Mantenimiento a Válvulas en Operación – Válvulas de Esfera, Mantenibilidad, Confiabilidad y Seguridad

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En nuestra entrada anterior (“Mantenimiento a Válvulas, Esencial para Incrementar la Confiabilidad de los Equipos”) hablamos sobre los criterios a considerar para alargar el ciclo de vida de las válvulas, así como los factores esenciales para un mantenimiento a válvulas que incremente la confiabilidad de los equipos críticos de una planta. En esta segunda entrada, conoceremos cuáles son los puntos más importantes y fundamentales de la mantenibilidad de una válvula de tipo esfera y cuáles son los beneficios de un correcto mantenimiento.

Es importante recordar que las válvulas son consideradas como un dispositivo mecánico para la regulación de caudales en una red de tuberías y/o ductos y tiene como propósito: detener y/o continuar con el caudal, prevenir el retorno del caudal y finalmente, regular y aliviar la presión.

Las válvulas de esfera son uno de los equipos más comunes de la industria, pues se convierten en la opción más viable debido a la facilidad y la capacidad de cierre rápido y en la restricción mínima de caudal. Algunas ventajas que tienen las válvulas de esfera sobre otro tipo de válvulas son:

  • Bajos costos de mantenimiento.
  • Fácil de operar.
  • Apertura y cierre rápido.
  • Funcionalidad en servicios limpios o aplicaciones de lodos/pulpas.
  • Pueden ser bidireccionales.
  • Larga vida útil.
  • Construcciones robustas para cada aplicación.

Debido a las ventajas de operación, costos de mantenimiento y seguridad en las industrias es muy común encontrar el remplazo de válvulas de compuerta y de globo por válvulas de esfera; su tamaño compacto y la automatización de estas válvulas a un costo mucho más accesible pone en ventaja su selección sobre el resto de los otros tipos de válvulas. Los nuevos diseños de válvulas con asiento de metal se están convirtiendo en el tipo de válvulas más solicitados por la industria incluso para aplicaciones de alta temperatura y alta presión.

Válvulas de Esfera

Las válvulas de esfera son de cuerpo cilíndrico o esférico y tienen un mecanismo que regula el flujo, dado que son ¼ de vuelta. Las válvulas de esfera por lo general trabajan girándolas a la derecha (en sentido de las manecillas del reloj) para ser cerradas, rotando la bola 90 grados desde la posición abierta hasta su posición cerrada.

Cuando la válvula esta cerrada, el agujero de la esfera estará perpendicular a la entrada y a la salida de la tubería, y este tipo de válvula sella por medio de un sello metal-a-metal entre los anillos fijos del asiento.

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Las válvulas de esfera están compuestas por dos anillos de asiento, uno en cada lado, así como el vástago que es utilizado para abrir y cerrar la válvula (rotar la bola). Algunos diseños de válvula de esfera utilizan un muñón que tiene como propósito centrar la bola en el cuerpo de la válvula, y los diseños de válvulas que no tienen muñón se conocen como válvulas de bola flotante.

Diseños de Válvulas de Esfera.

Debido a que cada aplicación tiene diversas especificaciones que le permiten cumplir determinadas funciones, existen diversos diseños de válvulas, los cuales son manufacturados con base en el tipo de caudal, presión y temperatura, por mencionar los más importantes. Algunos de estos diseños son:

  • Válvulas de cuerpo formado por dos piezas.
    • Estas válvulas son de forma esférica sin tornillos ni tuercas, uniendo el cuerpo y los extremos.
  • Válvulas de cuerpo de dos piezas atornilladas.
    • El cuerpo de la válvula esta conectado con el extremo por medio de tornillos y tuercas.
  • Válvulas de cuerpo de tres piezas atornilladas.
    • Es uno de los diseños más comunes manufacturados por los fabricantes, el cuerpo de esta válvula está conectada a los extremos de la válvula por medio de tornillos y tuercas.
  • Válvulas de cuerpo de una pieza con entrada superior.
    • Es un diseño de válvula más reciente y es manufacturado con un cuerpo de una sola pieza y con una tapa removible.
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En general las válvulas de esfera son comúnmente utilizadas en la industria de Petróleo y Gas, debido a las altas temperaturas y presiones que presentan en sus procesos.

Accesorios Externos de las Válvulas de Esfera

Las válvulas de esfera son manufacturadas con accesorios externos que permiten y ayudan el acceso al interior de la válvula, estos accesorios son:

  • Graseras de sellador para los asientos de la esfera.
  • Inyector de sellador para el sello del vástago.
  • Accesorio de venteo para purgar el cuerpo de la válvula, este accesorio es muy común encontrarlo en la inferioridad de la válvula.
  • Tapones que son colocados en el centro y parte superior del cuerpo de la válvula.

Al momento de realizar un mantenimiento a válvulas es importante mencionar que ninguno de los accesorios puede ser removido cuando el equipo este puesto en marcha, ya que la presión ejercida en este, puede provocar una salida a altas velocidades y con cargas importantes de presión, generando así un accidente tanto para el personal de mantenimiento como a las instalaciones de la planta.

En la actualidad no existe algún regulación o estándar internacional que administre la fabricación de accesorios para válvulas, y  a consecuencia de esto en el mercado se pueden encontrar algunos accesorios de baja calidad, poniendo en riesgo la confiabilidad de la válvula cuando esta se encuentra en marcha, es por eso que recomendamos que antes de comprar cualquier accesorio para válvulas se realice un estudio de cuáles son las mejores opciones de proveedores y siempre buscar proveedores calificados.

Posibles Problemas Presentados en Válvulas de Esfera

Existen diferentes causas por las cuales una válvula de esfera puede presentar fugas internas o externas, algunas de ellas son:

  • Alineación incorrecta
    • Es quizás la principal razón por la cual existan fugas al interior de la válvula, se debe tomar en consideración que la esfera deberá estar completamente cerrada. Es importante recordar que una válvula de esfera cierra y abre girando el vástago un cuarto de vuelta (90 grados) y solo bastan 2 o 3 grados más para que se exponga el orificio de la esfera sobre la línea del ducto.
  • Contaminación
    • Existen contaminantes como la arena, escamas de los ductos, escoria o derivados de corrosión que provocas fugas por el asiento de la válvula.
  • Corrosión
    • La corrosión puede crear grietas y/o orificios (picaduras) sobre la superficie de sellado.
    • Incompatibilidad de materiales que generan corrosión.
  • Mantenimiento
    • La falta de un mantenimiento preventivo y correctivo es sin lugar a dudas el factor que más influye para que una válvula tenga fugas. La falta de cuidado del interior de la válvula y el cuidado de los accesorios pueden generar una emergencia en los procesos productivos.
  • Desgaste en los elastómeros, asientos, sellos y empaques.
  • Cavitación.
  • Selección Incorrecta
    • Temperaturas y presiones fuera de los parámetros de diseño.
    • Selección incorrecta de los actuadores.
  • Instalación incorrecta.
  • Factor humano.
    • La falta de buenas practicas de uso y operación de los equipos pueden generar daños en el mecanismo actuador; una excesiva fuerza al cierre de la válvula puede generar fugas al interior del cuerpo, pues solo bastan 2° de desalineamiento para que se exhiba la cavidad sobre la tubería.

Mantenimiento a una Válvula de Esfera en Operación.

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Existen métodos que permiten corregir o prevenir cualquier presencia de fuga, ya sea interna o externa. El Mantenimiento a válvulas en Operación es un servicio integral preventivo y correctivo para válvulas con sistema de operación mecánica e hidráulica en sus diferentes tipos y diámetros. Este servicio es aplicado para válvulas que se encuentran en operación sin necesidad de paro de planta y/o del proceso.

Este tipo de mantenimiento mitiga los costos por perdida de producción y costos de arranque de la planta y/o proceso. Además de reaccionar de manera inmediata cuando una válvula presenta fugas internas y externas y disminuyendo la exposición del personal operativo a daños y lesiones provocadas por las mismas.

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La experiencia ha probado que el mantenimiento periódico hará que las válvulas operen con más facilidad y sellen adecuadamente. La cantidad adecuada y suficiente de un lubricante correcto en el cuerpo y los anillos de asiento, grasa nueva en los rodamientos del vástago y el mantenimiento adecuado sobre el mecanismo actuador le agregará años y hasta décadas a la vida útil de la válvula.

 Cada fabricante de válvulas somete a los equipos a diversas pruebas para certificar que resisten la presión para la cual fue manufacturada y que los sellos de los asientos sellan de manera adecuada. Sin embargo, una vez que la válvula es instalada y puesta en marcha requiere un cuidadoso seguimiento, con mantenimientos adecuados con base en la aplicación y número de veces que es operada y asegurar la confiabilidad y operabilidad de la válvula.

Actividades Críticas de Mantenimiento

 

Para que el personal de mantenimiento de una planta productiva se asegure de mantener los niveles de confiabilidad y mantenibilidad adecuados se recomienda seguir algunas actividades críticas para sus válvulas cuando estas están en proceso de mantenimiento.

Un mantenimiento en operación consiste en:

  • Limpieza del sistema sellador del asiento.
  • Lubricación del sistema del sellador del asiento.
  • Drenaje de la cavidad del cuerpo.
  • Ajuste de los topes de la válvula.
  • Ciclado de la válvula de manera constante.
  • Presurización del sello del vástago.
  • Lubricación del vástago, engranes y graseras.
  • Pruebas de emisiones fugitivas a la atmosfera.
    • Una validación de la eliminación de emisiones a la atmosfera nos ayudará a asegurar que el mantenimiento fue efectivo y que el equipo podrá operar con base en los estándares de confiabilidad y seguridad.

Para aumentar la confiabilidad de una válvula se recomienda desarrollar un programa de mantenimiento que tenga en cuenta todos los aspectos críticos que merman el rendimiento del equipo y/o pueden generar algún siniestro en algún proceso productivo.

Si desea ayudar para el mantenimiento a válvulas en operación dentro de su proceso productivo, no dude en ponerse en contacto con nuestro equipo de trabajo. Pregunte a un Experto.

Si tiene interés en el servicio de Mantenimiento a Válvulas en Operación contáctenos en informacion@chesterton.com

Karen Flores
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