Otras condiciones de trabajo complejas

Condiciones de trabajo más complejas y generalizadas

Analicemos brevemente otros tipos de válvulas dentro de las 10 condiciones de trabajo comunes.

Válvula especial para unidades de hidrocraqueo y coquización de refinerías

Los hornos de coque son las plantas en las que se produce el coque, un combustible sólido artificial obtenido del carbón mineral y utilizado principalmente en la industria metalúrgica. El proceso de producción, denominado coquización o coquización, se basa en la descomposición térmica del carbón por calentamiento a más de 1.000 °C en ausencia de aire (pirólisis o destilación en seco): en estas condiciones se forma un gas combustible (llamado gas de coque) y un residuo sólido, el coque de hecho.

El craqueo por hidrogenación, o craqueo en presencia de hidrógeno, o hidrocraqueo (HCC), es una variante del craqueo catalítico, que generalmente se realiza a presiones y temperaturas medias-altas (del orden de 10 MPa y 300 °C) en presencia de hidrógeno.

Dado que la unidad de hidrocraqueo funciona a alta temperatura y alta presión, el medio es hidrógeno e hidrocarburos inflamables y explosivos, y las condiciones de trabajo son especiales, por lo que el sellado debe ser fiable.

Por lo tanto, se imponen mayores exigencias tanto al diseño como a la construcción de la válvula.

En estos casos, la cuña de acero inoxidable nacional válvulas de compuerta y las válvulas de globo CC se utilizan ampliamente.

Válvula especial para petróleo y gas

Estas válvulas, creadas para controlar el flujo de petróleo y gas, tienen las siguientes propiedades básicas: estanqueidad, resistencia a la compresión, seguridad, ajustabilidad, flexibilidad de flujo y conmutación de fluidos. Si los fluidos son petróleo y gas a alta presión, que son inflamables y explosivos, se deben tener en cuenta las siguientes consideraciones basándose en las diversas condiciones de trabajo de las válvulas:

1. En gas natural húmedo que contiene sulfuro de hidrógeno y dióxido de carbono, se imponen requisitos especiales al material del cuerpo de la válvula.

2. Si hay ácido residual y otros fluidos corrosivos en el dispositivo de cabeza de pozo y en el sistema de recolección y transporte, es necesario seleccionar materiales para el cuerpo de la válvula que sean anticorrosivos.

3. El polvo y las partículas sólidas aceleran la erosión y el desgaste de las partes de cierre de la válvula, por lo tanto, se debe considerar que el par de sujeción se rompe rápidamente.

4. En exteriores, en mesetas, desiertos y regiones alpinas, la baja temperatura vuelve los materiales de la válvula frágiles y más expuestos a deformaciones de diversos tipos.

5. Las válvulas especiales para petróleo y gas utilizadas en oleoductos de transporte a larga distancia requieren la misma vida útil que la tubería, ya que no se reemplazarán durante décadas.

Las válvulas especiales para petróleo y gas son diferentes de las válvulas ordinarias porque ofrecen alta fiabilidad en condiciones adversas y cumplen los requisitos de alta resistencia y ausencia de fugas.

Condiciones de trabajo con cloro

En estas condiciones de trabajo, la selección de válvulas debe referirse al “Sistema de tuberías de cloro seco” compilado por la Sociedad Americana del Cloro. El cloro gaseoso o líquido es altamente corrosivo, especialmente si contiene agua, ya que el HCl (ácido clorhídrico) formado al mezclar cloro con agua corroerá el cuerpo y los internos de la válvula. Debido al alto coeficiente de expansión térmica del cloro, si el cloro líquido se sella en la cavidad de la válvula, la presión en la cavidad de la válvula aumentará rápidamente. Las válvulas utilizadas en estas condiciones deben ofrecer funciones fiables de alivio de presión en la cavidad intermedia.

Condiciones de trabajo a baja temperatura y congelación

Aunque las válvulas para servicio criogénico se basan en ASME B16.34 y normas API, también tienen otras características de diseño para garantizar un funcionamiento fiable en servicio criogénico.

Dichas válvulas también pueden incorporar un diseño de extensión de bonete que extiende la distancia del empaque y el mecanismo de operación de los fluidos criogénicos, permitiendo así que el empaque del vástago opere a una temperatura más alta y asegurando que el mecanismo de operación de la válvula no se congele durante el servicio. La norma MSS SP-134 proporciona algunos detalles, incluido el diseño de la extensión del capuchón.

Condición de ácido fluorhídrico

Las válvulas utilizadas en servicio de ácido fluorhídrico deben limitarse a tipos de válvulas que hayan demostrado en servicio o que hayan sido probadas para operar con éxito en este servicio.

Las válvulas a preferir son aquellas que no brindan oportunidad para la acumulación de materia sólida. Es esencial recordar que las diversas operaciones de manejo de ácido fluorhídrico deben ser realizadas por técnicos cualificados que revisen rigurosamente las válvulas del mercado y, además, los requisitos de diseño, material y detalles de geometría interna para estas válvulas son muy detallados y estrictos. La inspección y prueba de estas válvulas deben realizarse con mayor frecuencia que las válvulas ordinarias típicas.

Condiciones de trabajo con hidrógeno

Las válvulas utilizadas en este servicio a menudo tienen una alta calidad de fundición en comparación con los suministros de fundición convencionales, ya que el hidrógeno es un fluido extremadamente permeable y las válvulas conectadas por soldadura, con presiones nominales mayor o igual a 600 psi, reduce las posibles fuentes de pérdida en servicio. API941 cubre la selección y el uso de materiales en servicio con hidrógeno.

Condición de oxígeno

Las válvulas utilizadas en servicios que contienen oxígeno deben seguir el estándar CGA G4.4-2003 de la Compressed Gas Association “Oxygen Piping Systems” cuando sea aplicable. Las válvulas para este servicio deben ser completamente desengrasadas, limpiadas e instaladas bajo condiciones controladas, y deben ser empaquetadas y selladas adecuadamente, ya que los aceites y grasas son altamente inflamables en presencia de oxígeno. Las directrices se proporcionan en CGA G4.1 “Equipos de limpieza para servicio con oxígeno”.

Los materiales del cuerpo y la carcasa de bronce o Monel, adecuados para servicios que contienen oxígeno, se utilizan a menudo para prevenir chispas e ignición por impactos mecánicos de alta energía. Existen grasas a base de silicona especialmente formuladas para su uso en servicios que contienen oxígeno, ya que los aceites de hidrocarburos estándar no deben usarse en presencia de oxígeno.

Flujo pulsante o inestable

Las válvulas de retención utilizadas en flujos pulsantes o inestables requieren atención especial y se usan a menudo en compresores de pistón.

Pueden abrirse y cerrarse rápidamente con variaciones en el flujo, lo que puede causar golpes de ariete y dañar la válvula.

Existen varias ideas divergentes sobre los tipos de válvulas a utilizar en flujos pulsantes e inestables, pero, en general, se recomiendan las válvulas de retención de mariposa, las válvulas de retención de plato oscilante y las válvulas de retención de flujo axial.

Condición ácida (condición de H2S húmedo)

El uso de materiales de válvula en condiciones que contienen ácido debe cumplir con el estándar NACE MR0103, que limita:

• la dureza de todo el acero
• requiere la solubilización de aceros austeníticos
• prohíbe el uso de ciertos materiales para las piezas de presión (incluidos los vástagos de las válvulas)
• propone requisitos especiales para conexiones atornilladas, válvulas soldadas, etc.

Se debe prestar atención a la responsabilidad del usuario en NACE MR0103, que establece que el usuario debe especificar si los pernos están expuestos a entornos que contienen H2S. A menos que el usuario lo especifique, los pernos que no se encuentran dentro de la válvula, como los pernos de conexión de la tapa, a menudo están sujetos a los estándares del producto y las condiciones que contienen azufre no se incluyen en esos estándares. Los pernos de cuerpo a tapa no necesitan cumplir

los requisitos NACE si el material utilizado para los pernos no resiste directamente el fluido del proceso. 

Si no es posible excluir o evaporar cualquier derrame de azufre de aceites que contienen azufre (como las válvulas de bloqueo), la conexión atornillada debe cumplir con los estándares NACE.

Condiciones de viscosidad o polimerización

Las válvulas utilizadas en servicios viscosos o de endurecimiento, como azufre líquido o aceite pesado, a menudo requieren serpentines de vapor o chaquetas de vapor para mantener temperaturas de operación adecuadas para el funcionamiento de la válvula. Se debe prestar especial atención a las válvulas de retención porque su respuesta histérica puede causar problemas operativos.