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MANTENIMIENTO Y REPARACIÓN DE VÁLVULA (Las juntas no son iguales)
- Autor:GREG JOHNSON
- Fuente:http://www.valvemagazine.com/
- Suelte el:2018-06-20
Los empaques se encuentran cerca de la parte inferior de la cadena alimenticia de los componentes de la válvula; corte, materiales del cuerpo y embalaje parecen obtener mucha más presión. Pero las juntas sirven para un propósito importante: son el sello estático entre los componentes de la válvula no móviles, generalmente el cuerpo y el bonete. Sin juntas, esas dos (y algunas veces tres) partes del cuerpo o cuerpo / bonete tendrían una gran dificultad para sellar después del ensamblaje. Es importante que el personal de mantenimiento y reparación comprenda qué son las juntas y cómo funcionan, ya que muchas de esas juntas deberán reemplazarse o repararse.
Las juntas han existido siempre y cuando las válvulas hayan sido fabricadas. Aunque existen algunos diseños sin juntas, como los tipos roscados y roscados de bonete, la mayor parte de las válvulas lineales y de retención actuales tienen empaquetaduras.
Las primeras juntas fueron hechas de materiales orgánicos como el yute o el lino. El caucho natural era una opción popular antes de que los materiales de amianto a base de crisotilo se pusieran de moda a comienzos del siglo XX. El asbesto, el caucho y el hierro blando (en realidad, acero blando) fueron los materiales de las juntas industriales preferidos hasta alrededor de los años cincuenta.
Mientras que las juntas se encuentran en casi todas las válvulas de cuerpo de dos piezas, la mayor parte de la atención en los materiales de la junta y el diseño de la junta se centra en las válvulas de tipo lineal o de varias vueltas. En muchos casos, las juntas de válvula de cuarto de vuelta son más un sello de ingeniería o una pieza componente, en lugar de una junta estándar. Las juntas o juntas de cuarto de vuelta también son generalmente mucho más pequeñas en sección transversal que sus primos de múltiples vueltas.
Las juntas han existido siempre y cuando las válvulas hayan sido fabricadas. Aunque existen algunos diseños sin juntas, como los tipos roscados y roscados de bonete, la mayor parte de las válvulas lineales y de retención actuales tienen empaquetaduras.
Las primeras juntas fueron hechas de materiales orgánicos como el yute o el lino. El caucho natural era una opción popular antes de que los materiales de amianto a base de crisotilo se pusieran de moda a comienzos del siglo XX. El asbesto, el caucho y el hierro blando (en realidad, acero blando) fueron los materiales de las juntas industriales preferidos hasta alrededor de los años cincuenta.
Mientras que las juntas se encuentran en casi todas las válvulas de cuerpo de dos piezas, la mayor parte de la atención en los materiales de la junta y el diseño de la junta se centra en las válvulas de tipo lineal o de varias vueltas. En muchos casos, las juntas de válvula de cuarto de vuelta son más un sello de ingeniería o una pieza componente, en lugar de una junta estándar. Las juntas o juntas de cuarto de vuelta también son generalmente mucho más pequeñas en sección transversal que sus primos de múltiples vueltas.
HOY, LA MAYORÍA DEL ENSAMBLADO DEL CUERPO / BONNET BOLTING
REQUIERE EL USO DE EQUIPOS DE CONTROL DE TORQUE ESPECIALIZADOS,
TALES COMO ESTE APRIETE DE PERNO HIDRÁULICO
TRES ESTILOS
Los estilos actuales de juntas se pueden diferenciar por el tipo de fuerza generada para hacer que se sellen. Las juntas más simples se llaman juntas de "aplastamiento". Estas juntas planas dependen de la fuerza bruta para apretar fuertemente la junta entre dos superficies planas, llenando cualquier imperfección en las superficies de sellado de la brida. Los materiales de estilo aplastado más comunes son el politetrafluoroetileno (PTFE), el caucho y el metal corrugado blando. Estos materiales funcionan bien para contener presiones moderadas de 300 psi o menos.
Las juntas de "aplastamiento controlado" usan fuerza para sellar, aunque la tasa de aplastamiento generalmente está limitada por espigas o diseños geométricos que evitan el exceso de torque. La junta de aplastamiento controlada más común es del tipo espiral. Para lograr la máxima efectividad, la compresión se limita a alrededor del 20-30% de la altura de la junta relajada. Además, la empaquetadura enrollada en espiral debe estar contenida en su diámetro interno (ID) y diámetro externo (OD) para evitar la delaminación de los anillos alternados de metal y material de relleno.
Las juntas de "aplastamiento controlado" usan fuerza para sellar, aunque la tasa de aplastamiento generalmente está limitada por espigas o diseños geométricos que evitan el exceso de torque. La junta de aplastamiento controlada más común es del tipo espiral. Para lograr la máxima efectividad, la compresión se limita a alrededor del 20-30% de la altura de la junta relajada. Además, la empaquetadura enrollada en espiral debe estar contenida en su diámetro interno (ID) y diámetro externo (OD) para evitar la delaminación de los anillos alternados de metal y material de relleno.
Esta imagen muestra las laminaciones de alternancia
acero inoxidable y PTFE en esta junta de espiral de 3 pulgadas de diámetro.
Las juntas de espiral se pueden hacer en prácticamente cualquier tamaño y diámetror.
Un estilo más nuevo de junta de aplastamiento controlado es el tipo Kammprofile. Esta junta se basa en una multitud de pequeñas estrías diseñadas para desviar o morder en un material de superficie como el grafito. Los tipos de Kammprofile se han adaptado con éxito a muchas aplicaciones que alguna vez fueron el único dominio de la junta en espiral.
Una tercera junta de aplastamiento controlado es la junta tipo anillo (RTJ). La junta RTJ se basa en un anillo ovalado u octagonal que descansa entre dos ranuras suavemente maquinadas. El anillo RTJ debe ser más suave que las ranuras de acoplamiento para permitir una ligera deformación o "ajuste" en las ranuras. Al igual que muchas otras innovaciones de válvulas, el diseño RTJ se originó en Texas. Se utilizó por primera vez en los campos petrolíferos del oeste de Texas en la década de 1920 y, hasta que la mayor generación se retiró, también se lo conocía como un "Joint de Texas".
El último estilo de junta es el diseño "asistido por presión". Estas juntas también se conocen como sellos de presión. Se originaron en Alemania en la década de 1920, donde fueron utilizados para trabajos de investigación de alta presión. No fue sino hasta mediados de la década de 1940 que el sello de presión encontró uso en el diseño de la válvula como un excelente sello de junta a alta temperatura y alta presión.Originalmente, los anillos de sellado a presión estaban hechos de acero suave y recubiertos con plata. Este diseño funcionó bien, pero el plateado fue fácil de rayar. Los desarrollos a fines del siglo XX dieron lugar a juntas de sellado a presión hechas de un compuesto de acero inoxidable y grafito. Estas juntas compuestas ofrecen un sellado superior debido a su capacidad para anular los efectos negativos de pequeños arañazos o deformidades en el cuerpo de la válvula en el punto donde el sello de presión hace contacto.
Una tercera junta de aplastamiento controlado es la junta tipo anillo (RTJ). La junta RTJ se basa en un anillo ovalado u octagonal que descansa entre dos ranuras suavemente maquinadas. El anillo RTJ debe ser más suave que las ranuras de acoplamiento para permitir una ligera deformación o "ajuste" en las ranuras. Al igual que muchas otras innovaciones de válvulas, el diseño RTJ se originó en Texas. Se utilizó por primera vez en los campos petrolíferos del oeste de Texas en la década de 1920 y, hasta que la mayor generación se retiró, también se lo conocía como un "Joint de Texas".
El último estilo de junta es el diseño "asistido por presión". Estas juntas también se conocen como sellos de presión. Se originaron en Alemania en la década de 1920, donde fueron utilizados para trabajos de investigación de alta presión. No fue sino hasta mediados de la década de 1940 que el sello de presión encontró uso en el diseño de la válvula como un excelente sello de junta a alta temperatura y alta presión.Originalmente, los anillos de sellado a presión estaban hechos de acero suave y recubiertos con plata. Este diseño funcionó bien, pero el plateado fue fácil de rayar. Los desarrollos a fines del siglo XX dieron lugar a juntas de sellado a presión hechas de un compuesto de acero inoxidable y grafito. Estas juntas compuestas ofrecen un sellado superior debido a su capacidad para anular los efectos negativos de pequeños arañazos o deformidades en el cuerpo de la válvula en el punto donde el sello de presión hace contacto.
Se muestra una junta laminada en espiral deslaminada
al lado de junta de reemplazo prístina.
La delaminación puede causar fugas catastróficas y
daños en los componentes de las tuberías aguas abajo.
JUNTAS PARA APLICACIONES ESPECÍFICAS
Los tipos de válvulas, clases de presión y tamaños utilizan cada uno tipos de juntas específicas por varias razones. Las válvulas en aplicaciones ambientales de baja presión, como agua y aguas residuales, funcionan muy bien con materiales de lámina como el caucho o, en casos donde el medio es duro, PTFE. Las juntas tóricas de goma también se usan a menudo como juntas en estos tipos de válvulas.
Muchas válvulas en la industria química son pequeñas y comúnmente solo ven presiones más bajas. Estas válvulas, a menudo hechas de acero inoxidable, también funcionan muy bien con materiales de PTFE en láminas. En los casos donde se requiere un poco más de resistencia del PTFE, los aditivos de materiales tales como vidrio y grafito se pueden mezclar con el material base antes de la formación final. Para las válvulas Clase 300 de bonete redondo, se especifica el tipo enrollado en espiral o Kammprofile.
La mayoría de las válvulas industriales de acero de la Clase 150 utilizan una junta ondulada de acero al carbono recubierta de grafito. Esta combinación de grafito y acero blando de deformación fácil funciona bien para los bonetes rectangulares de las válvulas de compuerta Clase 150. Los bonetes redondos de las válvulas de control y globo de clase 150 generalmente son el hogar de la empaquetadura de Kammprofile o de espiral. Las especificaciones de juntas para válvulas de compuerta, globo y retención en refinería y servicio petroquímico se detallan en las especificaciones del American Petroleum Institute (API): 594, 600, 602, 603 y 623.
A medida que las presiones aumentan, también cambia el diseño de los sellos de juntas apropiados. Las válvulas de refinería API de la Clase 300 y, en algunos casos, las Clases 600, 900 y 1500, utilizan una empaquetadura en espiral o Kammprofile totalmente equipada. Cuando las presiones son mayores que la Clase 300, a menudo se utiliza el diseño RTJ o sello de presión. Las juntas RTJ están disponibles en acero al carbono blando, aceros de baja aleación y aceros inoxidables para cumplir con prácticamente cualquier requisito de material del cuerpo de la válvula.
La mayoría de las válvulas industriales de acero de la Clase 150 utilizan una junta ondulada de acero al carbono recubierta de grafito. Esta combinación de grafito y acero blando de deformación fácil funciona bien para los bonetes rectangulares de las válvulas de compuerta Clase 150. Los bonetes redondos de las válvulas de control y globo de clase 150 generalmente son el hogar de la empaquetadura de Kammprofile o de espiral. Las especificaciones de juntas para válvulas de compuerta, globo y retención en refinería y servicio petroquímico se detallan en las especificaciones del American Petroleum Institute (API): 594, 600, 602, 603 y 623.
A medida que las presiones aumentan, también cambia el diseño de los sellos de juntas apropiados. Las válvulas de refinería API de la Clase 300 y, en algunos casos, las Clases 600, 900 y 1500, utilizan una empaquetadura en espiral o Kammprofile totalmente equipada. Cuando las presiones son mayores que la Clase 300, a menudo se utiliza el diseño RTJ o sello de presión. Las juntas RTJ están disponibles en acero al carbono blando, aceros de baja aleación y aceros inoxidables para cumplir con prácticamente cualquier requisito de material del cuerpo de la válvula.
La junta del sello de presión está en casa en las aplicaciones de presión / temperatura más altas. Su capacidad de sellar más fuerte a medida que aumenta la presión es una característica ventajosa. Sin embargo, las juntas de sellado a presión también pueden ser muy volátiles si su dieta de alta presión se reduce considerablemente. Este sello hermético de alta presión puede fugarse fácilmente si la presión de trabajo disminuye significativamente y los pernos del bonete no se vuelven a apretar.
Este es un ejemplo de falla de un laminado de grafito
Junta de acero suave en una válvula de compuerta Clase 150.
La falla creó una fuga catastrófica.
APRIETE APROPIADO
Para que todas estas juntas funcionen tal como están diseñadas, se debe aplicar el par adecuado al perno y, por lo tanto, a la junta misma. La carga aplicada a la junta es el resultado de la fuerza del resorte aplicada por el atornillado de la junta. El "resorte" proviene de apretar los pernos a un porcentaje de su límite elástico máximo. Siempre que el torque sea menor que el límite elástico máximo, el perno funcionará como un resorte apretado. Si se excede el límite de fluencia, el perno se deformará y se volverá un poco más largo de lo que originalmente era: no volverá a su longitud original y se "aflojará".
En años pasados, la herramienta principal para apretar los tornillos era una llave de mano o una llave de impacto accionada por aire. Con el énfasis de hoy en la fabricación de calidad y la refabricación (reparación), combinadas con la preocupación por las emisiones fugitivas, los métodos de torsión con fuerza bruta del pasado ya no están de moda. En las plantas de montaje de válvulas y talleres de reparación de hoy en día, el parloteo molesto y fuerte de las llaves de impacto ha sido silenciosamente reemplazado por el casi silencio de las llaves dinamométricas controladas hidráulicamente. Estos dispositivos proporcionan la cantidad exacta de par donde y cuando sea necesario para apretar los tornillos de la junta.Las juntas RTJ requieren surcos lisos cuidadosamente maquinados
para que la junta de metal se selle correctamente.
La junta RTJ también debe ser más suave que el material de la ranura por lo
puede deformarse ligeramente en el área de la ranura.
¿QUÉ PUEDE IR MAL?
Siempre que el par sea correcto, las superficies de las bridas son exactamente paralelas, el material de la junta es el correcto, las dimensiones de la junta son las correctas, el acabado superficial de las caras de la brida es correcto y la junta se ensambló correctamente, nada puede salir mal ¡Todas las juntas del bonete de la válvula funcionan perfectamente y nunca se escapan!
La realidad es que a veces las uniones de válvula con empaquetaduras fallan ya sean juntas planas o juntas RTJ. La causa más común es una carga incorrecta en la junta. Esto puede provenir de utilizar una junta incorrecta o de no apretar los pernos según sea necesario para lograr un buen sellado. El problema de apriete incorrecto puede deberse a un par de apriete excesivo o excesivo.
Las empaquetaduras con espiral pueden fallar catastróficamente si no hay un hombro o anillo en la identificación para evitar la delaminación del metal y los anillos del material de relleno. El uso de una junta tipo aplastamiento en una aplicación que requiere un estilo de aplastamiento controlado también puede causar una fuga importante. El acabado de las superficies de la junta debe cumplir los requisitos del tipo de junta. Cualquier rasguño lateral en la superficie de sellado de la junta puede provocar una fuga. Si un anillo de junta RTJ es demasiado duro y el par de atornillado demasiado alto, la junta anular puede deformar las ranuras de la brida del cuerpo y del bonete, lo que da como resultado una junta con fugas.
Los diseños de junta y las técnicas de ensamblaje han mejorado junto con los avances en el diseño de las válvulas donde se instalan. Aunque no existe una junta perfecta, la multitud de diseños y materiales disponibles en la actualidad hacen que seleccionar la junta correcta para cada aplicación sea mucho más fácil que hace 75 años. Sin embargo, se requieren técnicas de ensamblaje adecuadas para garantizar que estas juntas funcionen como deberían.
Las ranuras RTJ deben ser lisas en los lados donde
toques de juntas o fugas ocurrirán. Esta dañado
La ranura RTJ requerirá mecanizado y posiblemente reparación de soldadura.