Formas Rentables de Controlar Fugas en la Caja de Estopero de las Válvulas (Parte 1)

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Nota: Como parte de nuestra serie “Extendiendo la vida útil de los equipos en planta”, esta primera entrada se centra en conocer cómo identificar y eliminar fugas en el estopero de válvulas, y en la segunda parte se abordarán las mejores prácticas para reducir fugas en el sellado de bridas.

Como Atender los Equipos Estacionarios en Uso

Algunas plantas de proceso enfrentan ciertos desafíos muy específicos. La mayoría de ellas tienen instalaciones en operación desde los años 50´s o 60´s.  Estas instalaciones, se enfrentan a una competencia cada vez mayor y al reto de operar sus plantas durante periodos más prolongados entre paros programados. Adicionalmente, tienen expectativas de ganancias más altas y con normas de salud, seguridad y medioambientales más estrictas.

Los costos para el mantenimiento de las plantas están aumentando, y es un verdadero desafío reducirlos para garantizar márgenes con beneficios aceptables. Para abordar los problemas recurrentes en las plantas, es muy importante identificar la causa raíz en función de lograr un entendimiento profundo de los equipos y entender las fallas que se presenten.  Es de crucial importancia, comprender los factores que se deben considerar en el sellado de equipo estacionario que cuentan con varios años de operación o aquellos que se deterioran rápidamente por las condiciones de operación a las que son sometidos. Este proceso de comprensión puede ayudar a los responsables del mantenimiento a tomar las decisiones correctas sobre sus activos.

Las Válvulas como una de las Causas de las Emisiones Industriales

Entre el 50-60% de las emisiones fugitivas provienen de las válvulas. Estos datos fueron publicados por la Directiva Europea de Emisiones Industriales y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos, ambas instituciones coinciden con esta afirmación. A pesar de que la pérdida de productos es costosa, lo que realmente impulsa la reducción de las fugas en una planta industrial, es la preocupación por cumplir con las regulaciones existentes y con los requisitos de salud y seguridad exigidos. Los ductos, los recipientes a presión y los intercambiadores de calor son otros activos que pueden causar grandes dolores de cabeza respecto a la confiabilidad de la planta, estos equipos también demandan una parte importante del presupuesto destinado para su mantenimiento.

Existe tecnología de sellado disponible para hacer que los equipos estacionarios más antiguos cumplan con las regulaciones de emisiones actuales y las expectativas de rendimiento y funcionalidad. Cada uno de los equipos estacionarios de la planta tiene desafíos específicos respecto a operar sin que presenten fugas, ya sean válvulas de bloqueo, válvulas automáticas, bridas para tubería o recipientes a presión.

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Fuga en Válvula de Vapor

¿Por qué Fugan las Válvulas?

El empaque de una válvula es un sello de contacto y su forma de operar se basa en mantener un espacio muy pequeño entre dos superficies. Adicionalmente, se requiere una fuerza que mantenga unidas estas dos superficies.

  • La empaquetadura instalada en la caja o estopero de una válvula, tiene la capacidad de adaptarse y cuenta con la elasticidad para acondicionarse entre la superficie de la caja de empaques y el vástago, con el fin de mantener un estrecho espacio de sellado.
  • La compresión ejercida por los pernos del prense en combinación con la elasticidad interna del material del empaque, suministran la fuerza necesaria para mantener el sellado de la válvula. La falla en el sellado se presenta cuando uno o ambos de estos requisitos no se cumplen.
  • No es sólo cuestión de aumentar la fuerza de compresión en los empaques para mejorar su rendimiento, esta práctica genera el aumento de la fricción en el vástago afectando el buen funcionamiento del sistema de sellado.
  • El reto para el personal de Ingeniería, es calcular la fuerza de sellado correcta para equilibrar un buen sellado y una fricción aceptable en el vástago.

Las válvulas pequeñas que no operan correctamente, generalmente son reemplazadas por válvulas nuevas, ya que con frecuencia es más económico cambiarlas que repararlas. Las válvulas de baja emisión (certificadas según API624, ISO15848-1 o TA-Luft) se encuentran fácilmente disponibles en el almacén de ciertas empresas.

Sin embargo, las válvulas más grandes requieren una inversión mayor para cumplir con las regulaciones actuales. La actualización de las válvulas podría ser la opción más rentable. Aunque existen una serie de factores que se deben considerar.

Resolver las dificultades de las Fugas: Condiciones del Diseño de la Válvula

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La carga viva reduce la pérdida de carga del perno al utilizar los discos de resorte.

Para que una válvula con varios años de operación, selle de acuerdo con los últimos requisitos de las regulaciones de emisiones, se deben observar más de cerca los mecanismos que afectan el sellado. Existen varias áreas en las que es posible mejorar la confiabilidad del sellado.

Caja Prensaestopas: Las válvulas antiguas, en ocasiones tienen una caja prensaestopas extremadamente profunda. En el pasado se pensaba que una caja prensaestopas profunda con cavidad para varios anillos sellaban mejor, pero en realidad causan más relajación de la empaquetadura, una alta fricción en el vástago y bajo rendimiento de sellado. El número ideal de anillos de empaquetadura en la caja es de cinco. La caja prensaestopas profunda, se pueden mejorar fácilmente al instalar en el fondo un buje metálico o de carbón bipartido.

Pernos / Espárragos: Los pernos o espárragos del prense, son cruciales para aplicar la fuerza de compresión correcta en el conjunto de empaques y, en consecuencia, lograr el sellado. Los pernos viejos corroídos y deformados plásticamente no pueden realizar esta función. Por lo tanto, es importante cambiar los pernos en una válvula vieja preferentemente durante el reemplazo del conjunto de anillos de empaque.

Lubricación: Los pernos y turcas del prense deben lubricarse con antiadherente que contenga un factor K o coeficiente de fricción conocido. Los pernos no lubricados tienen un coeficiente de fricción que puede variar +/- 40%. Los pernos lubricados tienen una variación de +/- 20%. Los lubricantes deben tener una pequeña variación entre el factor K de la tuerca húmeda y el factor K la tuerca seca, lo anterior garantiza que sea confiable el retorqueo en la válvula después de un tiempo de operación. Los antiadherentes de níquel o similares son los lubricantes que se deben utilizar.

Fuerza aplicada en el prense: Los espárragos del prense en general tienen una elasticidad muy baja. Los ciclos térmicos, los picos de presión, la relajación, el desgaste o la extrusión de la empaquetadura, pueden ocasionar la pérdida de la fuerza ejercida por el prense. Para estos casos, la incorporación de carga viva mejora significativamente el rendimiento al garantizar la fuerza correcta del prense durante un período de tiempo más prolongado.

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Seleccione empaquetaduras de grafito con inhibidores de corrosión para evitar corrosión en el equipo.

Composición de la Empaquetadura: La condición del vástago de la válvula y la caja prensaestopas, es crucial para el funcionamiento correcto de la válvula. Las picaduras producidas por la corrosión pueden ocurrir debido a una reacción electroquímica entre el empaque de grafito y el vástago de la válvula. Por lo tanto, el empaque de la válvula de grafito de alto rendimiento debe tener un inhibidor de corrosión pasivo para prevenir estos problemas.

Condiciones del vástago de la válvula: El desgaste del vástago debe estar dentro de ciertos límites. Los vástagos que se encuentran en mal estado deben ser reemplazados o maquinados.

Caja de Empaques / Prense: El fondo de la caja de empaques debe ser plano y no presentar ángulo. Lo mismo aplica para la parte inferior del prense.

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Corrosión galvánica del vástago: Los vástagos de este tipo deben reemplazarse o reelaborado

La Labor de la Tecnología de Sellado

Los requisitos normativos más estrictos respecto a las emisiones fugitivas han contribuido en lograr enormes mejoras en la tecnología de sellado para válvulas en los último 10 años.

  • Las normas o estándares de prueba de emisiones para las empaquetaduras se encuentran disponibles para comparar el desempeño de los empaques.
  • La reciente tecnología de empaquetadura de bajas emisiones, incluso puede lograr que válvulas antiguas, cumplan con los requisitos de emisiones más recientes.

En resumen, si se tienen válvulas antiguas, no se tiene excusa para no cumplir con las normas actuales de emisiones fugitivas de la industria. Como se describió anteriormente, existen técnicas y nuevas tecnologías disponibles para sellar válvulas y lograr que funcionen bien. Se pueden actualizar las plantas para cumplir con la legislación vigente de emisiones sin grandes inversiones de capital al extender la vida útil de los equipos que se encuentra actualmente en funcionamiento.

Si deseas recibir asistencia para seleccionar las mejores soluciones de sellado para válvulas, no dude en ponerse en contacto con nuestros expertos. Pregunte a un Experto.

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