Cap III Mnnto Valv y Aceces

CAPÍTULO III MATENIMIENTO DE VÁLVULAS Y ACCESORIOS

3.1 GENERALIDADES 3.1.1 Introducción Una válvula se puede definir como un aparato mecánico con el cual se puede iniciar, detener o regular la circulación (paso) de líquidos o gases mediante una pieza movible que abre, cierra u obstruye en forma parcial uno o más orificios o conductos. El uso de válvulas como instrumentos de control data de fechas clave que se remontan a un inicio en el año de 1880, de regulación a 1906, de publicación de códigos y normas a 1924 y de la fundación de industrias y órganos normativos (ASME, API, ASTM. MSS, etc.) en el primer cuarto del siglo pasado. Las válvulas son uno de los instrumentos de control más esenciales en la industria de hidrocarburos. Debido a su diseño y materiales, las válvulas pueden abrir y cerrar, conectar y desconectar, regular, modular o aislar y direccionar el flujo de una enorme serie de líquidos y gases, desde los más simples hasta los más corrosivos o tóxicos. Sus tamaños van desde una fracción de pulgada hasta 30 ft (9 m) o más de diámetro y pueden trabajar con presiones que van desde el vacío hasta más de 20000 lb/in² (140 Mpa) y temperaturas desde las criogénicas hasta 815 °C. (1500 °F). Con el desarrollo de la industria, han ido aumentando las necesidades de variables, no puede haber una válvula universal; por tanto, para satisfacer los cambiantes requisitos de la industria se han creado innumerables diseños y variantes con el paso de los años, conforme se han desarrollado nuevos materiales. Actualmente, los distintos tipos de válvulas se han agrupado en nueve principales categorías: válvulas de compuerta, válvulas de bola, válvulas de retención (check), válvulas macho, válvulas de globo, válvulas de mariposa, válvulas de apriete, válvulas de diafragma y válvulas de desahogo (alivio). Las válvulas son extensamente utilizadas en los Sistemas de Ductos de Transporte y Distribución de Hidrocarburos. Su función es interrumpir, direccionar o regular el tránsito de fluidos por tuberías. Basados en una función determinada, cualquier cambio en el status de una válvula dependerá de una acción manual, automática ó una combinación de ambas manual y automática. El inicio de una operación automática dependerá del envío de una señal desde un instrumento de control o de un arranque automático como respuesta a un cambio de condiciones en el sistema de ductos en que se halla inserta. El material de fabricación de válvulas para la industria de los hidrocarburos es diverso así como los tipos de éstas. En relación a materiales se tiene un uso dominante de aceros colados y forjados para ductos de transporte de gas e hidrocarburos y de bronce y fierro fundido para ciertos tipos de servicio como es el agua de proceso y la de contra incendio. En cuanto al tipo, ya referido anteriormente, éste se asocia estrechamente a la función, dominan las válvulas de compuerta, las de bola y las de retención (válvulas check) que operan específicamente para control de presión, sello y volumen y direccionamiento de flujo. Los controles son igualmente diversos, hidráulicos, neumáticos, eléctricos o electrónicos digitales y su integración a un sistema de ductos se tiene en relación a una cierta función. Capítulo 3 | 1

Al respecto, tanto para la adquisición como para la operación y el mantenimiento Petróleos Mexicanos ha desarrollado una amplia gama de normas y procedimientos basados en normas internacionales, que a su vez se integran con la experiencia y conocimientos encausados a satisfacer las mejores prácticas en la industria de los hidrocarburos.

3.1.2 Normatividad aplicable A continuación se enlistan las normas, códigos y procedimientos más importantes que se deben tomar en cuenta para el conocimiento y correcto desarrollo de los procesos de mantenimiento de válvulas y sus accesorios. PEMEX Normas              

NRF-004-PEMEX-2003 - Protección con recubrimientos anticorrosivos a instalaciones superficiales de ductos. NRF-020-PEMEX-2005 - Calificación y certificación de soldadores y soldadura. NRF-030-PEMEX-2006 - Diseño, construcción, inspección y mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolección de hidrocarburos. NRF-111-PEMEX-2006 - Equipos de medición y servicios de metrología. NRF-142-PEMEX-2006 - Válvulas macho. NRF-150-PEMEX-2005 - Pruebas hidrostáticas de tuberías y equipos. NRF-152-PEMEX-2006 - Actuadores para válvulas. NRF-156-PEMEX-2008 - Juntas y empaques. NRF-163-PEMEX-2006 - Válvulas de control con actuador tipo neumático. NRF-172-PEMEX-2007 - Válvulas de alivio de presión y vacío para tanques de almacenamiento. NRF-178-PEMEX-2007-F1 - Trampas de diablos en plataformas marinas. NRF-204-PEMEX-2008 - Válvulas de bloque de emergencia. NRF-211-PEMEX-2008 - Válvulas de compuerta y bola en líneas de transporte de hidrocarburos. NRF-221-PEMEX-2008 -Trampas de diablos para líneas de conducción terrestres.

PEMEX Procedimientos  

DCO-PGI-T-410 - Prueba hidrostática a válvulas. DCO-PGI-T-401 - Prueba hidrostática a tuberías y accesorios.

       

API 6D – Specification for pipeline valves. API 598 – Valve inspection and testing. API 599 – Specification for metal plug valves with flanged or butt-welding ends. API 600 – Steel gate valves-flanged and butt-welding ends. API 602 – Compact carbon steel gate valves. API 605 – Specification for larger-diameter carbon steel flanges. API 607 – Valve inspection test. API 608 – Specification for metal ball valves, flanged and butt-welding ends.

API

Capítulo 3 | 2

ASME/ANSI     

ASME B16.34 – Valves-flanged and butt-welded end. ASME B16.5 – Pipe flanges and flanged fittings. ASME B16.25 – Butt-welded ends. ASME B31.4 – Liquid petroleum transportation Piping Systems. ASME B31.8 – Gas Transmission and Distribution Piping System.

 

ISO 5210 – Multi-turn valve actuator/attachments-flange dimensions valve actuator. ISO 5211 – Part-turn valve actuator/attachments-flange dimensions valve actuator.

ISO

MSS      

MSS SP-6 – Contact faces of pipe flanges. MSS SP-25 – Standard marking system for valves. MSS SP-55 – Quality standard for valves, fittings and flanges. MSS SP-61 – Pressure testing of steel valves. MSS SP-66 – Pressure ratings for steel butt-welding end valves. MSS SP-92 – MSS Valve User Guide-Installation and operation of various types of valves.

Los fabricantes de válvulas operan de acuerdo a los intervalos de presión definidos in los Códigos ASME/ANSI B16. Los stándares B16.34 y B16.5 establecen rangos de presión similares, excepto que el B16.34 considera mayor rango en la presión de válvulas con extremos soldados cuando se respaldan en la prescripción y ejecución de pruebas no-destructivas.

3.2 MANTENIMIENTO DE VÁLVULAS DE COMPUERTA La válvula de compuerta es una válvula de vueltas múltiples, en la cual se cierra el orificio con un disco vertical de cara plana que se desliza en ángulos rectos sobre el asiento (Figura 3.1). En el tipo válvula de compuerta sólida de paso completo y continuado y se permite que se forme un conducto continuo a través de la válvula, sin restricciones y del mismo diámetro de la tubería. Con esto se logra una mínima turbulencia y pueden pasar los dispositivos de limpieza y calibración, siendo la caída de presión igual a la de un tubo de la misma longitud. Generalmente este diseño de válvula ofrece un triple sello. En el presente manual se definen los pasos para realizar el mantenimiento preventivo de válvulas en servicio de transporte de hidrocarburos líquidos, gas natural, LPG, petroquímicos básicos y secundarios para asegurar una adecuada operación y funcionalidad de las mismas.

Figura 3.1 Válvula de compuerta.

Nota: cuando se requiera realizar un mantenimiento preventivo operando la válvula (aperturacierre) con la presencia de las distintas áreas responsables de Petróleos Mexicanos y lo señalado es igualmente aplicable a las válvulas de compuerta, esférica y macho de todas las instalaciones Capítulo 3 | 3

del Sistema de Transporte por Ducto de PEMEX. En este procedimiento de mantenimiento preventivo a válvulas en servicio, no se contempla la inyección o sustitución de empaque plástico del vástago, por considerarse que no es requerido como mantenimiento preventivo sino como correctivo y se contempla en todo procedimiento de mantenimiento correctivo de válvulas en operación.

3.2.1 Características generales 3.2.1.1 Válvula de compuerta de expansión de paso completo y continuado Este tipo de compuerta permite que se forme un conducto continuo a través de la válvula sin restricciones y del mismo diámetro de la tubería. Con esto se logra una mínima turbulencia y pueden pasar los dispositivos de limpieza y calibración, siendo la caída de presión igual a la de un tubo de la misma longitud. Generalmente este diseño de válvula ofrece un doble sello y son de un sellado más seguro que las de compuerta sólida y las características de sus sellos son las siguientes:  

Sello principal, depende del contacto metal-metal de la compuerta contra los asientos. Sello secundario, los asientos algunos llevan un anillo de teflón u otro material (sello suave) y ranuras circulares con barrenos provistos con graseras por las que se inyecta grasa sellante desde el exterior y garantizar el sello a cero fugas.

En cuanto a operación, para que el sello funcione adecuadamente, la compuerta debe abrirse o cerrarse totalmente a fin de acuñar la compuerta y el segmento de la misma contra los asientos. Los sellos de éste tipo de válvulas no requiere de inyección de sellante para lograr hermeticidad, sin embargo cuando el fluido de la línea contiene exceso de materiales extraños, existe la posibilidad que dañen los sellos o que el desgaste por erosión sea muy severo, entonces requerirá inyección de sellante. Recomendada para: Servicio con apertura total o cierre total, sin estrangulación, para uso poco frecuente, para resistencia mínima a la circulación, para mínimas cantidades de fluido o líquido atrapado en la tubería. Aplicaciones: Servicio general, aceites y petróleo, gas, aire, pastas semilíquidas, líquidos espesos, vapor, gases y líquidos no condensables, líquidos corrosivos. Ventajas: Alta capacidad, cierre hermético, bajo costo, diseño y funcionamiento sencillos, poca resistencia a la circulación. Desventajas: Control deficiente de la circulación, se requiere mucha fuerza para accionarla, produce cavitación con baja caída de presión, debe estar cubierta o cerrada por completo, la posición para estrangulación producirá erosión del asiento y del disco. Variaciones: Cuña maciza, cuña flexible, cuña dividida y disco doble. Materiales: Cuerpo: bronce, hierro fundido, hierro, acero forjado, monel, acero fundido, acero inoxidable, plástico de PVC. Componentes diversos. Especificación del material Los materiales, dimensiones y espesores para las válvulas de acero de compuerta y bola deben estar de acuerdo a las hojas de datos y/o tablas del Anexo 12.1 de la Norma NRF-142-PEMEX2006 Válvulas Macho incluidas en este Manual a saber, la Tabla 1 Espesor mínimo del cuerpo. Acero al carbono, aleaciones de acero y acero inoxidable de pared pesada, tabla 2 Dimensiones Capítulo 3 | 4

cara a cara (A) y extremo a extremo (B y C), Tabla 3A Operación del vástago en válvulas macho lubricadas y no lubricadas, Tabla 3B Operación del vástago de válvula macho con manga laminada y completamente laminada. Las especificaciones para las partes metálicas deben establecer como mínimo los requerimientos para: propiedades químicas, tratamiento térmico, propiedades mecánicas, pruebas y certificación. Las partes metálicas sometidas a presión se deben fabricar con materiales indicados en el numeral 5 de ASME B16.34 (Tabla 1, grupos de material 1 y 2) o equivalente. A continuación se muestra la hoja de datos de válvulas de compuerta con sello suave: Tabla 1 Hoja de datos de válvulas de compuerta con sellos suave. No.

1

Unidad

Condiciones de operación del ducto

Descripción

Localización de la válvula: _______________________________-_____ Presión MPA (Lb/Plg²). Máxima operación:______________________ Temperatura de servicio: Máxima_______K (ºC) Mínima:_______ K (ºC) Servicio: Amargo (_____) No Amargo (_____) Fluido: Líquido (_____) Gas (_____) Líquido/Gas (_____) Tipo de producto:____________________________________________ Requerimientos especiales:____________________________________

2

Tipo de válvula (ver numeral 8 generalidades)

Válvula tipo compuerta sólida deslizante con caras paralelas paso completo y continuado.

3

Diámetro (ver numeral 8.1.2)

4

Diámetro interno mínimo de la válvula (Bore) (ver numeral 8.1.4)

5

Clase (ver numeral 8.1.1)

PN 20 (150) (_____), PN 50 (300) (_____), PN 100 (600) (_____), PN 150 (900) (_____), PN 250 (1500) (_____), PN 420 (2500) (_____),

6

Extremos (ver numeral 8.1.7)

Bridados: Cara junta tipo anillo (RTJ) (____), Cara realizada (RF) (____), Soldables (_____), Otros requerimientos_________________________

DN (_____),(_____NPS). Para paso de diablos. mm_______________(pulg.)_______________

Tipo de asientos de la válvula: Bi-Direccional Ambos extremos (_____) Nota: Mantienen un sello seguro, aun cuando falle el sello lado aguas arriba, ya que los asientos siempre son empujados contra la compuerta, independientemente de la dirección de la presión del fluido.

7

Asientos (ver numeral 8 generalidades inciso b)

Uni-Direccional Ambos extremos (_____) Nota: Son sellos de auto alivio, permiten el paso del fluido aguas abajo, cuando falla el sello aguas arriba el pase interno es continuo, ya que solo sellan cuando la presión va afuera de la válvula hacia adentro. Unidireccional/Bidireccional (_____) Nota: Para el manejo de fluidos con propiedades fisico-químocas como la gasolina, los asientos aguas abajo deben ser bidireccionales y los asientos aguas arriba unidireccionales. Debe marcarse en el cuerpo de la válvula la dirección de sellado de cada uno de los asientos.

- Cuerpo

ASTM a 105 (_____), ASTM a 216 WCC (_____), ASTM a 516 GR. 70 (_____),

- Bonete

De los mismos materiales especificados para el cuerpo.

- Extremos

De los mismos materiales especificados para el cuerpo. Capítulo 3 | 5

ASTM a 216 WCB (_____), ASTM a 1350 LF2 (_____), ASTM a 572 GR. 50 (_____).

- Compuerta M A T E 8 R I A L E S

- Vástago - Tuerca del vástago - Asiento

ASTM a 182 GR. F51 (_____), ASTM a 216 WCB (_____), AISI 410SS (_____), ASTM a 516 GR. 70 (_____). Nota: Todos de las partes que están en contacto con el fluido manejado y que contengan presión que hallan sido fabricados a partir de placa de acero deberán ser incluido por hidrógeno AISI 410SS (_____), AISI 4140 (_____). De acuerdo al fabricante. ASTM a 182 GR. F51 (_____), AISI 410SS (_____). NYLON (____), PTFE (____), VITON (____), PEEK (____), POM (____).

- Inserto del asiento Nota: Considerar que el uso de insertos de teflón en fluido manejando nitrógeno no se debe emplear. - Junta de cuerpo y bonete

- Empaque de vástago

9

10

De acuerdo al servicio. De acuerdo al servicio. Empaquetadura precargada libre de mantenimiento. Debe cumplir con ISO/DIS 15848-1:2003 e ISO 15848-2:2006.

- Tornillos

ASTM a 193 GR. B 7M. Cadminizado de 25 micrómetros.

- Tuercas

ASTM a 194 GR. 2HM. Cadminizado de 25 micrómetros.

- Recubrimientos en compuerta, asientos y vástago.

De acuerdo al servicio y requerimiento del usuario se debe establecer el tipo de recubrimiento, composición química, método de aplicación, espesor y dureza.

- Puertos de inyección de grasa sellanate.

Grasera de botón gigante cuerda NPT sello seguro con check doble, de acero inoxidable ASTM 316 con balín de K-MONEL, y resorte INCONEL X-750 o equivalentes.

Pruebas (Ver numerales 8.4, 8.4.4, 8.4.4.1.1, 8.1.19, 12.5, 16.6 y 12.8.6)

Recubrimientos anticorrosivos externos (ver numeral 8.5.2)

La máxima fuga permisible de acuerdo al anexo 12.4 debe ser Gasto A. De acuerdo a las pruebas aplicables indicados en loa anexos 12.5 y 12.6. Hidrostática, hermeticidad en base a lo indicado en el numeral 8.4.4 Prueba de fuego ISO 10497:2004 Emisiones fugitivas ISO/DIS 15848-1: 2003 e ISO 15848-2:2006 El usuario debe indicar el tipo de acuerdo a NRF-053-2006, NFR-009PEMEX-2004; NFR-004-PEMEX-2003. Maneral (_____), Volante (_____), Caja de engranes (_____), Caja de engranes de doble velocidad (____), Actuador eléctrico (____), Hidráulico (_____), Hidroneumático (_____), Neumático (_____), Otros_____________________________________________________

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Operación de la válvula (ver numeral 8.1.10)

Posición de volante o maneral con respecto al flujo: Paralelo (____), Transversal lateral (____), Transversal al frente (____), Nota: En operación manual las válvulas de compuerta de 50mm a 100mm (2 pulg a 4 pulg) de diámetro pueden accionarse con volante o caja de engranes, de 150mm (6 pulg) de diámetro y mayores debe ser con caja de engranes de doble velocidad.

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Soporte de la válvula (ver figuras 1 y 2 de esta norma)

Tipo de soporte. Costilla (_____), Pierna (_____).

Capítulo 3 | 6

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Válvulas de drenaje y venteo (ver numeral 8.1.9)

Se debe contar con válvula y conexiones para drenaje. Se debe contar con válvula y conexiones para venteo. Nota: El arreglo de instalaciones de las válvulas debe incluir válvula de bola flotante extremos mixtos caja soldar/roscado de acuerdo a la presión y diámetro de la válvula de compuerta, NIPLE y TAPON en 420 kg/cm² (6000PSI)

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Documentación (ver numeral 8.1.22 y 12.7)

Documentación y registros a entregar durante la licitación por el fabricante de acuerdo al numeral 8.1.22. En la entrega de la válvula debe proporcionar la documentación relacionada en el anexo 12.7

Los referencias dadas en la columna Unidad de la tabla corresponden a lo indicado en dichos numerales en la Norma NRF-211-PEMEX-2008 Válvulas de compuerta y bola en líneas de transporte de hidrocarburos. 

Diámetro interior mínimo para válvulas de paso completo y continuado. Los diámetros interiores mínimos para las válvulas de paso completo no deben ser menores que los indicados en la tabla siguiente: Tabla 2 Diámetro interior mínimo para válvulas de paso completo y continuado. Clase de Presión DN (mm)

15 20 25 32 40 50 65 80 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900 950 1000 1050 1200 1350 1400 1500

NPS (pulgadas)

½ ¾ 1 1¼ 1½ 2 2½ 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 42 48 54 56 60

PN 20 a 100 (Clase 150 a 600)

PN 150 (Clase 900)

PN 250 (Clase 1500)

PN 420 (Clase 2500)

13 19 25 32 38 49 62 74 100 150 201 252 303 334 385 436 487 538 589 633 684 735 779 830 874 925 976 1020 1166 1312 1360 1458

13 19 25 32 38 49 62 74 100 150 201 252 303 322 373 423 471 522 570 617 665 712 760 808 855 -

13 19 25 32 38 49 62 74 100 144 192 239 287 315 360 -

13 19 25 32 38 42 52 62 87 131 179 223 265 -

Capítulo 3 | 7

Las especificaciones que se deben tomar en cuenta en las válvulas son las siguientes:        

Tipo de conexiones de extremo. Tipo de cuña. Tipo de asiento. Tipo de vástago. Tipo de bonete. Tipo de empaquetadura del vástago. Capacidad nominal de presión para operación y diseño. Capacidad nominal de temperatura para operación y diseño. Tabla 3 Válvulas de compuerta – dimensiones (mm) entre caras (A) y en extremos (B y C).

DN (mm)

NPS (pulgadas)

Cara realzada A

50 65 80 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

2 2½ 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

178 191 203 229 267 292 330 356 381 406 432 457 508 559 610 610 711a 762 711b

50 65 80 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

2 2½ 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

292 330 356 406 495 597 673 762 826 902 978 1054 1143 1232 1308 1397 1524 1651 1778 1880

Extremo Junta de soldable B anillo C PN 20 (Clase 150) 216 191 241 203 283 216 305 241 403 279 419 305 457 343 502 368 572 394 610 419 660 445 711 470 813 521 864 914 914 965 1016 1016 PN 64 (Clase 400) 292 295 330 333 356 359 406 410 495 498 597 600 673 676 762 765 826 829 902 905 978 981 1054 1060 1143 1153 1232 1241 1308 1321 1397 1410 1524 1537 1651 1667 1778 1794 1880 1895

Capítulo 3 | 8

Cara realzada A 6 241 283 305 403 419 457 502 762 838 914 991 1092 1143 1245 1346 1397 1524 1626 1727 292 330 356 432 559 660 787 838 889 991 1092 1194 1295 1397 1448 1549 1651 1778 1930 2083

Extremo Junta de anillo soldable B C PN 50 (Clase 300) 216 232 241 257 283 298 305 321 403 419 419 435 457 473 502 518 762 778 838 854 914 930 991 1010 1092 1114 1143 1165 1245 1270 1346 1372 1397 1422 1524 1553 1626 1654 1727 1756 PN (Clase 600) 292 295 330 333 356 359 432 435 559 562 660 664 787 791 838 841 889 892 991 994 1092 1095 1194 1200 1295 1305 1397 1407 1448 1461 1549 1562 1651 1664 1778 1794 1930 1946 2083 2099

3.2.2 Tipos de válvula de compuerta Las válvulas de compuerta pueden ser con extremos bridados y soldables. Para propósitos solamente ilustrativos, en las figuras 3.2 y 3.3 se muestran configuraciones típicas para válvulas de compuerta con extremos bridados y soldables.

Figura 3.2 Válvula de compuerta de doble expansión / vástago ascendente.

Figura 3.3 Válvula de compuerta sólida deslizante con caras paralelas / paso continuado vástago ascendente. Capítulo 3 | 9

Las válvulas de compuerta deben tener un obturador que se mueve en un plano perpendicular a la dirección del flujo. La compuerta se puede fabricar de una sola pieza como en la válvula de compuerta deslizante con caras paralelas o de dos o más piezas como en la válvula de compuerta de doble expansión. Las válvulas de compuerta pueden ser provistas con sello metálico de vástago o un sello de vástago secundario adicional al sello primario del vástago (empaques). Los asientos de la válvula de compuerta sólida deslizante con caras paralelas y de bola (esférica) son asientos dinámicos. En este tipo de válvulas el sello se logra cuando la presión existente en el ducto (flujo) actúa sobre los asientos y estos contra el obturador (compuerta de bola); es decir su sello depende de la presión del fluido. En la válvula de compuerta de doble expansión los asientos en ambos extremos son fijos y bidireccionales. Su sello es independiente de la presión del fluido y sella en ambas direcciones. Asientos uni-direccionales. Los asientos uni-direccionales sellan cuando la presión va de afuera hacia dentro de la válvula y alivian la presión de la cavidad del cuerpo cuando ésta supera a la presión de la línea, por esta característica también son denominados sellos de auto alivio (o efecto pistón simple), es decir sellan sólo en una dirección. Asientos bi-direccionales. Los asientos bi-direccionales sellan cuando la presión actúa en cualquier dirección, es decir, sellan cuándo la presión va de afuera de la válvula hacia dentro y también sellan cuando la presión en el interior de la válvula es mayor que la presión aguas abajo. Los asientos siempre son empujados contra el obturador, independientemente de la dirección de la presión del fluido. Estos asientos también son denominados de doble efecto pistón, ya que la presión del fluido siempre va estar empujando a los asientos contra la bola o compuerta. Asientos uni-direccional/bi-direccional. Esta combinación de asientos (un asiento unidireccional y otro bi-direccional) se deben utilizar en válvulas donde se requiere un doble aislamiento de sello en un sentido preferencial, para lo cual es necesario conocer el sentido preferencial del flujo para la correcta instalación de la válvula. Debe indicarse en el cuerpo de la válvula la dirección de sellado de cada uno de los asientos, de acuerdo con la figura 3.4.

Figura 3.4 Placa de identificación típica para válvula con un asiento uni-direccional y otro bi-direccional.

Válvulas de paso completo y continúo. El diámetro nominal de las válvulas de paso completo y continuado no debe ser menor que el especificado. En las válvulas con extremos soldables se puede requerir un diámetro interior menor en el extremo soldable para que se una con la tubería. En la válvula de compuerta de doble expansión los asientos en ambos extremos son fijos y las partes metálicas sometidas a presión, incluyendo los pernos, deben fabricarse mediante la especificación del material. El diseño y los cálculos de las partes sometidas a presión, debe cumplir con ASME B16.34 o equivalente. Los valores de esfuerzo permisible deben ser consistentes con ASME Sección VIII División 1 o División 2 o equivalente.

Capítulo 3 | 10

3.2.3 Mantenimiento En la figura 3.5 se muestra el Procedimiento para el mantenimiento preventivo de válvulas de compuerta. Las recomendaciones generales mantenimiento son las siguientes:   



 



para

el

Lubricar a intervalos periódicos. Corregir de inmediato las fugas por la empaquetadura. Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas. El cerrado de válvulas con ya sea con llave o con palanca deberá hacerse invariablemente en condiciones normales de suavidad sin forzar las acciones estándar de cierre y apertura. Las válvulas deberán abrirse lentamente a fin de evitar el choque hidráulico en la tubería. Igualmente el cerrado de las válvulas deberá hacerse con lentitud para ayudar a descargar los sedimentos y residuos de mugre atrapados. En la consideración que en cualquier fase de mantenimiento se enfrenta la reposición de válvulas, las válvulas emergentes deben estar en óptimas condiciones para su operación y no se deben utilizar prototipos, reconstruidas y remanufacturadas ó cualquiera que por similitud se estime que cumple la especificación de la válvula a restituir.

Figura 3.5 Procedimiento para mantenimiento preventivo y de válvulas de compuerta en operación.

En las figuras 3.6 A, 3.6 B y 3.6 C se muestran diferentes tipos de válvulas de compuertas en ductos subterráneas y ductos superficiales con sus actuadores en instalaciones de Petróleos Mexicanos.

Capítulo 3 | 11

Figura 3.6 A Válvulas de compuerta en ductos subterráneos.

Figura 3.6 B Válvulas de compuerta en ductos superficiales.

Capítulo 3 | 12

Figura 3.6 C Válvulas de compuerta en ductos superficiales.

3.3 MANTENIMIENTO DE VÁLVULAS DE BOLA Las válvulas de bola o esfera son de ¼ de vuelta, en las cuales una bola taladrada gira entre asientos elásticos, lo cual permite la circulación directa en la posición abierta y corta el paso cuando se gira la bola 90° y cierra el conducto (Figura 3.7).

Figura 3.7 Válvula de bola.

Este tipo de válvula de paso completo y continuado, consiste en una esfera metálica perfectamente pulida, con un orificio circular montada sobre muñones que permite su giro geométrico en una posición fija en el cuerpo de la válvula y su giro para apertura o cierre es de 90°.

Los sellos de éste tipo de válvulas no requieren de inyección de grasa sellante para lograr hermeticidad, sin embargo cuando el fluido de la línea contiene exceso de materiales extraños, existe la posibilidad que dañen los sellos o que el desgaste por erosión sea muy severo, entonces requerirá inyección de grasa sellante. La válvula de bola es una adaptación de la válvula macho (ver Anexo). Para controlar el flujo se utiliza una bola con un orificio en un eje geométrico para conectar las partes de entrada y salida del cuerpo; para abrir o cerrar la bola se hace a través de una palanca, hasta 10” de diámetro y en diámetros mayores se opera por medio de engranes y volante. La caída de presión en este tipo de válvulas depende del orificio de la bola que se utilice y pueden ser de paso completo o paso reducido. Su operación es rápida y ocupa menor espacio. Las válvulas de bola deben tener un obturador esférico montado sobre un muñón la cual gira sobre un eje que es perpendicular a la dirección del flujo. Para fines solamente ilustrativos en las figuras 3.8, 3.9 y 3.10 se muestran configuraciones típicas para válvulas de bola con los dos casos de extremos, bridados y soldables.

Capítulo 3 | 13

Figuras 3.8 Válvula de bola con acceso por la parte superior.

Figuras 3.9 Válvula de bola de tres piezas (cuerpo atornillado).

Figura 3.10 Válvula de bola, cuerpo soldado.

Capítulo 3 | 14

3.3.1 Características generales de las válvulas de bola Recomendada para: servicio de conducción y corte, sin estrangulación, cuando se requiere abertura rápida, para temperaturas moderadas, cuando se necesita resistencia mínima a la circulación. Aplicaciones: servicio general, altas temperaturas, pastas semilíquidas. Ventajas: bajo costo, alta capacidad, corte bidireccional, circulación en línea recta, pocas fugas. se limpia por si sola, poco mantenimiento, no requiere lubricación, tamaño compacto, cierre hermético con baja torsión (par). Desventajas: características deficientes para estrangulación, alta torsión para accionarla, susceptible al desgaste de sellos o empaquetaduras, propensa a la cavitación. Variaciones: entrada por la parte superior, cuerpo o entrada de extremo divididos (partidos), tres vías, venturi, orificio de tamaño total, orificio de tamaño reducido. Materiales: Cuerpo: hierro fundido, hierro dúctil, bronce, latón, aluminio, aceros al carbono, aceros inoxidables, titanio, tántalo, zirconio; plásticos de polipropileno y PVC. Asiento: TFE, TFE con llenador, Nylon, Buna-N, neopreno. Asientos: Las válvulas de compuerta sólida deslizante con caras paralelas y de bola (esférica) son de asientos dinámicos. En estos tipos de válvulas el sello se logra cuando la presión existente en la línea (flujo) actúa sobre los asientos y estos contra el obturador; es decir su sello depende de la presión del fluido. Dimensionamiento: En la tabla 3.4 se indican las dimensiones principales de las válvulas de bola típicas, incluyendo el diámetro nominal y las dimensiones entre caras o entre extremos. Cabe mencionar el uso de una placa de identificación cuando las dimensiones no se encuentren dentro de las indicadas en dicha tabla. Operación de las válvulas: Se debe especificar la máxima presión diferencial (MPD) a la que se requiere que abra la válvula, con la palanca, caja de engranes o actuador. Cuando no se especifique, la presión indicada en la clasificación Presión-Temperatura, determinada de acuerdo con el numeral 8.1.1 de esta norma de referencia, para el material a 311,15 K (38 ºC) debe ser la MPD. Paso de diablos: Las válvulas de bola de seccionamiento y bloqueadoras de barril en trampas de diablos son de paso completo y continuado. Debe considerarse el borde interno de la válvula tomando en cuenta el espesor de la tubería el cual debe ser indicado en las hojas de datos. Alivio de presión: Cuando existe la posibilidad de que el fluido quede atrapado, entonces las válvulas para manejar gas y para manejar líquido deben tener un alivio de presión automático de la cavidad, a menos que se especifique de otra manera en la hoja de datos de la válvula. Cuando se requiera aliviar la presión, de la cavidad de la válvula, en la hoja de datos de la válvula, éste debe prevenir que la presión dentro de la misma exceda de 1.33 veces la presión indicada en la clasificación Presión-Temperatura, determinada de acuerdo a esta norma, para el material a 311,15 K (38 ºC). Las válvulas externas para el relevo de presión de la cavidad de la válvula deben tener un DN 15 (NPS 1/2) o mayor.

Capítulo 3 | 15

Tabla 3.4 A Válvulas de bola dimensiones (mm) entre cara (A) y entre extremos (B y C). PN 20 Clase 150 y PN 50 Clase 300.

Paso completo y continuado

DN (mm)

NPS (pulgadas)

Cara realzada A

Extremo soldable B

Junta de anillo C

Cara realzada A

PN 20 (Clase 150)

Extremo soldable B

Junta de anillo C

PN 50 (Clase 300)

50

2

178

216

191

216

216

232

65

2½

191

241

203

241

241

257

80

3

203

283

216

283

283

298

100

4

229

305

241

305

305

321

150

6

394

457

406

403

403

419

200

8

457

521

470

502

502

518

250

10

533

559

546

568

568

584

300

12

610

635

622

648

648

664

350

14

686

762

699

762

762

776

400

16

762

838

775

838

838

854

450

18

864

914

876

914

914

930

500

20

914

991

927

991

991

1010

550

22

-

-

-

1092

1092

1114

600

24

1067

1142

1080

1143

1143

1165

650

26

1143

1245

-

1245

1245

1270

700

28

1245

1346

-

1346

1346

1372

750

30

1295

1397

-

1397

1397

1422

800

32

1372

1524

-

1524

1524

1552

850

34

1473

1626

-

1626

1626

1654

900

36

1524

1727

-

1727

1727

1756

950

38

-

-

-

-

-

-

1000

40

-

-

-

-

-

-

1100

42

-

-

-

-

-

-

1200

48

-

-

-

-

-

-

1400

54

-

-

-

-

-

-

1500

60

-

-

-

-

-

Capítulo 3 | 16

Tabla 3.4 B Válvulas de bola dimensiones (mm) entre cara (A) y entre extremos (B y C). PN 64 Clase 400 y PN 100 Clase 600.

Paso completo y continuado

DN (mm)

NPS (pulgadas)

Cara realzada A

Extremo soldable B

Junta de anillo C

Cara realzada A

PN 64 (Clase 400)

Extremo soldable B

Junta de anillo C

PN 100 (Clase 600)

50

2

-

-

-

292

292

295

65

2½

-

-

-

330

330

333

80

3

-

-

-

356

356

359

100

4

406

406

410

432

432

435

150

6

495

495

498

559

559

562

200

8

597

597

600

660

660

664

250

10

673

673

676

787

787

791

300

12

762

762

765

838

838

841

350

14

826

826

829

889

889

892

400

16

902

902

905

991

991

994

450

18

978

978

981

1092

1092

1095

500

20

1054

1054

1060

1194

1194

1200

550

22

1143

1143

1153

1295

1295

1305

600

24

1232

1232

1241

1397

1397

1407

650

26

1308

1308

1321

1448

1448

1461

700

28

1397

1397

1410

1549

1549

1562

750

30

1524

1524

1537

1651

1651

1664

800

32

1651

1651

1667

1778

1778

1794

850

34

1778

1778

1794

1930

1930

1946

900

36

1880

1880

1895

2083

2083

2099

950

38

-

-

-

-

-

-

1000

40

-

-

-

-

-

-

1100

42

-

-

-

-

-

-

1200

48

-

-

-

-

-

-

Capítulo 3 | 17

Tabla 3.4 C Válvulas de bola dimensiones (mm) entre cara (A) y entre extremos (B y C). PN 150 Clase 900 Y PN 250 Clase 1500.

Paso completo y continuado

DN (mm)

NPS (pulgadas)

Cara realzada A

Extremo soldable B

Junta de anillo C

Cara realzada A

PN 150 (Clase 900)

50 65 80 100 150 200 250 300 350 400 450 500 550 600 650 700 750 800 850 900

2 2½ 3 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36

368 419 381 457 610 737 838 965 1029 1130 1219 1321 1549 -

368 419 381 457 610 737 838 965 1029 1130 1219 1321 1549 -

Extremo soldable B

Junta de anillo C

PN 250 (Clase 1500)

371 422 384 460 613 740 841 968 1038 1140 1232 1334 1568 -

368 419 470 546 705 832 991 1130 1257 1384

368 419 470 546 705 832 991 1130 1257 1384

371 422 473 549 711 841 1000 1146 1276 1407

Tabla 3.4 D Válvulas de bola dimensiones (mm) entre cara (A) y entre extremos (B y C). PN 420 Clase 2500.

Paso completo y continuado DN (mm)

NPS (pulgadas)

Cara realzada A

Extremo soldable B

Junta de anillo C

PN 50 (Clase 300)

50 65 80 100 150 200 250 300

2 2½ 3 4 6 8 10 12

451 508 578 673 914 1022 1270 1422

451 508 578 673 914 1022 1270 1422

Capítulo 3 | 18

451 540 584 682 927 1038 1292 1445

Conexiones de derivación, drenaje y desfogue: Las conexiones de derivación, drenaje y desfogue y las entradas para tapones deben ser taladradas y roscadas, a menos que se especifique de otra manera en la hoja de datos de la válvula. Se pueden especificar otro tipo de conexiones como soldables o bridadas. Las conexiones roscadas pueden ser susceptibles de corrosión en hendiduras, por tal motivo se recomienda que el material de las conexiones roscadas sea compatible al material del cuerpo de la válvula o que los materiales utilizados sean resistentes a la corrosión. Las roscas deben ser cónicas o paralelas y tener la capacidad para proporcionar sello hermético bajo presión. Las conexiones y tapones con roscas paralelas deben tener una sección principal para atrapar y retener un miembro de sello adecuado para el servicio especificado de la válvula. Los tamaños de la rosca deben ser de acuerdo con la tabla 3.5. La forma de la rosca debe ser de acuerdo con ASME B 1.1 o equivalente, ASME B 1.20.1 o equivalente, ISO 228-1:2000, ISO 2282:1987 o ISO 7-1:1994/Cor.1:2007(E). Tabla 3.5 Tamaño de las roscas para las conexiones de derivación, drenaje y desfogue.

Diámetro nominal de la conexión

Tamaño de rosca

DN (mm)

NPS (pulgadas)

M (pulgadas)

15 - 40 50 – 100 150 – 200 ≥ 250

½-1½ 2-4 6-8 ≥10

8 (¼) 15 (½) 20 (¾) 25 (1)

Tabla 3.6 Hoja de datos de válvula de bola con sello suave.

No.

1

Unidad

Condiciones de operación del ducto

Descripción

Localización de la válvula: _______________________________-_____ Presión MPA (LB/PULG²). Máxima operación:______________________ Temperatura de servicio: Máxima_______K (ºC) Mínima:_______ K (ºC) Servicio: Amargo (_____) No Amargo (_____) Fluido: Líquido (_____) Gas (_____) Líquido/Gas (_____) Tipo de producto:____________________________________________ Requerimientos especiales:____________________________________

2

Tipo de válvula (ver numeral 8 generalidades)

Válvula tipo compuerta sólida deslizante con caras paralelas paso completo y continuado.

3

Diámetro (ver numeral 8.1.2)

4

Diámetro interno mínimo de la válvula (Bore) (ver numeral 8.1.4)

5

Clase (ver numeral 8.1.1)

PN 20 (150) (_____), PN 50 (300) (_____), PN 100 (600) (_____), PN 150 (900) (_____), PN 250 (1500) (_____), PN 420 (2500) (_____),

6

Extremos (ver numeral 8.1.7)

Bridados: Cara junta tipo anillo (RTJ) (____), Cara realizada (RF) (____),

DN (_____),(_____NPS).

Para paso de diablos . mm_______________(pulg.)_______________

Capítulo 3 | 19

Soldables (_____), Otros requerimientos_________________________

Tipo de asientos de la válvula: Bi-Direccional Ambos extremos (_____) Nota: Mantienen un sello seguro, aun cuando falle el sello lado aguas arriba, ya que los asientos siempre son empujados contra la compuerta, independientemente de la dirección de la presión del fluido. 7

Asientos (ver numeral 8 generalidades inciso b)

Uni-Direccional Ambos extremos (_____) Nota: Son sellos de auto alivio, permiten el paso del fluido aguas abajo, cuando falla el sello aguas arriba el pase interno es continuo, ya que solo sellan cuando la presión va afuera de la válvula hacia adentro. Unidireccional/Bidireccional (_____) Nota: Para el manejo de fluidos con propiedades fisico-químocas como la gasolina, los asientos aguas abajo deben ser bidireccionales y los asientos aguas arriba unidireccionales. Debe marcarse en el cuerpo de la válvula la dirección de sellado de cada uno de los asientos.

M A T E 8 R I A L E S

- Cuerpo

ASTM a 105 (_____), ASTM a 216 WCC (_____), ASTM a 516 GR. 70 (_____).

ASTM a 216 WCB ASTM a 350 LF2

- Extremo

De los mismos materiales especificados para el cuerpo.

(_____), (_____),

- Bola

ASTM a 105 ASTM a 350 LF2 AISI 410SS

(_____), (_____), (_____),

ASTM a 182 GR. F51 ASTM a 694 F50 AISI 4130

- Asiento

ASTM a 105 ASTM a 350 LF2 AISI 4130

(_____), (_____), (_____).

ASTM a 182 GR. F51 (_____), AISI 410SS (_____), No debe llevar inserto.

- Vástago

AISI 410SS (_____), AISI 4130 AISI 4140 (_____), ASTM a 182 GR. F51 El vástago debe tener dispositivo anti estático.

- Muñón

ASTM a 182 GR. F51 (_____), AISI 410SS (_____), AISI 4130 (_____), AISI 4140 (_____), AISI 1018 (_____), AISI 1040 (_____).

- Tornillos

ASTM a 193 GR. B 7M. Cadminizado de 25 micrómetros.

- Tuercas

ASTM a 194 GR. 2HM. Cadminizado de 25 micrómetros.

- Empaque de vástago

(_____), (_____), (_____).

(_____), (_____).

De acuerdo al servicio. Empaquetadura precargada libre de mantenimiento. Debe cumplir con ISO/DIS 15848-1:2003 e ISO 15848-2:2006.

Capítulo 3 | 20

9

10

- Recubrimientos en compuerta, asientos y vástago.

De acuerdo al servicio y requerimiento del usuario se debe establecer el tipo de recubrimiento, composición química, método de aplicación, espesor y dureza.

- Puertos de inyección de grasa sellante.

Grasera de botón gigante cuerda NPT sello seguro con check doble, de acero inoxidable ASTM 316 con balín de K-MONEL, y resorte INCONEL X-750 o equivalentes.

Pruebas (Ver numerales 8.4, 8.4.4, 8.4.4.1.1, 8.1.19, 12.5, 16.6 y 12.8.6)

Recubrimientos anticorrosivos externos (ver numeral 8.5.2)

La máxima fuga permisible de acuerdo al anexo 12.4 debe ser Gasto A. De acuerdo a las pruebas aplicables indicados en loa anexos 12.5 y 12.6. Hidrostática, hermeticidad en base a lo indicado en el numeral 8.4.4 Prueba de fuego ISO 10497:2004 Emisiones fugitivas ISO/DIS 15848-1: 2003 e ISO 15848-2:2006 El usuario debe indicar el tipo de acuerdo a NRF-053-2006, NFR-009PEMEX-2004; NFR-004-PEMEX-2003.

Maneral (_____), Volante (_____), Caja de engranes (_____), Caja de engranes de doble velocidad (____), Actuador eléctrico (____), Hidráulico (_____), Hidroneumático (_____), Neumático (_____), Otros_____________________________________________________ 11

12

Operación de la válvula (ver numeral 8.1.10)

Soporte de la válvula (ver figuras 1 y 2 de esta norma)

Posición de volante o maneral con respecto al flujo: Paralelo (____), Transversal lateral (____), Transversal al frente (____), Nota: En operación manual las válvulas de compuerta de 50mm a 100mm (2 pulg a 4 pulg) de diámetro pueden accionarse con volante o caja de engranes, de 150mm (6 pulg) de diámetro y mayores debe ser con caja de engranes de doble velocidad.

Tipo de soporte. Costilla (_____), Pierna (_____).

13

Válvulas de drenaje y venteo (ver numeral 8.1.9)

Se debe contar con válvula y conexiones para drenaje. Se debe contar con válvula y conexiones para venteo. Nota: El arreglo de instalaciones de las válvulas debe incluir válvula de bola flotante extremos mixtos caja soldar/roscado de acuerdo a la presión y diámetro de la válvula de compuerta, NIPLE y TAPON en 420 kg/cm² (6000PSI)

14

Documentación (ver numeral 8.1.22 y 12.7)

Documentación y registros a entregar durante la licitación por el fabricante de acuerdo al numeral 8.1.22. En la entrega de la válvula debe proporcionar la documentación relacionada en el anexo 12.7

Las referencias dadas en la columna Unidad de la tabla corresponden a lo indicado en dichos numerales en la Norma NRF-211-PEMEX-2008 Válvulas de compuerta y bola en líneas de transporte de hidrocarburos. Tabla 3.7 Hoja de datos de válvula de bola con sello metálico.

No.

Unidad

Descripción

Capítulo 3 | 21

1

Condiciones de operación del ducto

Localización de la válvula: _______________________________-_____ Presión MPA (LB/PULG²). Máxima operación:______________________ Temperatura de servicio: Máxima_______K (ºC) Mínima:_______ K (ºC) Servicio: Amargo (_____) No Amargo (_____) Fluido: Líquido (_____) Gas (_____) Líquido/Gas (_____) Tipo de producto:____________________________________________ Requerimientos especiales:____________________________________

2

Tipo de válvula (ver numeral 8 generalidades)

3

Diámetro (ver numeral 8.1.2)

4

Diámetro interno mínimo de la válvula (Bore) (ver numeral 8.1.4)

5

Clase (ver numeral 8.1.1)

6

Extremos (ver numeral 8.1.7)

Válvula de bola montada sobre muñón paso completo y continuado: Cuerpo Integral soldado (_____), Cuerpo atornillado (_____).

DN (_____),(_____NPS).

Para paso de diablos. mm_______________(pulg.)_______________

PN 20 (150) (_____), PN 50 (300) (_____), PN 100 (600) (_____), PN 150 (900) (_____), PN 250 (1500) (_____), PN 420 (2500) (_____), Bridados: Cara junta tipo anillo (RTJ) (____), Cara realizada (RF) (____), Soldables (_____), Otros requerimientos_________________________

Tipo de asientos de la válvula: Bi-Direccional Ambos extremos (_____) Nota: Mantienen un sello seguro, aun cuando falle el sello lado aguas arriba, ya que los asientos siempre son empujados contra la compuerta, independientemente de la dirección de la presión del fluido. 7

Asientos (ver numeral 8 generalidades inciso b)

Uni-Direccional Ambos extremos (_____) Nota: Son sellos de auto alivio, permiten el paso del fluido aguas abajo, cuando falla el sello aguas arriba el pase interno es continuo, ya que solo sellan cuando la presión va afuera de la válvula hacia adentro. Unidireccional/Bidireccional (_____) Nota: Para el manejo de fluidos con propiedades fisico-químocas como la gasolina, los asientos aguas abajo deben ser bidireccionales y los asientos aguas arriba unidireccionales. Debe marcarse en el cuerpo de la válvula la dirección de sellado de cada uno de los asientos.

- Cuerpo

ASTM a 105 (_____), ASTM a 216 WCC (_____), ASTM a 516 GR. 70 (_____).

- Extremo

De los mismos materiales especificados para el cuerpo.

8

M A T

- Bola

ASTM a 105 ASTM a 350 LF2 AISI 410SS

(_____), (_____), (_____),

Capítulo 3 | 22

ASTM a 216 WCB ASTM a 350 LF2

(_____), (_____),

ASTM a 182 GR. F51 ASTM a 694 F50 AISI 4130

(_____), (_____), (_____).

E 8 R I A L E S

- Asiento

- Vástago

ASTM a 105 ASTM a 350 LF2 AISI 4130

(_____), (_____), (_____).

ASTM a 182 GR. F51 (_____), AISI 410SS (_____), No debe llevar inserto.

AISI 410SS AISI 4140

(_____), (_____),

AISI 4130 ASTM a 182 GR. F51

(_____), (_____).

El vástago debe tener dispositivo anti estático.

- Muñón

ASTM a 182 GR. F51 (_____), AISI 410SS (_____), AISI 4130 (_____), AISI 4140 (_____), AISI 1018 (_____), AISI 1040 (_____).

- Tornillos

ASTM a 193 GR. B 7M. Cadminizado de 25 micrómetros.

- Tuercas

ASTM a 194 GR. 2HM. Cadminizado de 25 micrómetros.

- Empaque de vástago

De acuerdo al servicio. Empaquetadura precargada libre de mantenimiento. Debe cumplir con ISO/DIS 15848-1:2003 e ISO 15848-2:2006.

Carburo de Tungsteno (_____), Carburo de cromo (_____). - Recubrimientos en compuerta, asientos y vástago.

9

Pruebas (Ver numerales 8.4, 8.4.4, 8.4.4.1.1, 8.1.19, 12.5, 16.6 y 12.8.6)

De acuerdo al servicio y requerimiento del usuario se debe establecer el tipo de recubrimiento, composición química, método de aplicación, espesor y dureza.

De acuerdo al requerimiento del usuario debe seleccionar la máxima fuga permisible de la válvula en base a lo indicado en el anexo 12.4 Gasto máxima fuga permisible: A (_____), B (_____), C (_____), D (_____). Pruebas aplicables indicados en loa anexos 12.5 y 12.6. Hidrostática, hermeticidad en base a lo indicado en el numeral 8.4.4 Prueba de fuego ISO 10497:2004 Emisiones fugitivas ISO/DIS 15848-1: 2003 e ISO 15848-2:2006

10

Recubrimientos anticorrosivos externos (ver numeral 8.5.2)

El usuario debe indicar el tipo de acuerdo a NRF-053-2006, NFR-009PEMEX-2004; NFR-004-PEMEX-2003.

Maneral (_____), Volante (_____), Caja de engranes (_____), Caja de engranes de doble velocidad (____), Actuador eléctrico (____), Hidráulico (_____), Hidroneumático (_____), Neumático (_____), Otros_____________________________________________________ 11

Operación de la válvula (ver numeral 8.1.10)

Posición de volante o maneral con respecto al flujo: Paralelo (____), Transversal lateral (____), Transversal al frente (____), Nota: En operación manual las válvulas de compuerta de 50mm a 100mm (2 pulg a 4 pulg) de diámetro pueden accionarse con volante o caja de engranes, de 150mm (6 pulg) de diámetro y mayores debe ser con caja de

Capítulo 3 | 23

engranes de doble velocidad.

12

Soporte de la válvula (ver figuras 1 y 2 de esta norma)

Tipo de soporte. Costilla (_____), Pierna (_____).

13

Válvulas de drenaje y venteo (ver numeral 8.1.9)

Se debe contar con válvula y conexiones para drenaje. Se debe contar con válvula y conexiones para venteo. Nota: El arreglo de instalaciones de las válvulas debe incluir válvula de bola flotante extremos mixtos caja soldar/roscado de acuerdo a la presión y diámetro de la válvula de compuerta, NIPLE y TAPON en 420 kg/cm² (6000PSI)

14

Documentación (ver numeral 8.1.22 y 12.7)

Documentación y registros a entregar durante la licitación por el fabricante de acuerdo al numeral 8.1.22. En la entrega de la válvula debe proporcionar la documentación relacionada en el anexo 12.

3.3.2 Tipos de válvula de bola 3.3.2.1 Válvulas de bola con extremos bridados Los extremos bridados de las válvulas se deben suministrar con cara realzada o para junta de anillo (referirse a la hoja de datos y el instructivo correspondiente, a esta norma de referencia. Para diámetros hasta e incluyendo DN 600(NPS 24),exceptuando DN 550(NPS 22), las dimensiones, tolerancias y acabados, incluidos círculo y diámetro de los barrenos, acabado de las caras anterior, posterior y de las superficies de apoyo para tuercas y tornillos en las bridas deben ser conforme a: ASME B16.5 o equivalente, para DN 550(NPS 22) deben ser conforme a MSS SP-44 o equivalente; para DN 650(NPS 26) y mayores deben ser conforme a ASME B16.47 Serie A o equivalente. 3.3.2.2 Válvulas de bola con extremos soldables a tope Los extremos soldables deben ser conforme a las figuras 3.11 y 3.12 de este manual. En el caso de válvulas cuyo cuerpo tiene un espesor de pared grueso, el perfil exterior se puede hacer cónico a 30° y después a 45° conforme se muestra en la figura 1 de la norma ASME B16.25 o equivalente. Se debe especificar el diámetro exterior, el espesor de pared, el grado del material, la resistencia a la cedencia mínima especificada (SMYS) y la composición química del tubo con el que se conecte y si se ha aplicado algún revestimiento metálico interior.

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Figura 3.11 Combinaciones aceptables de preparaciones en los extremos de tubo (Norma NRF-211-PEMEX-2008).

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Figura 3.12 Diseño aceptable con espesores de pared desiguales (Norma NRF-211-PEMEX-2008).

3.3.3 Mantenimiento

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En la figura 3.13 se muestra el Procedimiento para el mantenimiento preventivo y de válvulas tipo esférico o de bola:

Figura 3.13 Procedimiento para mantenimiento preventivo y de válvulas tipo esférico o de bola.

En el conocimiento de que las fases de inspección, operación y mantenimiento responden a criterios recurrentes y de interacción definitiva, las recomendaciones indicadas a continuación al margen del procedimiento de mantenimiento preventivo indicado en el diagrama de actividades mostrado en la figura 3.13, son práctica recomendable y obligada en el ejercicio de cualesquiera de Capítulo 3 | 27

las fases debiendo cumplir con lo siguiente: 

Habilitar espacio suficiente para el accionar de instrumentos o llaves de brazo largo.



Lubricar a intervalos periódicos.



En la substitución o ajuste de empaques vigilar al máximo la posibilidad de fugas y en su caso responder con las medidas de contención que impidan tal evento.



Enfriar siempre el sistema al cerrar una tubería para líquidos calientes y al comprobar que las válvulas estén cerradas.



Al igual que en válvulas de compuerta el cerrado de válvulas esféricas, sea con llave o con palanca deberá hacerse invariablemente en condiciones normales de suavidad sin forzar las acciones estándar de cierre y apertura.



Las válvulas deberán abrirse lentamente a fin de evitar el choque hidráulico en la tubería.



Bajo los mismos criterios el cerrado de válvulas deberá hacerse con lentitud a fin de facilitar la descarga de los sedimentos y residuos de mugre atrapados.



Igualmente a lo recomendado para válvulas de compuerta y en la consideración ya comentada de que en cualquier fase de mantenimiento se enfrenta la reposición de válvulas, las válvulas emergentes deben estar en óptimas condiciones para su operación y no se deben utilizar prototipos, reconstruidas y remanufacturadas ó cualquiera que por similitud se estime que cumple la especificación de la válvula a restituir.

Adicional a las actividades descritas existe la tarea fundamental de la purga e inyección de grasa en el cuerpo de las válvulas esféricas o de bola y los pasos a seguir quedan mejor expuestos en el diagrama de actividades de la figura 3.16 mostrada en párrafos posteriores.

Figura 3.14 A Válvulas de bola de diámetro mayor.

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Figura 3.14 B Válvulas de bola de diámetro mayor.

Figura 3.15 Válvula de bola de diámetro menor.

Figura 3.16 Procedimiento de purgado e inyección de grasa en el cuerpo de válvulas esféricas o de bola.

3.4 MANTENIMIENTO DE LAS VÁLVULAS CHECK (RETENCIÓN) Capítulo 3 | 29

Las válvulas check o de retención son muy importantes debido a su función y aunque por su naturaleza roban presión al sistema, son dispositivos críticos de seguridad para evitar que suceda el contraflujo dentro de una línea de ductos. Este tipo de válvulas son automáticas porque se abren en la dirección del flujo hacia delante y se cierran con el contraflujo.

3.4.1 Tipos de válvulas check Existen tres grupos básicos de válvulas check (Figura 3.17):   

De elevación o levantamiento. Batiente. Basculante.

Figura 3.17 Tipo de válvulas Check: a) Válvula basculante, b) Válvula de batiente y c) Válvula de elevación.

3.4.1.1 Válvula de retención de elevación Una válvula de retención de elevación es similar a la válvula de globo, excepto que el disco se eleva con la presión normal en la tubería y se cierra por gravedad y la circulación inversa. En estas válvulas, el elemento de cierre se desplaza en dirección paralela al plano del asiento. La ventaja principal de estas válvulas sobre la mayoría de las demás está en que requieren un levantamiento relativamente corto para abrirse totalmente. 3.4.1.2

Válvulas de retención batientes

Estas válvulas tienen un elemento de cierre en forma de disco batiente de una bisagra montada fuera del asiento. El desplazamiento del disco de la posición completamente abierta a la de completamente cerrada es relativamente largo, por lo tanto no se recomienda esta válvula para aplicaciones de flujo pulsante. Adicionalmente, conforme aumenta el tamaño de la válvula, también aumenta el peso del elemento de cierre y la distancia que debe desplazarse, a tal punto que se vuelven muy grandes para que la válvula opere satisfactoriamente. Para ayudar a contrarrestar este efecto, algunas válvulas pueden tener un brazo de contrapeso, algún sistema de resorte o algún diseño de discos múltiples. Sin embargo, en aplicaciones de servicio sucio, las válvulas de retención batientes pueden operar mejor que las de levantamiento.

3.4.1.3 Válvulas de retención basculantes Estas válvulas son parecidas a las batientes pero el elemento (disco) de cierre pivotea en un eje que sirve de bisagra ubicado levemente por encima del centro del asiento. Debido a este

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“basculamiento”, cada mitad del disco tiene un menor recorrido entre la posición totalmente abierta y la totalmente cerrada, permitiéndole cerrar más rápido que las válvulas de retención estándar de disco batiente.

Figura 3.18 Válvulas de retención (Check) típicas.

3.4.2 Mantenimiento En la figura 3.19 se muestra el procedimiento para el mantenimiento preventivo de válvulas de retención (check).

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Figura 3.19 Mantenimiento preventivo de válvulas de retención (check) en operación con o sin actuador mecánico e hidráulico.

3.4.2.1 Recomendaciones para el correcto funcionamiento de las válvulas de retención Consideraciones importantes que se deben tomar en cuenta para comprobar el correcto funcionamiento de una válvula de retención:     

En las válvulas con camisa, esta se debe proteger contra daños durante el manejo. Es indispensable que el tamaño de la válvula sea el adecuado para que el flujo normal mantenga el elemento de cierre firmemente cerrado contra el asiento. Debe poder cerrarse rápidamente para evitar el contra flujo. La válvula debe ser eficiente y cumplir con los requisitos de presión. La durabilidad de la válvula debe ser garantizada por su correcta operación y mantenimiento para confiar que operará adecuadamente en los años por venir.

3.5 MANTENIMIENTO DE TRAMPAS DE ENVÍO Y RECIBO DE DIABLOS Las trampas de diablos, ya sea lanzador, receptor o lanzador/receptor (dual), son equipos que se utilizan para correr diablos con el fin de dar mantenimiento o inspeccionar ductos de transporte de hidrocarburos.

3.5.1 Descripción de la corrida de diablos Cuando por necesidades de mantenimiento, limpieza o por necesidades de verificar el estado que guarda el gasoducto, debido al deterioro del mismo y que afecta directamente en la disminución en el espesor, es necesario enviar diablos de limpieza instrumentados que verifiquen dicho estado de la tubería. Capítulo 3 | 32

A continuación se describe la forma en que se realiza el envío y recibo de diablos para servicios de crudo y gas. 3.5.1.1 Componentes del paquete de trampa de diablos Las trampas para diablos (lanzador, receptor o lanzador-receptor dual) deben estar completamente armadas como una unidad completa, incluyendo: tuberías, válvulas, accesorios, instrumentación y dispositivos necesarios para una operación funcional, montadas en patín estructural. Los componentes principales que integran el paquete son: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) o) p)

Barril para manejar diablo, incluyendo tapa abisagrada y reducción para su interconexión. Válvula de bloqueo del barril, de bola con extremos bridados. Válvula de bloqueo de la línea principal (proceso), de bola con extremos bridados. Válvula de la línea de pateo o desvío, de bola con extremos bridados. Válvula de relevo de presión de acero al carbono, tipo balanceada o convencional según se requiera. Válvulas de bloqueo y venteo de la válvula de relevo de presión. Válvula de drenaje de bola. Válvula de venteo de bola. “T” recta especial de flujo axial para el paso del diablo. Codos de radio largo. Conexiones, accesorios y bridas. Instrumentación (manómetro, transmisor de presión, transmisor de temperatura y termómetro bimetálico con termo pozo). Indicador de paso de diablos. Patín estructural, incluyendo sistema de izaje en una sola pieza, y soportes para la instalación completa de la trampa de diablos y accesorios. Charola de recolección de drenajes. Toda la tubería de interconexión, con soportes para la trampa completa hasta los puntos de interconexión en el límite del paquete, como se indique en las hojas de datos de la ingeniería básica del equipo.

3.5.1.2 Trampa de envío Secuencia de operación general: 1. Verificar la presión de la trampa de envío, mediante el manómetro PI; revisando que las válvulas “A” y “C” se encuentren cerradas. 2. Abrir la válvula “D” para ventear la Trampa de Envío y así igualar a la presión atmosférica. 3. Cuando la cubeta de la trampa ha sido venteada completamente (0 psig), con la válvula “D” aún abierta, se abre la puerta de la cubeta de la trampa y se introduce el diablo de limpieza o el diablo instrumentado, según sea el caso, hasta que la primera copa (cono) del diablo este completamente pegado en la reducción (punto “X”). 4. Cerrar y asegurarse de que la puerta de la cubeta esté completamente cerrada, purgar el aire de la trampa a través de la válvula “D” abriendo lentamente la válvula “C”, cuando la purga se termine, cerrar la válvula “D” para permitir la igualación de presiones. Después cierre la válvula “C”. 5. Abrir la válvula “A” primero y después se abre la válvula “C”, en este punto el diablo está listo para ser lanzado. 6. Se cierra la válvula “B” parcialmente, con este paso se incrementará el flujo por la válvula “C”, el fluido forzará al diablo a salir por la parte posterior, se continúa cerrando la válvula “B” hasta que el diablo sea desplazado fuera de la trampa y entre a la corriente de la línea principal, siendo señalizado por el indicador de paso de diablos. 7. Cuando el diablo deja la trampa y entra a la línea principal en ese momento se abre la válvula “B” totalmente. Capítulo 3 | 33

Figura 3.20 Diagrama de trampa de envío.

Procedimiento de envió del diablo: Antes de iniciar la secuencia de operación descrita a continuación, se revisará que se cumplan las siguientes condiciones: la válvula de bypass (B) esté abierta; las válvulas de la trampa (A), pateadora (C), venteo (D) y drenado (E) estén cerrados. 1. Verificar las condiciones de presión en la trampa (manómetro). 2. En caso de estar presionada, despresurizar la trampa con la ayuda de las válvulas D y E. Para el caso de oleoductos, recuperar el aceite. 3. Abrir la tapa abisagrada (charnela) e introducir el diablo hasta la reducción y revisar el empaque (O-Ring) de la tapa abisagrada, reponiéndolo en caso necesario. 4. Cerrar la tapa abisagrada (charnela) y la válvula de desfogue (E). 5. Presionar la trampa abriendo lentamente la válvula pateadora (C) y purgar el aire a través de la válvula venteo (D). 6. Cerrar la válvula de venteo (D) y abrir al 100% la válvula pateadora (C) logrando con esto igualar la presión de la línea y la trampa. 7. Abrir la válvula de la trampa (A) al 100% 8. Cerrar lentamente la válvula de bypass (B), obligando al flujo a pasar a través de las válvulas pateadoras (C) y de la trampa (A), desplazándose el diablo en el sentido del flujo. 9. Después de detectar auditivamente el paso del diablo en el punto (F), se procederá a abrir la válvula del bypass (B) al 100%, cerrando simultáneamente las válvulas pateadora (C) y de la trampa (A) al 100% 10. Despresurizar la trampa a través de la válvula de venteo (D). 11. Una vez despresurizada la trampa, cerrar la válvula de venteo (D).

3.5.2 Trampa de recibo 1. Para purgar la trampa, cerrar la válvula “I” y abrir lentamente la válvula “G”. 2. Después del purgado, permitir la igualación de la presión en la trampa, cerrando la válvula “H” con la válvula “G” abierta. 3. Con la válvula “G” aún abierta, abrir la válvula “E”, la trampa estará lista para recibir al diablo. 4. Después de su recorrido, el diablo llega y se alojará en la pared de la válvula “E” de la trampa y la tee (ver punto “X”). 4. Cierre parcialmente la válvula “F” forzando al diablo a entrar a la trampa debido al incremento de flujo a través de la válvula “G”. 5. Cuando el diablo se encuentre en la trampa y el indicador de paso de diablos señala que esto ha sucedido, entonces proceda a abrir completamente la válvula “F” y cerrar las válvulas “E” y “G”. 6. El siguiente paso es abrir las válvulas “H” y “I” para ventear la trampa y así igualar a la presión atmosférica. 7. Cuando la trampa ha sido venteada completamente (0 psig) y drenadas con las válvulas “I” Capítulo 3 | 34

y “H” abiertas, abrir la entrada de la cubeta de la trampa y retirar el diablo. 8. Posteriormente cierre y asegure la entrada de la trampa de diablos. Procedimiento de recibo del diablo: Antes de iniciar la secuencia de operación descrita a continuación, se revisará que se cumplan las siguientes condiciones: la válvula de bypass (B) esté abierta; las válvulas de la trampa (A), pateadora (C), venteo (D) y drenado (E) estén cerradas (ver figura 3.21). 1. Abrir las válvulas de la trampa (A) y pateadora (C) al 100% 2. Antes de que llegue el diablo, se detectará auditivamente su paso a 500 y 50 m antes de la trampa. 3. Detectado el diablo a 50 m, se procederá a cerrar parcialmente la válvula de bypass (B), lo cual forzará al diablo a entrar en la trampa. 4. Alojado el diablo en la trampa y verificado su paso auditivamente por la reducción, se abrirá la válvula de bypass (B), cerrando simultáneamente las válvulas de la trampa (A) y pateadora (C). 5. Depresionar la trampa abriendo las válvulas de venteo (D) y de drenado (E). En caso de crudo recuperar el aceite. 6. Abrir la tapa abisagrada de la trampa (charnela) y retirar el diablo. 7. Engrasar y revisar el empaque (O-Ring) de la tapa abisagrada. 8. Cerrar y asegurar la tapa abisagrada. 9. Revisar la hermeticidad cerrando las válvulas de venteo (D) y de drenado (E) y abriendo parcialmente la válvula pateadora (C). 10. Verificada la hermeticidad se despresuriza la cubeta abriendo las válvulas de venteo (D) y de drenado (E). 11. Cerrar las válvulas de venteo (D) y de drenado (E).

Figura 3.21 Diagrama de trampa de recibo.

En condiciones de operación normal del ducto las válvulas: A,C,D,E,G,H e I se encuentran normalmente cerradas; y las válvulas B y F se encuentran normalmente abiertas, permitiendo el flujo de gas de la Estación de Recolección al punto de entrega del gas. Cuando se realiza una corrida de diablo debido a una limpieza periódica del ducto se utilizará un diablo de disco o similar, o por mantenimiento para conocer el estado físico del ducto y conocer el deterioro que ha tenido el gasoducto en un determinado tiempo, se utilizará un diablo instrumentado. Petroleos Mexicanos debe contar con los documentos relacionados con la construcción de las trampas; para revisión y aprobación los procedimientos siguientes:

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a) Procedimiento de soldadura de los componentes y su calificación. b) Calificación de soldadura y soldadores conforme a la NRF-020-PEMEX-2005. c) Procedimiento de pruebas no destructivas.  Radiografiado.  Ultrasonido.  Líquidos penetrantes.  Partículas magnéticas.  Procedimientos de ensayos de durezas (equipos para servicio amargo), cuando se requiera. d) Procedimiento de prueba hidrostática. e) Procedimiento de prueba de hermeticidad. f) Procedimiento de apriete de espárragos. g) Tratamiento térmico (cuando se requiera). h) Procedimiento de protección anticorrosiva del equipo paquete.

3.5.3 Prueba hidrostática del equipo paquete La prueba hidrostática en taller de la trampa de diablos debe cumplir con la NRF-150-PEMEX-2005 y complementarse con el numeral 8.1.4.3.1 de la NRF-028-PEMEX-2004 y con el párrafo UG-99 de la parte UG de la Subsección A de la Sección VIII División 1 del Código ASME, ASME B31.4 ó ASME B31.8 o equivalentes, según sea el caso. En este caso la prueba hidrostática debe efectuarse a válvula abierta y brida ciega o tapón. Documentación y registros entregables: La documentación mínima requerida y registros entregables que Petróleos Mexicanos debe contar durante la etapa pruebas es la siguiente: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k) l) m) n) o)

Certificados de cumplimiento de materiales de todas las válvulas. Certificados de prueba hidrostática a todas las válvulas. Resultados de la inspección no destructiva. Certificado de inspección de recubrimiento. Certificado de prueba hidrostática del equipo paquete. Certificados de calidad de materiales principales (tapas, tubos, conexiones y bridas). Reportes de trazabilidad de materiales. Reportes de trazabilidad y calificación de soldadores. Reportes de trazabilidad de pruebas no destructivas. Reporte y gráfica del tratamiento térmico (en caso de requerirse). Certificación del personal de pruebas no destructivas. Dibujos As Built con dimensiones principales. Carta de garantía del equipo. Carta de cumplimiento de especificaciones. Memorias de cálculo de diseño.

3.5.4 Calibración del espesor de pared en las áreas de trampas de diablos Para poder determinar el diámetro interior y el espesor real en las tuberías y accesorios, se deberá realizar una medición de espesor para así asegurar que la tubería se encuentra en condiciones de seguridad durante las operaciones de corridas de diablos.

3.5.5 Verificación y adecuación de los arreglos de trampas de diablos Las trampas de diablos y receptores deben verificarse y adecuarse (si se requiere) para cumplir con los requerimientos mínimos. Aunque, se pueden requerir diferentes características en las trampas, dependiendo del tipo y fabricante. A continuación se presenta una lista de los lineamientos aplicables para casi todos los diablos. Es una responsabilidad del operador verificar con el fabricante todos los requerimientos para correr su herramienta. Capítulo 3 | 36

La mayoría de las trampas de envío y recibo requieren de por lo menos cuatro conexiones laterales, una tapa bisagrada, y una conexión de entrada. El barril en la trampa tiene un objetivo principal de facilitar la inserción y el retiro del diablo del ducto. Si no se requieren las placas internas, para los ductos mayores de 10” Æ el barril normalmente será mayor en diámetro. Para los ductos de 12” y mayores, el barril será dos pulgadas más grande que el diámetro del ducto. Ejemplo:    

Ducto de 8” D.N.; barril de 10” Ducto de 10” D.N.; barril de 12” Ducto de 12” D.N.; barril de 16” Ducto de 24” D.N.; barril de 28”

Para unir el ducto al barril, se pueden utilizar conexiones concéntricas, de cualquier forma, para las trampas de envío, son preferibles los reductores excéntricos. Haciendo esto, se alinean el nivel más bajo del ducto y el barril, lo que facilitará la inserción del diablo durante la operación. Todas las trampas deben tener una tapa bisagrada al final. Tales tapas deben permitir un acceso rápido y fácil para ahorrar tiempo durante la operación de carga y retiro del diablo. Todas las tapas deben estar equipadas con un dispositivo para medir la presión, para informar al operador de la existencia de presión interna antes de abrir la tapa bisagrada. Cada trampa requiere de tres válvulas principales; válvula principal de la trampa, válvula bypass del ducto, y válvula bypass de la trampa (válvula pateadora). Se deben verificar y adecuar las trampas de envió y de recibo (si se requiere) para cumplir con los requisitos mínimos. Aunque tal vez se requieran diferentes características de las trampas, dependiendo del tipo y del fabricante. A continuación se presenta una lista de lineamientos aplicables a casi todos los diablos. Es responsabilidad del operador verificar con el fabricante todos los requisitos para correr la herramienta. La mayoría de las trampas de envío y recibo requieren al menos cuatro conexiones laterales, una tapa abisagrada (charnela), y una conexión de carga / descarga. El objetivo principal de la cubeta es el de facilitar la inserción y el retiro del diablo en o del ducto. Si no se requiere de placas internas. El barril deberá ser al menos 2” mayor al diámetro del ducto. Para poder unir el barril al ducto, se pueden utilizar conexiones concéntricas, sin embargo, para trampas de lanzamiento se prefieren los reductores excéntricos. Con esto, el nivel inferior del ducto y el barril se alinearán, lo cual facilitará la inserción del diablo.

Todas las cubetas deberán contar con una tapa (charnela) en el extremo. Dicha tapa deberá permitir un acceso fácil y rápido de manera que se pueda ahorrar tiempo durante la operación de inserción o recuperación. Todas las tapas deberán estar equipadas con un dispositivo para medir la presión para así informar al operador de cualquier presión interna existente antes de abrir la tapa. Las trampas requieren de tres válvulas principales; válvula principal de la trampa, válvula de bypass del ducto y válvula de bypass de la trampa (válvula pateadora).

Capítulo 3 | 37

Figura 3.22 Válvula macho de 8” de diámetro en by – pass de trampa de envió.

Figura 3.23 Trampa de envió.

Figura 3.24 Trampa de recibo.

Las válvulas son parte importante de los procesos de operación, inspección y mantenimiento de ductos. Por ello, es necesario que cumplan con las características específicas para controlar y mantener la seguridad dentro de dichos procesos fundamentales. Parte esencial de las válvulas es el sistema de control o actuador, por medio del cual se opera una válvula permitiendo abrir, cerrar y/o regular el paso de flujo a través de ella.

3.6 MANTENIMIENTO DE SISTEMAS DE CONTROL AUTOMÁTICO DE VÁLVULAS (ACTUADORES) Los actuadores deben cumplir con ciertos requisitos generales en su diseño, construcción y calidad para ser instalados en:   

Válvulas de control tipo globo, mariposa o bola. Válvulas de seccionamiento de un cuarto de vuelta tipo bola, mariposa, macho o multivueltas tipo compuerta. Válvulas de servicio (manuales).

Existe una gran variedad de actuadores que se distinguen por su diseño, fuente de suministro y capacidad para cubrir las diferentes necesidades de operación de las válvulas que demanda la industria petrolera. Para que una válvula desempeñe su función correctamente, es necesario que el actuador maneje las cargas dinámicas y estáticas que actúan sobre él. La función básica de los actuadores es responder a una señal externa para generar un movimiento en el elemento de cierre de la válvula, a fin de abrir o cerrar la válvula, o también posicionarla a lo largo de su carrera para modular el flujo que pasa a través de la misma, mediante accesorios y/o dispositivos que pueden ser operados en forma eléctrica, hidráulica, neumática, manual o en una combinación de ellas.

Capítulo 3 | 38

3.6.1 Características principales de los actuadores 3.6.1.1 Fuente de suministro Existen varios tipos de actuadores que se diferencian por sus características principales:       

Fuente de suministro. Requerimientos de falla segura. Par o empuje. Funciones de control. Criterio para la aplicación de actuadores en instalaciones de PEMEX. Dimensionamiento del actuador. Especificaciones generales de los actuadores.

Es un factor que se debe considerar para determinar la selección del tipo de actuador. La fuente de suministro se puede seleccionar entre: 1) Aire de instrumentos. Neumáticos. 

El suministro se debe diseñar a una presión de aire de 827.4 kPa (120 PSIG). Se debe garantizar que este sistema provea la cantidad y calidad óptima de aire seco para satisfacer la demanda requerida por los actuadores, además se debe considerar su crecimiento futuro y fugas.



Se debe considerar la capacidad de respaldo de los compresores de aire, para una operación normal o para mantenimiento.



En aplicaciones de válvulas de control con actuadores neumáticos tipo diafragma, el rango común de esta aplicación debe ser de 20.7 kPa (3 PSIG) a 103.4 kPa (15 PSIG).



En aplicaciones con válvulas de seccionamiento y válvulas de seguridad de proceso se debe garantizar que la presión del aire de instrumentos genere suficiente par o empuje en el actuador seleccionado, el cual debe ser diseño tipo pistón neumático.



Se debe considerar como una primera opción en instalaciones tanto terrestres como marinas de PEMEX, el uso de suministro neumático para accionar válvulas de diámetros pequeños y medianos, para grandes diámetros de 609.6 mm (24 pulgadas) y 914.4 mm (36 pulgadas), su uso se debe analizar cuidadosamente debido a cuestiones de espacio en instalaciones costa afuera.

2) Gas de proceso. 

Puede ser gas amargo o gas natural, y debe disponer de un rango de presión en la línea de proceso de 689.5 kPa (100 PSIG) a 20 684.3 kPa (3000 PSIG). Se debe garantizar que la presión mínima de la línea de proceso proporcione un empuje o par para operar actuadores de tipo hidroneumático (de gas sobre aceite).



El gas de proceso debe ser acondicionado a la presión requerida del actuador por medio del uso de reguladores, en el caso de emplear gas amargo los materiales del actuador que estén en contacto con el fluido deben cumplir con la NACE MR0175/ISO 15156:2001. En válvulas de control con actuadores neumáticos tipo diafragma, el rango común de esta aplicación debe ser de 20.7 kPa (3 PSIG) a 103.4 kPa (15 PSIG).



En aplicaciones con válvulas de seccionamiento se deben seleccionar actuadores tipo hidroneumático de diseño de paletas rotatorias o tipo pistón hidráulico.

Capítulo 3 | 39



El uso de gas de proceso se debe considerar como una primera opción en instalaciones que manejen gas y que no cuenten con suministro de aire de instrumentos.

3) Energía eléctrica. 

 

El suministro eléctrico se debe seleccionar de entre las siguientes opciones: a) 24 VCD. b) 120 VCA, 60 Hz, 1 fase. c) 220 o 460 VCA, 60 Hz, 3 fases. Los actuadores eléctricos se utilizan en ambientes con bajas temperaturas para evitar problemas cuando la condensación de fluidos de potencia neumáticos o el congelamiento de fluidos hidráulicos sea un problema. En el caso de válvulas con servicio crítico se debe considerar un suministro de energía de respaldo.

3.6.1.2 Requerimientos de falla segura El modo de falla ante la pérdida de suministro de energía puede ser uno de los siguientes: “abre a falla”, “cierra a falla” o “última posición”. Cuando se requiera que la válvula con actuador neumático tome la “última posición” por falla de suministro, se debe especificar un candado neumático, para entrampar la presión en el actuador. Se debe utilizar actuador tipo pistón simple acción, en aplicaciones de válvulas de seguridad de procesos, para operar la válvula por medio de la energía mecánica almacenada en el resorte del actuador, también se puede utilizar actuadores tipo hidroneumáticos o pistón doble acción si se incorporan con un sistema de energía almacenada por medio de acumuladores hidráulicos o neumáticos y los accesorios requeridos para su operación automática (válvula piloto y reguladores). Se puede seleccionar un actuador eléctrico únicamente si se cuenta con un sistema de fuerza ininterrumpible de respaldo para llevar a la válvula a posición segura. En servicios críticos, la válvula de seguridad de procesos se debe seleccionar de acuerdo al numeral 8.6.6.3 de la NRF-045-PEMEX-2002. El criterio de “cierra a falla” se debe utilizar en las válvulas de seguridad de proceso de ductos, tanto en instalaciones marinas en el área de trampas de diablos para aislar plataformas de perforación, enlace, producción, habitacionales, compresión, como en instalaciones en tierra, para aislar terminales marítimas, estaciones de compresión, refinerías, petroquímicas. 3.6.1.3 Requerimientos de par o empuje El actuador debe tener suficiente par o empuje para la aplicación en donde se va a utilizar. La selección del tipo de actuador: eléctrico, hidráulico, neumático o manual y el diseño del mismo: motor-engranes, pistón, paletas rotatorias, diafragma-resorte, deben satisfacer los requerimientos de par o empuje de la válvula. A continuación se indican las características para una selección del tipo y diseño de los siguientes actuadores: a) Eléctricos (Tabla 3.8). b) Hidráulicos (Tabla 3.9). c) Neumáticos (Tabla 3.10). En las tablas 3.8, 3.9 y 3.10 se presentan las características para cada tipo de actuador, para el eléctrico tamaño de la válvula, empuje lineal, par y tiempo de apertura y cierre; para el de tipo hidráulico, par, empuje, rango de presión de suministro y rango de temperatura; par los neumáticos análogamente sus características están dadas por los mismos parámetros que los de tipo Capítulo 3 | 40

hidráulico. La selección del tipo de actuador se hará en función de las instalaciones en que operan las válvulas, de condiciones ambientales y de los rangos de eficiencia a considerar en un sistema de ductos. Tabla 3.8 Características de los actuadores eléctricos. Actuador Eléctrico Motor paso a paso Motor reversible de engranes 12.7mm- 50.8 mm (0.5 pulgadas- 2 50.8 mm- 914.4 mm (2 pulgadas- 36 pulgadas) pulgadas) 2,224 N 444.822-44,482 N 0.7-41 N*m 1.356 – 101,700 N*M 0-300 s 0-300 s

Características Tamaño de la válvula Empuje lineal Par Tiempo de apertura/ cierre

Tabla 3.9 Características de actuadores hidráulicos. Características Cremallera y piñón

Par N*m Empuje N Rango de presión de suministro

Pistón Hasta 33,900 … 20,684.3 kPa (3000 PSIG)

Actuadores hidráulicos Yugo Escocés Pistón doble acción Pistón simple acción Hasta 678,000 Hasta 400,000 5,500,000 400,000 Par : 3447.4 a 34,473.9 Kpa (500 a 5000 PSIG) Empuje: 24993.6 Kpa (3625 PSIG) 250 A 366 k

Paletas rotatorias 113 a 677,907 … 689.5 a 20,684.3 Kpa (100 a 3000 PSIG) 244 A 394 K

Tabla No. 3.10 Características de los actuadores neumáticos. Características Diafragma-resorte

Par, N*m Empuje, N Rango de presión de suministro Rango de temperatura

… 2000160 786 kPa (114 PSIG) … 223 a 422 K

Actuadores neumáticos Cremallera y piñón Yugo Escocés Pistón Pistón doble acción Pistón simple acción Hasta 4173 Hasta 248600 Hasta 243000 … 1 800 000 400 000 799.8 kPa (116 PSIG) Par: 137.9 a 1034.2 kPa (20 a 150 PSIG) … Empuje: 1 206.6 kPa (175 PSIG) 244 a 302 k 243 a 373 K

3.6.1.4 Funciones de control Las funciones de control requeridas por el actuador como la señal de control (neumática, eléctrica, digital), rango de señal, temperatura ambiente, niveles de vibración, velocidad de operación, frecuencia y calidad de control se deben definir para la selección del actuador. Se debe determinar el tipo de servicio del actuador, puede ser servicio para dos posiciones “abierto-cerrado” o modulante para mantener al proceso en un estado controlado. Adicionalmente en el servicio para dos posiciones se debe especificar si se limita al actuador a una posición preestablecida, tal es el caso de las válvulas de seguridad de proceso que permanecen mucho tiempo en una posición abierta y que deben ser probadas periódicamente girándolas hacia la posición de cierre 20%. La señal de control de los actuadores modulantes debe ser definida como señal de control electrónica (en mili amperes, en voltaje, digital) o señal de control neumática (presión), implícitamente esto define la procedencia de la señal, si es de un instrumento neumático o electrónico (controlador o posicionador), también se debe establecer el rango de la señal, siendo valores típicos: a) 4-20 mA. b) 0-5 VCD. c) 20.7 -103.4 o 41.4 -206.8 kPa (3-15 o 6-30 PSIG).

Capítulo 3 | 41

Para servicio de dos posiciones, la señal de control se debe seleccionar entre voltaje de corriente directa o voltaje de corriente alterna, siendo valores típicos: 24 VCD o 120 VCA a 60 Hz, para energizar o desenergizar a válvulas solenoides y permitir o interrumpir el suministro de fluido de potencia al actuador, la aplicación principal es en válvulas de bola para seccionamiento o seguridad de proceso, con actuadores tipo hidráulicos o neumáticos, aunque también se aplica a válvulas de control con actuador de diafragma resorte. Los actuadores eléctricos con base en microprocesadores (actuadores tipo inteligente) se deben seleccionar en los siguientes casos: a) b) c) d)

En procesos que requieran control avanzado u optimización. Para aplicaciones críticas que requieren monitoreo continuo y diagnóstico predictivo. Por su flexibilidad para crear redes de comunicación y transmisión de señal tipo digital. Por consideraciones de reducción de costo, al reducir alambrado en las instalaciones por medio del uso de comunicación digital. e) Por la capacidad del microprocesador de ser configurado remotamente. f) Los actuadores inteligentes se deben contener en cajas a prueba de agua, a prueba de explosión ó con seguridad intrínseca, de acuerdo al requerimiento de diseño, deben ser para operar en un rango de temperaturas ambiente desde 243 K hasta 343 K (- 30°C hasta +70°C) y ser resistentes a la humedad, lodo o polvo. La compatibilidad con la señal del instrumento del elemento final de control es inherente en muchos tipos de actuadores o se puede obtener con la adición de equipo. El diseño del actuador debe contemplar una baja histéresis y una banda muerta mínima. Velocidad de carrera, vibración y resistencia a la temperatura se deben considerar para aplicaciones críticas; la velocidad debe tener la flexibilidad de ajuste al tiempo requerido para el cierre total de la válvula. Se debe considerar la posición de montaje del actuador, para reducir la vibración, la cual puede ser un problema potencial, de igual forma se debe considerar el peso del actuador y el peso de la válvula que pueden requerir de un reforzamiento en la instalación. Se debe tomar en cuenta la humedad del ambiente y la temperatura extrema del proceso, muchos de los componentes contienen partes electrónicas y/o elastómeros, las cuales pueden estar sujetos a degradación por alta humedad o temperatura. 3.6.1.5 Criterios para aplicación de actuadores en instalaciones terrestres de PEMEX Las instalaciones terrestres en donde se pueden utilizar los actuadores se clasifican de acuerdo a su función y se tienen los siguientes tipos: a) b) c) d) e) f)

Terminales (almacenamiento y distribución). Estaciones de compresión. Estaciones de bombeo. Baterías de separación de crudo. Planta de generación de nitrógeno. Estaciones de medición.

En las instalaciones terrestres se pueden seleccionar actuadores neumáticos, hidráulicos o eléctricos, de acuerdo a criterios generales pero con la excepción de que en instalaciones donde la distancia del actuador a la fuente de suministro de aire de instrumentos sea demasiado grande o no se tenga el servicio, se deben seleccionar actuadores eléctricos. La tabla 3.11 proporciona información para la selección de actuadotes en función del tipo de instalación indicando la clase de actuador a utilizar, el tipo de válvula, los lineamientos de servicio, posición de falla y alternativa de otra clase de actuador.

Capítulo 3 | 42

Tabla 3.11 Selección de actuadores, de acuerdo al tipo de instalación terrestre. Tipo

Acutador a utilizar

Requerimientos

Válvulas

120 VCA,60Hz, 1 fase, 0.220/460 VCA, 60 Hz, 3 fases Aire de instrumentos o gas combustible acondicionado

Rotatoria de cuarto de vuelta

Seccionamien to: Abierto o cerrado.

Rotatoria de un cuarto de vuelta

Seguridad de proceso: Abierto o cerrado

120 VCA o 24 VCD

Abre o cierra.

Neumático tipo diagragma/res orte

Aire de instrumentos

Lineales tipo globo y rotatorias

Control Modulante.

Abre o cierra.

Neumático tipo pistón de doble acción

Aire de instrumentos o gas combustible acondicionado

Rotatoria de un cuarto de vuelta (90 grados)

Seccionamien to:Abierto o cerrado.

4-20 mA o con ptrotoc olo 120 VCA o 24 VCD

Neumático tipo pistón de simple acción.

Aire de instrumentos o gas combustible acondicionado

Rotatoria de un cuarto de vuelta (90 grados)

Seguridad de proceso: Abierto o cerrado

120 VCA o 24 VCD

Abierta o cerrada.

Neumático tipo diafragma/res orte. Eléctrico

Aire de instrumentos

Lineales tipo globo y rotatorias

Control Modulante.

Abierta o cerrada.

120 VCA, 60Hz, 1 fase, o 220/460 VCA, 60 Hz. 3 fases Aire de instrumentos o gas de proceso

Rotatoria de un cuarto de vuelta (90 grados) Rotatoria de un cuarto de vuelta (90 grados)

Seccionamien to:Abierto o cerrado.

4-20mA o con protoco lo. 120 VCA o 24 VCD

Seguridad de proceso: Abierto o cerrado

120 VCA o 24 VCD

Abierta o cerrada.

Neumático tipo diafragma/res orte. Neumático tipo pistón de doble acción

Aire de instrumentos

Lineales tipo globo y rotatorias

Control Modulante.

Abierta o cerrada.

Aire de instrumentos o gas de proceso

Seccionamien to:Abierto o cerrado.

Última posición.

Actuador hidroneumático tipo paleta

Neumático tipo pistón de simple acción.

Aire de instrumentos o gas de proceso

Rotatoria de un cuarto de vuelta (90 grados) Rotatoria de un cuarto de vuelta (90 grados)

4-20mA o con protoco lo. 120 VCA o 24 VCD

Seguridad de proceso: Abierto o cerrado

120 VCA o 24 VCD

Abre o cierra.

Neumático tipo diafragma/res orte. Eléctrico

Aire de instrumentos o gas de proceso

Lineales tipo globo y rotatorias

Control Modulante.

Abre o cierra.

120 VCA, 60Hz, 1 fase, o 220/460 VCA, 60 Hz. 3 fases Aire de instrumentos o gas de proceso

Rotatoria de un cuarto de vuelta (90 grados) Lineales tipo globo y rotatorias

Seccionamien to:Abierto o cerrado.

4-20mA o con protoco lo. 120 VCA o 24 VCD

Actuador hidroneumático tipo paletas o con banco de tanques de nitrógeno Neumatico tipo pistón para válvula rotatoria.

Última posición.

Actuador hidroneumático tipo paleta

4-20mA o con protoco lo.

Abierta o cerrada.

Neumatico tipo pistón para válvula rotatoria.

Electrico

Terminal de almacenamiento y distribución

Estacoines de compresión

Estación de bombeo

Baterias de separación de crudo. Planta de generación de nitrógeno.

Estación de medición

Neumático tipo pistón de simple acción

Neumático tipo pistón de simple acción

Neumático tipo diafragma/res orte.

Servicio

Control Modulante.

Señal de control 120 VCA o 24 VCD

Posición de falla Última posición.

Última posición.

Última posición.

Alternativa

Actuador neumático tipo pistón de doble acción Actuador hidroneumático tipo paleta o actuador eléctrico. Neumático tipo pistón para válvula rotatoria.

Actuador hidroneumático tipo paleta o actuador eléctrico Actuador hidroneumático tipo paletas o con banco de tanques de nitrógeno Neumatico tipo pistón para válvula rotatoria. Actuador hidráulico tipo pistón de doble acción Actuador hidroneumático tipo paletas o con banco de tanques de nitrógeno Neumatico tipo pistón para válvula rotatoria.

3.6.1.6 Dimensionamiento del actuador Debe ser dimensionado para generar un par o empuje suficiente para proporcionar el movimiento al elemento de cierre requerido por la válvula para abrirla, cerrarla o posicionarla en cualquier punto a lo largo de su carrera.

Capítulo 3 | 43

La máxima fuerza de empuje o par de salida del actuador no debe exceder el máximo permitido por el vástago o asiento de la válvula, este valor debe ser proporcionado por el fabricante de la válvula.  

Para actuador eléctrico, la potencia del motor debe ser definida por la magnitud del par o empuje que el actuador requiere proporcionar a la válvula para su operación. Para actuador neumático tipo diafragma, se debe calcular el área efectiva del actuador que genere el empuje necesario para el movimiento de la válvula de control.

Los proveedores de los actuadores deben garantizar la correcta operación del conjunto válvulaactuador bajo las condiciones especificadas. Cada actuador se debe incluir con la memoria de cálculo de su dimensionamiento, elaborada y aprobada por el fabricante del mismo. Para verificar la selección y dimensionamiento del actuador se deben tomar en cuenta los criterios indicados en el Anexo B de este documento. En los actuadores manuales la fuerza máxima requerida aplicada al vástago de la válvula para el par de arranque o empuje no debe exceder de 360 N. El tamaño del diámetro del volante manual o la longitud de la palanca para actuadores manuales deben estar de acuerdo con el par a desarrollar como se indica en la tabla 3.13. 3.6.1.7 Especificaciones generales de los actuadores El actuador debe cumplir con los requisitos que se establecen en este documento y con lo que se indique por requerimiento de proyecto en los formatos de especificación de cada tipo de actuador que se incluyen en el Anexo A de este documento. El alambrado de los dispositivos eléctricos debe cumplir con la NOM-001-SEDE-2005. Los dispositivos eléctricos y electrónicos utilizados para el control del actuador deben cumplir con la clasificación de área peligrosa de la instalación de acuerdo a NRF-036-PEMEX-2003 y con lo que se indique en el formato del Anexo A de este documento para cada tipo de actuador. Tabla 3.12 Diámetros de volante y longitudes de palanca.

Par N*M

Palanca longitud mm(pulgadas)

Volante de manual diámetro mm(pulgadas)

10 17 24 32 40 48 56 65 74 83 92 110 127 146 174 203 229 254 305

254 (10) 254 (10) 254 (10) 254 (10) 254 (10) 304.8 (12) 304.8 (12) 508 (20) 508 (20) 508 (20) 508 (20) 508 (20) 508 (20) … … … … … …

50.8 (2) 76.2 (3) 101.6 (4) 127.0 (5) 152.4 (6) 177.8 (7) 203.0 (8) 228.6 (9) 254.0 (10) 279.4 (11) 304.8 (12) 355.6 (14) 406.4 (16) 457.2 (18) 533.4 (21) 609.6 (24) 685.8 (27) 762.0 (30) 914.4 (36)

Capítulo 3 | 44

El protocolo de comunicación para supervisión, control y diagnóstico de los actuadores, debe estar especificado con base en la NRF-046-PEMEX-2003. El actuador debe operar conforme a los requerimientos de las condiciones ambientales de temperatura y humedad relativa que se especifiquen y el rango de frecuencia de vibración que soportan en Hz. La base de montaje y el acoplamiento actuador/válvula debe cumplir con lo especificado en la ISO 5210:1991 e ISO 5211:2001. Todos los tornillos externos del actuador deben ser de acero inoxidable. El material eléctrico utilizado en el actuador debe incluir las conexiones eléctricas, tanto para suministro eléctrico como para control o señalización, de los actuadores y accesorios (actuadores eléctricos, posicionadores analógicos o digitales, válvulas solenoides, interruptores de límite) y, deben ser de rosca tipo NPT o NPTF. El recubrimiento anticorrosivo de los actuadores de las válvulas para instalaciones terrestres debe cumplir con lo indicado en la NRF-004-PEMEX-2003.

3.6.2 Tipos de actuadores Existen cuatro tipos de actuadores que se utilizan en relación a requerimientos específicos de operación: a) Eléctricos. b) Hidráulicos. c) Neumáticos. d) Manuales. 3.6.2.1 Actuadores eléctricos Las especificaciones para válvulas con actuador eléctrico son descritas en el anexo A. La acción a falla de las válvulas de seccionamiento es a su última posición. En válvulas de seguridad de proceso son alimentados desde un sistema ininterrumpible de energía eléctrico y su acción a falla es a posición segura “abre a falla” o “cierra a falla”. Deben tener capacidad para proporcionar cualquiera de las siguientes salidas: a) Un cuarto de vuelta (Movimiento rotatorio de la válvula). b) Multi-vuelta (Movimiento lineal de la válvula). Debe ser capaz de instalarse en cualquier posición sin ver afectado su desempeño. El método de sujeción del actuador a la válvula debe ser por medio de pernos o tornillos. El número requerido debe estar de acuerdo al tamaño y a la clase de la brida de acoplamiento. Deben formar una unidad completa, acoplados directamente sobre la válvula o mediante un sistema de transmisión de barra de extensión con bridas y debe estar integrada por: a) b) c) d) e) f) g)

Motor eléctrico. Caja de engranes. Sistema de control. Indicador de posición. Interruptores de límite. Interruptores de par. Volante manual.

Capítulo 3 | 45

Motor eléctrico Debe ser tipo reversible es decir; que gire en el sentido de las manecillas del reloj o en sentido contrario, con arrancador integrado, debe ser de tipo inducción jaula de ardilla y el aislamiento eléctrico de los devanados debe ser clase F o H. El actuador debe transmitir potencia del motor eléctrico al vástago de la válvula para proporcionarle movimiento a través de un sistema de engranes llamado tornillo sin fin o engrane planetario. En caso de requerir una fuerza de arranque alta, para el movimiento de la válvula, el fabricante debe incluir los dispositivos para que el motor proporcione cierta velocidad antes de tomar la carga. Debe estar protegido contra sobrecarga eléctrica, por medio de elementos térmicos, y debe ser de diseño no ventilado totalmente cerrado y cumplir con la IEC-60034-1:2004. La protección del motor por discriminación de fases o pérdida de ésta debe ser considerada en el diseño. Debe ser especificado para apertura-cierre o posición intermedia de la válvula (servicio de corto tiempo, S2) o modulante (servicio tipo intermitente, S4 o S5) de acuerdo con la IEC-60034-1:2004. El suministro de energía eléctrica a los motores se debe seleccionar entre una de las siguientes tensiones nominales, y estar de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.10 de la NRF-048-PEMEX2003: a) Una fase 120 VCA o 220 VCA, 60 Hz. b) Tres fases 220 o 460 VCA, 60 Hz. c) 24 Volts VCD. Debe operar con una tolerancia del +/-10% del voltaje nominal. Caja de engranes Cuando se requiera debe ser totalmente cerrada. El material de construcción debe ser de acero forjado o de fundición. El actuador se debe incluir con engranes lubricados con grasa, diseñados para soportar el par total del motor. Todos los engranes deben ser tipo corona, o helicoidal, de aleación de acero, tratado térmicamente, por ningún motivo se aceptan engranes no metálicos. Para engranes tipo tornillo sin fin en aplicaciones de actuadores de válvulas tipo multi-vuelta el material debe ser de aleaciones de bronce. El sistema de engranes no debe permitir que el operador se regrese bajo una interrupción de la señal ó del suministro de energía. Se deben usar cojinetes de bola o rodillo. Todos los engranes y cojinetes deben tener lubricación. El volante para operación manual se debe desacoplar automáticamente cuando el motor este energizado. El volante no debe rotar durante la operación del motor. Los actuadores de vuelta parcial se deben incluir con dos topes mecánicos ajustables externamente, los cuales deben estar integrados al actuador y limitar la carrera tanto para una operación manual o eléctrica. Debe ser resistente a golpes y vibración. Control del actuador. El actuador para las válvulas de control debe ser capaz de recibir señales analógicas de 4 – 20 mACD, 0-5 VCD y 0 – 10 VCD o señal digital con capacidad de manejar un protocolo de comunicaciones a través de un canal de campo, de acuerdo a la NRF-046-PEMEX2003 y debe tener un transmisor de posición capaz de enviar una señal de retroalimentación de la posición de la válvula en 4-20 mA. El actuador de las válvulas de seccionamiento o válvulas de seguridad de proceso debe tener: potenciómetro, interruptores de par, interruptores de límite, control local (botones para apertura/paro/cierre) y selector local de tres posiciones (local/remoto/fuera de servicio).

Capítulo 3 | 46

Para la operación del actuador de las válvulas en forma remota la señal eléctrica debe ser en 120 VCA o 24 VCD cuando la lógica de control es por medio de relevadores, y para actuadores con microprocesadores que se integren en un sistema digital de control, la señal debe ser digital y protocolizada para su transmisión a través de una red de campo, de acuerdo a la NRF-046PEMEX-2003. El actuador equipado con un sistema de control con base en microprocesadores, debe disponer de una interfaz de control con el operador. La interfaz debe ser de tipo digital con pantalla de cristal líquido y capacidad de mostrar información de la indicación de estado y diagnóstico. Debe tener capacidad de almacenamiento de datos y permitir descargas históricas de la operación para análisis de desempeño de la válvula-actuador, la descarga se debe efectuar sin remover la tapa de la cubierta de la caja de control. El actuador utilizado para el control de válvulas de seguridad de proceso, se debe incluir con dispositivos internos o externos para prueba del actuador que permitan el movimiento parcial de la válvula para verificar su disponibilidad, sin que se afecte el proceso. Estos dispositivos deben permitir cerrar la válvula un 20% de su cierre completo y permitir la verificación total del circuito de control. Los dispositivos de prueba deben ser electromecánicos incluyendo accesorios digitales o tableros locales de control, interruptores de límite, o cualquier otro accesorio de control asociado. Los dispositivos de prueba no deben interferir con la operación normal de la válvula y su acceso para operación solo debe ser posible al personal autorizado. La señalización del actuador para válvula de seguridad de proceso debe cumplir con lo especificado por el SIS de la instalación. El actuador se debe incluir con interruptores de límite de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.7 de este documento. El actuador debe incluir un interruptor de par que actúe en ambos sentidos, el cual debe ser ajustado para proteger al motor de una sobre par cuando el par de la válvula exceda el punto de ajuste del interruptor de par, (por bloqueo en el avance del vástago de la válvula ó flecha del motor). El interruptor de par debe interrumpir el suministro de voltaje al actuador eléctrico. La velocidad de operación del actuador debe proveer la acción de cierre a razón de 304.8 mm (12 pulgadas) por minuto con una tolerancia del ±10 % como mínimo. El fabricante debe incluir la relación de engranes para reducir la velocidad del actuador de acuerdo a lo requerido. 3.6.2.2 Actuador hidráulico Debe cumplir con lo que se indique en el formato de especificación del Anexo para válvulas con actuador hidráulico y a los requerimientos establecidos de este documento. Se clasifican en función del suministro del tipo de energía que opera al actuador y es como sigue: a) Actuador hidráulico (fuente de suministro de energía fluido hidráulico presurizado). Se debe seleccionar entre diseño tipo pistón o paletas para salida rotatoria y diseño tipo pistón para salida lineal, debe incluir bomba manual o volante para operación local, sistema de control para operación remota, indicador de posición tipo mecánico y topes de carrera ajustables. La fuente de suministro de energía debe ser fluido hidráulico suministrado por una central hidráulica independiente al actuador. La fuente de suministro hidráulico para aplicación en actuadores de válvulas de seguridad de proceso debe cumplir con lo indicado en el numeral 8.6.4.4 de la NRF-045-PEMEX-2002. b) Actuador electro hidráulico (fuente de suministro de energía eléctrica). Debe ser de un diseño similar al actuador hidráulico pero incluyendo una unidad de potencia hidráulica compuesta por un motor eléctrico, bomba hidráulica, tanque de depósito de aceite e

Capítulo 3 | 47

interruptor de presión formando una unidad auto contenida para ser montada directamente sobre la válvula. El diseño del motor debe cumplir con lo indicado en el numeral 8.3.2.2 de este documento. La fuente de suministro de energía debe ser eléctrica. c) Actuador hidroneumático (fuente de suministro de energía neumática). Debe ser de diseño similar al actuador hidráulico, puede estar equipado por dos tanques de gas/fluido hidráulico o por una unidad de potencia hidráulica operada por un motor neumático para presurizar el fluido hidráulico. La fuente de suministro de energía debe ser neumática. Los tanques gas–fluido hidráulico deben ser diseñados, fabricados e inspeccionados en cumplimiento con los requerimientos del código ASME sección VIII-1999 o equivalente. 3.6.2.2.1 Tipos de actuador hidráulico Los tipos de actuador hidráulico son los siguientes: Actuador del tipo pistón de doble acción o pistón de simple acción 

El diseño tipo pistón de doble acción debe incluir un pistón dentro de un cilindro que requiere presión hidráulica aplicada en un extremo y con salida a un sistema de baja presión en el lado opuesto para producir un movimiento de rotación en una dirección, cuando se invierte el suministro de presión debe producir un movimiento de rotación en la dirección contraria, los mecanismos para operar el vástago o flecha de la válvula pueden ser cremallera y piñón o yugo Escocés, se debe seleccionar para una operación de normalmente abierto o normalmente cerrado.



El diseño tipo pistón de simple acción debe incluir un pistón y un resorte dentro de un cilindro y requiere presión hidráulica en una sola dirección, su diseño debe permitir dar una posición de falla segura (válvula abierta o cerrada) en caso de pérdida de energía. Los mecanismos para operar el vástago o flecha de la válvula pueden ser cremallera y piñón o yugo Escocés.



Se debe seleccionar el mecanismo de cremallera y piñón para aplicaciones de par constante, o el mecanismo de yugo Escocés para aplicaciones de par variable siendo posible elegir para este último entre el mecanismo de yugo Escocés simétrico o el mecanismo de yugo Escocés inclinado, el primero para cuando se requieran picos de par en ambos finales de carrera y el segundo solo cuando se requiera un pico de par en uno de los finales de carrera.

Tipo paletas rotatorias. Se utiliza para aplicaciones de par constante cuando se maneja alto flujo. 3.6.2.2.2 Fuente de suministro de potencia Puede ser una central hidráulica la cual no forma parte del actuador o puede ser alguna de las siguientes: a) Unidad de potencia hidráulica. Debe satisfacer los requerimientos específicos del actuador y debe estar compuesta por: 

Uno de los siguientes tipos de motor: a) Motor eléctrico. b) Motor neumático.

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

Una bomba hidráulica compuesta por: a) Tanque de almacenamiento de acero al carbono con indicador visual de nivel de aceite. b) Acumulador hidráulico. c) Sistema de control (con base en PLC o relevadores) y accesorios, incluida la instrumentación necesaria. d) Tuberías, filtros, válvulas y conexiones, de acero al carbono.

La unidad de potencia hidráulica debe ser suministrada como una unidad autocontenida montada directamente sobre la válvula para actuador electro hidráulico o sobre un patín estructural para actuador hidroneumático. b) Gas natural de la línea de proceso y servicio. 

  

La presión debe ser mayor que la presión de operación requerida por el actuador para el movimiento de la válvula, el rango de presión de la línea para que pueda operar un actuador debe estar dentro de 689.5 y 20 684.3 kPa (100 y 3000 PSIG). El rango de temperatura ambiente debe estar entre 243.15 K y 343.15 K (-30 y 70°C). La presión del gas debe ser proporcionada directamente sobre un par de tanques de gas sobre fluido hidráulicos para crear presión hidráulica y operar el actuador ya sea del tipo pistón o del tipo de paletas. La toma de presión de gas natural de la línea debe ser redundante, la ubicación debe estar antes y después de la válvula a operar. En caso de requerir alta presión de fluido hidráulico y la presión de la línea esté por debajo de la presión requerida, se debe utilizar un motor neumático de una unidad de potencia hidráulica para proporcionar la potencia necesaria como lo indicado en el numeral 8.3.3.3.1 de este documento.

c) Presión de gas almacenado en tanques.   

Se debe seleccionar este medio de suministro de potencia cuando no se disponga de ninguno de los dos anteriores o cuando se requiera un respaldo de energía para proporcionar el movimiento requerido por un actuador. El diseño debe satisfacer las demandas del o los actuadores y, se debe calcular el volumen de gas almacenado en un tanque o cilindro, el tamaño del cilindro, y el número de cilindros requeridos para operar una o varias válvulas un número determinado de veces. El gas almacenado debe ser nitrógeno seco, por ningún motivo se debe aceptar oxigeno. El o los cilindros deben estar sobre un patín estructural.

Acoplamiento y montaje El actuador debe tener la capacidad de ser montado o removido de la válvula cuando ésta se encuentre en servicio. Para el diseño de pistón de simple acción bajo ninguna circunstancia el cartucho del resorte debe tener la opción de ser removido mientras este comprimido. El actuador de paletas rotatorias debe estar montado verticalmente. Los actuadores tipo pistón de yugo Escocés o cremallera y piñón deben estar montados horizontalmente orientados paralelamente a la tubería de proceso, sin embargo deben tener capacidad de montaje en cualquier posición. Se deben incluir los accesorios requeridos para adaptar la salida del actuador (rotatoria o lineal), cuando así se requiera. La base para el montaje y el acoplamiento actuador/válvula debe estar de acuerdo con la ISO 5210:1991 para válvulas multi-vuelta y la ISO 5211:2001 para válvulas de un cuarto de vuelta.

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3.6.2.2.3 Fluido hidráulico Debe cumplir con las especificaciones del fabricante del actuador y debe considerar las condiciones ambientales de temperatura del lugar en donde se instalara el actuador. El fabricante debe especificar los siguientes requerimientos del fluido: a) Gravedad especifica. b) Viscosidad a diferentes temperaturas. c) Índice de viscosidad. d) Punto de flujo. e) Punto de evaporación. f) Color. El usuario se debe asegurar de seguir la recomendación del fabricante en caso del uso de aditivos, por ejemplo anticongelantes o antioxidantes. El fluido hidráulico a usar se debe emplear tanto en la operación normal, con actuadores tipo paletas o tipo pistón, como en la operación manual con la bomba hidráulica. Control del actuador El actuador debe incluir todos los accesorios obligados tales como transductor, posicionador, reforzador de transmisión, regulador, interruptor del límite, válvula solenoides, interruptor manual, control de velocidad, válvula de relevo térmica y bomba hidráulica manual y las especificaciones de los mismos que garanticen su correcto funcionamiento. Los actuadores deben estar equipados con un sistema de control el cual puede estar montado en el actuador o remotamente y debe ser para servicio de dos posiciones o modulante según se especifique. Se debe proporcionar un tablero o gabinete donde se agrupen todos los componentes de control. El sistema de control durante todas las condiciones de servicio no debe obstruir los espacios de trabajo. Para control modulante el actuador debe ser capaz de operar mediante una señal de tipo digital, para canal de campo, de otra manera se pueden aceptar señales analógicas de 4-20 mA CD, 0-5 VCD, 0 – 10 VCD. El protocolo de comunicación para supervisión, control, diagnostico de los actuadores debe estar basado en la NRF-046-PEMEX-2003. Para control remoto de dos posiciones, el actuador debe incluir válvulas solenoides de acuerdo a lo indicado en el numeral 3.4.8 de este documento. La señalización del actuador para válvula de seguridad de proceso debe cumplir con lo especificado por el SIS de la instalación. Para válvulas de seguridad de proceso, deben incluir dispositivos de prueba del actuador que permitan el movimiento parcial de la válvula para verificar su disponibilidad, sin que se afecte el proceso. Estos dispositivos deben cerrar la válvula aproximadamente 20% de su cierre completo y permitir la verificación total del circuito de control. Los dispositivos de prueba pueden ser electromecánicos, electroneumáticos, neumáticos o electrónicos incluyendo accesorios digitales o tableros locales de control, interruptores de límite, solenoides, o cualquier otro accesorio de control asociado. Estos no deben interferir con la operación normal de la válvula y su acceso para operación debe ser por personal autorizado.

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Cuando el actuador se requiera con una unidad de potencia hidráulica se debe contar con una señal de alarma por bajo nivel de aceite en el tanque de almacenamiento. El nivel debe ser detectado por medio de un interruptor de nivel eléctrico, el contacto del interruptor debe abrir en caso de bajo nivel de aceite. Además se debe incluir una señal por alta presión de aceite en el circuito hidráulico y debe ser detectada por medio de un interruptor de presión de tipo eléctrico, para generar una señal de alarma. El contacto del interruptor debe abrir en caso de alta presión en el circuito hidráulico. Cuando el actuador se suministre con un paquete de presión de gas almacenado en tanques acumuladores para presionar el fluido hidráulico, debe incluir un interruptor de presión para detectar baja presión y generar una señal de alarma. El contacto del interruptor debe abrir en caso de baja presión en el acumulador hidráulico. Los actuadores deben ser suministrados con interruptores de límite de acuerdo a lo indicado. Para actuadores hidráulicos el tiempo de operación, debe cumplir con los requerimientos indicados en la tabla 3.14. El diseño del fabricante debe cubrir un rango que satisfaga este requerimiento, el proveedor debe considerar la temperatura para prevenir el congelamiento del fluido hidráulico. En caso de requerir control de velocidad del actuador, este debe estar de acuerdo al tiempo de apertura/cierre de acuerdo a lo indicado en la tabla 3.13. 3.6.2.3 Actuador neumático Los actuadores incluyen un sistema de control para operación remota, indicador de posición o de carrera tipo mecánico, topes de carrera ajustables y volante o dispositivo manual para operación local, el volante o dispositivo manual es opcional. Tabla 3.13 Requerimientos de tiempo de operación. Tamaño de la válvula Hasta 609.3 mm (24 pulgadas) 660.4 mm hasta 914.4 mm (26 pulgadas – 36 pulgadas) Mayores de 914.4 mm (36 pulgadas)

Tiempo de apertura/cierre 1 s/25.4 (1 pulgada) del tamaño de válvula 60s 120s

3.6.2.3.1 Tipos de actuadores neumáticos Los actuadores neumáticos pueden ser de dos tipos: a) Actuadores tipo diafragma-resorte. b) Actuadores tipo pistón de doble acción o pistón de simple acción. a) Actuadores tipo diafragma-resorte.  

Se debe considerar para válvulas de control con servicio modulante o de dos posiciones abierto cerrado. Para servicio modulante el actuador debe ser suministrado con posicionador y para dos posiciones con válvula solenoide. Debe ser capaz de abrir o cerrar la válvula contra la máxima presión diferencial a través de ella, debe ser capaz de proporcionar una posición segura ante falla de suministro neumático (“abre a falla” o “cierra a falla”).

b) Actuadores tipo pistón de doble acción o pistón de simple acción. El diseño tipo pistón de doble acción debe estar compuesto por un pistón dentro de un cilindro, requiere presión neumática aplicada en un extremo con venteo en el lado opuesto para producir un

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movimiento de rotación en una dirección, cuando se invierte el suministro de presión debe producir un movimiento de rotación en la dirección contraria, los mecanismos para operar el vástago o flecha de la válvula deben ser cremallera y piñón o yugo Escocés, cuando se requiere proporcionar una posición de falla segura (“abre a falla” o “cierra a falla”) en caso de perdida de suministro de energía, se debe considerar un tanque de potencia neumático de respaldo. El diseño tipo pistón de simple acción debe estar compuesto por un pistón y un resorte dentro de un cilindro, requiere suministro de presión neumática en una sola dirección, se debe seleccionar cuando se requiera una posición de falla segura (“abre a falla” o “cierra a falla”) en caso de perdida de suministro de energía. Los mecanismos para operar el vástago o flecha de la válvula deben ser cremallera y piñón o yugo Escocés. El venteo se debe proteger con aditamentos para prevenir la entrada de objetos al interior del actuador. Se debe considerar para su uso en válvulas de tamaño moderado y grande, su aplicación principal es para servicio de dos posiciones abierto/cerrado, también puede ser utilizado en aplicación de servicio modulante que requiera de una fuerza de empuje grande o una acción rápida. Se debe seleccionar el mecanismo de cremallera y piñón para aplicaciones de par constante y el mecanismo de yugo Escocés para aplicaciones de par variable siendo posible elegir para este último entre el mecanismo de yugo Escocés simétrico o el mecanismo de yugo Escocés inclinado, el primero para cuando se requieran picos de par en ambos finales de carrera y el segundo solo cuando se requiera un pico de par en uno de los finales de carrera, tal como el requerido por las válvulas de mariposa. Fuente de suministro de potencia El suministro de potencia a los actuadores puede ser aire de instrumentos (seco), gas combustible, gas amargo o gas nitrógeno. Cuando se utilice aire de instrumentos, el punto de rocío medido a la salida de la secadora debe estar por lo menos a 281.15 K (8° C) por debajo de la temperatura mínima a la cual cualquier parte del sistema de aire de instrumentos este expuesto. El suministro de aire de instrumentos para actuadores de válvulas de seguridad de proceso debe cumplir con lo indicado en el numeral 8.6.4.3 de la NRF-045-PEMEX-2002. Para los actuadores de diafragma-resorte la señal de suministro neumático debe estar en el rango de 20.7 – 103.4 kPa (3 – 15 PSIG) o 41.4 – 206.8 kPa (6 – 30 PSIG), para actuadores tipo pistón la presión de suministro considerada para el diseño debe ser hasta 551.6 kPa (80 PSIG). Acoplamiento y montaje El acoplamiento entre el yugo del actuador tipo diafragma-resorte con válvulas de control tipo globo de vástago deslizante debe ser a través del bonete, su conexión debe ser roscada. Para válvulas de control tipo mariposa el acoplamiento debe ser a través de un soporte especial que una el yugo del actuador con el cuerpo de la válvula, con conexión atornillada. Para válvulas de control tipo bola el acoplamiento debe ser a través del yugo de montaje del actuador con el cuerpo de la válvula, con conexión atornillada. El acoplamiento debe ser suministrado con la válvula y el actuador debe ser instalado en posición vertical.

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Control del actuador Los actuadores deben incluir posicionador cuando se requiera modular el flujo en una válvula de control, de acuerdo este manual. El actuador para válvula de seguridad de proceso debe estar de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.6.6.3 de la NRF-045-PEMEX-2002. Los actuadores neumáticos deben ser suministrados con válvulas solenoides para operación remota de acuerdo a este documento. Cuando se requiera interruptores de límite, estos deben estar de acuerdo este documento. Cuando se requiera regular la presión de suministro neumático el actuador debe incluir un filtro regulador de acuerdo con lo indicado. Para válvulas de seguridad de proceso, se deben considerar dispositivos de prueba del actuador que permitan el movimiento parcial de la válvula para verificar su disponibilidad, sin que se afecte el proceso. Estos dispositivos deben cerrar la válvula aproximadamente 20% y permitir la verificación total del circuito de control. Los dispositivos de prueba deben ser electromecánicos incluyendo accesorios digitales o tableros locales de control, interruptores de límite, solenoides, o cualquier otro accesorio de control asociado. Los dispositivos de prueba no deben interferir con la operación normal de la válvula y su acceso para operación solo debe ser por personal autorizado. El requerimiento de tiempo de operación de actuadores neumáticos es similar a los actuadores hidráulicos, indicados en la tabla 3.14 de este documento. En caso de requerir control de velocidad del actuador, este debe estar de acuerdo a lo indicado. 3.6.2.4 Actuadores manuales Los actuadores manuales son de tipo palanca o tipo volante, con juego de engranes para salida multi-vuelta, con capacidad de adaptarse a válvulas de movimiento lineal y válvulas rotatorias. Los actuadores manuales incluyen un indicador visual de la posición de la válvula. El montaje del volante manual se debe seleccionar superior o lateral y el material del volante manual o de la palanca puede ser de hierro maleable, hierro dúctil o acero. La caja de engranes debe ser de acero dúctil, el juego de engranes debe ser de aleación de acero de alto grado y endurecido, permanentemente lubricadas y para servicio externo a prueba de agua. Operación En los actuadores con volante manual, el movimiento de rotación para cerrar la válvula debe ser en el sentido de las manecillas del reloj. La palanca se debe acoplar para abrir o cerrar la válvula y estar paralela a la tubería cuando la válvula se encuentre en posición abierta, la palanca debe ser identificada y almacenada cerca de la misma cuando así se requiera. El uso de llaves tipo trinquete debe ser reducido hasta donde sea posible y es permitido donde la posición de la válvula impide una rotación completa de la palanca. En lugares poco accesibles al operador (posiciones elevadas), el volante debe ser suministrado con adaptadores para ser operados a través de cadenas. Los actuadores que utilizan un tipo de suministro de energía, neumática, hidráulica o eléctrica, deben incluir una palanca de embrague o desembrague para acoplar o desacoplar el volante y deben permitir la operación manual de la válvula.

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Control El diseño del volante manual debe permitir acoplar accesorios tales como interruptores de limite, para monitoreo remoto de la posición de la válvula.

3.6.3 Accesorios para actuadores El mantenimiento de los accesorios para actuadores es muy importante para la correcta operación del sistema válvula-actuador y por ello se deben revisar periódicamente bajo las siguientes consideraciones: 

Los actuadores deben incluir los accesorios requeridos para su operación con un sistema de control. Estos accesorios deben considerar la compatibilidad con otros dispositivos del sistema: como la energía de suministro y la señal de control; con el medio ambiente: corrosión y temperatura; con el actuador: como tiempo de operación, frecuencia de operación, modo de falla y con el tipo de válvula.



Los accesorios que se deben revisar debido a su importancia son los siguientes: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k)

Posicionadores. Transductores. Reforzadores de transmisión. Opciones para posición segura. Regulador. Interruptores de límite. Válvula solenoides. Volante manual. Control de velocidad. Válvulas de relevo térmicas. Bomba hidráulica manual.

3.6.3.1 Posicionador El posicionador se utiliza cuando se requiere una respuesta rápida del actuador o una precisión en la posición de la válvula a modular, operar en rango dividido o incrementar la fuerza de empuje por incremento de presión. El tipo de posicionador debe ser compatible con el tipo de señal que maneja el lazo de control del sistema existente y puede ser del tipo neumático, electro-neumático o digital-neumático. El posicionador aumenta el consumo del fluido neumático, por lo que se debe revisar la disponibilidad de suministro neumático. El tipo del posicionador debe ser alguno de los siguientes: a) Posicionador neumático. b ) Posicionador analógico I/P. c) Posicionador digital/neumático. El posicionador neumático se especifica por compatibilidad a una señal proveniente de un controlador neumático, usualmente el rango de entrada/salida a/del posicionador es de 20.7 kPa (3 PSIG) a 103.4 kPa (15 PSIG) o de 41.4 kPa (6 PSIG) a 206.8 kPa (30 PSIG). El posicionador analógico I/P, conocido también como posicionador electro neumático, se debe especificar por compatibilidad a un controlador electrónico. Recibe una señal de corriente de rango 4 – 20 mA, y proporciona una señal de salida neumática de 20.7 kPa (3 PSIG) a 103.4 kPa (15 PSIG) o de 41.4 kPa (6 PSIG) a 206.8 kPa (30 PSIG).

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El posicionador digital/neumático se especifica principalmente en sistemas basados en microprocesadores, con capacidad de manejo de señal protocolizada, recibe señal digital estándar (protocolizada o canal de campo) y proporciona una señal de salida neumática de 20.7 kPa (3 PSIG) a 103.4 kPa (15 PSIG) o de 41.4 kPa (6 PSIG) a 206.8 kPa (30 PSIG). Se tienen dos tipos de posicionadores digitales:  

Hart: Señal digital súper impuesta en una señal analógica de 4-20 mA, permite la comunicación digital en dos vías, para calibración remota y de diagnóstico de la válvula sobre el mismo cableado. Canal de campo: Señal digital que permite la comunicación en dos vías, normalmente Profibus o Fieldbus Foundation, pude ser utilizado en aplicaciones de tiempo crítico de alta velocidad y tareas de comunicación complejas, calibración remota y de diagnóstico de la válvula.

Los tipos de transmisión de señal deben estar de acuerdo con lo indicado según la Normatividad dada en el documento NRF-046-PEMEX-2003. 3.6.3.2 Transductor   

Convierte señal de un tipo en otro y puede aceptar señales de instrumentación de campo. El tipo más común de conversión es una señal de control analógica en mili amperes a una señal proporcional de salida neumática a un posicionador. Debe ser seleccionado tomando en cuenta la compatibilidad ambiental, la clasificación de área eléctrica, la sensibilidad y la vibración. Los intervalos de conversión de señal más comunes de los transductores son: a) Entradas: 4 – 20 mA y 0 – 10 VCD. b) Salidas: (20.7 – 103.4) kPa, (20.7 – 62.1) kPa, (62.1 – 103.4) kPa (3 – 15) PSIG, (3 – 9) PSIG, (9 – 15) PSIG (41.4 – 206.8) kPa, (41.4– 124.1) kPa, (124.1 – 206.8) kPa (6-30) PSIG, (6-18) PSIG, (18-30) PSIG

3.6.3.3 Reforzador de transmisión Se debe especificar cuando se requiera amplificar la señal neumática en volumen (capacidad), en presión, o en ambos. El reforzador puede ser un componente interno del posicionador o un componente separado. En válvulas de control y actuadores grandes, cuando se requiere una rápida velocidad de respuesta se debe especificar un reforzador entre el posicionador y la válvula. 3.6.3.4 Opciones para posición segura   

Tanque acumulador para almacenar presión de aire para llevar a la válvula a una posición segura. El diseño del tanque acumulador debe estar de acuerdo con el código ASME sección VIII-1999 o equivalente. Candados neumáticos, los cuales sellan la presión existente en el actuador, la operación normal se debe reestablecer automáticamente cuando se recupera la presión de suministro. Sistema ininterrumpible de energía para llevar a la válvula con actuador eléctrico a posición segura.

3.6.3.5 Regulador El regulador sirve para acondicionar la presión de suministro de aire a los posicionadores u otros instrumentos, incluiye un filtro y trampa de humedad, es de montaje integral con el actuador o

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posicionador. El regulador es del rango de presión requerido por el posicionador, los valores comunes de salida de aire regulado son: 137.9, 241.3 y 413.7 kPa, (20, 35 y 60) PSIG. 3.6.3.6 Interruptor de límite Se debe incluir cuando se requiera indicar la posición de la válvula y como permisivo de inicio de secuencia de apertura/cierre o para alarma. La configuración debe ser, DPDT, la capacidad de interrupción puede ser 120 VCA, 5 A o 24 VCD, 3 A, además se debe seleccionar entre contactos normalmente abiertos y contactos normalmente cerrados, de acuerdo a la aplicación que van a desempeñar. Deben ser especificados de acuerdo a su tipo de instalación, se deben de elegir de entre algunos de los siguientes: mecánicos, de proximidad o neumáticos. Deben ser totalmente ajustables a los finales de carrera de la válvula. La cantidad y configuración de interruptores son definidos de acuerdo a requerimientos de diseño del actuador. 3.6.3.7 Válvula solenoides Las instaladas en los actuadores de las válvulas de seguridad de proceso deben cumplir con lo indicado en el numeral 8.6.6.3 de la NRF-045-PEMEX-2002. Se deben utilizar en la operación de válvulas con actuadores neumáticos o hidráulicos, para servicio de dos posiciones (abierto/cerrado) en sistemas instrumentados de seguridad, en procesos por lote y en enclavamientos para una lógica de control, o para servicio de control modulante cuando por control se requiera una posición predeterminada en la válvula de control. Su selección debe ser determinada con base en el tipo de actuador y la posición deseada de falla segura de la válvula, y puede ser de dos, tres o cuatro vías. La solenoide de cuatro vías debe tener un puerto de presión, dos puertos de salida y un puerto de venteo o retorno, su aplicación es en actuadores rotatorios o neumático de doble acción tipo pistón. La solenoide de tres vías debe tener un puerto de presión, un puerto de salida, y un puerto de venteo, su aplicación principal es con actuadores neumáticos tipo pistón de simple acción (de retorno por resorte), ya que solo una cámara es alternativamente presurizada o venteada en operación normal, también encuentra aplicación en válvulas de control con actuador de diafragmaresorte, instalándose en el tubing entre el posicionador y el actuador bloqueando la señal del posicionador y venteando el aire del actuador. La solenoide de dos vías tiene su aplicación más común con actuadores hidráulicos o hidroneumáticos para interrumpir el fluido de potencia, en donde se debe especificar dos solenoides, una para abrir y la otra para cerrar la válvula. El tamaño de la conexión y el puerto de la válvula solenoide debe ser seleccionado para permitir la velocidad de carrera deseada. Para actuadores de paletas rotatorias o de tipo pistón de doble acción en válvulas de seccionamiento, las solenoides deben permanecer energizadas durante el movimiento de la válvula, para asegurar a la válvula en su última posición en caso de falla de energía eléctrica. Para actuadores de tipo pistón de simple acción con retorno por resorte la señal de la solenoide debe estar permanentemente energizada para que la válvula vaya a posición segura al fallar la energía eléctrica. Los mecanismos de operación del solenoide pueden ser, manuales con palanca, eléctricos por energizado de una bobina y neumáticos con mecanismos de pistón o diafragma.

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Las bobinas deben ser para servicio continuo, con aislamiento eléctrico clase F como mínimo, el suministro de energía eléctrica debe ser de 24 VCD ó 120 VCA, 60 Hz, 1 fase, de bajo consumo de potencia. Se debe incluir con palanca de reajuste manual cuando se requiera. El material del cuerpo debe ser de acero inoxidable, cumplir con ASTM A182 F316 UNS S31600 o equivalente y para servicio amargo, debe cumplir con NACE MR0175/ISO 15156:2001. Se deben especificar tomando en cuenta los siguientes parámetros: a) b) c) d) e) f) g) h) i) j) k)

Tipo de actuador. El tamaño del tubing para su conexión. El coeficiente de flujo. Presión diferencial de operación. Temperatura máxima del fluido, para selección del rango de la temperatura de la bobina. Material del cuerpo, compatible con el fluido empleado como suministro neumático. Material de sellos, (Buna N, nitrilo, etileno, propileno, vitón, teflón). Tensión de suministro a la bobina. Consumo de potencia. Posición deseada de falla segura de la válvula. Número de vías (dos, tres o cuatro vías).

3.6.3.8 Volante manual Se debe considerar como un respaldo o alternativa al medio de potencia que energiza al actuador, se deben especificar en la etapa de diseño como un accesorio redundante que proporcione un control parcial o total de la válvula y que se sobrepone al suministro de potencia del actuador. Los volantes deben estar configurados con caja de engranes que permiten el embrague o desembrague al actuador dejando fuera de operación al fluido de potencia. 3.6.3.9 Control de velocidad Cuando se requiera ajustar la velocidad de la carrera del actuador neumático o hidráulico se deben proporcionar válvulas manuales de control de flujo, con orificio variable tipo aguja, para controlar la salida de aire o fluido hidráulico. Este accesorio se debe especificar en aplicaciones con válvulas de seccionamiento, con actuadores tipo pistón de doble acción y paleta rotatoria. Para actuadores eléctricos no es posible hacerlos girar más rápido, a menos que se cambie el sistema de engranes, pero en caso de requerir que operen más lento se debe especificar un circuito pulsante como alternativa. 3.6.3.10 Válvula de relevo térmica Se debe especificar para protección de los componentes del sistema hidráulico, ante posible sobre presión debida a una expansión térmica. 3.6.3.11 Bomba hidráulica manual Se debe especificar como respaldo para una operación manual, cuando se requiere abrir o cerrar la válvula en caso de falla del suministro de potencia. Es usada en actuadores de alto par o empuje, como los actuadores tipo paleta o pistón doble acción.

3.6.4 Mantenimiento de actuadores La inspección y mantenimiento de los actuadores se debe llevar a cabo al menos dos veces al año. El mantenimiento preventivo del conjunto válvula-actuador una vez en operación debe estar integrado al programa maestro de mantenimiento que Petróleos Mexicanos tenga implementado.

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Los encargados del mantenimiento deben llevar a cabo los siguientes pasos para el correcto mantenimiento de todos los actuadores:     

Inspeccionar y llenar los niveles de aceite para la correcta operación. Inspeccionar si los tanques de gas hidráulicos (gas hidraulic tanks) presentan señales de agua (condensación). Inspeccionar y limpiar los filtros de poder y escape (exhaust) para asegurar que no existan restricciones para el encendido y escape del operador. Inspeccionar que la bomba de mano no tenga fugas y asegurarse que se encuentra trabajando correctamente sin huecos (spongy), ni fugas de aceite. Reparar lo requerido. Checar y reajustar el sistema de apagado de emergencia como es requerido para el control de ductos.

3.6.4.1 Requerimientos para mantenimiento Para garantizar el libre movimiento de la válvula y la flexibilidad de los empaques en aplicaciones en donde el actuador no es operado por largos períodos de tiempo, se deben tener tres ciclos por mes. Se debe efectuar una inspección periódica interna, de acuerdo al programa de mantenimiento, para evidenciar desgaste de los engranes, en actuadores eléctricos y actuadores manuales y en general para los otros tipos de actuadores revisar el desgaste de las partes internas. El reemplazo de sellos, juntas y partes dañadas deben estar de acuerdo con base en las recomendaciones del fabricante. Para la identificación y solución de problemas en el actuador se debe utilizar la tabla 3.15 y las recomendaciones del fabricante. Se debe realizar la búsqueda de fugas y apriete de conexiones, en conexiones hidráulicas y neumáticas. Periódicamente se debe verificar que el suministro de potencia esté dentro del rango requerido, sea eléctrico, hidráulico o neumático, también se debe inspeccionar de manera visual y externamente los componentes para daños físicos. Inspección de daños en la pintura del actuador para garantizar protección continúa contra la corrosión y retoque de la pintura de acuerdo a la especificación de Petróleos Mexicanos. El sistema de lubricación o grasa debe estar en conformidad con la recomendación del fabricante. En la tabla 3.14 se expone un punto medular en este Capítulo 3 del Manual relativo a la identificación de problemas, causas y acciones para su solución que en forma condensada plantean las medidas de mantenimiento a cubrir con criterios tanto preventivo como correctivo y que en esencia definen el perfil del mantenimiento de las válvulas integradas a un sistema de ductos tanto de proceso como de transportación de hidrocarburos que es la que nos ocupa. 3.6.4.2 Procedimientos de prueba A continuación se detallan los procedimientos de prueba para los distintos tipos de actuadotes que en consideración a su importancia se presentan ordenados con sus respectivos numerales: 3.6.4.2.1 Procedimiento de prueba de actuador eléctrico      

Determinar el punto de disparo de la medición del par en ambas direcciones de la carrera para apertura y cierre. Determinar la corriente al punto de disparo del máximo par. Obtener la velocidad de salida del actuador. Efectuar prueba de alto voltaje. Efectuar el ajuste y verificación de los interruptores de límite de apertura y cierre, para operar tan cerca de los extremos de la carrera. Cada actuador debe ser operado totalmente abierto y cerrado al menos tres (3) ciclos completos cuando las características del motor indicadas en el formato del Anexo de este

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    

documento para este tipo de actuador lo permitan, después de haber efectuado los ajustes requeridos. Probar la capacidad de efectuar la operación de posición abierta y cerrada del actuador utilizando el operador manual. Probar la capacidad de deshabilitar la operación del operador manual sobre el actuador. Probar los accesorios del actuador que manejen protocolos de comunicación de acuerdo a lo indicado el numeral 8.4.2.3.15 de la NRF-046-PEMEX-2003. Para válvulas de seguridad de proceso, con accesorios para prueba de cierre parcial, se debe corroborar el movimiento de cierre parcial de la válvula con interruptores de límite para indicación de posición, calibrados a 20 % de cierre. Cada actuador debe tener un certificado de las pruebas arriba mencionadas. El certificado debe estar de acuerdo a los procedimientos de control de calidad del fabricante.

Figura 3.25 Mantenimiento preventivo en actuadores.

En la figura 3.25, Procedimiento para mantenimiento preventivo en actuadores de esférica, se diagrama la secuencia de las actividades específicas del mismo a fin de plantear en forma objetiva un caso de mantenimiento de mecanismos de cierre y apertura de válvulas.

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Tabla 3.14 Identificación de problemas. Síntoma

Movimiento errático

Causa Suministro irregular del fluido de potencia (hidráulico o neumático). Sobrecalentamiento (actuador eléctrico) debido a una velocidad de ciclo excesiva. Lubricación inadecuada. Desgaste de internos. Partes defectuosas Ajuste incorrecto de los limitadores de carrera. Grasa endurecida.

Movimiento corto Rebabas dejadas dentro del cilindro o caja durante el mantenimiento. Válvula defectuosa. Suministro inadecuado de presión. Ajustes de control de velocidad incorrectos. Puerto de venteo bloqueado. Tubería de suministro hidráulico bloqueada, machucada o goteando. Aparente falta de potencia o movimiento lento.

Sello defectuoso de pistón o paleta. Sello defectuoso de varilla. Par alto de la válvula.

Vástago del acutador quebrado. El actuador opera pero la válvula no gira.

Vástago de la válvula quebrado.

Interrupción de energía eléctrica. El acutador no responde a la señal de control.

Interrupción de energía aire. Control defectuoso.

Acciones Verificar el suministro de potencia para presión constante. Reducir la velocidad. Desensamblar, lubricar reensamblar. Evauluar el desgaste y en su caso reemplazo de las partes dañadas del actuador. Consultar la documentación del fabricante de la válvula. Verificar el ajuste de los limitadores de carrera y en caso necesario su reajuste. Desensamblar, remover grasa endurecida, lubricar y reensamblar. Desensamblar, remover rebabas y reensamblar. Consultar la documentación del fabricante de la válvula.

Garantizar que la presión de suministro es superior a la mínima requerida por el actuador y que el par de salida a la presión de suministro excede la demanda de par de la válvula. Ajustar el control de velocidad para incrementar el flujo. Remover y limpiar el puerto de venteo. Examinar la tubería, limpiar o reemplazar según sea necesario. Para sistemas neumáticos de gas revisar congelamiento de la línea, o partículas contaminantes y removerlas. Desmantela el ensamble del cilindro o pistón, remover sello defectuoso, instalar un nuevo sello y reensamblar. Consultar la documentación del fabricante de la válvula y remover el acutador, revisar la válvula para verificar si esta bloqueada. Revisar el vástago del acutador. Reemplazarlo en caso necesario. Revisar el vástago de la válvula. Reemplazarlo en caso necesario. Revisar la fuente de energía, revisar si el voltaje esta correcto. Revisar la presión de abastecimiento de aire. Examinar el control, reparar o renovar según sea necesario.

3.6.4.2.2 Procedimiento de prueba de actuador hidráulico Doble acción 

Se deben verificar fugas usando una solución jabonosa en las siguientes partes del actuador: a) Brida de montaje y acoplamiento. b) Bridas del cilindro- ambos extremos. c) Sellos anillo “O” del yugo. d) Sellos del tornillo de tope.



Cada actuador debe ser revisado (hidráulicamente) para verificar fugas a través del sello del pistón, aplicando el 100% de la presión de operación en uno de los extremos del cilindro y repitiendo la operación pero en el otro extremo para probar la dirección contraria.

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    

 

Verificar que el ajuste de los tornillos de tope de carrera del actuador permita el desplazamiento requerido por la válvula. Cada actuador debe ser operado al menos cinco (5) veces consecutivas en cada dirección con el 10% de la presión de operación, para permitir que los sellos alcancen su condición de servicio. Cada actuador debe ser inspeccionado para verificar una rotación mínima de 90 grados. Todos los accesorios deben estar instalados en el actuador para que sean probados en forma integral con el actuador. Se debe probar la capacidad de efectuar la operación de posición abierta y cerrada del actuador utilizando el operador manual (sí se requiere el operador manual con el actuador o el conjunto válvula-actuador). Adicionalmente se debe probar el tiempo requerido de apertura y cierre de la válvula. Se deben probar los accesorios del actuador que manejen protocolos de comunicación de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.2.3.15 de la NRF-046-PEMEX-2003. Cada actuador debe tener un certificado de las pruebas arriba mencionadas. El certificado debe estar de acuerdo a los procedimientos de control de calidad del fabricante.

Simple acción con retorno por resorte  

 

Cada actuador debe cumplir con las mismas pruebas indicadas para el actuador de doble acción. Adicionalmente, lo siguiente debe ser comparado con los datos de ingeniería, verificación de valores y documentos: a) Presión al inicio de la carrera. b) Presión al término de la carrera. c) Presión al término del regreso de la carrera. Cada actuador debe incluir un certificado de las pruebas arriba mencionadas. El certificado debe estar de acuerdo a los procedimientos de control de calidad del fabricante. Para válvulas de seguridad de proceso, con accesorios para prueba de cierre parcial, se debe verificar el movimiento de cierre parcial de la válvula con interruptores de límite para indicación de posición, calibrados a 20 % de la carrera desde la posición abierta hacia la posición cerrada.

Paleta rotatoria Cada actuador debe cumplir con las mismas pruebas indicadas para el actuador de doble acción. Cada actuador debe tener un certificado de las pruebas arriba mencionadas. El certificado debe estar de acuerdo a los procedimientos de control de calidad del fabricante. 3.6.4.2.3 Procedimiento de prueba de actuador neumático Doble acción 

Todas las fuentes de posible fuga a la atmósfera deben ser verificadas usando una solución para detección de fugas, principalmente se debe verificar las siguientes partes: a) Brida de montaje y acoplamiento. b) Bridas del cilindro - juntas del adaptador y del extremo. c) Sellos anillo “O” del yugo. d) Sellos del tornillo de tope.



Cada actuador debe ser revisado (neumáticamente) para verificar fugas a través del sello del pistón, de acuerdo a los requerimientos de presión. Verificar que el ajuste de los tornillos de tope de carrera del actuador permitan el desplazamiento requerido por la válvula.



Capítulo 3 | 61

     

Cada actuador debe ser operado al menos cinco (5) veces consecutivas en cada dirección con un máximo de 344.7 kPa (50 PSIG) de presión de aire, o la presión normal de operación del usuario. Cada actuador debe ser inspeccionado para verificar una rotación mínima de 90 grados. Todos los accesorios deben estar instalados en el actuador para que sean probados en forma integral con el actuador. Se debe probar la capacidad para efectuar la operación de posición abierta y cerrada del actuador utilizando el operador manual (si se requiere el operador manual con el actuador o el conjunto válvula-actuador). Se deben probar los accesorios del actuador que manejen protocolos de comunicación de acuerdo a lo indicado en el numeral 8.4.2.3.15 de la NRF-046-PEMEX-2003. Cada actuador debe tener un certificado de las pruebas arriba mencionadas. El certificado debe estar de acuerdo a los procedimientos de control de calidad del fabricante y debe estar soportado por el documento técnico.

Simple acción con retorno por resorte  

 

Cada actuador debe cumplir con las mismas pruebas indicadas para el actuador de doble acción. Adicionalmente, lo siguiente debe ser comparado con los datos de ingeniería, verificación de valores y documentos: a) Presión al inicio de la carrera. b) Presión al término de la carrera. c) Presión al término del regreso de la carrera. Cada actuador debe tener un certificado de las pruebas arriba mencionadas. El certificado debe estar de acuerdo a los procedimientos de control de calidad del fabricante. Para válvulas de seguridad de proceso, con accesorios para prueba de cierre parcial, se debe corroborar el movimiento de cierre parcial de la válvula con interruptores de límite para indicación de posición, calibrados a 20% de la carrera desde la posición abierta hacia la posición cerrada.

En la figura 3.26 se presentan detalles de arreglo de cuatro acopladores con su instrumental de referencia.

Figura 3.26 Arreglo general de acopladores.

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Figura 3.27 Preparación para trabajo de soldadura.

Figura 3.28 Trabajo de soldadura en asiento de válvula.

Figura 3.39 Inspección con prueba no destructiva.

Figura 3.30 Inspección de soldadura con liquidos penetrantes.

Figura 3.31 Limpieza con chorro de arena sílica.

Figura 3.32 Limpieza terminada a metal blanco.

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Figura 3.33 Protección mecánica o anticorrosión.

Figura 3.34 Válvula con acabado para protección mecánica.

3.7 PROCEDIMIENTOS GENERALES PARA EL MANTENIMIENTO DE VÁLVULAS 3.7.1 Válvulas de uso general 3.7.1.1 Inspección La inspección obedece en general a prácticas y procedimientos de las áreas responsables de Petróleos Mexicanos en la operación en plantas, instalaciones y sistemas de ductos de transporte, respaldadas por la Norma NRF-030-PEMEX-2003 Diseño, construcción, inspección y mantenimiento de ductos terrestres para transporte y recolección de hidrocarburos. De acuerdo a ésta existen niveles de inspección perfectamente determinados así como las frecuencias asociadas establecidas como requerimientos mínimos. Ahora bien las válvulas de cualquier tipo son igualmente componentes de los sistemas de ductos de transporte de hidrocarburos y con particularidades son materia de programas de inspección y mantenimiento. En particular el Nivel 2 de inspección es el que aplica a bienes y servicios como válvulas, accesorios y conexiones y fija una frecuencia de una vez al año con aplicación a lo dispuesto en el numeral 8.3.2.3 de dicha Norma, observando además lo dispuesto por la Norma NRF-049-PEMEX2001 Inspección de bienes y servicios en cuanto a calidad, especificaciones y aspectos técnicos en los procedimientos. Cabe reiterar que se requiere que cada válvula de la línea de ductos sea inspeccionada y operada obligatoriamente al menos una vez al año, no obstante la practica general de la industria recomienda hacerlo dos veces al año.    

Inspección de la apariencia general, condiciones generales y fugas. Corresponde a la inspección visual en Nivel 1 y a la inspección de línea regular en Nivel 2, de donde derivan programas concretos de inspección y mantenimiento. En fase de mantenimiento la lubricación de la válvula y accesorios se rige por el programa correspondiente sin perjuicio de acciones emergentes que en particular exija una instalación determinada en función de síntomas de falla. Inspección de los soportes de las válvulas y ductos de acuerdo a programas de inspección en Nivel 2. En ambas fases se debe observar la operación completa de las válvulas, desde completamente abiertas a perfectamente cerradas; en caso contrario, operarlas desde

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  

completamente abiertas hasta parcialmente cerradas, sin interrumpir el flujo del fluído que se encuentre en operación. En fase de mantenimiento corregir todas las deficiencias o problemas encontrados durante las rutinas de inspección y en función de lo señalado por el programa específico. Consecutivo al ejercicio de ambas fases verificar la correcta posición de operación de las válvulas y accesorios para declarar terminadas dichas fases de inspección y mantenimiento de las partes intervenidas. En programas de mantenimiento preventivo en la inspección que los origina debe darse prioridad a las válvulas que afectan directamente al flujo de los fluidos en instalaciones principales.

3.7.1.2 Frecuencias para mantenimiento preventivo a válvulas en servicio El área responsable de las instalaciones deberá programar el mantenimiento preventivo de acuerdo al producto que se maneje y la frecuencia de operación de la válvula y pueden basarse en la siguiente información (no es limitativo): Tabla 3.15 Frecuencia de Operación de válvulas. Tipo de mantenimiento

Tipo de instalación

Período

Aplica a Válvulas con poca frecuencia de servicio

Válvulas de Seccionamiento

1 vez al Año

Aplica a Válvulas con mediana frecuencia de servicio Aplica a Válvulas con alta frecuencia de servicio

Válvulas de Seccionamiento, trampas, troncales

Semestral

Estaciones de bombeo, compresión

Mensualmente

Aplica a Válvulas con frecuencia diaria de servicio

Complejos petroquímicos

Semanal

Los criterios mostrados en la tabla 3.15 son suplementarios a lo establecido en la Norma para Sistemas de Ductos Terrestres NRF-030-PEMEX-2003 y corresponden a una toma de decisiones más estricta del personal del área responsable de las instalaciones. 3.7.1.3 Criterios para mantenimiento preventivo     

Inspección visual de la válvula. Si la válvula a intervenir tiene instalado un actuador del sistema SCADA, el supervisor deberá coordinarse con el área operativa para que realice los movimientos que se requieran. Las graseras, purgas y drenes deberán estar libres de cualquier obstáculo (escaleras, andamios, bases, estructuras, arreglos del SCADA, etc.) para su mantenimiento. Si no presenta fugas en cuerpo y accesorios, daños físicos en graseras, como corrosión y golpes, continuar con este procedimiento. En caso contrario aplicar el procedimiento correctivo.

Existe gran variedad de graseras para válvulas de compuerta y esféricas, influyendo para ello el diámetro, clasificación y marcas de las válvulas, el operario deberá estar calificado para distinguir el tipo de grasera y la condición física de la misma. De igual forma el operario deberá saber evaluar si la grasera está correctamente instalada dentro del cuerpo de la válvula, verificando que no esté floja, corroída, golpeada y/o que las cuerdas exteriores se encuentren en buenas condiciones por si requiere apriete. 3.7.1.4 Purga y drenado Si las condiciones meteorológicas, y de ubicación de la instalación lo permiten, se llevará a cabo el paso de la purga y drenado, para la limpieza interior del cuerpo de la válvula, en la cual podría Capítulo 3 | 65

haber sedimentos o materias extrañas que tienden a acumularse, un programa de drenaje rutinario prolongará la vida de la válvula y evitará que ocurran desperfectos, como: ralladuras en el área de sello de la compuerta y asientos, congelamiento de líquidos en el cuerpo, que se calce la compuerta por sedimentos. Los accesorios de purga y drenado varían en función del diámetro de la válvula y fabricante, identificándose estos en la parte superior e inferior como se observa en las figuras 3.43 y 3.44. Es importante que el operario no confunda estos accesorios con los de engrase ya que la purga y drenado es común que posean graseras. En éstos casos se llaman graseras de purga y graseras de drenado, existen válvulas que tienen tapones, otras poseen arreglos para dren (Figura 3.38) y purga (Figura 3.39) en tanto que algunas no poseen ni dren ni purga (Figura 3.40). El dren, se puede utilizar para la purga y drenar el cuerpo de la válvula. Siendo opcional la utilización de ambos puertos al mismo tiempo. Debido a esta variedad de accesorios, el operario deberá identificar los puntos de purga y drenado según se indica a continuación y una vez identificados, se realizan las actividades siguientes: 

Si la purga de desfogue es una grasera y el dren es un tapón: a) Retirar tapa de la grasera. Retirar con cuidado la tapa de la grasera con la precaución de no aflojar la grasera, sino únicamente la tapa protectora. La posición del operario deberá ser a un lado del accesorio y nunca en forma frontal. Si al momento de estar retirando la tapa protectora de la grasera, no tiene presión o conserva muy poca presión entre el check de la grasera y la tapa, se retira. En caso contrario apretar la tapa y aplicar el procedimiento correctivo.

Figura 3.35 Válvula sin purga y dren.

b) Instalar herramienta de desfogue (Figura 3.36). Rosque el punzón de la herramienta dentro de la grasera, esto hace que el punzón empuje la válvula de retención esférica (check) de su asiento, permitiendo desfogar el cuerpo de la válvula, si la presión baja a cero, o cerca de cero, indica así que los sellos de los asientos funcionan adecuadamente, esto permitirá retirar el tapón del dren ubicado en la parte inferior de la válvula e instalar un arreglo de niple-válvula-niple-tapón o como se muestra en la figura 3.37, para posteriormente facilitar la purga y drenado de la misma. Siendo esto una práctica más adecuada para el fin que se requiere. Si la presión no baja a cero o cerca, aplicar el procedimiento correctivo. c) Se retira la herramienta de desfogue y colocar la tapa de la grasera.

Capítulo 3 | 66

Figura 3.36 Herramienta de desfogue.



Figura 3.37 Arreglo típico de dren.

Si la purga de desfogue es una grasera y el dren es una válvula a) En este caso el proceso de desfogue y drenado será por la válvula que se encuentra en la parte inferior del dren (Figura 3.40) facilitando la limpieza de residuos depositados en el cuerpo de la válvula o bien utilizando la herramienta de desfogue (Figura 3.39) se puede desfogar simultáneamente. b) Retirar el tapón del arreglo niple-válvula-niple-tapón, con precaución y verificando que la válvula del arreglo se encuentre cerrada y aflojando lentamente por si existe presión entrampada o no existe hermeticidad en la válvula del arreglo. c) Apertura de la válvula controlando el desfogue en intervalos, hasta lograr la purga y drenado de la misma. d) Cerrar válvula del arreglo, colocar tapón.

Si no existen accesorios de drenado y purga o ambos tienen un tapón, no es factible la aplicación de esta parte del procedimiento. Lubricación del cuerpo de la válvula 

Generalmente las válvulas de compuerta poseen graseras de acuerdo a la tabla 3.16. Tabla 3.16 Cantidad de Graseras. Diámetro de la válvula

Cantidad de graseras por asiento

Menores de 4”

Sin graseras*

Hasta 20” D.N.

2 graseras

De 24” a 36” D.N.

4 graseras

De 42” a 48” D.N.

8 graseras

Considerar que las medidas de graseras más comunes son de ½” de diámetro, pudiendo variar en algunas instalaciones graseras con medidas diferentes (Figura 3.38). Las graseras tienen generalmente una tapa protectora y de seguridad (Figura 3.39), cuya función es indicar al irse aflojando si existe presión hacia el exterior o si está funcionando el check de la grasera.

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Figura 3.38 Graseras.

Figura 3.39 Grasera con tapa.

3.7.1.5 Inyección de grasa lubricante a)

Identificar las graseras de inyección.

Figura 3.40 En válvula de compuerta.

Figura 3.41 Válvula esférica. Capítulo 3 | 68

b) Retirar con cuidado las tapas de las graseras con la precaución de no aflojar la grasera (Figura 3.41), únicamente la tapa protectora. La posición del operario deberá ser a un lado del accesorio y nunca en forma frontal. c) Si al momento de estar retirando la tapa protectora de la grasera, no tiene presión o conserva muy poca presión entre el check de la grasera y la tapa, se retira. En caso contrario apretar la tapa y aplicar el procedimiento correctivo. d) Instalar adaptador/grasera (Figura 3.42).

Figura 3.42 Adaptador/Grasera.

e) f)

Figura 3.43 Engrase de válvula.

Se instala cabeza de engrase del inyector al adaptador grasera (Figura 3.43). Inyectar grasa lubricante proporcional al número de graseras y diámetro de la válvula.

Como referencia la Válvula de 48” D.N., por lo general cuenta con 8 graseras y le corresponden 375 gramos de grasa aproximadamente a cada una (Tabla 3.18). Este equipo de engrase deberá tener manómetro instalado para observar la presión a la cual se inyecta la grasa y que no deberá ser mayor a la presión máxima de trabajo de la válvula. Debe considerarse también que se requiere cierta presión para bombear la grasa desde la engrasadora hasta el extremo de la manguera a la salida del cabezote de engrase. Ver tabla 3.17 para presiones máximas de trabajo según la clase de válvula. Tabla 3.17 Clase y PMT de válvulas. Clase de válvula ANSI 150 ANSI 300 ANSI 600

f) g)

Presión máxima de trabajo (PMT) 285 PSI 740 PSI 1480 PSI

Retirar cabeza y adaptador/grasera y colocar tapa de la grasera. Repetir el proceso en todas las graseras.

El paso anterior se aplicará de preferencia en la válvula con posición totalmente abierta o totalmente cerrada y operarla por lo menos un 30% para distribuir uniformemente el lubricante. Si las condiciones operativas lo permiten se deberá operar al 100%. Las capacidades indicadas son mínimas a válvula vacía (sin grasa) sin considerar desperdicios. 3.7.1.6 Procesos preliminares Excavación e Inspección de válvula. Cuando sea posible, se recomienda que se excave la válvula y que se inspeccione de 2 a 5 días antes de la reparación real. Esto permitirá una evaluación adecuada del número y longitud de las abrazaderas y de las líneas de venteo y conductos de lubricación e identificará cualquier circunstancia complicada como una conexión enroscada con soldadura posterior que requiere a un soldador en el sitio para su reparación.

Capítulo 3 | 69

Los conductos de lubricación consistirán de un ducto de ½” DN cédula 80 y una manguera flexible. Las líneas de venteo serán de ducto de cédula 80, de ¾” de DN con una manguera flexible de ¾”. El procedimiento indicado deriva de lo indicado en el procedimiento: Mantenimiento a Válvulas y Reparación de Líneas de Venteo del Manual de procedimientos de operación y mantenimiento de ductos de recolección y transporte, terrestres y marinos. Reemplazo de líneas de venteo. Las líneas de venteo y líneas de lubricación de los asientos se reemplazarán con una sección de manguera flexible enroscada a un ducto ascendente de acero cédula 80 A 106 B de diámetro pequeño. Reemplazo de líneas de acero. Los ductos actuales de acero de las líneas de lubricación se pueden cortar y volver a usar suponiendo que ya no hay evidencia de deformación o corrosión. Las líneas de venteo se reemplazarán por un ducto cédula 80, de ¾ de D.N. y una válvula esférica. No se necesitan graseras subterráneas. Se instalará la porción del ducto ascendente de acero de las líneas de servicio a lo largo de la caja de extensión del vástago de la válvula. Se debe usar una herramienta de banda de acero para unir la porción del ducto de las líneas de servicio de la válvula a la caja de extensión del vástago. Se debe usar una banda de ½” (grapa) para la extensión de 500 mm de la cubierta de extensión de válvula para sostener las líneas en la caja (tres mínimo). La grapa superior de la línea de venteo se debe aplicar de manera compacta alrededor de esta línea solamente (otras grapas pueden ser comunes para ventear y lubricar líneas). Se debe instalar un escudo de roca y líneas de goma entre la banda (grapa) y las líneas de servicio y entre la válvula de venteo y extensión del vástago. Una vez instalada, se debe presionar la línea de venteo hacia arriba y se debe probar que no haya fuga en las conexiones en el extremo enroscado con un Snoop o jabón probador equivalente. En casos donde existan dibujos detallados que muestren líneas de lubricación y/o venteo, estos dibujos serán como se construyó. No es necesario instalar ningún refuerzo alrededor de las líneas de lubricación o venteo. El uso de la manguera flexible elimina la necesidad del refuerzo. El procedimiento indicado deriva de lo indicado en el procedimientos 24. Mantenimiento a Válvulas y Reparación de Líneas de Venteo del Manual de procedimientos de operación y mantenimiento de ductos de recolección y transporte, terrestres y marinos.

Relleno. Se debe tener cuidado cuando se rellena para mantener la posición de las líneas de lubricación y venteo y prevenir daños a la manguera flexible. Por lo general, es mejor si se puede romper el suelo para relleno de tamaño chico con la cubeta de la retroexcavadora siendo esto particularmente importante para el relleno alrededor de la manguera flexible. El relleno alrededor de las mangueras flexibles se realizará manualmente con palas de partículas de suelo finas. Si el suelo excavado sólo está presente en grandes trozos de suelo duro que no se pueden romper en finas partículas, entonces se debe usar la arena par relleno sobre la porción de manguera flexible de la línea en servicio. Equipo requerido para mantenimiento  

Herramienta para desfogue y adaptador grasera. Inyectores con manómetro y accesorios: Hidráulico, manual y neumático (cualquiera).

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Figura 3.44 Equipo para mantenimiento.

Materiales. Generalmente la grasa lubricante No. 3, 4, 5, es recomendable para lubricación del cuerpo y del mecanismo. Sin embargo que la grasa empleada no debe ser soluble al fluido que transporta la línea. Para una válvula de compuerta o esférica de 48” D.N., se inyecta aproximadamente 3 kilos de grasa lubricante. Es suficiente para lubricar los asientos y al operarla se forma una capa de lubricante en la compuerta o esfera, ya que no es necesario llenar el cuerpo de la válvula para tener una lubricación adecuada. Se puede usar como referencia la tabla recomendada por el fabricante VALTEX, siendo la siguiente: Tabla 3.18 Cantidad de grasa.

Tamaño Ø

Válvulas esféricas y/o compuertas

2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16“ 18” 20” 22” 24” 30” 36” 42” 48”

57 gramos 57 gramos 85 gramos 113 gramos 170 gramos 170 gramos 283 gramos 283 gramos 340 gramos 510 gramos 563 gramos 623 gramos 680 gramos 850 gramos 1.2 Kg. 2 Kg. 3 Kg.

Estas son capacidades mínimas sin considerar desperdicios, para válvulas en condiciones normales. Las cantidades de grasa no son limitativas ya que varían dependiendo de la marca. Los sellos de éste tipo de válvulas no requiere de inyección de sellante para lograr hermeticidad, Capítulo 3 | 71

sin embargo cuando el fluido de la línea contiene exceso de materiales extraños, existe la posibilidad que dañen los sellos o que el desgaste por erosión sea muy severo, entonces requerirá inyección de grasa sellante. En este caso se aplicará el procedimiento de mantenimiento correctivo. Gráficos En la secuencia indicada a continuación con las figuras 3.45 a 3.49 se muestran actividades de mantenimiento en válvulas de diversos sistemas de ductos en instalaciones igualmente diversas de Petróleos Mexicanos.

Figura 3.45 Secuencia 1 de trabajos de mantenimiento en válvulas.

Figura 3.46 Secuencia 2 de trabajos de mantenimiento en válvulas.

Capítulo 3 | 72

Figura 3.47 Secuencia 3 de trabajos de mantenimiento en válvulas.

Figura 3.48 Secuencia 4 de trabajos de mantenimiento en válvulas.

Figura 3.49 Secuencia 5 de trabajos de mantenimiento en válvulas.

Personal de mantenimiento. El personal requerido para efectuar los trabajos de mantenimiento, debe conocer los tipos de válvulas que existen y tener conocimientos mínimos de lubricación para válvulas y de la aplicación de remplazo de empaque plástico.

Capítulo 3 | 73

El personal debe ser capaz de:    

Describir las partes internas y la operación de las mismas. Contar con los diagramas y dibujos de equipo del fabricante. Conocer los procedimientos de mantenimiento de Pemex. Conocer los procedimientos pertinentes de seguridad.

3.7.2 Recomendaciones para evitar fugas en las válvulas 3.7.2.1 Recomendaciones generales Se ha observado que uno de los principales problemas en las instalaciones petroleras, son las fugas de líquidos o gases en las válvulas y puede ocurrir en ambos extremos (aún cuando la válvula esté abierta); en la unión entre el bonete y el cuerpo, en el cuerpo del vástago o en los sellos. Estos problemas se pueden evitar dando un mantenimiento adecuado de las partes que lo requieran y programando un mantenimiento preventivo; aumentando así la durabilidad y confiabilidad de cualquier tipo de válvula. Para obtener un buen funcionamiento de las válvulas y evitar fugas a futuro se recomienda lo siguiente:         

Si se tienen que transportar las válvulas, la compuerta se deberá colocar en posición cerrada, con una capa protectora de grasa en la superficie de la compuerta, la cual deberá ser limpiada antes de ser instalada y abrirla para evitar posibles daños. No frotar ni tratar de remover el cromo o revestimiento de la compuerta ya que actúa como lubricante seco o inhibidor de corrosión. Al instalarse las válvulas se deberá hacer con la compuerta totalmente abierta, evitando que al limpiarla se alojen sedimentos o que la escoria dañe a los sellos o compuerta. Al concluir la prueba hidrostática de las líneas se deberá drenar totalmente el agua o fluido de prueba, del cuerpo de la válvula. Al operar las válvulas de seccionamiento, deberán ser totalmente abiertas o cerradas, con la finalidad de acuñar la compuerta contra los asientos, para evitar que la superficie de sello de la compuerta o los asientos se dañen, prolongando así la vida de éstas. Se debe inspeccionar la válvula para asegurar que todos los aditamentos están instalados. Se deben rellenar los aditamentos de inyección de sellante y los asientos de la válvula con lubricante/sellante. Se debe confirmar la carrera para abrir y cerrar la válvula. Se le debe dar mantenimiento a la válvula y al actuador inmediatamente después de la instalación.

Lubricación de la válvula. Para obtener un buen funcionamiento de las válvulas, se recomienda lubricarlas y aplicarles empaque plástico de acuerdo a las siguientes recomendaciones: Lubricación del vástago. Se recomienda lubricar el vástago utilizando cualquier tipo de grasa, para facilitar la operación de la compuerta a través del volante y vástago. Lubricación de la caja de engranes. Cuando se cuente con ésta, debiendo quitar los engranes periódicamente para inspección (se recomienda cada 12 meses). La grasa utilizada es a base de litio. Lubricación interna de los asientos. Se utiliza como medida de emergencia para obtener un sello temporal cuando la compuerta y los asientos han sido dañados. La lubricación de los asientos se hará a través de las graseras; subiendo y bajando la compuerta varias veces, para obtener una distribución uniforme de la grasa sobre el área sellante; con la válvula totalmente abierta o cerrada Capítulo 3 | 74

se aplica con una engrasadora el lubricante. La Presión requerida para lubricar completamente los asientos de las válvulas dependerá de la presión de la línea y la viscosidad del lubricante/sellante, ej., presión de línea = 800 PSI, usted tendría que exceder la presión de la línea más la restricción del aditamento de inyección y la fricción del equipo de inyección, figura razonable = 3000 PSI en el calibrador de inyección, teniendo en mente que cuando uno para de bombear, la presión de calibración debe descender a la presión de la línea. La frecuencia recomendada es de mínimo cada 12 meses o más frecuente si las condiciones de servicio lo garantizan. La cantidad recomendada de sellante lubricante es de 1 onza por pulgada en válvulas por asiento, ej., una válvula de 24” requeriría de 24 onzas por asiento = 48 onzas en total. Lubricación del cuerpo. Lubricar el cuerpo para facilitar la operación de la compuerta en las válvulas. La grasa utilizada puede ser de cualquier tipo recomendada para cuerpos de válvulas. Se deberá tener cuidado de que la grasa no sea soluble al fluido manejado en la línea. Para lubricar el cuerpo, se recomienda hacerlo con la válvula totalmente abierta o cerrada, removiendo la tapa que va en una de las graseras; purgando posteriormente la válvula y dejando la herramienta para desfogue hasta que llegue a cero la presión, mientras se aplique la grasa al cuerpo de la válvula. El volumen del cuerpo de la válvula dicta la cantidad de lubricante/sellante requerido para llenar el cuerpo de la válvula. Cambio del empaque plástico. Para cambiar el empaque plástico se recomienda usar empaque a granel con pistola para empacar. La presión para operar la pistola se obtiene con la engrasadora alemita (también usada para lubricar la válvula). Al remplazar el empaque plástico, se hará con la válvula totalmente cerrada, aliviando la presión del cuerpo por medio de la herramienta para desfogue de presión, que se coloca sobre las graseras de 12.7 mm. (½”) de diámetro, para válvulas de 12”  y menores de 1” (25.4 mm.) de diámetro para 14” de  y mayores. Si la válvula está provista de válvula de seguridad, aliviar por medio de este accesorio, la presión del cuerpo. Si la válvula cuenta con una válvula de seguridad, desfogue la presión del cuerpo usando dicha válvula de seguridad. Remover el tapón de empaque que se encuentra localizado a 180 del alimentador del empaque. Tener cuidado al efectuar esta operación, ya que puede haber presión retenida en el prensaestopas. Remover el tornillo de cabeza hexagonal de 19” mm. (3/4”) y conectar la pistola; bombear empaque nuevo hasta que remplazca al viejo. Colocar de nuevo el tapón y terminar de llenar el prensaestopas con empaque plástico. No utilizar demasiado empaque plástico ya que dificulta la operación de la válvula. Tomar precaución al inyectar el empaque con una grasera de alta presión, tenga cuidado de no sobre presionar la glándula de empaque. Aplicación de empaque plástico. Para evitar la fuga de fluido a través del vástago de la válvula, se recomienda agregar empaque plástico al prensaestopas alrededor del vástago, suministrando solo la cantidad necesaria. En algunos casos, el empaque en el prensaestopas se seca o endurece demasiado, recomendándose sustituirlo por nuevo. Procedimiento para agregar empaque plástico. El empaque plástico se suministra por medio de cartuchos y se agrega a través del alimentado de empaque, con la válvula en cualquier posición. Para suministrarlo se recomienda:  

Introducir el tornillo hasta el fondo del alimentado y removerlo, cerciorándose que la válvula de retención ha quedado sentada. Insertar un cartucho de empaque plástico a través del alimentado, agregando la cantidad necesaria del empaque.

Capítulo 3 | 75

3.7.2.2 Mantenimiento recomendado para fugas internas y externas de la válvula De acuerdo con lo establecido en el Procedimiento 25 numeral 25.2.8 Mantenimiento recomendado para fugas internas y externas de la válvula del Manual de procedimientos de operación y mantenimiento de ductos de recolección y transporte, terrestres y marinos, se tiene como procedente indicar lo siguiente: Fuga interna de la válvula. En caso de que la válvula tenga fuga interna, se recomienda abrir y cerrar la válvula, para verificar que no existan impurezas entre los asientos. Si la fuga continúa, se recomienda:   

Desensamblar la válvula en posición cerrada. Revisar que la compuerta viaje libremente hasta la posición cerrada. Revisar que los sellos de la compuerta y el anillo no estén rayados o contengan impurezas y que eviten el asentamiento del uno con el otro. Se deberá tener cuidado de que el área del sello del anillo asiente en toda su superficie sobre el área de sello de la compuerta, lo que se logra limpiando las áreas de sello del anillo y la compuerta.

En caso de que los sellos estén dañados, ya sea por rayaduras, incrustaciones o deformaciones; se deberá evaluar la magnitud del daño con apoyo en pruebas no destructivas para integridad del ducto para determinar el grado de corrección. En caso de operación y alto grado de falla se consideran elementos dañados y requieren reposición. Fugas externas. En caso de existir fuga externa se recomienda, revisar las siguientes partes: Cuerpo del bonete. De existir fuga en el bonete se recomienda apretar las tuercas en forma de cruz; de continuar la fuga se debe remplazar el empaque (Figuras 3.50 y 3.51). Fuga por el vástago. Se recomienda abrir la válvula hasta la posición totalmente abierta, forzando el vástago contra el casquillo, para lograr el sello metal a metal. Fuga por el prensa estopas. Levantar el buje prensa empaques y rellenarlo de empaque nuevo o cambiarlo totalmente si es necesario. Fuga por el buje con cámara de condensados. Verificar que la grasera esté bien apretada, si persiste la fuga cambiar la pieza con la válvula en posición totalmente abierta.

Figura 3.50 Retiro de válvula dañada. Capítulo 3 | 76

Figura 3.51 Reposición de válvula.

Válvulas con sello de triple protección. Este tipo de válvula ofrece triple garantía de sello a través del sello principal, sello secundario y sello adicional. El sello principal de la válvula depende del contacto metal contra metal de los asientos y la compuerta. El sello secundario lleva un anillo de teflón y da otras ventajas, como son: reducir la fricción contra la compuerta y actuar como limpiador. Como una garantía, el sello adicional, en caso de deterioro en el sello principal, en los asientos llevan ranuras circulares y barrenos, por los que se inyecta sellante desde el exterior, para lo cual se equipa a la válvula con las correspondientes graseras. El sellante inyectado tiene propiedades de lubricación, lo que constituye otra ventaja para prolongar aún más la vida de la válvula.

3.7.3 Procedimiento de drenaje de válvulas de compuerta, de paso completo y continuado En el Procedimiento de drenaje de válvulas de compuerta, de paso completo y continuado se especifica lo siguiente: La mayoría de los fluidos que se manejan, llevan cierta cantidad de agua, costras de oxidación, sedimentos o materias extrañas, que tienden a acumularse en el asiento de las válvulas. Con un programa de drenado, recomendado en la generalidad de los casos por el fabricante, para condiciones de operación y ambientales determinadas, se prolongará la vida de las válvulas, evitando daños en los asientos y en la compuerta de la válvula, debido a alguna o algunas de las siguientes causas descritas en el procedimiento Eliminación del agua del Manual de procedimientos de operación y mantenimiento de ductos de recolección y transporte, terrestres y marinos, de acuerdo a lo siguiente:  

Congelación del agua en el cuerpo de la válvula, que puede dañar el cuerpo y los asientos de la misma. Acumulación de sedimentos en la parte inferior, impide que la compuerta de la válvula cierre totalmente y a la vez dañe las superficies de los sellos y de la misma compuerta.

Procedimiento de drenaje. Para efectuar el purgado o drenado de las válvulas, instalar la herramienta para desfogue, abrir o cerrar parcialmente; posteriormente remover la tapa de la grasera inferior e instalar la herramienta para desfogue, abriendo o cerrando la válvula. Puede ser necesario repetir esta operación completamente, si el drenaje inicial no remueve todo el sedimento o materia extraña del cuerpo de la válvula. Capítulo 3 | 77

Mantenimiento de válvulas de seccionamiento en servicio. El mantenimiento de válvulas de seccionamiento en servicio es limitado, concretándose a apretar los tornillos de la unión entre el bonete y el cuerpo y el estopero, aunque en casos de emergencia se pueden instalar anillos nuevos de empaquetadura y solo se debe intentar después de que el asiento posterior esté asentado en forma hermética contra el bonete. Se recomienda por seguridad, que las reparaciones se hagan desmontando las válvulas cuando se tenga la necesidad de rectificar los asientos, realizando dichos trabajos en un taller, además la calidad de la reparación será mejor y la inspección será más precisa. Mantenimiento de válvulas de alivio en válvulas de compuerta. Las válvulas de compuerta sellan tanto en la entrada como en la salida, lo cual es una ventaja de doble sello, sin embargo se debe considerar que el doble sello evita el paso del flujo que ha sido atrapado dentro del cuerpo de la válvula; por lo consiguiente, las válvulas de alivio son necesarias para evitar presiones excesivas en el cuerpo; debido a la expansión térmica de los líquidos atrapados en el mismo. Las válvulas de compuerta sólida, tienen un diseño de sello por presión y se alivian a sí mismas. Cuando la presión del cuerpo exceda a la presión de la línea por cualquier razón, dicho exceso se alivia a la salida de la válvula y por consiguiente, este tipo de válvula no requiere válvula de alivio.

3.7.4 Mantenimiento al mecanismo de válvulas de compuerta, esféricas y machos Existen diversos tipos de mecanismos de apertura y cierre de válvulas, operadas con maneral, sistema de engranes, sistema hidráulico, neumático y diversos variantes en cada uno de los sistemas. El mantenimiento de estos mecanismos es muy similar y regularmente poseen una grasera tipo automóvil (Figura 3.52), por la cual se le inyecta grasa lubricante No. 3, 4 ó 5, en cantidad de acuerdo al tamaño de la caja de engranes, en caso de que se llene o tener exceso de grasa lubricante, ésta saldrá por un testigo con el que cuenta el mecanismo. El equipo de engrase utilizado es un inyector tipo automóvil o un equipo de baja presión utilizado para la grasa lubricante y adaptado con la boquilla tipo automóvil. Las válvulas que cuenten con actuador del SCADA, el mantenimiento del actuador será realizado por los especialistas del Departamento de Operación a cargo del SCADA, con el procedimiento correspondiente. Si la válvula a intervenir, tiene instalado un actuador del sistema SCADA, deberá coordinarse con el área operativa para que realice los movimientos que se requieran.

Capítulo 3 | 78

Figura 3.52 Grasera.

Mantenimiento al mecanismo de válvula de compuerta Esta actividad se debe realizar con válvula abierta, procediendo con las siguientes indicaciones (Figura 3.53): a) b) c) d) e) f) g) h)

Retirar el protector del vástago. Quitar los tornillos de la caja de engranes. Retirar la caja de engranes. Quitar la cuña del engrane y retírelo. Quitar tornillo de plato opresor y retírelo. Retirar la pista (bronce o tuerca elevadora), en sentido de las manecillas del reloj. Retirar baleros superior e inferior. Realizar limpieza, verificar las condiciones de los componentes, si están en buenas condiciones, aplicar grasa lubricante y proceder a armar, de lo contrario remplazarlas.

Figura 3.53 Mantenimiento al mecanismo de válvula de compuerta.

Capítulo 3 | 79

Armado de mecanismo de válvulas

Figura 3.54 Armado del mecanísmo de válvulas.

En la secuencia gráfica mostrada en la figura 3.54 se indican los 8 pasos para el armado del mecanismo de válvulas y en los siguientes puntos se describe cada una de las actividades que se cubren en cada paso: a) Instalar balero inferior. b) Instalar pista (Bronce o tuerca elevadora) en sentido opuesto a la manecilla del reloj hasta topar. c) instalar balero superior, recuerde que la válvula debe estar completamente abierta. d) Instalar plato opresor y tornillo. e) Instalar engrane y cuña (seguro). f) Instalar caja de engranes. g) Poner tornillos de la caja de engranes. h) Instalar funda de vástago.

3.8 VÁLVULAS MACHO 3.8.1 Válvula tipo macho (Tapón normal e invertido) Se caracteriza porque el corte o cambio de dirección de flujo, se efectúa mediante un cono móvil lubricado de cierre rápido y que gira 90° sobre su eje, de manera que en determinadas posiciones quedan comunicados los conductos del cuerpo de la válvula y de las tuberías. Pudiendo ser de dos tipos: 1. Tapón Normal, el acceso a los internos es por la parte superior de la válvula. 2. De Tapón Invertido el acceso a los internos es por la parte inferior de la válvula. Capítulo 3 | 80

Es importante señalar que generalmente las válvulas macho Clase ANSI 600 y mayores, son de diseño de tapón invertido. Su fabricación distingue los siguientes lineamientos:      

Se fabrican en tres tipos: corto, normal y venturi. Requieren de un mínimo esfuerzo para operarlas. Se utilizan para servicios de cierre y apertura frecuente. Se pueden usar para estrangular flujos pequeños. Las fabrican en lubricadas y no lubricadas, con la limitante que las lubricadas pueden causar contaminación en el producto. No se pueden reparar bajo presión. Impiden el flujo inverso en las tuberías, se mantienen abiertas en dirección del flujo haciendo que el disco gire, cuando se invierte el flujo retrocede el disco contra los asientos, reteniendo la presión y el retroceso del fluido.

Figura 3.55 Tipica válvula macho.

Figura 56 Tipica válvula macho lubricada. Capítulo 3 | 81

Figura 3.57 Tipica válvula macho no lubricada.

Figura 3.58 Tipica válvula macho de camisa revestida.

Capítulo 3 | 82

Figura 3.59 Arreglo general de válvula macho.

Proceso del mantenimiento preventivo de válvula macho 

Inspección visual de la válvula.



Si la válvula a intervenir tiene instalado un actuador del sistema SCADA, el supervisor deberá coordinarse con el área operativa para que realice los movimientos que se requieran.



Las graseras, purgas y drenes deberán estar libres de cualquier obstáculo (escaleras, andamios, bases, estructuras, arreglos del SCADA, etc.,) para su mantenimiento.



Si no presenta fugas en cuerpo y accesorios, daños físicos en graseras, como corrosión y golpes, continuar con este procedimiento.



En caso contrario aplicar el procedimiento correctivo.

Capítulo 3 | 83

3.8.2 Componentes de las válvulas macho (API 6D)

Figura 3.60 Tapón normal.

Figura 3.61 Tapón invertido.

Equipo requerido para mantenimiento    

Inyector con manómetro y accesorios. Inyector manual. Inyector hidráulico. Inyector neumático.

Materiales  

Grasa lubricante grado 3, 4 ó 5. Generalmente la grasa lubricante No. 3, 4, 5, es recomendable para lubricación del mecanismo de apertura y cierre de la válvula. Grasa sellante de acuerdo al producto manejado y su función principal es: a) b) c) d)

prevenir fugas a través de la válvula. minimizar la fricción durante la operación. evitar que el tapón se pegue al cuerpo. proteger la superficie de asiento contra la corrosión.

Las áreas responsables de operación y mantenimiento seleccionarán la grasa sellante adecuada al producto que transporte la instalación a la cual se le dé mantenimiento. Inyección de grasa sellante al cuerpo de la válvula. Generalmente las válvulas macho poseen una grasera de acuerdo al diseño del tipo de cuerpo, tapón normal o invertido, en la parte superior o lateral del cuerpo según puede observarse en los esquemas de identificación de las válvulas macho, los que en general presentan poca variación de fabricante a fabricante. Es importante considerar que existen gran variedad de graseras para válvulas macho influyendo para ello el diámetro, clasificación y marcas de las válvulas, el operario deberá estar calificado para distinguir el tipo de grasera y la condición física de la misma. De igual forma el operario deberá saber evaluar si la grasera está correctamente instalada dentro del cuerpo de la válvula, verificando que no esté floja, corroída, golpeada y/o que las cuerdas exteriores se encuentren en buenas condiciones por si requiere apriete.

Capítulo 3 | 84

Figura 3.62 Variedad de graseras.

Figura 3.63 Empaque y Vástago.

Cómo realizar la inyección de grasa sellante a válvulas macho. En las válvulas macho lubricadas la aplicación de la grasa sellante puede efectuarse por tres métodos diferentes: a)

Inyección manual (Sólo en válvulas de tapón normal). Para este tipo de inyección se utiliza la grasa sellante en barras o en tubos, el conector en la válvula y una herramienta convencional (Figura 3.64).

Figura 3.64 Inyección con herramienta manual.

b) c)

Figura 63.5 Inyección de grasa sellante con inyector (Manual o Hidráulico).

Bomba Manual. Para instalaciones donde las válvulas requieren de un servicio frecuente (Figura 3.65). Bomba de alta presión recomendable en instalaciones donde existen un gran número de válvulas que requieran de un mantenimiento frecuente (Figura 3.66).

Figura 3.66 Inyección de grasa sellante con inyector neumático.

Capítulo 3 | 85

Si al terminar la inyección del sellante y retirar el cabezote de engrase presenta pequeña fuga por el check de la grasera, éste (check) se tratará de reacomodar mediante inyección de un poco más de grasa sellante o manualmente “picando” el check de la grasera con un material suave como madera o plástico que no dañe la integridad de la misma. Los consumos de grasa varían de acuerdo a las distintas marcas y fabricantes de válvulas por lo que las áreas responsables de operación y mantenimiento de válvulas y accesorios de Petróleos Mexicanos en sistemas de ductos, instalaciones y plantas industriales deberán considerar práctica común contar con especificaciones e instructivos de los equipos instalados. Se puede usar como referencia la tabla recomendada por el fabricante VALTEX, siendo la siguiente: Tabla 3.19 Cantidad de grasa por diámetro. Tamaño Ø

Válvula macho

2” 3” 4” 6” 8” 10” 12” 14” 16“ 18” 20” 22” 24” 30”

85 gramos 113 gramos 142 gramos 255 gramos 311 gramos 396 gramos 481 gramos 906 gramos 1.132 Kg. 1.585 Kg. 2.038 Kg. 2.264 Kg. 2.490 Kg. 3.170 Kg.

Las capacidades indicadas son mínimas a válvula vacía (sin grasa) sin considerar desperdicios. Los pasos para Mantenimiento de Válvulas descritos se aplicarán de preferencia con la válvula en posición totalmente abierta o totalmente cerrada y operarse si las condiciones de trabajo permiten apertura y cierre al 100% o por lo menos un 25% para distribuir uniformemente la grasa sellante.

3.8.3 Mantenimiento de válvulas tipo macho, tapón invertido con operador de engranes Desarmar mecanismo a) Retirar grasera de inyección. b) Extraer indicador de flujo, utilizando un extractor, nunca improvisando otro tipo de herramienta (cinceles, punzones, barretas etc.), esto podría afectar al mecanismo de la válvula. c) Retirar volante de válvula, revisar sinfín y valeros. d) Quitar tornillos de la caja de engranes. e) Retirar la caja de engranes. f) Quitar el seguro del engrane (cuña). g) Retirar engrane. h) Limpieza y revisión de los componentes si están en buenas condiciones iniciar el armado de lo contrario remplazar las piezas afectadas.

Capítulo 3 | 86

Figura 3.67 Mantenimiento de válvulas tipo macho, tapón invertido. Desarmado de mecanismo.

Armar mecanismo a) b) c) d) e) f) g)

Instalar engrane. Instalar seguro del engrane (cuña). Poner caja de engranes. Apretar tornillos de la caja de engranes. Instalar volante, sinfín. Instalar indicador de flujo. Instalar grasera de inyección.

Figura 3.68 Mantenimiento de válvulas tipo macho, tapón invertido. Armado de mecanismo. Capítulo 3 | 87

Figura 3.69 Mantenimiento de válvulas tipo macho, tapón invertido. Desarmado de mecanismo.

Armar mecanismo h) i) j) k) l) m) n)

Instalar engrane. Instalar seguro del engrane (cuña). Poner caja de engranes. Apretar tornillos de la caja de engranes. Instalar volante, sinfín. Instalar indicador de flujo. Instalar grasera de inyección.

Figura 3.70 Mantenimiento de válvulas tipo macho, tapón invertido. Armado de mecanismo. Capítulo 3 | 88

Durante las actividades limpieza de la grasa lubricante contaminada, se sustituye por grasa nueva, con la finalidad de dejar el sistema de engranes adecuadamente lubricados y evitar fricciones que dañe los mecanismos. En las figuras siguientes, se muestran las boquillas, en las cuales se puede realizar la inyección de grasa lubricante, tanto para válvulas de macho con sistema de engranes y compuerta.

Figura 3.71 Grasera.

Figura 3.72 Válvula sin boquilla.

Figura 3.73 Válvula de compuerta (boquillas de engrase).

3.8.4 Registros I. Especificaciones y características de la válvula No.

1

No. 1 2 3 6 7 8 9

Lista de verificación

Diám. Ø

Compuerta

Esférica

Macho

Marca

Tipo de junta (RF, RTJ, Soldable)

Tipo de Válvula

Lista de verificación

SI

NO

Clase ANSI 150 Clase ANSI 300 Clase ANSI 600 ¿Operada con caja de engranes? ¿Con actuador neumático local? ¿Automatizada con actuador hidroneumático? ¿El CCP está enterado de los trabajos?

Observaciones Presión Máxima de Trabajo 285 psi Presión Máxima de Trabajo 740 psi Presión Máxima de Trabajo 1480 psi

Coordinar mantenimiento con SCADA ¿Quien entero al CCP? Iniciales: ____

II. Equipo engrasador y herramienta de trabajo No. 1 2 3 4 5 6 7 7 8

Lista de verificación Equipo Inyector con manómetro y accesorios Manguera del equipo en buenas condiciones. Conectores rápidos de manguera de aire en buenas condiciones. Conectores de rosca de manguera en buenas condiciones. Se tiene el adaptador/grasera adecuado para el tipo de grasera. Se tiene el cabezote adecuado para el tipo de grasera. Equipo con grasa suficiente y adecuada para el trabajo a realizar. Equipo con grasa suficiente y adecuada para el trabajo a realizar. Lote de herramienta manual (llaves españolas, de cola, de golpe, desarmadores, cinta teflón, etc.) Capítulo 3 | 89

SI

NO

Observaciones

Lista de verificación III. Grasas No.

Lista de verificación

1 2

Inyección de Grasa Lubricante Grado 3, 4, 5 Inyección de Grasa Sellante

3

Aplicación de lubricante a caja de engranes

SI

NO

Observaciones

SI

NO

Observaciones

IV. Condiciones de la válvula No. 1 2

3 4 5 6

Lista de verificación ¿Reconoce sin ninguna duda las Graseras, Drenes, Purgas y Empaque de Vástago de la Válvula? ¿Los accesorios como Graseras, Drenes, Purgas y Empaque de Vástago que posee la Válvula están correctamente instalados? ¿La integridad mecánica de los accesorios como Graseras, Drenes y Purgas es adecuada para el mantenimiento preventivo? ¿Existen fugas o emisiones fugitivas detectables a simple vista en el cuerpo o componentes? ¿Tiene las condiciones ambientales adecuadas para efectuar el drenado de la válvula? ¿La ubicación de la válvula es adecuada para efectuar el drenado o purga?

Capítulo 3 | 90

En caso de NO, no efectuar el mantenimiento En caso de NO, aplicar Procedimiento Correctivo En caso de NO, aplicar Procedimiento Correctivo En caso de SI, aplicar Proc. Correctivo En caso de NO, reprogramar En caso de NO, elaborar AST

ANEXO III - A. DEFINICIONES Abre a falla. Condición en donde el actuador mueve la válvula a la posición abierta cuando el suministro del fluido de potencia o la energía motriz falla ó es menor a lo requerido. Actuador. Dispositivo o mecanismo que transforma una señal, en un movimiento correspondiente controlando la posición del elemento de cierre (obturador) de la válvula. La señal de control, fluido de potencia o energía motriz puede ser neumática, eléctrica, hidráulica o una combinación de éstas. Actuador de diafragma. Es aquél en donde el fluido de potencia actúa sobre un componente flexible llamado diafragma. Actuador de doble acción. Es aquél en el cual el fluido de potencia es suministrado en cualquier dirección, para abrir o cerrar una válvula. Actuador de multi-vuelta. Es aquél que transmite un par de fuerzas a la válvula por al menos una revolución. Es capaz de soportar empuje. Actuador de paleta. Es aquél en el cual un fluido de potencia actúa sobre un elemento pivotado llamado paleta, para proporcionar movimiento rotatorio. Actuador de pistón. Es aquél en donde un fluido de potencia actúa sobre un pistón móvil para proporcionar movimiento al vástago del actuador. Actuador de simple acción. Es aquél en el cual la fuerza suministrada actúa sólo en una dirección, por ejemplo, un actuador de diafragma-resorte o un actuador de pistón de retorno por resorte. Actuador de vuelta parcial. Es aquél que transmite par a la válvula para una rotación de una revolución o menor, no tiene que ser capaz de soportar empuje axial, normalmente son de ¼ de vuelta. Actuador eléctrico. Es aquél que utiliza un motor eléctrico y convierte la energía eléctrica en movimiento. Actuador electro hidráulico. Es aquél que convierte la energía eléctrica a presión hidráulica y ésta en movimiento. Actuador hidráulico. Es aquél en el cual se convierte la energía del fluido hidráulico en movimiento. Actuador hidroneumático. Es aquél que convierte la energía del fluido neumático a presión hidráulica y ésta en movimiento. Actuador manual. Es aquel que esta diseñado para operar manualmente la válvula utilizando un dispositivo mecánico, como un volante rotatorio o palanca, para mover de posición una válvula. Actuador neumático. Es aquél que convierte la energía de un fluido compresible, generalmente aire, en movimiento. Agrietamiento inducido por hidrógeno. Mecanismo de falla que se manifiesta mediante agrietamiento o ampollamiento, originado por la formación de hidrógeno molecular a partir del hidrógeno atómico atrapado en inclusiones no metálicas o discontinuidades internas del material.

Capítulo 3 | 91

Área efectiva del actuador. Es el área neta del pistón, fuelle, paleta o diafragma accionada por la presión del fluido para generar la fuerza de salida del actuador. Asientos dinámicos (flotantes). Tipo especifico de asientos que dependen de la presión del fluido para cumplir la función de sello. Asientos estáticos (fijos). Tipo especifico de asientos que no dependen de la presión del fluido para cumplir la función de sello. Asientos bi-direccionales. Asientos que sellan cuando la presión actúa en cualquier dirección y proveen a la válvula una doble barrera de contención. La presión en la cavidad de cuerpo se libera mediante una válvula de alivio. Asientos uni-direccionales. Asientos que sellan en una sola dirección, cuando la presión es ejercida de afuera hacia adentro de la válvula y alivian la presión en la otra dirección. Banda muerta. El rango a través del cual la señal de entrada puede variar, ante un cambio de dirección, sin iniciar un cambio observable en la señal de salida. Bonete. Parte de la válvula que contiene el sello del vástago. Puede ser parte integral, o separada del cuerpo de la válvula. Se puede usar para acoplar y conectar el yugo del actuador al cuerpo de la válvula. Caja de engranes. Mecanismo diseñado para reducir el par de operación de una válvula. Carrera. Desplazamiento del elemento de cierre desde la posición cerrada. Cierre a falla. Condición en donde el actuador mueve la válvula a la posición cerrada cuando el suministro del fluido de potencia o la energía motriz falla ó es menor a la requerida. Cilindro. Cámara de un actuador de pistón, en la que el pistón se mueve. En esta cámara se convierte la energía de un fluido de potencia en fuerza mecánica lineal y de movimiento. Conexiones. Aditamentos que sirven para unir o conectar tubería, tales como: tes, bridas, reducciones, codos,” thredolets”, “weldolets”, “sockolets”, entre otros. Debe. Indicación de un requerimiento de cumplimiento obligatorio. Diablo de limpieza. Dispositivo mecánico que se introduce dentro del ducto y que tiene la función de desalojar fluidos, así como la limpieza de la superficie interior del mismo. Diablo instrumentado. Dispositivo mecánico-electrónico que se introduce dentro del ducto y que permite la colecta de datos en todo el perímetro y longitud del mismo, inspecciona mediante fuga de flujo magnético o ultrasonido la pared del ducto y permite determinar el estado físico del mismo. Dispositivo para trabar o inmovilizar (Candado). Pieza o conjunto de piezas para asegurar una válvula en la posición abierta o cerrada. Empuje. Fuerza axial transmitida a través de bridas y acoplamientos de montaje. Ensamble de la extensión del vástago. Este ensamble consiste del bastidor y de la extensión del vástago. Esfuerzo. Relación entre la fuerza aplicada y el área de aplicación. Se expresa en MPa plg²).

Capítulo 3 | 92

Falla segura. Posición de una válvula en particular y su actuador, la cual bajo la pérdida del suministro de energía que está actuando sobre ella, origine el cierre de la válvula, la apertura, o bien permanezca en una posición determinada. Cualquier posición es definida como una necesidad para proteger el proceso. La acción a falla segura puede involucrar el uso de dispositivos de control auxiliares ligados al actuador. Figura ocho. Placa de retención de presión interna, con un extremo sólido y un extremo abierto conectado con una barra sólida, la cual se instala entre bridas de tubería, utilizada para trabajos de mantenimiento de válvulas, bloqueo de fluidos y maniobras operativas, entre otros. Flujo magnético. Principio para determinar las discontinuidades de un tubo, mediante la generación de un campo magnético a partir de circuitos y que como resultado de una discontinuidad o un cambio de sección se refleja en una variación del campo. Frecuencia de ejecución. Este Procedimiento Específico es aplicable cada vez que se requiera dar mantenimiento Preventivo a una válvula en servicio. Frecuencia de revisión del documento. Cada 2 años o antes cuando sea requerido. Frecuencia de ciclos de trabajo. Para asegurar el entendimiento de esta actividad, se deben realizar ciclos de trabajo posterior al entrenamiento en esta actividad y cuando se presente una modificación sustancial en el desarrollo de esta Instrucción. Grasa lubricante. Sustancia en estado sólido o semisólido y que dado su grado de viscosidad cumple con la función de evitar fricciones de metal con metal, así como crear una película lubricante que facilita el movimiento entre los metales en que fue depositada. Grasa sellante. Sustancia en estado sólido o semisólido y que dado su grado de alta viscosidad cumple con la función de reponer el sello suave insertado en los asientos de las válvulas de compuerta y esfera, en el caso de las válvulas macho es el elemento que forma la película sellante entre el tapón y el cuerpo de la válvula, una grasa sellante debe tener suficiente lubricidad, adherencia y alta resistencia al efecto solvente del fluido manejado, a la temperatura y presión de operación. Graseras en válvulas macho. Comúnmente llamadas graseras, por estos accesorios se inyecta la grasa sellante desde el exterior para mantener lubricado el cuerpo y tapón. Grasera de purga. Aditamento que es similar a la grasera lubricante o sellante, pero su función real es liberar la presión del cuerpo de las válvulas de compuerta y esféricas, cuando se instala en ella la herramienta para desfogue. Grasera de dren. Aditamento que es similar a la grasera de lubricante y sellante, pero su función real es para liberar la presión y drenar los sedimentos sólidos y líquidos del cuerpo de las válvulas de compuerta y esféricas, cuando se instala en ella la herramienta para desfogue. Hidrocarburo amargo. Hidrocarburo transportado a una presión de operación mayor de 0,45 MPa (65 psia), que contiene agua en fase líquida o vapor y ácido sulfhídrico (H2S), este último con una presión parcial de H2S (PpH2S) mayor de 0,00035 MPa (0,05 psia). Hidrocarburo no amargo. Hidrocarburo transportado a una presión de operación menor a 0,45 MPa (65 psia), o transportado a una presión mayor de ésta, que: a) A pesar de contener ácido sulfhídrico no contiene agua en fase líquida. b) A pesar de contener agua en fase líquida y ácido sulfhídrico (H 2S), la presión parcial de éste, es menor a 0,00035 MPa (0,05psia).

Capítulo 3 | 93

Histéresis. La diferencia máxima en el valor de la salida para un solo valor de entrada durante un ciclo de calibración, excluyendo errores debido a la banda muerta. Indicador de posición. Dispositivo que muestra la posición del elemento de cierre de la válvula. Indicador de posición. Dispositivo que muestra la posición del obturador de la válvula. Motor eléctrico. Dispositivo que convierte energía eléctrica en mecánica. Obturador o elemento de cierre. Parte de una válvula, por ejemplo la bola o compuerta que se posiciona en la corriente del flujo para permitir o detener el mismo. La operación de cierre. Operación realizada mediante asientos flotantes actuados por presión dinámica, la parte central del asiento tiene un anillo de teflón, el sello inicial se efectúa entre el teflón y la compuerta, a medida que la presión actúa sobre la cara de la compuerta, el teflón del asiento del lado opuesto se comprime obteniendo así un sello hermético de metal con metal, esta hermeticidad se logra mediante la diferencia de presión en la línea actuando entre la parte posterior del asiento y la caja del mismo, empuja al asiento contra la compuerta. Operador. Es un dispositivo manual para apertura o cierre de una válvula. Par. Momento de torsión transmitido a través de bridas y acoplamiento de montaje. Conocido también como par de fuerzas. Partes sometidas a presión. Son aquellas como los cuerpos, bonetes, prensa estopas, vástagos, empaques y tornillos, que se diseñan para contener el fluido del ducto. Polo. Cada una de las partes de contacto eléctrico de un interruptor, que mediante la acción del interruptor, se rompe o establece la continuidad de un circuito eléctrico. Posicionador. Un controlador de posición (servomecanismo) que esta mecánicamente conectado a una parte móvil de un elemento final de control o al actuador, y que automáticamente ajusta la salida del actuador para mantener una posición deseada en proporción a la señal. Presión diferencial máxima. La diferencia máxima entre la presión corriente arriba y corriente abajo, a través del obturador, a la que es posible operar el obturador. Presión de diseño. Presión interna a la que se diseña el ducto y es igual a 1.1 veces la presión máxima de operación. Presión de operación máxima (POM). Presión máxima a la que se espera que un ducto sea sometido durante su operación. Presión interna (Pi). Presión generada en las paredes internas de la tubería por efecto del fluido transportado. Protocolo de comunicación. Conjunto formal de reglas convencionales que rigen el formato y la sincronización relativa al intercambio de mensajes entre dos o más dispositivos en una red de comunicaciones. Sello suave. Es el sello formado por un inserto de elastómeros o polímeros del anillo de asiento y el elemento obturador. Sello metálico. Es el sello formado por el contacto de dos superficies metálicas o cerámicas, entre el anillo de asiento (sin inserto de elastómeros o polímeros) y el elemento obturador. Capítulo 3 | 94

Sello principal. Es el sello que depende del contacto metal-metal de los asientos y la compuerta. Sello secundario. Sellos que se ubican en los asientos a base de un anillo de teflón u otro material, para garantizar el sello a cero fugas. Sello adicional. Aplicado en caso de deterioro en el sello principal, los asientos llevan ranuras circulares y barrenos provistos con graseras por las que se inyecta grasa sellante desde el exterior. Sistema de control. Es todo aquel sistema que efectúa las funciones necesarias para mantener el equipo o proceso bajo control. Sistema de seguridad. Es todo aquel sistema que efectúa las funciones de seguridad necesarias para mantener un estado seguro en el equipo o proceso bajo control. SIS. Sistema Instrumentado de Seguridad (Safety Instrumented Systems), es un sistema compuesto por sensores, procesadores lógicos y elementos finales de control que tiene el propósito de llevar a un estado seguro cuando se han violado condiciones predeterminadas. Otros términos comúnmente usados son Sistema de Paro de Emergencia (SPE, ESD) y Sistema de paro de Seguridad. Soporte. Elemento que soporta tanto cargas estáticas como dinámicas provenientes de la tubería y equipos a los cuales se encuentra asociado. Temperatura de diseño. Temperatura esperada en el ducto, bajo condiciones de operación máxima extraordinaria y que puede ser igual o mayor a la temperatura de operación. Temperatura de operación. Temperatura máxima del ducto en condiciones normales de operación. Tiro. Las conexiones eléctricas que pueden ser hechas por un polo se llaman tiros, se refiere a las conexiones de los contactos que se pueden seleccionar normalmente abiertos o normalmente cerrados. Torque de rompimiento. Es el requerido para abrir la válvula contra la presión diferencial máxima. Trampa de diablos. Dispositivo o instalación para fines de envío o recibo de diablos. Tubería principal. Conformada por carrete, válvula de bloqueo hasta la te de flujo, la cual se interconecta al ducto para la entrada o salida del diablo. Tuberías de servicios. Tuberías auxiliares asociadas con la trampa de diablos incluyendo drenaje a presión, drenaje abierto, desfogue y venteo. Última posición. Una condición en donde la válvula permanece en la última posición cuando el Ultrasonido. Método de inspección no destructiva para emitir y obtener señales por medio de ondas sónicas de baja intensidad y alta frecuencia. Unidad de potencia. Parte del actuador el cual convierte la energía del fluido, eléctrica, neumática, hidráulica, mecánica en movimiento del vástago del actuador para desarrollar empuje o torsión. Válvula. Es un ensamble o dispositivo en forma de envolvente para retener presión, conteniendo partes internas para cambiar la cantidad de flujo del fluido de proceso. Es también un dispositivo mecánico para controlar el flujo de cualquier fluido entubado.

Capítulo 3 | 95

La operación de cierre. Es mediante asientos flotantes actuados por presión dinámica, la parte central del asiento tiene un anillo de teflón, el sello inicial se efectúa entre el teflón y la compuerta, a medida que la presión actúa sobre la cara de la compuerta, el teflón del asiento del lado opuesto se comprime obteniendo así un sello hermético de metal con metal, esta hermeticidad se logra mediante la diferencia de presión en la línea actuando entre la parte posterior del asiento y la caja del mismo, empuja al asiento contra la compuerta. Válvula de bola (esférica) montada sobre muñón. Válvula que tiene un elemento obturador tipo bola montada sobre muñones la cual gira sobre un eje perpendicular al flujo. El diseño de los asientos de este tipo de válvulas son dinámicos, por lo que su sellado depende exclusivamente de la presión del fluido. Válvula de compuerta de doble expansión. Es la válvula cuyo elemento obturador se compone de dos piezas llamadas compuerta y segmento de caras paralelas, dichos elementos se mueven en el plano perpendicular al flujo. El diseño de los asientos de este tipo de válvulas son estáticos, por lo que su sellado no depende de la presión del fluido. Válvula de compuerta sólida deslizante con caras paralelas. Es la válvula cuyo elemento obturador es de una sola pieza de caras paralelas el cual se mueve en el plano perpendicular al flujo. El diseño de los asientos de este tipo de válvulas es dinámico (flotantes), por lo que su sellado depende exclusivamente de la presión del fluido. Válvula de doble bloqueo y purga (DBB). La que tiene dos superficies de asiento, que en la posición cerrada bloquean el flujo desde ambos extremos de la válvula con un medio de ventilación/descarga de la cavidad entre las superficies de sello. Nota: Esta válvula no provee doble aislamiento positivo cuando solo un lado esta presurizado. Véase la definición de Válvula de doble aislamiento y venteo. Válvula de doble aislamiento y venteo (DIB). Válvula con dos superficies de asiento, cada una de las cuales, en la posición cerrada, proporciona un sello que permite liberar la presión interna mediante la ventilación/descarga de la cavidad existente entre las superficies de asiento. Nota: Esta característica puede ser proporcionada en una dirección (Válvula con asientos unidireccionales) o en ambas direcciones (Válvula con asientos bi-direccionales). Válvula de control. Dispositivo de campo que manipula directamente el flujo de una o más corrientes de proceso. Consiste de una válvula conectada a un actuador (incluyendo todos los accesorios relacionados) el cual es capaz de cambiar la posición del elemento de cierre en la válvula en respuesta a una señal desde el sistema de control de proceso. Válvula de paso completo y continuado: Válvula que en posición abierta presenta una apertura cilíndrica continua y sin obstrucción a todo lo largo de la válvula, que permite el paso sin restricción de un diablo. Válvula de seccionamiento. Válvula con actuador operado por una señal desde un sistema de control de proceso. La posición de la válvula normalmente es definida para dos posiciones, abierta o cerrada. Se utiliza para seccionar tramos de tubería para reparación, mantenimiento o emergencia del ducto. Válvula de seguridad de proceso. Válvula con actuador operado por una señal desde un sistema instrumentado de seguridad. La posición de la válvula normalmente es definida para dos posiciones, abierta o cerrada. Válvula de servicio. Instrumento mecánico operado manualmente, que gobierna el paso del fluido por tuberías.

Capítulo 3 | 96

Válvula de dren. Arreglo (niple-válvula-niple-tapón) instalado en la parte inferior del cuerpo de válvulas de compuerta y esféricas, cuya función real es para liberar la presión y drenar los sedimentos sólidos y líquidos del cuerpo de la válvula. Esto es lo que sustituye a la grasera de dren. Vástago de la válvula (flecha). Es el componente que se conecta con el vástago del actuador a través de un acoplador, para posicionar el elemento de cierra de la válvula. Para válvula rotatoria se debe usar la palabra “flecha” en lugar de vástago. Vástago del actuador. Componente que transmite movimiento desde la unidad de potencia del actuador al vástago de la válvula (o flecha). Volante manual. Dispositivo mecánico manual, normalmente tipo rotatorio, para mover de posición una válvula, o para limitar su carrera. Yugo. Estructura rígida que conecta la unidad de potencia del actuador a la válvula.

Capítulo 3 | 97

ANEXO III – B. ESPECIFICACIONES VÁLVULAS DE COMPUERTA VÁLVULAS DE COMPUERTA CLASE 150# - 2500# Las Válvulas de Compuerta DIAVAL Series 900B son de paso total con cuña flexible la cual proporciona una flexión a las superficies de cierre de la compuerta. Los dos asientos indicados permiten un cierre estanco incluso contra altas presiones. Las válvulas Series 900B se fabrican en serie siendo algunas de sus partes intercambiables a otros modelos de válvulas permitiendo así una gran flexibilidad de montaje. Diseño con puente y husillo exterior. Las Válvulas de Compuerta son bidireccionales y de fácil operación siendo de gran utilización en la industria de energía, química y de petróleo. La gamma también comprende Válvulas de Sello a Presión, utilizadas especialmente para servicios de lata presión / temperatura en la industria energética. El accionamiento estándar es con volante, pero pueden ser provistas con reductor manual, actuador eléctrico ó hidráulico entre otros.

Series 900 B

* Observar las Instrucciones de Operación y Mantenimiento así como las Normas de Seguridad Industrial y de Riesgos Laborales antes de instalación y puesta en marcha. Pueden obtener más detalles que no aparezcan en estas fichas mediante nuestros especialistas de producto.

PARTES Y MATERIALES No. part 1 2 3

Descripción Cuerpo Asiento Cuña

WCB/Trim1

WCB/Trim5 WCB/Trim8 CF8/304 CF8M/316 ASTM A216 WCB ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M A105+13Cr A105+STL A105+STL ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M ASTM A216 ASTM A216 ASTM A216 ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M WCB+13Cr WCB+STL WCB+13Cr 4 Tornillos unión ASTM A 193 B7 ASTM A 193 B7 ASTM A 193 B7 ASTM A 193 B8 ASTM A193 B8M 4 Tuercas unión ASTM A 194 2H ASTM A 194 8 ASTM A194 8M 5 Junta unión Hierro + Grafito ó 304 + Grafito 316 + Grafito 304 + Grafito 6 Bonete ASTM A 216 WCB ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M 7 Asiento posterior ASTM A 182 F6a ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M 8 Empaque Grafito Grafito Grafito 9 Prensa ASTM A 182 F6a ASTM A182 F304 ASTM A182 F316 10 Brida prensa ASTM A 216 WCB ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M 11 Husillo ASTM A 182 F6a ASTM A182 F304 ASTM A182 F316 12 Tuerca Husillo ASTM A439 D2 ASTM A439 D2 ASTM A439 D2 13 Tuerca puente Acero Carbono Acero Carbono Acero Carbono 14 Volante ASTM A 36 Hierro Dúctil Hierro Dúctil 15 Tuerca volante ASTM A 193 B7 Acero Carbono Acero Carbono 16 Pasador prensa ASTM A 194 2H 304ss 316ss 17 Retén prensa ASTM A 193 B7 ASTM A193 B8 ASTM A193 B8M 17 Tuerca prensa ASTM A 194 2H ASTM A194 8 ASTM A194 8M 18 Niple Acero Carbono Acero Carbono Acero Carbono Los 5 materiales tabulados constituyen la gama de fabricación estandar, la cual combina 3 materiales del cuerpo (A216WCB; A351CF8; A351CF8M) y 5 combinaciones de internos (partes no. 3 y 4). Otras combinaciones de materiales del cuerpo e internos se pueden proveer sobre demanda.

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Capítulo 3 | 98

VÁLVULAS DE COMPUERTA CLASE 150#

DIMENSIONES Medida

Dimensiones (mm) L d H H1 W W1 NPS DN RF RTJ BW ½ 15 108 119 108 14 195 120 ¾ 20 117 130 117 19 216 120 1 25 127 140 127 25 240 140 1.1/4 32 140 153 140 32 300 180 1.1/2 40 165 178 165 38 395 200 2 50 178 191 216 51 400 200 2.1/2 65 191 203 241 64 435 200 3 80 203 216 283 76 515 250 4 100 229 241 305 102 595 280 5 125 254 167 381 127 725 280 6 150 267 179 403 152 780 820 300 310 8 200 292 305 419 203 975 1020 350 310 10 250 330 343 457 254 1150 1200 400 310 12 300 356 368 502 305 1380 1430 450 310 14 350 381 394 572 337 1545 1580 500 310 16 400 406 419 610 387 1733 1780 500 460 18 50 457 445 660 438 1915 1990 500 460 20 500 457 470 711 489 2122 2220 600 460 24 600 508 524 813 591 2520 2600 600 460 26 650 559 864 633 2800 600 28 700 610 914 684 3050 600 30 750 610 914 735 3130 600 32 800 711 965 779 3280 600 34 850 762 1016 830 3500 600 36 900 711 1016 874 3720 600 Las válvulas de 2” e inferiores son cuña sólida mientras que las superiores son de cuña flexible. ** Las válvulas inferiores a 2” se disponen en forja (Referirse a Hojas Técnicas Series 900). Las dimensiones son aproximadamente y no contractuales. Solicitar Planos de detalle en caso necesario.

Peso Aprox. (Kg) H.W 4 5 7 10 14 19 25 33 49 62 77 123 188 288 385 500 601 764 1007 -

G.O 104 150 215 315 435 552 653 816 1185 1550 1880 2300 2550 2950 3390

.

NORMAS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN Diseño y Fabricación: Válvulas de Acero Fundido según API 600 (ISO 10434) ó API 6D; válvulas de acero inoxidable según API 603 ó API 600. Criterio de Inspección y Pruebas: De acuerdo a API 598, API 600 ó API 6D. Dimensionado de Bridas: ASME B16.5 (para NPS ≤ 24); ASME B16.47 series B, API 605 ó ASME B16.47 series A, MSS SP-44 (para NPS > 24). Dimensión soldar BW: ASME B16.25. /// Dimensión Soldar SW: ASME B16.11. Longitud entre bridas: ASME B16.10. Rango de Presión / Temperatura de conformidad por lo dispuesto en ASME B16.34. Sistema de Asuguramiento de la Calidad: ISO 9001:2000 .

Capítulo 3 | 99

VÁLVULAS DE COMPUERTA CLASE 300#

DIMENSIONES Medida

Dimensiones (mm) L d H H1 W W1 NPS DN RF RTJ BW ½ 15 140 151 140 14 198 120 ¾ 20 152 165 152 19 215 140 1 25 165 178 165 25 245 160 1.1/4 32 178 191 178 32 306 180 1.1/2 40 190 203 190 38 400 200 2 50 216 232 216 51 420 200 2.1/2 65 241 257 241 64 446 200 3 80 283 298 283 76 537 250 4 100 305 321 305 102 619 650 280 310 5 125 381 397 381 127 722 750 300 310 6 150 403 419 403 152 806 835 350 310 8 200 419 435 419 203 1000 1030 400 310 10 250 457 473 457 254 1240 1280 450 310 12 300 502 518 502 305 1425 1460 500 310 14 350 762 778 762 337 1585 1620 600 460 16 400 838 854 838 387 1790 1830 500 460 18 50 914 930 914 438 1960 2000 650 460 20 500 991 1010 991 489 2158 2220 750 460 24 600 1143 1165 1143 591 2576 2620 900 600 26 650 1245 1270 1245 633 2850 600 28 700 1346 1372 1346 684 3080 600 30 750 1397 1422 1397 735 3180 600 32 800 1524 1553 1524 779 3300 600 34 850 1624 1654 1626 830 3550 600 36 900 1727 1756 1727 874 3760 600 Las válvulas 2” e inferiore son de cuña sólida mientras que las superiores son de cuña flexible. ** Las válvulas inferiores a 2” se disponen en forja (Referirse a Hojas Técnicas Series 900). Las dimensiones son aproximadamente y no contractuales. Solicitar Planos de detalle en caso necesario.

Peso Aprox. (Kg) H.W 6 7 10 15 21 25 30 48 73 99 130 208 334 450 704 923 1131 1345 2122 -

G.O 100 126 186 235 386 502 756 965 1224 1400 1385 3000 3300 3550 4400 5200 6050

.

NORMAS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN Diseño y Fabricación: Válvulas de Acero Fundido según API 600 (ISO 10434) ó API 6D; válvulas de acero inoxidable según API 603 ó API 600. Criterio de Inspección y Pruebas: De acuerdo a API 598, API 600 ó API 6D. Dimensionado de Bridas: ASME B16.5 (para NPS ≤ 24); ASME B16.47 series B, API 605 ó ASME B16.47 series A, MSS SP-44 (para NPS > 24). Dimensión soldar BW: ASME B16.25. /// Dimensión Soldar SW: ASME B16.11. Longitud entre bridas: ASME B16.10. Rango de Presión / Temperatura de conformidad por lo dispuesto en ASME B16.34. Sistema de Aseguramientos de la Calidad: ISO 9001:2000 .

Capítulo 3 | 100

VÁLVULAS DE COMPUERTA CLASE 600# y 900#

DIMENSIONES Clase 600 Dimensiones (mm) d H

Medida NPS 2 2.1/2 3 4 5 6 8 10 12 14 16 18 20 24

DN 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400 450 500 600

RF 292 330 356 432 508 559 660 787 838 889 991 1092 1194 1397

L RTJ 295 333 359 435 511 562 664 791 841 892 994 1095 1200 1407

BW 292 330 356 432 508 559 660 787 838 889 991 1092 1194 1397

Peso Aprox. (Kg) H1

W

W1

51 444 200 64 500 250 76 558 585 280 310 102 665 695 300 310 127 760 790 350 310 152 868 900 450 310 203 1073 1110 500 310 252 1263 1300 650 460 305 1600 1650 700 460 337 1705 1750 900 460 387 1835 1900 900 460 438 2020 600 489 2172 600 591 2650 600 Clase 900 2 50 368 371 368 51 500 280 2.1/2 65 419 422 419 64 550 280 3 80 381 384 381 76 610 660 300 310 4 100 457 460 457 102 702 750 350 310 5 125 559 562 559 127 850 900 400 310 6 150 610 613 610 152 980 1060 500 460 8 200 737 740 737 203 1100 1140 650 460 10 250 838 841 838 254 1320 1370 700 460 12 300 965 968 965 305 1500 1560 900 460 14 350 1029 1038 1029 322 1900 1950 900 600 16 400 1130 1140 1130 373 2050 2100 900 600 La unión de cuerpo y bonete para válvulas hasta clase 900 es con tornillos de unión. ** Las válvulas inferiores a 2” se disponen en forja (Referirse a Hojas Técnicas Series 900). Las dimensiones son aproximadamente y no contractuales. Solicitar Planos de detalle en caso necesario.

H.W 32 52 60 107 175 216 399 605 851 1177 1513 -

G.O 87 134 227 268 451 657 893 1232 1568 1980 2460 3650

70 110 140 200 258 358 550 1000 1215 1600 2150

167 227 285 410 600 1100 1310 1700 2330

.

NORMAS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN Diseño y Fabricación: Válvulas de Acero Fundido según API 600 (ISO 10434) ó API 6D; válvulas de acero inoxidable según API 603 ó API 600. Criterio de Inspección y Pruebas: De acuerdo a API 598, API 600 ó API 6D. Dimensionado de Bridas: ASME B16.5 (para NPS ≤ 24); ASME B16.47 series B, API 605 ó ASME B16.47 series A, MSS SP-44 (para NPS > 24). Dimensión soldar BW: ASME B16.25. /// Dimensión Soldar SW: ASME B16.11. Longitud entre bridas: ASME B16.10. Rango de Presión / Temperatura de conformidad por lo dispuesto en ASME B16.34. Sistema de Asuguramiento de la Calidad: ISO 9001:2000 .

Capítulo 3 | 101

VÁLVULAS DE COMPUERTA CLASE 1500# y 2500#

DIMENSIONES Clase 1500 Medidas NPS 2 2.1/2 3 4 5 6 8 10 12 14 16

DN 50 65 80 100 125 150 200 250 300 350 400

RF 368 419 470 546 673 705 832 991 1130 1257 1384

L RTJ 371 422 473 549 676 711 841 1000 1146 1276 1407

Dimensiones (mm) d H BW 368 419 470 546 673 705 832 991 1130 1257 1384

51 64 76 102 127 144 192 239 287 315 360

510 560 620 728 870 1000 1130 1360 -

Peso Aprox. (Kg) H1 670 770 920 1070 1180 1410 1620 2020 2180

W

W1

280 300 350 400 450 500 750 900 -

310 310 310 460 460 600 600 600 600

H.W 70 110 175 270 378 520 820 1560 -

G.O 202 300 405 575 915 1750 2120 2600 3450

100 150 245 390 550 780 1260 2380 -

130 180 275 420 580 835 1355 2565 3250

Clase 2500 2 50 451 454 451 42 530 580 280 310 2.1/2 65 508 514 508 52 580 630 300 310 3 80 578 584 576 62 650 700 350 310 4 100 673 683 673 87 750 800 400 310 5 125 794 807 794 96 900 960 500 460 6 150 914 927 914 131 1040 1100 600 460 8 200 1022 1038 1022 179 1150 1200 750 460 10 250 1270 1292 1270 223 1400 1460 900 600 12 300 1422 1445 1422 265 1660 600 Estas valvulas desde 1500 # son de diseño de sello a presión (unión de cuerpo con binete) Las dimensiones son aproximadamente y no contractuales. Solicitar Planos de detalle en caso necesario. .

NORMAS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN Diseño y Fabricación: Válvulas de Acero Fundido según API 600 (ISO 10434) ó API 6D; válvulas de acero inoxidable según API 603 ó API 600. Criterio de Inspección y Pruebas: De acuerdo a API 598, API 600 ó API 6D. Dimensionado de Bridas: ASME B16.5 (para NPS ≤ 24); ASME B16.47 series B, API 605 ó ASME B16.47 series A, MSS SP-44 (para NPS > 24). Dimensión soldar BW: ASME B16.25. /// Dimensión Soldar SW: ASME B16.11. Longitud entre bridas: ASME B16.10. Rango de Presión / Temperatura de conformidad por lo dispuesto en ASME B16.34. Sistema de Asuguramiento de la Calidad: ISO 9001:2000 .

Capítulo 3 | 102

ANEXO III – C. ESPECIFICACIONES DE VÁLVULAS GLOBO VÁLVULAS DE GLOBO CLASE 150# - 900#

Las Válvulas de Globo DIAVAL Series 800B son de diseño convencional con husillo exterior y Puente y superficies de cierre metálicas. Son válvulas uni direccionales y de segura operación ampliamente utilizadas en la industria energética, químoca y del petróleo. El flujo entra por debajo del disco en sentido favorable. Su diseño “Top Entry” permite el mantenimiento de las partes desmontando el bonete superior. La empaquetadura del eje es de grafito flexible y la junta de unión de acero inoxidable con fibra de grafito. Las válvulas se operan mediante un ergonómico volante manual, pero pueden ser provistas también de reductores y actuadores diversos.

Series 800 B ** Observar las Instrucciones de Operación y Mantenimiento así como las Normas de Seguridad Industrial y de Riesgos Laborales antes de instalación y puesta en marcha. Pueden obtener más detalles que no aparezcan en estas fichas mediante nuestros especialistas de producto.

PARTES Y MATERIALES No. part 1 2

Descripción Cuerpo Disco

WCB/Trim1

WCB/Trim5 WCB/Trim8 CF8/304 CF8M/316 ASTM A216 WCB ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M ASTM A216 ASTM A216 ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M WCB + STL WCB + 13Cr 3 Tuerca Disco ASTM A 216 WCB ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M 4 Tuerca Bonete ASTM A 194 2H A194 8 A194 8M 4 Tornillo Bonete ASTM A 193 B7 ASTM A 193 B8 ASTM A 193 B8M 5 Junta unión AISI 304 + GRAFITO 304 + GRAFITO A316 + GRAFITO 6 Bonete ASTM A 216 WCB ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8 7 Husillo ASTM A 182 FGA ASTM A 182 F304 ASTM A 182 F316 8 Empaque Grafito Grafito Grafito 9 Prensa ASTM A 182 FGA ASTM A 193 B8 ASTM A 193 B8M 10 Brida prensa ASTM A 216 WCB ASTM A351 CF8 ASTM A351 CF8M 11 Tuerca Husillo ASTM A439 D2 ASTM A439 D2 ASTM A439 D2 12 Tornillo tope ACERO CARBONO ACERO CARBONO ACERO CARBONO 13 Volante HIERRO DUCTIL HIERRO DUCTIL HIERRO DUCTIL 14 Tuerca volante ACERO CARBONO ACERO CARBONO ACERO CARBONO 15 Pasador ASTM A 36 AISI 304 AISI 316 16 Taladros prensa ASTM A 193 B7 ASTM A 193 B8 ASTM A 193 B8M 17 Tornillos prensa ASTM A 194 2H A194 8 A194 8 Los 5 materiales tabulados constituyen la gama de fabricación estandar, la cual combina 3 materiales del cuerpo (A216WCB; A351CF8; A351CF8M) y 5 combinaciones de internos (partes no. 2 y 3). Otras combinaciones de materiales del cuerpo e internos se pueden proveer sobre demanda. ASTM A216 WCB + 13Cr

.

Capítulo 3 | 103

VÁLVULAS DE GLOBO CLASE 150#

DIMENSIONES Medida NPS ½ ¾ 1 1.1/4 1.1/2 2 2.1/2 3 4 5 6 8 10 12

DN 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300

RF 108 117 127 140 165 203 216 241 292 356 406 495 622 698

L RTJ 119 130 140 152 178 216 229 254 305 369 419 508 635 711

Dimensiones (mm) d H BW 108 117 127 140 165 203 216 241 292 356 406 495 622 698

13 19 25 32 38 51 64 76 102 127 152 203 254 305

182 193 217 235 258 330 360 390 445 480 520 600 773 880

Peso Aprox. (Kg) H1

W

W1

556 658 805 955

100 100 100 135 135 200 250 280 300 350 350 400 450 500

310 310 460 460

H.W 4 6 8 12 16 25 42 46 74 111 165 275 400 624

G.O 258 300 450 725

Las válvulas disponen de asiento posterior. El asiento de la válvula es remplazable para medidas hasta 10”. Para válvulas de 12” en adelante el asiento es soldado. Las válvulas de acero inoxidable incorporan asiento integral como estándar aunque el reemplazable ó soldado se puede proveer como opción. Las dimensiones tabuladas pueden diferir y no tienen carácter contractual. Solicitar planos de detalle en caso necesario. .

Normas de Diseño y Fabricación: BS 1873 – ASME B.16.34 Criterio de Inspección y Pruebas: De acuerdo a API 598 Dimensionado de Bridas: ASME B16.5 Dimensiones soldar BW: ASME B16.25. /// Dimensiones para soldar SW: ASME B16.11 Longitud de Construcción: ASME B16.10 Rating de Presión Temperatura: Conforme a lo establecido por ASME B16.34 Sistema de Asuguramiento de la Calidad: ISO 9001:2000 .

Capítulo 3 | 104

VÁLVULAS DE GLOBO CLASE 300#

DIMENSIONES Medida NPS ½ ¾ 1 1.1/4 1.1/2 2 2.1/2 3 4 5 6 8 10 12

DN 15 20 25 32 40 50 65 80 100 125 150 200 250 300

RF 152 178 203 216 229 267 292 318 356 400 444 559 622 711

L RTJ 164 191 216 229 241 283 308 333 371 416 460 575 638 727

Dimensiones (mm) d H BW 152 14 185 178 19 195 203 25 220 216 32 240 229 38 260 267 51 385 292 64 420 318 76 440 356 102 515 400 127 580 444 152 660 559 203 900 622 254 950 711 305 1030

Peso Aprox. (Kg) H1

W

W1

690 950 990 1080

100 100 135 135 160 200 200 280 350 350 400 550 600 700

310 460 460 460

H.W 5 7 10 14 19 25 42 46 74 111 165 275 400 624

G.O 195 327 452 725

Las válvulas disponen de asiento posterior. El asiento de la válvula es remplazable para medidas hasta 10”. Para válvulas de 12” en adelante el asiento es soldado. Las válvulas de acero inoxidable incorporan asiento integral como estándar aunque el reemplazable ó soldado se puede proveer como opción. Las dimensiones tabuladas pueden diferir y no tienen carácter contractual. Solicitar planos de detalle en caso necesario. .

NORMAS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN Normas de Diseño y Fabricación: BS 1873 – ASME B.16.34 Criterio de Inspección y Pruebas: De acuerdo a API 598 Dimensionado de Bridas: ASME B16.5 Dimensiones soldar BW: ASME B16.25. /// Dimensiones para soldar SW: ASME B16.11 Longitud de Construcción: ASME B16.10 Rating de Presión Temperatura: Conforme a lo establecido por ASME B16.34 Sistema de Asuguramiento de la Calidad: ISO 9001:2000 .

Capítulo 3 | 105

VÁLVULAS DE GLOBO CLASE 600# y 900#

DIMENSIONES Clase 600 Dimensiones (mm) d H

Medida NPS 2 2.1/2 3 4 5 6 8

DN 50 65 80 100 125 150 200

RF 292 330 356 432 508 559 660

L RTJ 295 333 359 435 511 562 664

2 2.1/2 3 4 5 6

50 65 80 100 125 150

368 419 381 457 559 610

371 422 384 460 562 613

BW 292 330 356 432 508 559 660 368 419 381 457 559 610

51 360 64 410 76 465 102 545 127 625 152 785 200 930 Clase 900 51 480 64 520 76 564 102 685 127 780 152 950

Peso Aprox. (Kg) H1

W

W1

575 660 820 960

250 280 300 400 500 550 650

310 310 460 460

H.W 32 42 63 107 185 290 540

G.O 138 215 342 645

630 720 840 1015

350 350 400 450 550 650

310 310 460 460

55 68 95 160 270 410

128 210 325 480

Las válvulas disponen de asiento posterior. El asiento de la válvula es remplazable para medidas hasta 10”. Para válvulas de 12” en adelante el asiento es soldado. Las válvulas de acero inoxidable incorporan asiento integral como estándar aunque el reemplazable ó soldado se puede proveer como opción. Las dimensiones tabuladas pueden diferir y no tienen carácter contractual. Solicitar planos de detalle en caso necesario. .

NORMAS DE DISEÑO Y FABRICACIÓN Normas de Diseño y Fabricación: BS 1873 – ASME B.16.34 Criterio de Inspección y Pruebas: De acuerdo a API 598 Dimensionado de Bridas: ASME B16.5 Dimensiones soldar BW: ASME B16.25. /// Dimensiones para soldar SW: ASME B16.11 Longitud de Construcción: ASME B16.10 Rating de Presión Temperatura: Conforme a lo establecido por ASME B16.34 Sistema de Asuguramiento de la Calidad: ISO 9001:2000 .

Capítulo 3 | 106

VÁLVULAS DE GLOBO SERIE 44 PASO REDUCIDO Y PASO TOTAL (CLASE 400, CLASE 600, OPCIÓN H600)

Serie 44 (400/600/H600) Paso reducido Tamaño pulg.

A

B

C

D

Paso

Peso kg.

Peso lbs.

½ ¾ 1 1¼ 1½ 2

4.25 4.25 5.75 5.75 7.00 7.00

1.58 1.67 2.21 2.40 3.02 3.21

2.61 2.83 3.72 4.22 4.56 5.01

1.51 1.61 2.17 2.35 2.89 3.07

0.438 0.563 0.813 1.000 1.250 1.500

0.59 0.75 1.46 2.01 3.33 4.29

1.301 1.653 3.219 4.431 7.341 9.458

Largo pulg. 5.56 5.67 7.68 7.86 9.28 9.51

X

Largo pulg. 5.56 5.56 5.67 7.68 7.86 9.28 9.51 10.29

X

x x x x x x

Alto pulg. 2.45 2.67 3.40 3.71 4.62 5.00

X

Alto pulg. 2.45 2.45 2.67 3.40 3.71 4.62 5.00 6.56

X

x x x x x x

Ancho pulg. 1.75 2.00 2.38 2.63 3.19 3.57

.

Serie 44 (400/600/H600) Paso total Tamaño pulg.

A

B

C

D

Paso

Peso kg.

Peso lbs.

¼ 3/8 ½ ¾ 1 1¼ 1½ 2

4.25 4.25 5.75 5.75 5.75 7.00 7.00 7.35

1.58 1.58 1.67 2.21 2.40 3.02 3.21 3.26

2.61 2.61 2.83 3.72 4.22 4.56 5.01 5.87

1.51 1.51 1.61 2.17 2.35 2.89 3.07 4.29

0.438 0.438 0.563 0.813 1.000 1.250 1.500 2.000

0.64 0.62 0.75 1.46 2.01 3.33 4.29 9.40

1.411 1.367 1.653 3.219 4.431 7.341 9.458 20.723

Serie 44 (400/600) Material de asiento y sello

x x x x x x x x

Serie 44 (H600) Material de asiento y sello

Asiento

Sello del cuerpo

Sello del vástago

Asiento

* B BUNA * T PTFE R RTFE

B BUNA T PTFE T RTFE

R RTFE R RTFE R RTFE/MT MULTIFIL R RTFE MT MULTIFIL R RTFE MT MULTIFIL

Y DELRIN P PEEK

Y DELRIN B BUNA MT MULTIFIL MT MULTIFIL U UHMWPE V VITON P PEEK MT MULTIFIL/GRAPHOIL * Sólo para Clase 400

x x x x x x x x

Ancho pulg. 1.75 1.75 2.00 2.38 2.63 3.19 3.57 4.55

.

Capítulo 3 | 107

Sello del cuerpo V VITON V VITON

Sello del vástago Y DELRIN/MT MULTIFIL MT MULTIFIL

Continuación…

Válvula Serie 44

B2B3-C37700 Presión de trabajo 600 psl

Válvula

Clase ANSI B16.34

Serie 44 Serie 44 Serie 44 PT

400 600 900

Válvula Opción H600

ASTM A216 WCB – ASTM A351 CF8M Presión de trabajo Presión max. de trabajo 3000 WOG 3000 WOG

. ASTM A216 WCB Presión de Presión max. de trabajo prueba 990 psl 1500 psl 1480 psl 2225 psl 2220 psl 3350 psl

.

Ensamblaje de las partes de la válvula

1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 14. 15. 16.

Tornillo del cuerpo Tapa Sello de cuerpo Asiento Bola Cuepo Tuerca del cuerpo Vástago Roldana inferior de vástago Sello de vástago Separador Roldana cóncava Tuerca de vástago Seguro para tuerca Maneral Dispositivo para candado

.

Capítulo 3 | 108

ASTM A351 CF8M Presión de Presión max. de trabajo prueba 960 psl 1450 psl 1440 psl 2175 psl 2160 psl 3250 psl

ANEXO III – D. ACTUADORES DE VÁLVULAS Y ACCESORIOS

Actuador neumático a diafragma.

Actuadores rotatorios, diafragma y resorte.

Actuador rotatorio y pistón.

Capítulo 3 | 109

Actuador de pistón neumático para válvula de bola.

Capítulo 3 | 110

Accesorios de actuadores de válvulas.

Posicionador. Capítulo 3 | 111

Partes de reemplazo para actuador CVA-24.

Capítulo 3 | 112

Válvula de control RAVEN, resistente a los efectos del bloqueo y ruido reducido.

Actuador eléctrico Rotork IQ Pro con control remoto.

Bombas KRAL para lubricación.

Ilustración en corte del actuador CVA para válvulas de control de ¼ de vuelta.

Capítulo 3 | 113

Actuadores neumáticos

Tipicos actuadores de pistón.

Capítulo 3 | 114

Diagrama de actuador neumático.

Acción directa (resorte retraído) aire-para-cerrar, normalmente abierta.

Acción inversa (resorte extendido) aire-para-abrir, normalmente cerrada.

Configuraciones válvula – actuador.

aire-para-abrir, normalmente cerrada. Actuador de acción directa para acción inversa de válvula de control.

Capítulo 3 | 115

Efecto de varias combinaciones de acción actuador – válvula.

Efecto de las dos combinaciones de acción actuador – válvula de tres puertos.

Actuador de acción inversa, aire para abrir, válvula de acción directa – normalmente cerrada.

Capítulo 3 | 116

Actuador de acción directa, aire para cerrar, válvula de acción directa – normalmente abierta.

Thrust available to close valve - Libre impulso para cerrar la válvula Thrust available against top seat - Libre impulso contra asiento superior Thrust available against bottom seat - Libre impulso contra asiento inferior Formulas de dos y tres puertos.

Capítulo 3 | 117

Tabla de selección válvula / actuador típica del fabricante.

Capítulo 3 | 118

Posicionadores

Posicionador neumático básico ajustado a las columnas (pilares) del actuador.

El posicionador como amplificador de la señal.

Capítulo 3 | 119

Típico posicionador P-to-P (indicadores omitidos para mayor claridad).

Típico convertidor I-to-P.

Válvula neumática / actuador operado por señal de control usando transductor analógico I/P y posicionador P/P.

Capítulo 3 | 120

Típico transductor / posicionador I/P ajustado a válvula neumática (indicadoresomitidos para mayor claridad).

Posicionador digital.

Actuadores eléctricos

Actuador neumático rotatorio de regreso por resortes.

Típico actuador eléctrico.

Capítulo 3 | 121

Sistema del actuador.

Circuito posicionador integral para modular actuadores eléctricos.

MX Electronic Valve Actuator.

Capítulo 3 | 122

Tabla de selección de actuador eléctrico típica del fabricante.

Capítulo 3 | 123