Principios para la instalación y selección de válvulas en plantas químicas.

Principios para la instalación y selección de válvulas en plantas químicas.

Esta regulación se aplica a los sistemas de procesos químicos. Las válvulas mencionadas no incluyen válvulas de seguridad, trampas de vapor, válvulas de muestreo o válvulas reductoras de presión, pero sí incluyen la instalación de limitadores de flujo, bridas ciegas y otros componentes de tuberías con funciones similares a las válvulas, denominadas colectivamente válvulas de cierre..La función de las válvulas de cierre es aislar fluidos o cambiar la dirección de su flujo, y su instalación debe basarse en los requisitos de producción (incluyendo operación normal, arranque y parada, y condiciones especiales), mantenimiento y seguridad, mientras considerando también la viabilidad económica.

Ajuste de válvulas y selección de la categoría adecuada (no modelo). La selección de válvulas es una tarea importante para los profesionales de sistemas de procesos al preparar diagramas P&ID. El contenido descrito en este reglamento tiene en cuenta los requisitos generales de producción y seguridad. Cuando los profesionales de sistemas hacen referencia a este reglamento para el diseño de ingeniería, deben tomar decisiones basadas en las condiciones específicas del proyecto, las condiciones climáticas locales, la cooperación entre plantas, los requisitos operativos de la instalación, las características del fluido, los requisitos especiales del usuario y las consideraciones económicas.

Selección de categorías de válvulas en diseño de ingeniería.

Factores a considerar al seleccionar

La selección de válvulas se basa en un amplio equilibrio y comparación de la racionalidad operativa, de seguridad y económica, resultado de la experiencia. Se deben proporcionar las siguientes condiciones originales antes de seleccionar una válvula:

1.Propiedades físicas

(1) Estado material a. Para los materiales gaseosos, el estado incluye datos relevantes de propiedades físicas, ya sea un gas puro o una mezcla, la presencia de gotitas o partículas sólidas y si contiene componentes propensos a la condensación. b. Para materiales líquidos, el estado incluye datos de propiedades físicas relevantes, ya sea un componente puro o una mezcla, la presencia de componentes volátiles o gases disueltos (que pueden formar un flujo de dos fases al reducir la presión), la presencia de partículas sólidas, y la viscosidad, el punto de congelación o el punto de fluidez del líquido.

(2) Otras propiedades: Esto incluye corrosividad, toxicidad, solubilidad en materiales estructurales de válvulas, inflamabilidad, explosividad y otras características relacionadas. Estas propiedades pueden afectar no sólo la selección del material sino que también pueden imponer requisitos estructurales especiales o requerir grados más altos de tubería.

2.Condiciones de trabajo en estado de funcionamiento.

(1) Condiciones de trabajo en funcionamiento normal a. Considere la temperatura y la presión en condiciones normales de trabajo y también tenga en cuenta las condiciones durante el arranque, el apagado o la regeneración. Por ejemplo, la válvula de descarga de la bomba debe tener en cuenta la presión máxima de cierre de la bomba. b. Si la temperatura de regeneración del sistema es significativamente más alta que la temperatura normal pero la presión se reduce, considere los efectos combinados de la temperatura y la presión para dichos sistemas. do. Continuidad de operación: la frecuencia de apertura y cierre de la válvula también afecta los requisitos de resistencia al desgaste. Para sistemas con conmutación frecuente, considere instalar válvulas dobles.

(2) Caída de presión permitida en el sistema a. Si el sistema permite una caída de presión pequeña o permite una caída de presión mayor sin requerir ajuste de flujo, elija un tipo de válvula con una caída de presión pequeña, como válvulas de compuerta o válvulas de bola de paso directo. b. Si se requiere un ajuste de flujo, seleccione un tipo de válvula con buen rendimiento de regulación y una cierta caída de presión (la proporción de la caída de presión con respecto a la caída de presión total de la tubería y la sensibilidad de la regulación están relacionadas).

(3) Condiciones ambientales para la válvula En ambientes exteriores fríos, especialmente para materiales químicos, los materiales del cuerpo de la válvula generalmente no deben ser hierro fundido, sino acero fundido (o acero inoxidable).

3.Funciones de las válvulas

(1) Cierre: Casi todas las válvulas tienen una función de corte. Para un corte simple sin ajuste de flujo, se pueden usar válvulas de compuerta y válvulas de bola. Para un corte rápido, son más adecuadas las válvulas de obturador, las válvulas de bola y las válvulas de mariposa. Las válvulas de globo pueden ajustar el flujo y proporcionar corte. Las válvulas de mariposa también son adecuadas para regular grandes caudales.

(2) Cambiar la dirección del flujo: Las válvulas de bola o válvulas de tapón de dos vías (paso en forma de L) o de tres vías (paso en forma de T) pueden cambiar rápidamente la dirección del flujo. Dado que una válvula puede realizar las funciones de dos o más válvulas de paso directo, esto simplifica la operación, garantiza una conmutación precisa y reduce los requisitos de espacio.

(3) Regulación y Control: Las válvulas de globo y las válvulas de émbolo pueden satisfacer las necesidades generales de ajuste de flujo, mientras que las válvulas de aguja se utilizan para ajustes finos. Para una regulación estable en un amplio rango de caudal (presión, caudal), es más adecuada una válvula de mariposa.

(4) Prevención de reflujo: Para evitar el reflujo de materiales, se debe utilizar una válvula de retención.

(5) Funciones adicionales: Para diferentes procesos de producción, se pueden seleccionar válvulas con funciones adicionales, como aquellas con camisas, puertos de drenaje y derivaciones, o válvulas con puertos de purga para evitar la sedimentación de partículas sólidas.

4.Actuación de válvulas de conmutación: la mayoría de las válvulas operadas localmente utilizan volantes. Para válvulas con ciertos requisitos operativos, como aquellas que requieren fuerzas o ajustes específicos, se pueden emplear métodos de actuación alternativos.

Para válvulas que se encuentran a distancia, se pueden utilizar ruedas de cadena o varillas extendidas. Algunas válvulas de gran diámetro tienen motores integrados en su diseño debido al alto par requerido para su funcionamiento. En entornos explosivos se deben utilizar los correspondientes motores antideflagrantes.

Válvulas de control remoto: Los tipos de accionamiento de las válvulas de control remoto incluyen neumático, hidráulico y eléctrico. Entre los actuadores eléctricos, se encuentran las electroválvulas y las electroválvulas. La elección debe basarse en las necesidades y las fuentes de energía disponibles.

Características y aplicaciones de varios tipos de válvulas

1. Válvula de compuerta

(1) Cuando el fluido fluye a través de una válvula de compuerta, no cambia de dirección. Cuando está completamente abierta, la válvula de compuerta tiene uno de los coeficientes de resistencia más bajos entre todos los tipos de válvulas y tiene una amplia gama de diámetros, presiones y temperaturas aplicables. En comparación con una válvula de globo del mismo diámetro, su tamaño de instalación es más pequeño, lo que la convierte en el tipo más utilizado en instalaciones de producción química. (2) Las válvulas de compuerta tienen dos tipos de manijas: vástago ascendente y vástago no ascendente. La válvula de compuerta de vástago ascendente es particularmente útil para alternar entre dos o más dispositivos idénticos, ya que el vástago ascendente indica claramente el estado abierto o cerrado de la válvula. (3) Cuando la válvula de compuerta está parcialmente abierta, el núcleo de la válvula es propenso a vibrar , por lo que las válvulas de compuerta solo son adecuadas para situaciones completamente abiertas o completamente cerradas y no son adecuadas para aplicaciones que requieren ajuste de flujo (4) Las válvulas de compuerta tienen ranuras dentro del cuerpo de la válvula, por lo que no son adecuadas para fluidos que contienen partículas sólidas. Se han desarrollado válvulas con puertos de purga para manejar tales situaciones.

2. Válvula de globo

(1) Las válvulas de globo se utilizan ampliamente en procesos químicos. Ofrecen un rendimiento de sellado confiable y son adecuados para la regulación del flujo. Por lo general, se instalan en las salidas de bombas, medidores de flujo aguas arriba de las válvulas de control y otros lugares donde es necesario ajustar el flujo. (2) A medida que el fluido cambia de dirección a través del núcleo de la válvula, hay una caída de presión significativa y pueden acumularse partículas sólidas en el asiento de la válvula, lo que las hace inadecuadas para suspensiones. (3) Las válvulas de globo son de mayor tamaño en comparación con las válvulas de compuerta del mismo diámetro, lo que limita su diámetro máximo (normalmente DN 150–200). (4) Las válvulas de globo tipo Y y en ángulo tienen caídas de presión más pequeñas en comparación con las válvulas de paso directo estándar, y las válvulas en ángulo también brindan funcionalidad de cambio de dirección. (5) Las válvulas de aguja son un tipo de válvula de globo con núcleo cónico, adecuadas para ajustes finos de flujo o como válvulas de muestreo.

3. Tapón, pistón y Válvulas de bola

(1) Estos tres tipos de válvulas tienen funciones similares y pueden abrirse o cerrarse rápidamente. El núcleo de la válvula tiene aberturas transversales, lo que permite que el líquido fluya directamente con una caída de presión mínima, lo que las hace adecuadas para suspensiones o líquidos viscosos. El núcleo de la válvula se puede fabricar con conductos en forma de "T" o "L" para crear válvulas de tres o cuatro vías. Tienen una forma regular y pueden convertirse fácilmente en válvulas encamisadas con fines de aislamiento. Estos tipos también se pueden convertir convenientemente en válvulas neumáticas o eléctricas para control remoto. (2) La principal diferencia es que las válvulas de pistón y de bola generalmente tienen presiones de trabajo ligeramente más altas.

4. Válvula de mariposa

Las válvulas de mariposa ofrecen cierta funcionalidad de regulación de flujo y son particularmente adecuadas para ajustes de flujo grandes. Su temperatura de uso está limitada por el material de sellado.

5. Válvula de retención

(1) Las válvulas de retención se utilizan para evitar el reflujo de fluidos. Por lo general, se utilizan para evitar contaminación, aumento de temperatura o daños mecánicos debido al flujo inverso. (2) Los tipos comunes incluyen válvulas de retención de oscilación, de elevación y de retención de bola. Las válvulas de retención de oscilación tienen diámetros mayores que los otros dos tipos y pueden instalarse en tuberías horizontales o verticales (con flujo ascendente en tuberías verticales). Las válvulas de retención de elevación y de bola tienen diámetros más pequeños y solo se pueden instalar en tuberías horizontales. (3) Las válvulas de retención solo son efectivas para prevenir el reflujo repentino y pueden tener un sellado menos efectivo. Para materiales que requieren estrictamente no mezclarse, se deben tomar medidas adicionales. (4) Cuando la entrada de la bomba centrífuga está en estado de succión, una válvula inferior instalada en el extremo del tubo de entrada también sirve como válvula de retención para mantener el líquido dentro de la bomba. Cuando el contenedor está abierto, la válvula inferior puede equiparse con una rejilla de filtro.

6. Válvulas de diafragma y de abrazadera para tubería

Estas válvulas aseguran que el fluido solo entre en contacto con el diafragma o la manguera, sin tocar otras partes del cuerpo de la válvula. Son especialmente adecuados para fluidos corrosivos, líquidos viscosos o suspensiones. Sin embargo, su uso está limitado por el material del diafragma o manguera.

Colocación de válvulas en los límites

En los límites de las tuberías de proceso y materiales de servicios públicos dentro de una planta (generalmente en el interior de los límites de la planta), se deben instalar válvulas de corte, con las siguientes excepciones:

(1) Sistemas de escape. (2) Tuberías de ventilación para tanques de descarga de emergencia ubicados fuera del límite. Si en estos casos se deben instalar válvulas, también se deben sellar con plomo (C.S.O). (3) Tuberías que no causan contaminación cruzada ni accidentes. (4) Tuberías donde no se requiere medición.

La ubicación de las válvulas en los límites se ilustra de varias maneras en la Figura 1.2. Entre ellos:

(1) Es adecuado para corte de material en general. (2) (4) (5) Debe usarse cuando prevenir fugas internas de las válvulas es crucial debido a posibles riesgos de seguridad como explosiones o incendios, o para evitar problemas críticos de calidad del producto. Se agregan persianas a las válvulas para garantizar que no haya fugas. (3) y (5) Son adecuados para casos en los que se requiere purga aguas arriba o aguas abajo después de la alimentación del material. La válvula "a" se puede utilizar para purgar, drenar e inspeccionar fugas, y se pueden instalar instrumentos de medición entre dos válvulas en serie. (5) Es adecuado para lugares donde las fluctuaciones de presión pueden ser significativas, ya que una válvula de retención puede proporcionar un corte instantáneo.

Colocación de válvulas de raíz

Cuando es necesario entregar un medio a varios usuarios, se debe instalar una válvula de raíz cerca de la tubería principal, además de la válvula de corte cerca del equipo. Esta válvula de raíz facilita el mantenimiento, el ahorro energético y la prevención de heladas. Se utiliza comúnmente en sistemas de materiales utilitarios (por ejemplo, vapor, aire comprimido, nitrógeno, etc.). Se requiere la misma configuración cuando un material de proceso (por ejemplo, solvente) se suministra a múltiples usuarios. La válvula que se muestra en la Figura 1.3 es un ejemplo de válvula de raíz.

En tuberías a presión, las válvulas de raíz deben colocarse lo más cerca posible de la tubería principal cuando sea necesario ahorrar energía y prevenir heladas. Todos los ramales de materiales de servicios públicos en instalaciones químicas deben tener válvulas de raíz para evitar paradas de la planta o de toda la planta debido a fallas de válvulas individuales. Para las tuberías de vapor y agua aérea, incluso si solo suministran un solo dispositivo o equipo, se debe agregar una válvula de raíz si la tubería de derivación excede una cierta longitud para reducir las zonas muertas, disminuir el consumo de energía y evitar la congelación.

Para más de un dispositivo que utiliza vapor de reserva, la necesidad de válvulas de raíz de tubería de derivación separadas debe determinarse en función de su importancia en la producción. Las válvulas de raíz para los ramales de materiales de servicios públicos deben ser diseñadas por el equipo de ingeniería de tuberías, y el equipo de ingeniería de procesos debe verificar la idoneidad de los ramales. Las válvulas de raíz deben indicarse en el P&ID del material de servicios públicos (diagrama de distribución).