulas. Existen, en forma general, dos tipos de actuadores:

• Actuadores manuales/volante de mano • Actuadores de potencia.

La elección se basa en el esfuerzo de torsión requerido y de acuerdo a los requisitos de operación y mantenimiento requeridos. Los actuadores de válvulas de potencia tienen mayor fuerza de torsión y requieren de mayor mantenimiento que las manuales.

5.1 Actuadores manuales/volante de mano

Estos actuadores pueden ser de: brazo de palanca (para válvulas de bola y válvulas de compuerta), volantes de dirección rectos, operadores de engranaje cónico, operadores de rueda dentada de tornillo sin fin y operadores de engranaje compuesto. El tipo, el arreglo de engranajes y el diámetro de brazo son determinados por la fuerza que se necesita para operar la válvula El único mantenimiento que necesita es mantener la

palanca y los engranajes lubricados.


5.2 Actuadores de potencia

En la industria de transporte de hidrocarburos, generalmente se usan los siguientes tipos de actuadores de potencia:

• Actuador de paletas rotatorias (para válvulas de bola o de tapón) • Actuador lineal (para válvulas de compuerta) • Actuador de pistón rotatorio (para válvulas tapón o válvulas de bola) • Actuador de motor eléctrico (comúnmente usados en ductos de hidrocarburos

líquidos). La energía requerida para los tres primeros actuadores (frecuentemente utilizados en líneas de gas natural) puede proveer de la presión de línea, de la presión de gas almacenada o de un sistema hidráulico central. La presión de gas, que utilizan los actuadores solo lo usan cuando el sistema ha sido activado. Cuando estos actuadores no se hallan en uso, el gas automáticamente es venteado a la atmosfera. Estos actuadores pueden ser operados en forma manual por medio de una bomba de mano hidráulica. Puede ser observado que algunos diseños de los actuadores de potencia incluyen un volante de dirección y un embrague engranado para la operación de válvula manual. Los mantenimientos programados en estos actuadores, deben realizarse por lo menos dos veces al año, consistente en:

• Verificación y llenado de los niveles de aceite para operación completa • Verificación de los tanques de gas hidráulico para determinar si existe presencia de

agua (condensación). • Verificación y limpieza de la fuente de energía y venteo de filtros para asegurar que

no existe ninguna restricción en la operación del actuador.


• Verificación de la bomba manual para verificar fugas y para asegurar que opera en buenas condiciones (no esponjoso, sin escape de aceite), reparar si es necesario. Verificar y reajustar los pulsadores de emergencia de acuerdo al requerimiento del sistema de control de gasoducto.

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