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Haga clic para cambiar el estilo de título Haga clic para modificar el estilo de texto del patrón Segundo nivel Tercer nivel Cuarto nivel Quinto nivel 1 APLICACIÓN E INTREPETRACION DEL ESTANDAR API-6D EN VALVULAS DE COMPUERTA Y BOLA
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Curso Basico API-6d

Jul 05, 2015

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Page 1: Curso Basico API-6d

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1

APLICACIOacuteN E INTREPETRACION DEL ESTANDAR API-6D EN

VALVULAS DE COMPUERTA Y BOLA

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Que es un yacimiento de petroacuteleoEs la acumulacioacuten de gas crudo y agua que se encuentran en el interior de la tierra (subsuelo)

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3

En esta parte del yacimiento se encontraran los siguientes gases

Metano

Etano

Propano

Butano

CO2

H2S

CO2 = Dioacutexido de carboacuten

H2S = Sulfuro de hidrogeno

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Cuando se extrae estos hidrocarburos el agua se mezcla con el petroacuteleo y el gas y en particular cuando el H2S se mezcla con el agua se forma un acido llamado

Acido Sulfhiacutedrico

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El acido sulfhiacutedrico es extremadamente nocivo para la salud bastan uacutenicamente 20 PPM para causar la muerte por sobreexposicioacuten en la industria del petroacuteleo la presencia de este gas nocivo es conocido como

GAS AMARGOLa norma internacional que rige el manejo de este tipo de gas es

NACE

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Hay 2 tipos de servicio Amargo

AMARGO NO AMARGO

Cuando la presioacuten de operacioacuten es mayor a 65 PSI que contiene agua en fase liquida o vapor y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo de 005 PSI

Cuando la presioacuten de operacioacuten es menor a 65 PSI y-no contiene agua en fase liquida-Contiene agua en fase liquida y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo menor de 005 PSI

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Cuando el crudo es extraiacutedo pasa a las bateriacuteas de separacioacuten donde separaran el liquido del gas

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Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 2: Curso Basico API-6d

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2

Que es un yacimiento de petroacuteleoEs la acumulacioacuten de gas crudo y agua que se encuentran en el interior de la tierra (subsuelo)

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3

En esta parte del yacimiento se encontraran los siguientes gases

Metano

Etano

Propano

Butano

CO2

H2S

CO2 = Dioacutexido de carboacuten

H2S = Sulfuro de hidrogeno

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4

Cuando se extrae estos hidrocarburos el agua se mezcla con el petroacuteleo y el gas y en particular cuando el H2S se mezcla con el agua se forma un acido llamado

Acido Sulfhiacutedrico

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5

El acido sulfhiacutedrico es extremadamente nocivo para la salud bastan uacutenicamente 20 PPM para causar la muerte por sobreexposicioacuten en la industria del petroacuteleo la presencia de este gas nocivo es conocido como

GAS AMARGOLa norma internacional que rige el manejo de este tipo de gas es

NACE

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6

Hay 2 tipos de servicio Amargo

AMARGO NO AMARGO

Cuando la presioacuten de operacioacuten es mayor a 65 PSI que contiene agua en fase liquida o vapor y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo de 005 PSI

Cuando la presioacuten de operacioacuten es menor a 65 PSI y-no contiene agua en fase liquida-Contiene agua en fase liquida y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo menor de 005 PSI

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7

Cuando el crudo es extraiacutedo pasa a las bateriacuteas de separacioacuten donde separaran el liquido del gas

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8

Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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40

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41

El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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42

Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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43

APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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44

Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 3: Curso Basico API-6d

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3

En esta parte del yacimiento se encontraran los siguientes gases

Metano

Etano

Propano

Butano

CO2

H2S

CO2 = Dioacutexido de carboacuten

H2S = Sulfuro de hidrogeno

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4

Cuando se extrae estos hidrocarburos el agua se mezcla con el petroacuteleo y el gas y en particular cuando el H2S se mezcla con el agua se forma un acido llamado

Acido Sulfhiacutedrico

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5

El acido sulfhiacutedrico es extremadamente nocivo para la salud bastan uacutenicamente 20 PPM para causar la muerte por sobreexposicioacuten en la industria del petroacuteleo la presencia de este gas nocivo es conocido como

GAS AMARGOLa norma internacional que rige el manejo de este tipo de gas es

NACE

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6

Hay 2 tipos de servicio Amargo

AMARGO NO AMARGO

Cuando la presioacuten de operacioacuten es mayor a 65 PSI que contiene agua en fase liquida o vapor y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo de 005 PSI

Cuando la presioacuten de operacioacuten es menor a 65 PSI y-no contiene agua en fase liquida-Contiene agua en fase liquida y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo menor de 005 PSI

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7

Cuando el crudo es extraiacutedo pasa a las bateriacuteas de separacioacuten donde separaran el liquido del gas

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8

Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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9

Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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10

Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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11

Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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12

Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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13

Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 4: Curso Basico API-6d

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4

Cuando se extrae estos hidrocarburos el agua se mezcla con el petroacuteleo y el gas y en particular cuando el H2S se mezcla con el agua se forma un acido llamado

Acido Sulfhiacutedrico

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El acido sulfhiacutedrico es extremadamente nocivo para la salud bastan uacutenicamente 20 PPM para causar la muerte por sobreexposicioacuten en la industria del petroacuteleo la presencia de este gas nocivo es conocido como

GAS AMARGOLa norma internacional que rige el manejo de este tipo de gas es

NACE

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Hay 2 tipos de servicio Amargo

AMARGO NO AMARGO

Cuando la presioacuten de operacioacuten es mayor a 65 PSI que contiene agua en fase liquida o vapor y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo de 005 PSI

Cuando la presioacuten de operacioacuten es menor a 65 PSI y-no contiene agua en fase liquida-Contiene agua en fase liquida y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo menor de 005 PSI

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Cuando el crudo es extraiacutedo pasa a las bateriacuteas de separacioacuten donde separaran el liquido del gas

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Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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bull Segundo nivelbull Tercer nivelbull Cuarto nivelbull Quinto nivel

50

La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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51

RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 5: Curso Basico API-6d

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5

El acido sulfhiacutedrico es extremadamente nocivo para la salud bastan uacutenicamente 20 PPM para causar la muerte por sobreexposicioacuten en la industria del petroacuteleo la presencia de este gas nocivo es conocido como

GAS AMARGOLa norma internacional que rige el manejo de este tipo de gas es

NACE

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Hay 2 tipos de servicio Amargo

AMARGO NO AMARGO

Cuando la presioacuten de operacioacuten es mayor a 65 PSI que contiene agua en fase liquida o vapor y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo de 005 PSI

Cuando la presioacuten de operacioacuten es menor a 65 PSI y-no contiene agua en fase liquida-Contiene agua en fase liquida y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo menor de 005 PSI

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7

Cuando el crudo es extraiacutedo pasa a las bateriacuteas de separacioacuten donde separaran el liquido del gas

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8

Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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24

Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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25

ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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87

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 6: Curso Basico API-6d

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Hay 2 tipos de servicio Amargo

AMARGO NO AMARGO

Cuando la presioacuten de operacioacuten es mayor a 65 PSI que contiene agua en fase liquida o vapor y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo de 005 PSI

Cuando la presioacuten de operacioacuten es menor a 65 PSI y-no contiene agua en fase liquida-Contiene agua en fase liquida y acido sulfhiacutedrico (H2S) con una presioacuten parcial de este ultimo menor de 005 PSI

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Cuando el crudo es extraiacutedo pasa a las bateriacuteas de separacioacuten donde separaran el liquido del gas

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Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 7: Curso Basico API-6d

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Cuando el crudo es extraiacutedo pasa a las bateriacuteas de separacioacuten donde separaran el liquido del gas

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Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 8: Curso Basico API-6d

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Al extraer el crudo y en el proceso de separacioacuten van existir 2 procesos importantes

Proceso de conduccioacuten Proceso de Refinacioacuten

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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16

Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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20

Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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80

ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 9: Curso Basico API-6d

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Proceso de conduccioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transportado desde el poso a cada una de las estaciones de proceso por tal motivo se requiere que el paso de flujo de la tuberiacutea no tenga cambio de secciones debido a que en este proceso se pueden encontrar partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear la parte interna de la tuberiacutea

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 10: Curso Basico API-6d

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Por la misma razoacuten de que en el momento de la extraccioacuten del hidrocarburo este viene acompantildeado por partiacuteculas en suspensioacuten ademaacutes que por el mismo uso dentro de la tuberiacutea se generan contaminantes para el acero asiacute como partiacuteculas que se pueden incrustar en la tuberiacutea como el caso de sales para lograr incrementar la vida uacutetil del sistema de tuberiacutea existen herramientas de limpieza llamado ldquoDIABLOSrdquo los cuales tienen como objetivo limpiar de impurezas la tuberiacutea este proceso de limpieza se lleva a cabo pasando esta herramienta atraveacutes de la tuberiacutea

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 11: Curso Basico API-6d

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Proceso de Refinacioacuten

Este es el proceso donde el hidrocarburo es transformado en combustible o materia prima para la obtencioacuten de otros productos

En este proceso los fluidos son normalmente limpios pero a diferencia de la extraccioacuten aquiacute ya la temperatura y los fluidos refinados juegan un papel predominante para la seleccioacuten de materiales e interiores

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 12: Curso Basico API-6d

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Concepto de vaacutelvula Es el accesorio disentildeado para la manipulacioacuten de fluidos

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 13: Curso Basico API-6d

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Cuantos tipos de vaacutelvulas hay 1 Vaacutelvulas de seccionamiento son utilizadas

para impedir o permitir en su totalidad el paso de flujo en un sistema y trabajan completamente abiertas o cerradas

2Vaacutelvulas de regulacioacuten Sirven como su nombre lo dice para regular flujos y caudales

3Vaacutelvulas de contra flujo Sirven para proteccioacuten del sistema en caso de retornos de flujo

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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50

La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 14: Curso Basico API-6d

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La vaacutelvula de compuerta plana expansioacuten y la vaacutelvula de bola son consideradas como valvulas de seccionamiento ya que no permite el paso de flujo cuando la vaacutelvula esta cerrada

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En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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35

A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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36

En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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37

La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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39

Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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41

El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 15: Curso Basico API-6d

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15

En el sector petrolero se podraacuten encontrar vaacutelvulas de seccionamiento para diferentes aplicaciones

1 Vaacutelvulas para manejo de fluidos libre de partiacuteculas en suspensioacuten altas temperaturas presiones controladas y fluidos corrosivos (vaacutelvulas de proceso)

2 Vaacutelvulas para manejo de partiacuteculas en suspensioacuten para paso de herramientas de limpieza y disentildeadas para un mantenimiento preventivo sin paro de liacutenea (vaacutelvulas de conduccioacuten)

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16

Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 16: Curso Basico API-6d

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Tomando el esquema anterior como referencia los cuadros achurados son vaacutelvulas donde se utilizan vaacutelvulas de proceso en donde se muestra liacutenea continua son vaacutelvulas de conduccioacuten

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 17: Curso Basico API-6d

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Las valvulas de compuerta plana asiacute como las valvulas esfeacutericas producidas en Walworthregson fabricadas bajo la norma internacional API-6DISO 14313 cumpliendo con todos los requerimientos indicados en este estaacutendar

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 18: Curso Basico API-6d

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PASO COMPLETO Es la vaacutelvula que tiene una abertura sin obstruccioacuten capaz de permitir el paso de una esfera o dispositivo en su interior este diaacutemetro debe tener como miacutenimo lo indicado en la tabla de API-6D

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En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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44

Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 19: Curso Basico API-6d

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19

En el mercado se pueden encontrar valvulas de paso completo las cuales al pasar un tubo calibrado bajo las dimensiones mostradas en la tabla anterior cumplen con este requisito

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Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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32

Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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33

Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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35

A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se encuentra en el estaacutendar ASME B1634 en donde por cada material y la clase de la vaacutelvula se determina la presioacuten maacutexima de operacioacuten

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RANGO PRESION - TEMPERATURA

La clase de la vaacutelvula es faacutecil identificada ya que por norma sedebe colocar directamente en el cuerpo de la vaacutelvula y normalmente este nuacutemero es seguido del tamantildeo Podemos encontrar diferentes clases en una vaacutelvula como son 150 300 600 900 1500 Y 2500

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Como se puede observar en la tabla a mayor temperatura la presioacuten maacutexima de trabajo se reduce esta tabla es muy importante conocerla para una adecuada seleccioacuten de la clase de la vaacutelvula ademaacutes de que tambieacuten es utilizada para determinar la presioacuten a la cual la vaacutelvula seraacute probada

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VALVULA VALVULA DE BOLADE BOLA

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Vaacutelvula de bola (esfeacuterica) montada sobre muntildeoacuten Vaacutelvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muntildeones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipode vaacutelvulas son dinaacutemicos por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido Para propoacutesitos solamente ilustrativos en las figuras 3 4 y 5 de esta norma de referencia se muestran configuraciones tiacutepicas para vaacutelvulas de bola con extremos bridados y soldables

Fig 4

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Como lo indica la norma esta vaacutelvula esta compuesta por una bola montada sobre muntildeones

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Cuerpo y extremos

Hay 2 formas de unir el extremo al cuerpo de la vaacutelvula

A) Cuerpo embirlado que consiste en unir estas piezas por medio de espaacuterragos y tuercas

B) Cuerpo soldable en donde el cuerpo y el extremo son unidos por medio de soldadura

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VALVULA DE VALVULA DE COMPURTACOMPURTA

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Esta norma contempla dos tipos de vaacutelvulas de este tipo

bullCompuerta plana con caras paralelas (Slab Gate)

bullCompuerta de doble expansioacuten

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6228 a1 Vaacutelvula de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas es dinaacutemico (flotantes) por lo que su sellado depende exclusivamente de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la vaacutelvula de compuerta deslizante con caras paralelasLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig 2

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621 Vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten Es la vaacutelvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo El disentildeo de los asientos de este tipo de vaacutelvulas son estaacuteticos por lo que su sellado no depende de la presioacuten del fluido La compuerta se puede fabricar de dos o maacutes piezas como en la vaacutelvula de compuerta de doble expansioacutenLas vaacutelvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metaacutelico de vaacutestago o un de sello de vaacutestago secundario adicional al sello primario del vaacutestago (empaques)

Fig1

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61

A continuacioacuten se veraacuten cada una de las partes primarias de este tipo de vaacutelvulas a detalle

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Extremos bridadosLos extremos bridados de las vaacutelvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (RTJ)Las bridas deben ser conforme a ASME B165 o equivalente para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B1647 Serie A o equivalente

Extremo cara realzada

Extremo Junta anillo

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Extremos soldables a topeLos extremos soldables en el caso de vaacutelvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso el perfil exterior se puede hacer coacutenico a 30deg y despueacutes a 45deg conforme se muestra en la figura 1 de ASME B1625 o equivalenteSe debe especificar el diaacutemetro exterior el espesor de pared el grado del material la resistencia a la cedencia miacutenima especificada y la composicioacuten quiacutemica del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado alguacuten revestimiento metaacutelico interior

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Dimensiones entre caras o entre extremosLas dimensiones de cara a cara o de extremo a extremo se encuentra normado

iquestPorque se tiene que normar esta distancia

Para en caso de remplazo de una vaacutelvula uacutenicamente se programa el cambio de vaacutelvula sin necesidad de realizar un trabajo mayor en ajustes de tuberiacutea que provoca tiempos de paro traducieacutendose este tiempo muerto en perdidas millonarias

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Tornillos

En aplicaciones de vaacutelvulas donde se pueda presentar fragilidad por hidroacutegeno no se debe utilizar material de tornillos con una resistencia mecaacutenica superior al gradoB7M de ASTM A 193A 193M o equivalente o con dureza que exceda de HRC 22

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Asientos DinaacutemicosLas vaacutelvulas de compuerta soacutelida deslizante con caras paralelas y de bola (esfeacuterica) son de asientos dinaacutemicosEn estos tipos de vaacutelvulas el sello se logra cuando la presioacuten existente en la liacutenea (flujo) actuacutea sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta o bola) es decir su sello depende de la presioacuten del fluidoLa vaacutelvula de compuerta de doble expansioacuten los asientos en ambos extremos son fijos y bi-direccionales Su sello es independiente de la presioacuten del fluido y sella en ambas direcciones

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En este tipo de vaacutelvulas se pueden encontrar en 2 tipos asientos suaves y asientos metaacutelicosSello suave Es el sello formado por un inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros del anillo de asiento y el elemento obturador

Sello metaacutelico Es el sello formado por el contacto de dos superficies metaacutelicas o ceraacutemicas entre el anillo de asiento (sin inserto de elastoacutemeros o poliacutemeros) y el elemento obturador

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Los materiales mas comunes utilizados en los asientos son

-PTFE (Tefloacuten) (-240 a 232 degF) clase de presioacuten 150300600

-Nylon (-65 a 250 degF) clase de presioacuten 9001500

-Viton ( - 50 a 400 degF)

-PEEK ( - 40 a 500 degF)

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Actualmente los asientos que se utilizan en este tipo de vaacutelvulas son de tipo unidireccional aunque la norma menciona que tambieacuten pueden ser bi-direccionales o combinados

Asientos uni-direccionales Asientos que sellan en una sola direccioacuten cuando la presioacuten es ejercida de afuera hacia adentro de la vaacutelvula y alivian la presioacuten en la otra direccioacutenpor esta caracteriacutestica tambieacuten son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistoacuten simple) es decir sellan soacutelo en una direccioacuten

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Asientos bi-direccionales Asientos que sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten y proveen a la vaacutelvula una doble barrera de contencioacuten La presioacuten en la cavidad de cuerpo se libera mediante una vaacutelvula de alivio Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presioacuten actuacutea en cualquier direccioacuten es decir sellan cuaacutendo la presioacuten va de afuera de la vaacutelvula hacia dentro y tambieacuten sellan cuando la presioacuten en el interior de la vaacutelvula es mayor que la presioacuten aguas abajo Los asientos siempre son empujados contra el obturador independientemente de la direccioacuten de la presioacuten del fluidoEstos asientos tambieacuten son denominados de doble efecto pistoacuten ya que la presioacuten del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta

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Asientos uni-direccionalbi-direccionalEsta combinacioacuten de asientos (un asiento uni-direccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en vaacutelvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalacioacuten de la vaacutelvula Debe indicarse en el cuerpo de la vaacutelvula la direccioacuten de sellado de cada uno de los asientos de acuerdo con la figura 12

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Operacioacuten de las vaacutelvulasSe debe especificar la maacutexima presioacuten diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la vaacutelvula con la palanca caja de engranes o actuador Cuando no se especifique la presioacuten indicada en la clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura determinada de acuerdo con el numeral 811 de esta norma de referencia para el material a 31115 K (38 ordmC) debe ser la MPDVolantes manerales y caja de engranesLos manerales para las vaacutelvulas deben ser de materiales soacutelidos disentildeo integral o consistir de una cabeza quese ajuste al vaacutestago y cuyo disentildeo acepte una extensioacuten de la palanca El disentildeo de la cabeza debe permitir la unioacuten permanente de la seccioacuten de extensioacuten cuando asiacute se especifique

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Dispositivos para trabar o inmovilizar (Candados)Cuando asiacute se especifique las vaacutelvulas se deben suministrar concandados los candados se deben disentildear para asegurar la vaacutelvula en la posicioacuten cerrada o abierta

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Indicadores de posicioacutenLas vaacutelvulas que tengan montado operador manual o actuador eleacutectrico hidraacuteulico o neumaacutetico se deben suministrar con un indicador visible que muestre si el obturador estaacute en posicioacuten abierta o cerradaPara las vaacutelvulas de bola el maneral yo el indicador de posicioacuten deben quedar alineados con el ducto cuandola vaacutelvula esteacute abierta y transversal a eacutel cuando la vaacutelvula esteacute cerrada El disentildeo debe ser tal que los componentes del indicador yo el maneral no se puedan ensamblar indicando falsamente la posicioacuten de la vaacutelvulaLas vaacutelvulas sin limitadores (topes) de posicioacuten deben tener alguacuten arreglo que permita la verificacioacuten del alineamiento en posicioacuten abierta o cerrada cuando se quite el operadoractuador

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ActuadoresLos actuadores pueden ser manuales eleacutectricos hidraacuteulicos neumaacuteticos o combinados deben cumplir con lo indicado en la NRF-152-PEMEX-2006La interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de extensioacuten del vaacutestago se debe disentildear para evitar desalineamiento o ensamble incorrecto de los componentesLa interfase entre el actuador y el bonete de la vaacutelvula o ensamble de la extensioacuten del vaacutestago se debe sellar con empaques o anillos de seccioacuten circular para evitar que contaminantes externos entren al ensambleSe debe proporcionar la forma de evitar acumulacioacuten de presioacuten en el actuador debida a fuga en el sello del vaacutestago o del boneteLa potencia del actuador no debe exceder la capacidad maacutexima de carga del mecanismo de accionamiento dela vaacutelvulaLa base para el montaje y el acoplamiento actuadorvaacutelvula debe estar de acuerdo con la ISO 52101991 para vaacutelvulas multi-vuelta y con la ISO 52112001 para vaacutelvulas de un cuarto de vuelta

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Una de las caracteriacutesticas con la que cuentan estas vaacutelvulas son los sellos auxiliares de emergencia que tienen como objetivo hacer sellar la vaacutelvula cuando la vida uacutetil del sello se termino aun cuando la vaacutelvula se encuentre en liacutenea viva esto mientras se programa el cambio de vaacutelvulaNOTA este sistema es un sello de emergencia es decir es un sellado de una sola vez y no es un sellado permanente

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Para el adecuado mantenimiento de la vaacutelvula es importante que esta cuente con purgadores que permitan drenar el cuerpo de soacutelidos oxido etc que se forma por el mismo trabajo es importante que se cuente tambieacuten con un venteo el cual ayudara al mismo mantenimiento ya que se puede inyectar por este orificio alguacuten producto compatible con el producto que maneja la vaacutelvula y por el dren permitir la salida del mismo acompantildeado por suciedad con este proceso se incrementa la vida uacutetil de la vaacutelvula

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Ademaacutes de los 2 accesorios mostrados anteriormente existe otra parte critica de la vaacutelvula que es la parte del empaque de vaacutestago donde se debe contar con una conexioacuten que permita inyectar grasa o empaque plaacutestico para eliminacioacuten de alguna fuga

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8120 Dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticasLas vaacutelvulas con asientos suaves deben contar con un dispositivo para drenar cargas eleacutectricas estaacuteticas

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Las pruebas de presioacuten que se requieren hacer a las vaacutelvulas son 2

Prueba de casco Que tiene el fin de verificar las partes sujetas a presioacuten en esta prueba se intenta encontrar alguna fuga por las paredes del recipiente o por las uniones atornilladas o soldadas

Prueba de Asiento Que tiene como finalidad el verificar la hermeticidad del sello de la vaacutelvula

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La prueba de asientos consiste en presurizar uno de los extremos (activacioacuten del asiento) y verificar la hermeticidad del sellado atraveacutes del venteo de la vaacutelvula

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Las presiones de prueba para cada prueba son las siguientes

Prueba de casco 15 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Prueba de asientos 11 la presioacuten maacutexima de trabajo a temperatura ambiente

Ejemplo una vaacutelvula clase 150 la presioacuten maacutexima de trabajo a una temperatura de -29 a 38degC es 285 PSI por lo tanto la vaacutelvula debe ser probada a

Prueba de casco= 285 X 15= 4275 PSI asymp 430 PSI

Prueba de asientos= 285 X 11 = 3133 PSI asymp 350 PSI

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Rango de fuga

Asientos suaves= Cero fugas

Asientos metal - metal = la fuga permisible de acuerdo al gasto D de la tabla defuga permisible de esta norma

Para una vaacutelvula de 10rdquo (DN 250) la fuga permisible es 0006X250= 15 mlmin

Page 20: Curso Basico API-6d

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20

Paso continuado

Es la vaacutelvula que tiene una abertura continua y sin obstruccioacuten que impida u obstruya el paso de una herramienta de limpieza

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La vaacutelvula esfeacuterica o compuerta cumplen con ambos conceptos son de paso completo y continuado por lo que es posible recorrer a traveacutes de ellas un dispositivo de limpieza sin la probabilidad de que esta se quede obstruida por un cambio de seccioacuten Como dato importante una vez que la vaacutelvula se encuentra abierta o cerrada los asientos no se encuentran expuestos al fluido y ademaacutes de encontrarse protegidos ya que se encuentran en contacto entre ellos

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Las vaacutelvulas de compuerta para proceso (refinacioacuten) no son capaces de recibir una herramienta de limpieza ademaacutes de llegarhacerlo la vaacutelvula dantildeariacutea los asientos de las misma e incluso tenemos informacioacuten en que se atora entre la vaacutelvula y no permite el cierre de la misma Los asientos se encuentran expuestos al fluido directamente

Este tipo de vaacutelvulas son disentildeadas bajo la norma API-600 (Acero fundido)

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Otro concepto importante es el tipo de bloqueo o sellado este tipo de vaacutelvulas es conocido como de doble bloqueo y purga es conocida asiacute debido a que consta de 2 superficies de sello independientes que en posicioacuten cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la vaacutelvula y la cavidad central de eacutestas una vez cerrada puede ser purgada a traveacutes de una conexioacuten

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Una gran ventaja que tienen estas vaacutelvulas con respecto a otras de compuerta es que las aacutereas de sello siempre estaacuten en contacto con el obturador en posicioacuten abierta o cerrada con esto el sello no se expone al fluido y posibles partiacuteculas en suspensioacuten que puedan dantildear las aacutereas de sello esto hace que el periodo de vida de esta vaacutelvula sea mayor con respecto a otras en su tipo

Otra ventaja es que en cualquier posicioacuten abierta o cerrada se puede realizar un purgado en la vaacutelvula

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ANTES DE ENTRAR AL CONCEPTO DE CADA VALVULA PRIMERAMENTE SE TIENE QUE ENTENDER EL PRINCIPIO DE UNA VALVULA

Cualquier tipo de vaacutelvula independientemente a la norma de fabricacioacuten debe de contar con 4 partes fundamentales

1Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)

2Obturador o elemento de cierre

3Asiento

4Operador de apertura o cierre

Sin una de estas partes la vaacutelvula no podriacutea cumplir con su objetivo

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Partes sometidas a presioacuten

Son aquellas como los cuerpos bonetes prensa estopas vaacutestagos empaques y tornillos que se disentildean para contener el fluido del ducto

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Obturador o elemento de cierre

Parte de una vaacutelvula por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo

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Los ASIENTOS son las partes de la vaacutelvula que al entrar en contacto con el obturador logran estrangular el fluido

En las vaacutelvulas existen 2 tipos de asientos

ASIENTOSESTATICOS

ASIENTOSDINAMICOS

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Asientos estaacuteticos (fijos) Tipo especifico de asientos que no dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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Asientos dinaacutemicos (flotantes)

Tipo especifico de asientos que dependen de la presioacuten del fluido para cumplir la funcioacuten de sello

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PRINCIPIO DE SELLADO Cuando las 2 partes principales obturador y el asiento se unen provocan un estrangulamiento en el fluido estas 2 partes contienen una zona especialmente disentildeada y manufacturada para que cuando se unan logren restringir el paso de flujo esta zona es llamada como aacuterea de sello

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Cuando una vaacutelvula es suministrada con asientos metaacutelicos lo recomendable es que el deposito del recubrimiento se haga exclusivamente en las aacutereas de contacto del obturador y asientos

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Recubrimientos resistentes a la corrosioacutenerosioacutenEn base a las caracteriacutesticas del fluido contenido de soacutelidos abrasivos y localizacioacuten de las vaacutelvulas la vaacutelvula puede ser suministrada con un recubrimiento resistentes a la corrosioacutenerosioacutenLos recubrimientos metaacutelicos pueden ser de Carburo de Tungsteno Estellite o Carburo de Cromo los cuales deben ser especificado por el cliente

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Operador Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una vaacutelvula

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A continuacioacuten entraremos al capitulo de desarrollo de la norma donde se veraacuten los temas de disentildeo y caracteriacutesticas especificas de este tipo de vaacutelvulas

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En este capitulo se va estar mencionando continuamente la norma internacional ASME B1634 esta norma es de origen americano y su contenido contempla temas de disentildeo espesores de pared pruebas no destructivas en vaacutelvulas asiacute como sus niveles de aceptacioacuten pero lo mas importante es que clasifica los materiales usados exclusivamente enfocados a vaacutelvulas incluyendo alternativas de material ademaacutes de que tambieacuten en este estaacutendar menciona los rangos presioacuten ndashtemperatura con la finalidad de realizar una adecuada seleccioacuten del material a utilizar

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La vaacutelvulas se componen por diferentes partes que se complementan con las 4 partes principales que fueron vistas anteriormente en forma general a continuacioacuten describiremos cada una de ellas pero ya en una forma mas particular e indicando los requerimientos de norma que deben ser cumplidos

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Contenedor del fluido (partes Contenedor del fluido (partes sometidas a presioacuten)sometidas a presioacuten)Estas partes estaacuten constituidas por las siguientes partes

aCuerpo

bExtremos (cuando aplique)

cBonete (cuando aplique)

dTapas contenedoras de presioacuten

eTornilleriacutea de fijacioacuten del recipiente

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El numeral 5 de ASME B1634 habla de la seccioacuten de materiales e indica que la seleccioacuten de materiales deberaacuten de hacerse de acuerdo a las tabla 1 grupos de material 1 y 2 o equivalenteComo usar esta normaLa tabla 1 muestra los diversos tipos de materiales usados en vaacutelvulas clasificados en grupos por ejemplo el grupo 11 se refiere a materiales de acero al carboacuten o el grupo 21 que se refiere a aceros inoxidables

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Si se observa la tabla se mencionan los diferentes procesos de obtencioacuten de la materia prima tales como forja fundicioacuten placa barra y tubo

Forja Fundicioacuten Placa Barra TubularEs el proceso de darle utilidad a un metal a traveacutes de una deformacioacuten plaacutestica controlada por medio de impacto o presioacuten

Consiste en vaciar metal fundido en un recipiente (molde) con la forma de la pieza u objeto que se desea fabricar y esperar a que se endurezca al enfriarse

Es el acero que se obtiene por medio de un proceso de laminado el cual el lingote se calienta y posteriormente se hace pasar entre una serie de rodillos que le dan la forma y espesor deseado

Es el acero que se logra por medio de un proceso de rolado

Es la obtencioacuten de un tubo por medio de una placa rolada y que es unida por soldadura (costura) o que se otiene de una sola pieza

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APLICACIOacuteN DE LA ALTERNATIVA DE MATERIALLa clasificacioacuten por grupos que hace la norma lo realiza basado en el tipo de material independientemente al proceso de obtencioacuten de la materia prima y es muy importante tomar esto en cuenta vamos a tomar el ejemplo del grupo 11 (acero al carboacuten) si apreciamos la tabla el acero al carboacuten se encuentra en 4 tipos de opciones para la fabricacioacuten del recipiente a presioacuten

Proceso de forjado= ASTM A-105

Proceso de fundicioacuten= ASTM A-216 Gr WCB

Placa= ASTM A-515 Gr 70

Barra= ASTM A-105

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Bajo este concepto el recipiente a presioacuten puede ser fabricado de cualquiera de estos materiales

A-105 = WCB = A-515 Gr70Es por eso que la norma indica que las partes metaacutelicas sometidas a presioacuten se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B1634 (tabla 1 grupos de material 1 y 2) o equivalente

iquestCoacutemo lograr esto como fabricantes

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Diaacutemetros (Tamantildeo nominal)Todas las vaacutelvulas se deben suministrar en los DN (NPS) listados en las tablas 2 y 3 de esta norma En esta norma los DN se indican primero seguidos de los NPS entre pareacutentesis Los tamantildeos de las vaacutelvulas se deben especificar de acuerdo a su DN o (NPS)

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Clasificacioacuten presioacuten-temperaturaSe debe utilizar la designacioacuten de clase por presioacuten nominal (PN) o la designacioacuten por clase seguacuten ASME B165 o equivalente para especificar la clase de presioacuten requeridaLas vaacutelvulas comprendidas en esta norma de referencia se deben suministrar en alguna de las siguientes clases PN 20 (Clase 150) PN 50 (Clase 300) PN 64 ( Clase 400) PN 100 (Clase 600) PN 150 ( Clase 900)PN 250 Clase (1500) o PN 420 (Clase 2500) Las PN (Clases) se deben especificar de acuerdo con las tablas de clasificacioacuten Presioacuten-Temperatura para los grupos de material de ASME B 1634 o equivalente y en base al disentildeo del sistema de las liacuteneas de transporteLas partes no metaacutelicas de la vaacutelvula pueden limitar las presiones y temperaturas miacutenimas y maacuteximas de operacioacuten La presioacuten maacutexima de operacioacuten a las temperaturas miacutenima y maacutexima de operacioacuten se debe marcar sobre la placa de identificacioacuten

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Cual es el significado de clase

- Es la presioacuten a la que trabaja la vaacutelvula

- Es una clasificacioacuten designada

- Ninguna de las 2 anteriores

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La clase es una clasificacioacuten asignada para determinar el rango presioacuten ndashtemperatura de cada material esta relacioacuten se e