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PDVSA MANUAL DE INGENIERIA DE DISEÑO VOLUMEN 13–III GUIA DE INGENIERIA

PDVSA N°

TITULO

90617.1.040

0

MAR.94

REV.

FECHA

APROBADA

APROB. Eliecer Jiménez

E1994

SELECCION DE VALVULAS

DESCRIPCION FECHA MAR.94

20

L.T.

PAG.

REV.

APROB. Alejandro Neswki

E.J.

A.N.

APROB. APROB. FECHA MAR.94

ESPECIALISTAS

GUIA DE INGENIERIA

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Indice volumen

Indice norma

INDICE 1 INTRODUCCION . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

2 APLICACIÓN DE LAS VÁLVULAS . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3

3 ACCESORIOS DE VÁLVULAS Y CARACTERÍSTICAS . . . . . . . . .

6

3.1 3.2 3.3 3.4 3.5

Conexiones de Extremos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Engranajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Derivaciones para Igualar Presión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Tamaño de Válvula de Derivación Igualadora de Presión . . . . . . . . . . . . . Dispositivos Aseguradores de Válvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6 6 7 7 8

4 VENTEOS, DRENAJES Y SALIDAS PARA MUESTRAS . . . . . . . .

8

4.1 4.2 4.3 4.4

Ubicación de Venteos y Drenajes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Venteos y Drenajes Indicados en el D.T.I. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conexiones para Venteos, Drenajes y Servicios en Recipientes . . . . . . . Tamaño Mínimo (Pulg) de Conexiones para Venteos, Drenajes y Servicios para Recipientes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Selección del Tipo de Válvula . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Conexiones para Muestras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

9 10 10

5 VÁLVULAS PARA BOMBAS Y COMPRESORES . . . . . . . . . . . . . .

10

4.5 4.6 5.1 5.2 5.3

8 9 9

Válvulas para Bloqueo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Válvulas de Retención . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Omisiones de Válvulas de Retención . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

10 11 12

6 VÁLVULAS EN RECIPIENTES E INTERCAMBIADORES . . . . . . .

12

6.1 6.2

Ubicación de Válvulas para Bloqueo en Torres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Requerimientos de Válvulas para Bloqueo y Ubicación en Recipientes e Intercambiadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Omisión de Válvulas para Bloqueo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

13 14

7 VÁLVULAS EN SISTEMAS DE VAPOR Y CONDENSADO . . . . . .

14

6.3 7.1 7.2

12

Válvulas para Bloqueo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Extremos de Salida de Válvulas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

14 15

8 VÁLVULAS EN ESTACIONES DE CONTROL . . . . . . . . . . . . . . . . .

15

8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6

Válvulas de Control Automático . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Válvulas de Desvío . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Válvulas para Bloqueo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Requerimientos de Válvula de Drenaje . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Guía para el Uso de Válvulas de Bloqueo y Desvío en Válvulas de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Factor Económico de Decisión . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

15 15 15 16 16 17

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8.7 8.8

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Limitaciones por Velocidad del Sonido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Válvulas de Control de Tres Pasos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

17 17

9 APLICACIÓN MISCELÁNEA DE VÁLVULAS . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18

9.1 9.2 9.3 9.4 9.5 9.6

Medidor de Area Variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prevención de Contaminación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Servicios Generales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Sistemas de Combustible . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Límites de Batería (aislamiento) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Prevención de Sifón . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

18 18 18 18 18 19

10 ESPECIFICACIONES DE MATERIAL PARA VÁLVULAS . . . . . . .

19

10.1 Materiales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

19

11 PERFORACIONES “TAPPING”DE VÁLVULAS . . . . . . . . . . . . . . . .

19

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INTRODUCCIÓN Esta guía tiene el propósito de familiarizar al ingeniero con el tipo básico de válvula recomendada para uso en servicios específicos, y de esta manera promover la normalización de su selección y aplicación. Sin embargo, se debe entender que las características individuales del fluido también influenciará la selección y puede causar desviaciones del patrón recomendado. En el análisis final, los procedimientos normales deben ser tratados con un buen juicio de ingeniería.

2

APLICACIÓN DE LAS VÁLVULAS 2.1

En general, las válvulas de bloqueo usadas para aislar equipos o unidades, deben ser de compuerta, bola o de tapón lubricado. Las válvulas de control manual deben ser del tipo globo. Las válvulas de compuerta no deben ser usadas en servicios de estrangulamiento debido a la alta proporción de erosión de la compuerta y asiento, particularmente a una tasa baja de flujo. Otros tipos de válvulas tales como diafragma, compuerta de cuña, mariposa, etc., pueden ser usadas cuando sean favorables para aplicaciones específicas. El tipo de válvula seleccionada debe ser indicada en el diagrama de flujo de tuberías e instrumentación.

2.2

Las válvulas de tapón de paso completo o bola deben ser usadas en lugar de válvulas de compuerta en los servicios donde se pueda asentar sólidos y prevenir el atascamientos de la cuña. Las válvulas de tapón lubricado pueden ser usadas para gases y líquidos de hidrocarburos livianos. Las válvulas de mariposa pueden ser empleadas para servicios de agua de enfriamiento siempre que sea factible por su bajo costo, poco requerimientos de espacio y mantenimiento, especialmente en diámetros grandes, generalmente 3” y mayores.

2.3

Se debe evitar el uso de válvulas de globo en diámetros de 3” y mayores ya que su costo es prohibitivo, a menos que exista un requerimiento de estrangulamiento.

2.4

La Tabla 1 menciona varias características, usos y limitaciones de la mayoría de los tipos básicos de válvulas. Esta información ayudará en la selección de un estilo particular comprendido dentro de un grupo de tipo básico de válvulas donde la selección es delegada al ingeniero (ejemp. válvulas de retención oscilante versus retención de bola, etc.).

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2.5

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También se debe tomar en cuenta que la Especificación de Ingeniería de Tubería estándar listará los tipos de válvulas permitidos para cada clase de tubería. Si no se puede hacer una selección satisfactoria de las opciones allí tabuladas, al Gerente de Ingeniería de Proyectos debe ser consultado para determinar si otro tipo de válvula puede sustituir la de la especificación. TABLA 1. COMPARACION DE TIPOS BASICOS DE VALVULAS

TIPO DE VALVULA

CARACTERISTICAS FISICAS

USO

LIMITACIONES

Compuerta

vásĆ Disco de compuerta accionada por vás tago; tornillo y volante movido en ánĆ gulo recto al flujo flujo. Los asientos de dis disĆ cos enfrentando dos superficies para cierre.

Servicio abierto - cerrado que reĆ re quiera infrecuente estrangulaĆ miento

No es buena para estrangulamiento. El estrangulamiento puede causar erosión El embolsamiento al fondo erosión. de la válvula puede llenarse con maĆ terias extrañas para impedir cierre de la válvula.

Globo

Disco adherido a los asientos de vástaĆ go en aberturas circulares. El fluido cambia de dirección pasando a través de la válvula. válvula

Buena para servicios de estranguĆ lamiento. Las válvulas -Y- proĆ ducen una calidad de presión y turĆ bulencia menor que la de Globo normal y es preferida para serviĆ cios corrosivos o erosivos erosivos. Las válĆ vulas -Y- están disponibles en aleaciones especiales y plásticas (ejem Cloruro de Polivinil) para (ejem. servicios corrosivos corrosivos.

No recomendada para servicio de abierto y cerrado. El costo y la efiĆ ciencia de estrangulamiento en diáĆ metros mayores de 6" es desfavoraĆ ble ble.

Angulo (90°)

Similar a válvula de globo excepto enĆ trada y salida en ángulo de 90°.

Igual a la de Globo. Usada para servicio de caída de presiones altas donde un pequeño cambio de temĆ peratura es anticipado en la tubeĆ ría.

Las curvaturas en sistemas de tubeĆ rías están sujetas a esfuerzos que no deben ser aplicados a la válvula.

Tapón

Tapón ahusado con orificio de forma igual al interior del cuerpo de la válvula, válvula abre y cierra con mínima rotación. 1/4 de vuelta requerido para abrir y cerrar completamente. Se hacen tres tipos de cuerpos; patrón corto, regular o vénturi. Las de patrón corto tienen las mismas dimensiones de caras que la válvula de compuerta y se prefiere para la mayoría de los servicios. El patrón vénturi produce menos caída de presión y es usada cuando una caída mínima de presión es esencial.

General: Servicio de abierto–cerrado. Cierre más positivo que la válvula de compuerta. También puede ser usado para estrangulamiento pero sus características no son tan satisfactorias como las de globo para tales servicios. Para servicio de baja caída de presión. Los asientos no expuestos eliminan la corrosión y erosión.

Pueden ser difíciles de operar.

(A) Lubricada

El tornillo en el tope del tapón es usado para forzar el lubricante dentro de la ranura en el tapón y hacia el fondo de la cámara, fuerza el tapón ligeramente fuera del asiento. Unicamente 1/4 de vuelta es necesario para abrir y cerrar.

Usos los mensionados en “General” arriba y puede ser usadas en servicios donde la lubricación no constituye una desventaja. Usada para servicios críticos donde se requiere reempacar bajo presión.

La lubricación puede producir contaminación indeseable en productos de alta pureza. La lubricación requiere un extra esfuerzo. El lubricante determina la temperatura máxima de servicio (659 a 1000°F)

(B) No Lubricada

El mecanismo de leva levanta el tapón y lo guía sin fricción entre el tapón y el asiento. Se requiere girar la palanca a 3/4 para abrir o cerrar.

Ver usos “General” arriba. Usada para servicios donde no es conveniente la lubricación o la temperatura excede los límites del tapón lubricado. Excelente para servicio corrosivo requiriendo cubiertas y aleaciones especiales.

No reempacable bajo presión; no ofrece un sellado tan positivo como el tapón lubricado.

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TIPO DE VALVULA

CARACTERISTICAS FISICAS

USO

LIMITACIONES

Válvulas de Bola

Relacionada con válvulas de tapón excepto que el elemento móvil es una bola. Usan asientos elásticos. Requiere 1/4 de vuelta desde la posición de completamente abierta a completamente cerrada.

Similar a válvulas de tapón–caída de presión baja a través de la válvula. Válvula de paso completo reduce la retención de sólidos.

Generalmente limitada a rangos de temperatura debido a los asientos elastoméricos. Da un cierre más ajustado que el tapón ya que la presión fuerza la bola hacia el asiento.

Válvulas de Retención

General: Previene retroflujo en las tuberías.

(A) Retención Oscilante

El flujo mantiene la compuerta oscilante abierta, mientras que la gravedad y el reflujo la cierra. El tipo basculante es pivoteada en el centro y asegura un cierre sin brusquedad. Palancas y pesas externas son usadas en válvulas de retención oscilante normales cuando se requiere mayor sensibilidad para cambios en el flujo.

Donde se requiera una caída de presión mínima. Mejor para líquidos y para diámetros grandes de tuberías.

No es adecuada para tuberías sujetas a flujo de pulsación. Algunos estilos sólo operan en posición horizontal.

(B) Retención de Mariposa

Tipo Doble alerta, resorte de compensación.

Menor caída de presión que en la de Retención oscilante. Tipo pastilla (waffer) (colocada entre bridas de la tubería), no requiere bridas en sí (podría ser más económica).

No es adecuada en tuberías de flujo pulsante. Puede aumentar los problemas de alineamiento de tubería.

(C) Retención de pistón

Patrón de flujo igual al de Válvula de Globo. El flujo fuerza el pistón hacia arriba y hacia atrás y la gravedad lo regresa al asiento.

Buena para vapores, vapor de agua y agua. Adecuada para flujo pulsante.

Muchos diseños para servicio horizontal solamente. No común en diámetros mayores de 6 pulgs. No recomendado para servicios que depositan sólidos.

(D) Retención de Bola

Retención de cierre vertical que consiste de una bola y guías.

Detiene el reflujo más rápidamente que las otras. Buena para líquidos viscosos con depósitos sólidos residuales que podrían impedir el uso de otro tipo de válvula. Es posible instalarla horizontal o verticalmente.

No común en diámetros mayores de 6 pulgs. No adecuada en tuberías sujetas a flujo pulsante. Puede actuar como dispositivo de limitación de flujo.

Aguja

Similar a la de globo excepto que el tapón es puntiagudo en el extremo. Las Válvulas de acero son frecuentemente hechas de barras.

Válvulas de 2” y menores para uso en plantas piloto y equipo de escala de banco y servicios de instrumentos. Buena para control normal de flujo. Conexión de cubierta con unión esmerilada preferiblemente.

No siempre es posible o deseable un cierre positivo. En algunos diseños, el asiento es rayado si el cierre resulta muy ajustado.

Control Automático

Similar en principio a la válvula de globo pero construída con la precisión necesaria para un control automático exacto. La presión aire actua sobre el diafragma haciendo que se mueva el vástago, abriendo o cerrando el orificio de la válvula. La presión de aire es controlada con un instrumento de medición primario. El tapón de la válvula es ahusado (para bólico) o tiene orificios–V para darle la característica de estrangulamiento deseada. Las válvulas de doble orificio tienen una mejor rango de control y requieren sólo un pequeño esfuerzo para mover el vástago.

Control automático de flujo y presión en procesos.

El costo inicial es alto, pero en muchas áreas del mundo representa un ahorro en mano de obra y mejora los resultados de operación que compensan ampliamente los costos iniciales. Sin embargo no se justifica para producción a pequeña escala o prueba. Las válvulas de doble orificios no son muy buenas para cierres ajustados.

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TIPO DE VALVULA

CARACTERISTICAS FISICAS

USO

LIMITACIONES

Control Automatico Auto Regulada

Elemento sensitivo y válvula de control en una misma unidad.

Donde el control local es satisfactorio, como en estaciones de reducción de presión para servicios de uso general.

Requiere reajuste local para cualquier cambio necesario en el flujo aguas abajo o condiciones de presión.

Válvula de diáfragma sin Empacar

El diáfragma sella la cubierta, previniendo la comunicación del fluido con la cubierta o vástago. El elemento del asiento puede ser un diáfragma de disco separado o un diáfragma sólido puede servir como en dispositivo para cierre.

Para servicio de fluidos tóxicos volátiles y corrosivos o donde no se puede tolerar alguna pérdida por filtración. En este diseño se producen válvulas plásticas. Las válvulas de acero y hierro colado recubiertas de goma, teflón, vidrio, etc. están disponibles.

Selección de diáfragmas está limitada a materiales de goma o plástico que no puedan soportar temperaturas por encima de 100°F u operar efectivamente bajo presiones sub–atmosféricas.

Válvula de Mariposa

Disco circular pivoteando en su centro y abertura con un giro de 1/4 de la palanca externa. Operadores de engranaje disponibles para diámetros grandes.

Donde se requiera una caída de presión mínima y dimensiones de caras iguales, el bajo costo es un factor, como también la rapidez con que se abre. Puede ser usada para estrangulación.

No siempre es posible un cierre positivo excepto cuando el disco o asiento están revestidos con elastómeros adecuados.

Válvula de Alivio

La válvula abre automáticamente cuando la fuerza en el asiento excede la del resorte. Regresa a su posición de cierre cuando la presión cae por debajo de la presión fijada.

Para proteger equipos y recipientes de presiones excesivas.

Requiere inspección periódica para asegurar su capacidad de operación

Disco de Ruptura

El diafragma de metal delgado se rompe al alcanzar la presión pre–diseñada.

Para proteger equipos y recipientes de presiones excesivas cuando el mantenimiento es difícil y la presión excesiva ocurre con poca frecuencia.

El diáfragma debe ser cambiado después que ocurra un exceso de presión. Recipientes completamente depresurizados y pérdida de inventario como resultado de una ruptura del disco. El sistema debe ser cerrado para reemplazar el disco roto a menos que se haya instalado una válvula de bloqueo C.S.O. en la entrada del R.D.

3

ACCESORIOS DE VÁLVULAS Y CARACTERÍSTICAS 3.1

Conexiones de Extremos Las conexiones en los extremos de la válvula deben estar de acuerdo con lo indicado en la clase de material aplicable según la Especificación de Ingeniería de Tuberías.

3.2

Engranajes Los engranajes, como los suministrados por los fabricante de válvulas debe ser instalados en válvulas grandes satisfaciendo las siguientes condiciones (Esta información es normalmente incluida en la Clase de Tubería de la Especificación de Ingeniería):

3.2.1

La válvula va a ser usada en condiciones de servicio que requieran que ésta se abra y cierre tan rápidamente como sea posible, en el caso de mal funcionamiento o interrupción de la operación de una parte asociada a la unidad.

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3.2.2

3.2.3

3.3

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El tamaño de la válvula sea mayor que los siguientes diámetros: Clase

150

–

10”

Clase

300

–

10”

Clase

600

–

8”

Clase

900

–

8”

Clase

1500

–

6”

Clase

2500

–

4”

La ubicación de la válvula y accesibilidad también pudiera ser un factor. Las válvulas para las cuales se deban suministrar engranajes serán indicadas en los diagramas de flujo aplicables y Listados de Tubería.

Derivaciones para Igualar Presión Las válvulas deben estar provistas de una derivación para igualar presión, consistente en una válvula de bloqueo tipo globo, dimensionada como se indica en la Tabla de abajo, cuando exista una presión diferencial a través de dicha válvula cerrada de aproximadamente igual a la presión nominal de ésta.

3.4

Tamaño de Válvula de Derivación Igualadora de Presión Válvula de compuerta Tamaño–Pulgs.

Clase 150

Clase 300

Clase 400

Clase 600

Clase 900 y mayores

4

–

–

–

–

3/4

6

–

–

–

3/4

3/4

8

–

–

3/4

3/4

3/4

10

–

1

1

1

1

12

1

1

1

1

1

14 a 20

1–1/2

1–1/2

1–1/2

1–1/2

1–1/2

24 y mayores

2

2

2

2

2

Las válvulas que necesiten derivación serán indicadas en los diagramas de flujo de tubería e instrumentos.

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3.5

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Dispositivos Aseguradores de Válvulas Los dispositivos aseguradores deben ser instalados en válvulas que deban permanecer abiertas o cerradas, como sea requerido según alguna de las siguientes condiciones: – Operación normal. – Condiciones de emergencia. – Códigos. – Especificaciones de Trabajo. El aseguramiento de una válvula puede efectuarse mediante tarjetas de sello u otro mecanismo especialmente diseñado. Todos los requerimientos de aseguramiento deben ser indicados en las hojas de tuberías e instrumentos de flujo.

4

VENTEOS, DRENAJES Y SALIDAS PARA MUESTRAS 4.1

Ubicación de Venteos y Drenajes La ubicación de venteos y drenajes deben generalmente realizarse como se describe a continuación.

4.1.1

Los venteos con válvulas y conexiones de drenajes deben ser instalados en todos los equipos que no tengan venteos o drenajes propios. Las conexiones pueden estar ubicadas en el equipo si es práctico; pero preferiblemente deberían ser ubicadas en las tuberías conectadas donde no existan válvulas o bloques entre la conexión de venteo o drenaje y el equipo. Los venteos y drenajes para bombas en servicios que contengan sólidos abrasivos deben estar ubicados en las tuberías de conexión.

4.1.2

Las conexiones para venteos en puntos altos de trampas en tuberías, deben tener válvulas cuando éstas sean requeridas para cumplir propósitos operacionales y taponadas (omitir la válvula) si sólo se requiere para propósitos de prueba hidrostática.

4.1.3

Las conexiones para drenajes con válvulas deben ser instaladas en los puntos bajos de las tuberías ubicadas por encima del nivel del suelo.

4.1.4

Los drenajes y venteos con válvulas sencillas deben ser instalados con tapones o bridas ciegas, exceptuando los drenajes con camisa, frecuentemente usados para bombas en servicios no volátiles que están dirigidos a un canal o cloaca abierta.

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4.1.5

Los venteos en carcasa de bombas que manejan materiales cerca de su punto de inflamación deben ser dimensionados apropiadamente para líquidos inflamables y/o enviados por tubería a un recipiente o tubería en operación, tubería de alivio o purga o cualquier otra área de seguridad.

4.1.6

Tuberías de succión o descarga de bombas deben ser drenadas a través de válvulas ubicadas en el punto bajo de la carcaza de la bomba, siempre que sea posible.

4.2

Venteos y Drenajes Indicados en el D.T.I. Los diseñadores de Tuberías instalarán automáticamente venteos en los puntos altos y drenajes en los puntos bajos de las líneas. Estos deberán tener un tamaño mínimo de 3/4”. Estos no tienen que ser mostrados en los DTI. Sin embargo, si se requieren venteos o drenajes especiales en ubicaciones particulares, o las tomas requeridas deben ser mayores de 3/4”, estos deben ser indicados en el DTI. Casos típicos de estos son:

4.2.1

Todas las válvulas conectadas a equipos deben ser de la misma dimensión de la conexión del equipo. Siempre que sea posible, las válvulas deben estar ubicadas en la boquilla del equipo.

4.2.2

Todas las conexiones de drenajes con válvulas en tuberías para servicios que contienen fluidos sucios o abrasivos o materiales de alta viscosidad cuando están fríos, deben ser de 1” como mínimo.

4.3

Conexiones para Venteos, Drenajes y Servicios en Recipientes Las conexiones para drenajes y venteos de recipientes deben tener el tamaño dado en la tabla de abajo. Se hace notar que en el caso de dos o más recipientes que están conectados sin válvula entre ellos y que tienen un punto alto o bajo en común, se procede a emplear una sola válvula de venteo o drenaje, usando un volumen combinado para los criterios de dimensionamiento.

4.4

Tamaño Mínimo (pulg.) de Conexiones para Venteos, Drenajes y Servicios para Recipientes Para convertir a m3 multiplique pie3 por 0,02382 Volumen de Recipiente, Pie3

Conexión Servicio

Venteos

Bombeo

Drenajes

Purgas

50 y menores

1

3/4

1

1

2

sobre 50 a 200

1

1

1–1/2

1–1/2

3

sobre 200 a 600

1

1

2

2

3

sobre 600 a 2500

2

1–1/2

3

3

4

sobre 2500

3

2

3

3

4

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4.5

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Selección del Tipo de Válvula Las válvulas en venteos de operación y conexiones de drenaje deben ser como sigue:

4.5.1

Servicios con Clasificación ANSI Clase 600 o menor; una válvulas de bloqueo sencilla.

4.5.2

Servicio con Clasificación ANSI Clase 900 y mayor, globo sencillo, (venteo solo), tapón lubricado; o dos válvulas de compuerta.

4.5.3

Servicios de hidrocarburos líquidos con una presión de vapor sobre 6 Lppca a 100°F; una válvula de bola sencilla o dos válvulas de compuerta.

4.5.4

Servicio de fluidos cáusticos una válvula de bola sencilla o tapón lubricado.

4.6

Conexiones para Muestras El tamaño mínimo de las válvulas para conexiones para muestras será de 3/4” y de la siguiente configuración:

5

4.6.1

Servicios con clasificación ANSI Clase 600 o menor; una válvula de compuerta sencilla.

4.6.2

Servicios con clasificación ANSI Clase 900 y mayor; válvulas de globo simple (solo venteo), tapón lubricado o dos compuertas.

4.6.3

Servicios de hidrocarburos líquidos con una presión de vapor sobre 65 Lppca a 100°F, una válvula de bola sencilla o una de compuerta aguas arriba y de globo aguas abajo.

4.6.4

Servicios de fluidos cáusticos, una de bola sencilla o de tapón lubricado.

VÁLVULAS PARA BOMBAS Y COMPRESORES 5.1

Válvulas para Bloqueo Generalmente, las válvulas para bloqueo se deben instalar de la siguiente manera:

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5.1.1

Válvulas para bloqueo deberán ser instaladas en las tuberías de succión y descarga de bombas, compresores u otro equipo que deba ser aislado para efectuarle mantenimiento mientras que otras unidades continúan en operación.

5.1.2

Los compresores deberán estar provistos de válvulas para bloqueo del mismo tamaño de la línea con una conexión de venteo dentro de los bloques.

5.1.3

Válvulas para bloqueo en líneas de succión de bombas deben ser del mismo tamaño de la tubería.

5.1.4

Las válvulas en las tuberías de descarga de bombas deben preferiblemente, corresponder con el tamaño de la boquilla de descarga de dicha bomba. Si el tamaño de la válvula no es igual al de la tubería, esto debe ser indicado en el diagrama de flujo. En todo caso, la caída de presión y velocidad a través de la válvula debe ser consistente con los requerimientos del sistema individual y buenas prácticas de diseño.

5.1.5

Se deben dejar previsiones en la tubería que se conecta a las boquillas de succión y descarga de la bomba, que permitan mover la bomba o el motor sin tener que desmontar las válvulas de bloqueo. Para este propósito, se considera favorable el uso de válvulas, carretes, accesorios o filtros bridados que puedan ser conectados a la boquilla.

5.2

Válvulas de Retención Generalmente, las válvulas de retención deben proveerse para los servicios o condiciones descritos a continuación:

5.2.1

Las válvulas de retención deben ser instaladas en la tubería de descarga individual de compresores centrífugos, bombas rotativas y bombas centrífugas verticales u horizontales, cuando los compresores o las bombas descarguen a un sistema presurizado del cual el líquido o gas pudiera producir un reflujo a través del compresor o la bomba. Las bombas para servicios calientes (temperatura del fluido sobre 350° F) deben estar provistas de una válvula en derivación de 3/4”, alrededor de la válvula de retención para mantener la bomba caliente y lista para dar servicio; los gobernadores “G” de válvulas de retención deberán ser preforados donde sea posible.

5.2.2

Se requieren válvulas de retención en las tuberías individuales de descarga de: – – – –

5.2.3

Bombas que tienen reserva instalada. Bombas en torres de enfriamiento. Circuitos de bombas con arranque automático. Circuitos donde una falla de bomba unida a una falta de válvula de retención pudiera trastornar el proceso.

También se requieren válvulas de retención en circuitos donde el reflujo puede someter a la bomba a una de las siguientes condiciones.

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5.2.4

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– Un aumento de temperatura del líquido a más de 200°F por encima de la temperatura de bombeo. – Vaporización del líquido desde la temperatura normal del sistema de descarga aguas abajo. – Una presión diferencial mayor que la diferencial normal de la bomba. Válvulas de retención son usadas para evitar el sifón.

5.2.5

Las válvulas de retención serán usadas como protección adicional además de la válvula para bloqueo, donde exista una condición peligrosa para el personal que trabaje en mantenimiento de bombas o compresores fuera de servicio.

5.2.6

Las válvulas de retención deben ser ubicadas aguas arriba de la válvula para bloqueo de descarga y cerca de la boquilla de la bomba.

5.3

Omisiones de Válvulas de Retención Las omisiones de válvulas de retención pueden ser consideradas mediante el análisis de factores/condiciones descritas a continuación:

6

5.3.1

Aunque es difícil de describir excepto para el estudio de circuito individual, la omisión de una válvula de retención puede ser considerada cuando los efectos producidos por la falla del motor y condiciones de arranque y parada no ofrezcan peligro para el personal o el equipo. Los circuitos cerrados del compresor, donde la falla del motor no provoque una rotación inversa, ofrecen tal posibilidad, sin embargo los compresores no deberían ser expuestos a temperaturas por debajo o por encima de los límites de diseño. Las temperatura resultantes así como los efectos de presión, debido a la omisión de una válvulas de retención, deben ser estudiados.

5.3.2

Otros factores que deben ser considerados para omitir una válvulas de retención son la posible necesidad de un sistema adicional de válvulas de alivio, la capacidad de arrancar un equipo paralelo o auxiliar; el efecto producido por la falla del motor sobre el equipo asociado.

5.3.3

No se requieren válvula de retención para: – Rehervidores, reflujo y varios circuitos de bombas alrededor de una misma torre, a menos que la bomba sea instalada con una auxiliar. – Circuitos cuya presión de dirección pueden ser igual o menor que la presión de succión de la bomba y no exista posibilidad de causa para alta velocidad o rotación inversa sostenida causada por reflujo.

VÁLVULAS EN RECIPIENTES E INTERCAMBIADORES 6.1 6.1.1

Ubicación de Válvulas para Bloqueo en Torres Generalmente las válvulas en torres deben ser ubicadas directamente o cerca de las boquillas de estas, a menos que existan interferencias físicas que impidan la

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operación apropiada de las válvulas. Las válvulas no deben ser ubicadas dentro de las faldas del recipiente. 6.1.2

Las válvulas no necesitan ser instaladas directamente a las boquillas de conexiones de tuberías a recipientes, si en consecuencia surge la necesidad de agregar una plataforma solamente para poder tener acceso a las válvulas. Esto requiere que otra ubicación adecuada esté disponible.

6.1.3

Las válvulas para todas las conexiones descritas en el párrafo 6.1.2 arriba, deben estar dentro de un radio horizontal de 12.000 mm (40 pies) de la conexión del recipiente. La válvula debe ser de fácil acceso para su operación (con o sin el uso de rueda de cadena).

6.2 6.2.1

Requerimientos de Válvulas para Bloqueo y Ubicación en Recipientes e Intercambiadores Recipientes y Tanques de Almacenaje – Las tuberías de llenado y descarga del recipiente deben ser instaladas con un mínimo de conexiones bridadas y accesorios. – En todas las boquillas de tanques, excepto aquellas para venteos atmosféricos en tanques de almacenaje de techo fijo, deben instalarse válvulas de compuerta.

6.2.2

Intercambiadores Válvulas para bloqueo deben ser instaladas en el lado del agua de enfriamiento de las unidades intercambiadoras, de la siguiente manera: – Intercambiadores que son esenciales para la operación de la unidad deben tener una válvula de estrangulamiento en el lado de la salida y una válvula para bloqueo en el lado de entrada. – Los intercambiadores que tengan válvulas de aislamiento para inspecciones frecuentes y limpieza durante la operación de la unidad, deberán ser provistos de válvulas para bloqueo tanto en ambas tuberías de entrada para los medios de calentamiento y enfriamiento.

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7.1.5

En todas las conexiones de los cabezales de vapor.

7.1.6

Válvulas para bloqueo y retención sencilla, serán instaladas como mínimo adyacentes a punto de inyección de vapor en cualquiera de las corrientes de proceso donde la contaminación del sistema de vapor pueda ocurrir. Donde se puedan causar serios daños debido a la contaminación, se recomienda agregar una segunda válvula de retención.

7.2

Extremos de Salida de Válvulas Todos los extremos de salida de válvula, en servicio de vapor y proceso que no se conecten al sistema de tubería, deben estar provistos de un apropiado cierre de extremo tal como un tapón macho, niple con tapa atornillada o brida ciega.

8

VÁLVULAS EN ESTACIONES DE CONTROL 8.1

Válvulas de Control Automático Las válvulas de control automático serán normalmente instaladas ya sea con operador manual (volante), o válvulas de bloqueo para aislar y una válvula de desvío para estrangulamiento manual cuando la válvula de control esté fuera de servicio.

8.2

Válvulas de Desvío

8.2.1

Las válvulas de desvío deben ser dimensionadas para ofrecer por lo menos la misma capacidad de la válvula de control y serán válvulas de globo en tamaño hasta 4”. Las válvulas de desvío mayores de 4” serán de compuerta o, si se requiere una regulación estricta de flujo, se seleccionará con la ayuda del Ingeniero de Instrumentación.

8.2.2

En aquellos casos en que la válvula de desvío, no sea de globo, ésta será dimensionada de manera que el Cv se aproxime mucho a la de la válvula de control. El Anexo I al final de esta guía se usará para determinar el Cv de las válvulas de globo y compuerta. El Anexo I indica que el Cv para válvulas de compuerta completamente abierta es bastante grande y normalmente excederá el Cv de la misma válvula de control. Para ayudar a seleccionar el tamaño de la válvula de desvío, el Cv de las válvulas de compuerta en la posición de 1/4 de apertura, está también indicado. El tamaño de la válvula de desvío será confirmado después de que el control es seleccionado.

8.3

Válvulas para Bloqueo Las válvulas para bloqueo requeridas serán de compuerta o bola, a menos que las especificaciones de materiales del proyecto o circunstancias especiales

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dictaminen otra cosa. La siguiente tabla sirve de guía para la selección del tamaño de válvulas para bloqueo. Se debe tener cuidado para evitar reducciones del tamaño de la válvula que no signifiquen un ahorro en el costo (debido al uso adicional de reductores o al incremento en la cantidad de soldaduras requeridas). Tamaño Válvulas de Control

Tamaño Válvulas de Bloque *

Un tamaño menor que el de la tubería.

Tamaño de tubería

Dos tamaños menor que el de la tubería.

Un tamaño menor que el de la tubería

Tres o más tamaños menores que el de la tubería

Dos tamaños mayores que el de la válvula de control.

* En tuberías de 2" y menores, las válvulas para bloqueo deben ser iguales al tamaño de la tubería, independientemente del tamaño de la válvula de control.

8.4

Requerimientos de Válvula de Drenaje Cuando se instalan válvulas de desvío y bloqueo, también se colocará una válvula de drenaje de 3/4” entre el bloqueo aguas arriba y la válvula de control para lograr el drenaje completo del múltiple de control y para descompresión.

8.5

Guía para el Uso de Válvulas de Bloqueo y Desvío en Válvulas de Control El uso de válvulas para bloqueo y desvío no es obligatorio en todos los servicios y el uso indiscriminado de estas válvulas podrían aumentar el costo capital innecesariamente a la planta. Las siguientes observaciones podrían servir de guía para el momento de tomar una decisión:

8.5.1

Casos típicos donde se requiere válvulas para bloqueo y desvío – Servicio ácido, cáustico, fenol u otro servicio corrosivo donde el período de vida de la válvula de control pudiera ser menor que el de mantenimiento normal de la planta. Esto incluye la posibilidad de mal funcionamiento, debido a corrosión, erosión, cavitación, etc. – Servicios que contienen fluidos de alta viscosidad o aquellos que contienen sólidos abrasivos. Se debe tener cuidado para asegurar que las líneas de paso no se tapen mientras no estén en uso. – Servicios donde la velocidad a través de la válvula de control es o esté cerca de la velocidad del sonido. – Servicio de agua de suministro a calderas, estaciones de disminución de vapor, vapor de alta presión u otras corrientes de servicio o de proceso, vitales para operaciones continuas de la planta. – Otros requerimientos diferentes a los normales de operación tal como necesidades de arranque o parada.

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– Requerimientos de Código o del cliente. 8.5.2

Casos típicos donde las válvulas para desvíos o bloqueo no son requeridas o deben ser evitadas: – Servicios secundarios o redundantes donde la válvula de control pueda ser removida del servicio sin afectar seriamente la operación de la planta. – En servicios de “baches” (batch) donde la válvula de control no está en uso la mayor parte del tiempo. – En fluidos que tengan tendencia a asentarse o producir obstrucciones en extremos terminales. – Manejo de sólidos.

8.6

Factor Económico de Decisión Si el aspecto económico dicta o se convierte en un factor decisivo de selección entre un volante montado lateralmente o válvulas para bloqueo, las siguientes reglas aplican: múltiples de tamaño 2” y menores usar válvulas de bloqueo y para 3” y mayores usar operador de volante. Las tuberías de aleaciones deben ser consideradas individualmente.

8.7

Limitaciones por Velocidad del Sonido Los operadores de volantes no deben ser usados para válvulas de control en servicios donde la velocidad es normalmente igual o cercana a la velocidad del sonido.

8.8

Válvulas de Control de Tres Pasos Todas las válvulas de control de tres pasos deben poseer volantes de operación.

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APLICACIÓN MISCELÁNEA DE VÁLVULAS 9.1

Medidor de Area Variable Los medidores de área variable deben ser instalados de manera que cuando se produzca una reparación o cambio no se interrumpa la operación de la planta. Si se requieren válvulas aislantes, la válvula aguas arriba debe ser de compuerta del mismo tamaño de las conexiones del medidor. La válvula aguas abajo y la válvula de desvío deben ser de globo para regular flujo y del mismo tamaño de la tubería principal.

9.2

Prevención de Contaminación Se deben instalar dos válvulas de bloqueo con purgador, o una válvula de asiento doble suave con purgador del cuerpo, en sistemas de tuberías conectadas a servicios que no toleran contaminación. Los sistemas de limpieza mediante vapor, conectados mediante tubería a proceso siempre deben tener válvulas de bloque o retención. Las purgas para gas, tales como tuberías de nitrógeno deben ser provistas con una válvula de bloqueo y otra de retención para prevenir contaminación y reflujo.

9.3

Servicios Generales Salidas para servicios de vapor, agua y aire con válvulas de 3/4” serán instaladas a través de tuberías verticales a las plataformas de trabajo o ubicadas a nivel del suelo y deben generalmente estar dispuestas en sitios seleccionados a nivel del suelo y plataformas de primer nivel. Las áreas a ser servidas estarán a unos 15 metros de alcance de la estación de mangueras. La conexión de salida de servicio se agruparán tan unidas como sea posible dentro de las estaciones.

9.4

Sistemas de Combustible Se debe instalar una válvula de bloqueo de cierre rápido, tal como válvula de tapón o bola en la tubería principal de combustible líquido y gas combustible conectadas a hornos o calentadores de llama. La válvula debe estar ubicada a no menos de 15 metros de distancia del equipo y ser accesible para operarla rápidamente en caso de emergencia.

9.5

Límites de Batería (aislamiento) Se proveerán válvulas de bloqueo para todas las tuberías que crucen los límites de batería de la unidad en servicios generales o cuando se requiera para desviar las corrientes del producto. Los ciegos de Figura 8 deben ser instalados cuando se requiera completo aislamiento.

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Prevención de Sifón Una válvula de retención deberá ser instalada en tubería de suministro a recipientes que terminan en bandeja de inmersión (dipleg). Esto evitará el sifón del contenido del recipiente en caso que falle el sistema.

10 ESPECIFICACIONES DE MATERIAL PARA VÁLVULAS 10.1

Materiales Cuando se seleccione el material de las válvulas se debe dar especial consideración a las siguientes posibilidades:

10.1.1

Cuando los sistemas de tuberías o equipos están interconectados mediante una válvula, ésta debe ser adecuada para ambos servicios. Sin embargo, cuando un servicio requiera el uso de válvulas de aleación debido a altas temperaturas o corrosión, las válvulas de bloqueo ubicadas en la tubería conectada que sea generalmente terminal, o cuya temperatura de servicio sea menor, podrían ser de un material adecuado a los requerimientos de presión.

10.1.2

Cuando ocurra un cambio de presión o temperatura en equipos tales como una válvula de control, unidad intercambiadora de calor, o una trampa de vapor, la válvula de bloqueo aguas arriba, el equipo y la válvula de desvío (si existiera) deben ser adecuados para las condiciones aguas arriba, considerando que la válvula de bloqueo aguas abajo puede ser seleccionada para las condiciones de operación aguas abajo o condiciones de operación aguas arriba en términos de corto plazo.

11 PERFORACIONES “TAPPING”DE VÁLVULAS 11.1

Los cuerpos de válvulas deberán ser perforados para un drenaje más completo de tuberías y para drenar los cuerpos de válvulas en servicios donde el fluido pueda congelar y fracturar la cubierta. Las perforaciones también pueden ser usadas para conectar venteos, purgas, desviaciones y conexiones de limpieza, siempre que el tamaño y la ubicación sea adecuada.

11.2

Las válvulas de enchufe para soldar o roscadas no deben ser taladradas.

11.3

Cuando la perforación se requiere por alguna de las razones arriba expuestas, el método para designar la ubicación apropiada del orificio será de acuerdo a la Norma ANSI B16.5.

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11.4

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El sellado por soldadura de las conexiones perforadas debe ser considerado para presiones de trabajo por encima de 300 Lppcm y servicios críticos o peligrosos. TAMAÑOS DE PERFORACIONES EN VALVULAS Tamaños de Válvulas

Tamaño del Orificio Perforado

4” y menor

1/2”

6” y 8”

3/4”

10” y mayor

1”