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INDUSTRIAS CONTROLPRO, S.A. DE C.V.
SUSTITUCIÓN DE VÁLVULAS DE SUCCIÓN Y DESCARGA DE GASOLINAS POR
VÁLVULAS O-PORT SVC CON ACTUADORES ELECTRO HIDRÁULICOS REXA
Monterrey, N. L., a 19 de Enero de 2009 PARA: “PEMEX REFINACIÓN” REFINERÍA ING. HÉCTOR R. LARA SOSA, CADEREYTA JIMÉNEZ, NUEVO LEÓN PRESENTA: INDUSTRIAS CONTROLPRO S.A. DE C.V. RESPONSABLE DEL PROYECTO: ING. JORGE RIVERA GARZA DIRECTOR GENERAL DE ICPSA
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ÍNDICE
1. INTRODUCCIÓN
2. DECLARACIÓN DE COMPETENCIA ICP
3. PRESENTACIÓN DE ACTUADORES REXA
4. CATALOGO DE ACTUADORES REXA
5. PRESENTACIÓN SOBRE VÁLVULAS O-PORT
6. CATALOGO DE VÁLVULAS SVC
7. DIBUJOS DE VÁLVULA SVC
8. PROPUESTA ECONÓMICA
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INTRODUCCIÓN
ALCANCE:
Suministro de válvulas con diseño O-PORT y actuadores electrohidráulicos REXA,
para la sustitución de las válvulas actualmente instaladas de Succión y Descarga de
Gasolinas del Sector 4 dentro de la Refinería de PEMEX Cadereyta.
DESCRIPCIÓN DEL PROBLEMA:
Las válvulas que se encuentran actualmente en la Succión y Descarga de bombas de
Gasolina son de aplicación ON-OFF, es decir que las posiciones en las que
normalmente se deben encontrar son en su posición de apertura o cierre total, para
permitir el 100% del flujo o bloquearlo totalmente (0% de flujo).
Este tipo de aplicaciones recurre principalmente a válvulas bolas, compuerta y macho,
para dar un flujo con puerto completo y procurar un sello hermético Clase VI. Estas
válvulas son usualmente operadas manualmente o con actuadores eléctricos, debido en
algunas ocasiones al poco uso que se les da para el caso de operación manual, y en otras
ocasiones al bajo costo de los actuadores eléctricos.
Aunque sea difícil de creer los actuadores eléctricos en aplicaciones ON-OFF llegan a
presentar fallas de tipo mecánico, a pesar del poco uso, ya que con un solo componente
que se encuentre con desgaste o falla produce un mal funcionamiento en todo el
actuador. Los actuadores eléctricos son caracterizados por componerse de una gran
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cantidad de partes movimiento, por lo que la probabilidad de que fallen es grande
comparada con otro tipo de actuadores como lo son los neumáticos e hidráulicos.
(Véase la Figura 1)
Figura 1. El Actuador Eléctrico cuenta con una
gran cantidad de componentes mecánicos
En el caso de esta aplicación (Descarga y Succión de Gasolinas) el problema con los
actuadores eléctricos se ve acrecentado por atoramientos en las válvulas, provocando
que haya un sobreesfuerzo, que produce un calentamiento y desgaste de los actuadores
al punto de quedar inservibles. (Véase la Figura 2)
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Se observa que la mayoría de los actuadores fueron retirados y que la operación de las
válvulas actuales, se realiza manualmente. Los actuadores deben requerir de
mantenimiento o compostura pero para la operación de la Planta representa demasiado
tiempo programado, y costos en refacciones sin solucionar el problema de origen.
Figura. 2 Actuador Rotork retirado
SOLUCIÓN PROPUESTA
Lo que se propone es la sustitución de los actuadores y las válvulas por actuadores
electro hidráulicos marca REXA y válvulas con diseño O-Port, lo cual permitiría
automatizar el sistema de las válvulas de Descarga y Succión, eliminando el
mantenimiento y las fallas de los actuadores eléctricos. La válvula mencionada se
propone también, debido a que las válvulas actuales presentan atoramientos, y el diseño
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de esta válvula evita que se presente este problema, además es más robusto que el de las
válvulas bola, compuerta, mariposa y macho al proveer de sello hermético clase VI, lo
que permitirá un control seguro y confiable de las gasolinas.
Características de Diseño del Actuador REXA
El actuador REXA es nueva tecnología en actuación para válvulas, su tecnología con la
marca patentada Electraulic se describe como revolucionaria, por su simplicidad,
potencia y flexibilidad.
Su principio de funcionamiento se basa en un sistema de igualación de flujo y una
bomba bidireccional de desplazamiento positivo, dispuestos en un circuito cerrado de
aceite, lo que le permite una alta velocidad de respuesta en cualquiera de las dos
direcciones, y mantener la última en forma rígida sin requerir de un candado o circuito
adicional.
El actuador esta autocontenido, es decir el circuito hidráulico esta embebido en el
mismo aceite hidráulico, la que hace que las partes estén siempre lubricadas, y enfriadas
por el aceite. Su diseño lo hace ser un actuador muy compacto, en relación con el peso
y la fuerza que desarrolla. (Véase Figura 3)
Su simplicidad mecánica se refiere a que solo tiene 8 partes en movimiento, las cuales
se encuentran lubricadas por el mismo aceite hidráulico, además de un ensamble muy
sencillo el cual permitirá repáralo fácilmente después de muchos años de operación y
sin mantenimiento. Usa aceite comercial Castrol Syntec 5W-50.
Está sellado a presión positiva, por lo que no requiere de filtros y puede trabajar en
ambientes sucios como minas o sumergido en agua.
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La bomba es controlada por un motor de pasos o servomotor que solo opera cuando el
movimiento de la válvula es requerido, ahorrando energía eléctrica.
Figura 3 Actuador Electro-hidráulico REXA
Este actuador fue diseñado considerando la versatilidad, existen muchas posibilidades
para su configuración. Existe la posibilidad de proporcionar actuadores lineales,
rotativos, drives. Permite ser alimentado, con corriente directa desde 12 Volts, corriente
alterna de dos y tres fases. Cuenta con muchas opciones (Favor de referirse al “Catalogo
del actuador REXA”)
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En cuanto en configuración de control electrónico, para aplicaciones donde se requiere
modulación, representa uno actuador con altas capacidades y una precisión de
posicionamiento de 0.15% del span.
Ventajas de los Actuadores REXA
Las ventajas del actuador REXA se basan en unir las ventajas de los actuadores
eléctricos, neumáticos e hidráulicos, y al mismo tiempo eliminar las desventajas de
todos ellos.
El actuador REXA como en los actuadores eléctricos, solo consume energía eléctrica
cuando el movimiento de la válvula es requerido, a diferencia de los actuadores
neumáticos e hidráulicos, los cuales deben mantener encendido siempre compresores o
bombas según sea el caso. Además el actuador REXA es más compacto que los
actuadores eléctricos.
El REXA supera a los actuadores eléctricos, en cuanto a que solo tiene ocho partes en
movimiento, lo que reduce la probabilidad de falla. También la alimentación de los
actuadores eléctricos regularmente requiere de una alimentación específica de 460 Volts
de corriente alterna, el actuador REXA es mas versátil en ese sentido.
Los actuadores REXA están fabricados para el 100% del ciclo de trabajo, en tanto los
actuadores eléctricos solo pueden trabajar de forma continua durante un corto tiempo.
No requiere de filtros y cuenta con sellos redundantes de Viton.
Maneja un volumen bajo de aceite comercial.
No requiere de mantenimientos programados.
Tiene una alta estabilidad hidráulica y consistencia de operación.
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Pueda trabajar en condiciones extremas y en una gran cantidad de aplicaciones
diferentes.
Características de Diseño de la Válvula O-Port
La fabricación de la válvula O-Port se realiza con tolerancias muy ajustadas dando
como resultado una válvula sin problemas de servicio por muchos años.
No existe un contacto Metal a Metal, las cuchillas se mueven a través de guía de PTFE,
Los asientos de PTFE siempre están fuera del área de flujo. Estos asientos están
precargados con resortes para dar un cierre hermético, independiente de la presión
diferencial y temperatura.
Hay un mínimo aire entre la compuerta y el cuerpo, los cual previene que partículas
extrañas queden atrapadas.
Cuenta con candados que bloquean el movimiento en la posición de cierre y apertura
para mayor seguridad.
Las materiales que se manejan para su fabricación son muy variados: aceros inoxidables
304, 316, 317, Hastelloy, titanio, acero al carbón, etc.
Clasificaciones para ANSI de 150, 300, 600 y mayores.
Las bridas de la tubería están directamente pernadas sobre los platos laterales de las
válvulas con un total de cuatro pernos logrando através del cuerpo de válvula
Para aplicaciones con alta temperatura los asientos son fabricados de grafito.
Puerto completo (área de descarga es igual al área de la tubería) es un estándar de la
válvula, esto elimina las caídas de presión debidas a obstrucciones o cambios de forma
en la tubería.
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Los claros entre el cuerpo y la cuchilla son muy pequeños, los pernos mantienen estos
claros, esto facilita la reparación, que será requerida después de mucho tiempo de
servicio.
Ventajas de la Válvula O-Port
Las ventajas del diseño O-port, provienen de la exactitud con la que se fabrica y de la
cuchilla con el agüero intermedio guiada a través de las dos partes del cuerpo. (Vease
Figura 4)
Figura. 4 Desensamble de Cuchillas de Válvula O-Port
La válvula O-port ha sido fabricada para manejar una gran variedad de fluidos de
proceso, acepta gases, líquidos, sólidos o mezclas como un liquido con sólidos en
suspensión.
A diferencia de las válvulas compuerta no quedan atrapadas en su sección inferior
partículas o residuos que pudieran obstruir el cierre de la válvula. Independientemente
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de la presión diferencial que exista en el proceso, la válvula provee una clase de cierre
VI.
Aunque pareciera que las tolerancias que manejadas entre la cuchilla y las guías del
cuerpo son demasiado estrechas no requiere de lubricación alguna ni mantenimiento.
Aunque esta válvula se recomienda para usarse en aplicaciones ON-OFF, puede ser
usada para controlar el flujo de un fluido.
Es adaptable en dimensiones de cara a cara, debido a que no cuenta una gran sección
através del cuerpo.
Ningún sólido o residuo puede quedar atrapado entre la cuchilla y el cuerpo, esto
previene el daño al asiento, tanto que la válvula siempre cerrará y sellará correctamente.
Esta libre de cualquier fuga através del cuerpo y del cuerpo hacia el exterior,
especialmente útil en el control de fluidos peligrosos.
Las olas de choque producidas por el fluido agresivos son bien manejadas por esta
válvula.
Las válvulas O-port pueden ser instaladas en cualquier posición en la tubería, ya que no
tiene una dirección de flujo preferencial.
Por que NO Válvulas Bola y Compuerta
Por sus características de diseño usualmente las válvulas O-Port han sido utilizadas para
sustituir válvulas tipo Compuerta, Bola y Macho, donde se presentan problemas de
fugas debidas al desgaste de los asientos.
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Las válvulas Compuerta son utilizadas en aplicaciones ON-OFF, donde no se requiere
una clase de sello hermético. Uno de los problemas que enfrentan este tipo de válvulas
es el acumulamiento de residuos en la parte inferior del asiento, donde al realizar el
cierre se rompe el sello al producirse superficies irregulares en el asiento.
(Véase la Figura 5).
Figura 5 Acumulamiento Residuos en el Asiento de Válvula Compuerta
Otro problema que enfrentan las válvulas compuerta es el desgaste excesivo en el
asiento, esto se debe al que la corriente del fluido contacta directamente la superficie del
asiento, resintiendo la velocidad y la abrasión del flujo.
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Las válvulas Bola presentan el mismo problema desgaste que las compuerta, ya que al
igual que estas los asientos están expuestos al fluido de trabajo, casos donde es muy
abrasivo, será necesaria cambiar periódicamente las partes erosionadas para poder
reparar las fugas. (Figura 6)
Figura 6 Desgaste en Asientos de Válvula Bola
En esta aplicación donde se encuentran cerca de una Bomba todavía tiene una
desventaja mayor usar válvulas bolas. Un doble redireccionamiento cuando se
encuentra en una posición intermedia produce una turbulencia que afecta el trabajo de la
bomba, pudiendo provocar algo de cavitación que la dañaría.