Valvulas to y to

VALVULAS DE AISLAMIENTO Y DE SECCIONALIZACION TABLA DE CONTENIDO

INTRODUCCIÓN ___________________________________________ 1 Propositos del Módulo ______________________________________ 2 SECCIÓN 1 – FUNDAMENTOS DE VALVULAS Introducción ______________________________________________ 3 Componentes fundamentales de una válvula _____________________ 4 Actuadores _______________________________________________ 8 Repaso 1 _________________________________________________ 13 SECCIÓN 2 – VALVULAS DE AISLAMIENTO Y SECCIONALIZACION Introducción ______________________________________________ 15 Válvulas de Compuertas_____________________________________ 16 Válvulas de Tapon _________________________________________ 19 Válvulas de Bola___________________________________________ 21 Repaso 2 _________________________________________________ 23 SECCIÓN 3 – VÁLVULAS PARA FUNCIONES ESPECIALES Introducción ______________________________________________ Válvulas de Retención ______________________________________ Válvulas de Alivio de Presión ________________________________ Accesorios de Válvulas para Entaponar _________________________ Repaso 3 _________________________________________________

25 26 29 32 36

SUMARIO _________________________________________________ 38 GLOSARIO ________________________________________________ 40 RESPUESTAS _______________________________________________ 43

ATENCION El personal de operaciones usa tecnología para alcanzar metas específicas. Un objetivo clave del programa de entrenamiento es promover la comprensión de la tecnología que el personal operativo, usa en su trabajo diario. Este programa de entrenamiento refuerza la relacion trabajo-habilidades mediante el suministro de información adecuada de tal manera que los empleados de oleoductos la puedan aplicar in mediatamente. La información contenida en los módulos es teórica. El fundamento de la información básica facilita el entendimiento de la tecnología y sus aplicaciones en el contexto de un sistema de oleoducto. Todos los esfuerzos se han encaminado para que reflejen los principios científicos puros en el programa de entrenamiento. Sin embargo en algunos casos la teoría riñe con la realidad de la operación diaria. La utilidad para los operadores de oleoductos es nuestra prioridad mas importante durante el desarrollo de los temas en el Programa de Entrenamiento para el Funcionamiento de Oleoductos.

VÁLVULAS DE AISLAMIENTO Y DE SECCIONALIZACION Equipos para Oleoductos © 1995 IPL Technology & Consulting Services Inc Prohibida su reproducción (Nov. 1995)

IPL TECHNOLOGY & CONSULTING SERVICES INC. 7th floor IPL Tower 10201 Jasper Avenue Edmontón, Alberta Canada T5J 3N7 TELEPHONE +1 403-420-8489 FAX +1 403-420-8411

Reference: 2.8 SP Isolation November 1997

HABILIDADES DE ESTUDIO Para que el aprendizaje de los módulos sea más efectivo, se sugiere tener en cuenta las siguientes recomendaciones. 1. Trate de que cada periodo de estudio sea corto pero productivo (de 10 a 45 minutos). Si usted ha establecido que estudiará durante los cinco dias de la semana un total de dos horas por día, separe los tiempos de estudio con periodos de descanso de dos a cinco minutos entre cada sesion. Recuerde que generalmente una semana de auto estudio reemplaza 10 de horas de asistencia a clases. Por ejemplo si usted tiene un periodo de tres semanas de autoestudio, deberá contabilizar treinta horas de estudio si quiere mantener el ritmo de la mayoría de los programas de aprendizaje. 2. Cuando usted esté estudiando establezca conexiones entre capítulos y tareas. Entre más relaciones logre hacer le será más fácil recordar la información. 3. Hay cuestionarios de autoevaluación al final de cada sección del módulo. Habitualmente el responder a estos cuestionarios incrementará su habilidad para recordar la información. 4. Cuando esté leyendo una sección o un módulo, primero de un vistazo rápido a toda el material antes de comenzar la lectura detallada. Lea la introducción, conclusiones y preguntas al final de cada sección. A continuación como una tarea separada estudie los encabezados, gráficos, figuras y títulos. Despues de esta excelente técnica de revision previa, usted estará familiarizado con la forma como está organizado el contenido. Después de la lectura rápida continue con la lectura detallada. Su lectura detallada, refuerza lo que ya usted ha estudiado y además le clarifica el tema. Mientras usted este realizando esta lectura deténgase al final de cada sub-sección y pregúntese “¿Que es lo que he acabado de leer?” 5. Otra técnica de estudio útil es escribir sus propias preguntas basadas en sus notas de estudio y/o en los titulos y subtitulos de los módulos.

6. Cuando esté tomando notas en el salón de clases considere la siguiente técnica. Si usa un cuaderno de de argollas escriba solo en las página de la derecha. Reserve las página de la izquierda para sus propias observaciones, ideas o áreas en las que necesit e aclaraciones. Importante: escriba las preguntas que su instructor hace, es posible que usted las encuentre en el custrionario final. 7. Revise. Revise. Revise, El revisar el material aumentará enormemente su capacidad de recordar. 8. El uso de tarjetas para notas, le ayudará a identificar rápidamente áreas en las cuales usted necesita repasar antes de un exámen. Comience por ordenar a conciencia las tarjetas después de cada sesión de lectura. Cuando aparezca una nueva palabra, escríbala en una cara de la tarjeta y en el reverso escriba la definición. Esto es aplicable para todos los módulos. Por ejemplo, simbolos químicos/que representan; estación terminal/definción; una sigla (acronismo)/que significa. Una vez haya compilado sus tarjetas y se este preaparando para una prueba, ordénelas con el lado que contiene las palabras hacia arriba; pase una tras otra para verificar si usted sabe que hay en el reverso. Se ha preguntado usted por qué gastar tiempo innecesario en significados o conceptos? Porque las tarjetas que no pudo identificar, le indican las áreas en las cuales necesita reforzar su estudio. 9. Adicionalmente estos módulos tienen identificados métodos de enseñanza específica para ayudar a la comprensión del tema y su revisión. Los términos (palabras, definiciones), que aparecen en negrilla están en el glosario. Para relacionar la información de los términos y su significado, los números de las páginas aparecen en las definiciones del glosario con el objeto de identificar donde apareció el término por primera vez en el téxto. Las definiciones que en el glosario no tienen ningún número de página es importante de igual manera entenderlas, pero están completamente explicadas en otro módulo.

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Los operadores de oleoductos son responsables por el transporte seguro y eficiente de productos petroleros a través de miles de kilómetros de tuberías. Para manejar los equipos de control del oleoducto, los cuales no pueden verse directamente, los operadores utilizan un sistema de control computarizado. Aunque, distantes de la realidad física del oleoducto, los operadores requieren un conocimiento detallado de las características de los equipos del oleoducto para tomar decisiones correctas. Los operadores se comunican constantemente con los mecánicos, electricistas, y el personal de mantenimiento, para coordinar el funcionamiento de los equipos del oleoducto.

INTRODUCCIÓN

Las válvulas son esenciales en el funcionamiento del oleoducto, debido a que dirigen el flujo de los líquidos. Aunque los operadores no controlan todas las válvulas del oleoducto, ellos deben comprender cada tipo de válvula y sus funciones. El operador usa las válvulas para dirigir y regular el flujo de los fluidos y para estrangular la presión. Las válvulas protegen las tuberías y las bombas contra excesos de presión, ayudan a evitar oscilaciones hidráulicas momentáneas y previenen el retorno del flujo a las bombas. Por ejemplo, si una válvula de retención no se cierra, puede causar una reducción de presión y como resultado el retorno del fluido a través de la bomba. Aunque esta no es una válvula que se controla directamente, el entendimiento de su función, propósito, y comportamiento, permiten al operador detectar posibles dificultades que pueden impactar las operaciones de la línea. El uso correcto y la operacion de la válvula es esencial para el cumplimiento exitoso de la ejecución de todos los procedimientos y maniobras del sistema de oleoducto. Si las válvulas no son seleccionadas adecuadamente y no operan apropiadamente, puede ocurrir cavitación cuando el fluido circula a través de ellas, resultando en desgaste rápido, fugas y finalmente el reemplazo costoso de las mismas. Cerrando rápidamente una válvula de control, usando una válvula de retención inadecuada, o llenando la línea muy rápido, puede resultar en severos transientes hidráulicos momentáneos. El conocimiento de la ubicación de las válvulas de y de las válvulas de retención, puede ayudar al operador a minimizar las fugas y el impacto de las mismas. Cuando se realiza una selección de válvulas, un factor importante que se debe conocer es el pronóstico de flujo a largo plazo. Los equipos se adquieren basándose en la mayor tasa de flujo que circulará através de ellos de acuerdo a los pronósticos a largo plazo. El equipo actualmente

1

PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

utilizado puede ser de mayor capacidad en anticipación a una tasa de flujo mayor en el futuro. Los equipos apropiados o dimensionados para flujos o presiones actuales, podrían causar restricciones futuras en el rendimiento y requerirán la adquisición costosa de equipos en el futuro. Este módulo describe las válvulas de APERTURA/CIERRE, su funcionamiento característico y también sus aplicaciones. El módulo siguiente - VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN, discute las válvulas de control de presión, y como se las puede usar desde la estación de bombeo para un mayor rendimiento. Este Módulo describe las válvulas ABRIR/CERRAR y sus caracteristicas de aplicación y operaciones. El siguiente módulo VALVULAS DE CONTROL DE PRESION, discute las válvulas de control de presión, y cómo ajustar el rendimiento de una estación de bombeo.

PROPOSITOS DEL MODULO

Este módulo presenta información sobre los siguientes objetivos. Describe los componentes fundamentales de las válvulas y explica su funcionamiento. Describe válvulas típicas usadas para aislacion y seccionamiento, y explica sus aplicaciones. Describe las consideraciones operacionales para cada tipo de válvula de aislación y de seccionamiento.

PREREQUISITOS La fase de entrenamiento -- Introducción al comportamiento de fluidos.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

SECCIÓN 1

FUNDAMENTOS DE VALVULAS

A pesar de que existen distintos tipos y dimensiones de válvulas utilizadas en la construcción de oleoductos y en otras aplicaciones, todas tienen componentes comunes. Esta sección describe los componentes fundamentales que son comunes a casi todos los tipos de válvulas y es la base para comprender más tarde las descripciones especificas de cada tipo de válvula.

INTRODUCCION

Adicionalmente, esta sección describe los actuadores manuales y electromecánicos.

Después de esta sección, Ud. será capaz de comprender los siguientes objetivos.:

OBJETIVOS

• Identificar los principales componentes de las válvulas, el cuerpo de las válvulas, sombrerete de la válvula, la pieza de cierre, el vástago de la válvula, y la válvula de guarnición. • Reconocer cual es la función de un actuador. • Diferenciar entre dos tipos de actuadores y el uso de las válvulas de APERTURA/CIERRE. • Identificar las aplicaciones de los actuadores electromecánicos.

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UNA VALVULA

Una válvula es un mecanismo que controla el flujo del fluido a través del oleoducto. Cuando una válvula está completamente abierta, los líquidos circularán sin impedimentos a lo largo del oleoducto. Cuando una válvula está abierta parcialmente, tendrá un efecto de estrangulación en la circulación de los líquidos. Cuando una válvula está cerrada, ningún líquido podrá pasar a través de la tubería. Los componentes típicos de una válvula incluyen: • • • • • •

cuerpo de la válvula sombrerete de la válvula pieza de cierre vástago de la válvula asiento, sello/anillos de asiento, y guarnición de la válvula

Vastago de la Válvula

Sombrerete

Pieza de cierre

Figura 1 Válvula Típica Esta figura muestra la Válvula de Tapón identificada con sus principales componentes, incluyendo, el cuerpo, el sombrerete, el cierre, el vástago de la válvula, el sello/anillo y el asiento

CUERPO DE LA VÁLVULA

Sello

Figura 2 El cuerpo de la válvula

Vástago de la Válvula

Sombrerete Cuerpo de la válvula Pieza de cierre

Entrada del Tapón

4

Entrada del tapón

El cuerpo de la válvula es una armazón, que contiene la pieza de cierre. El cuerpo de la válvula proporciona el soporte estructural y es la parte que está físicamente adherida a la tubería. La forma del cuerpo de la válvula ayuda a determinar como los fluidos circularan a través de la válvula.

Sello

Cuerpo de la válvula

Provee el soporte estructural y es la parte que está físicamente adherida a la tubería Cuando se observa una válvula en funcionamiento, la parte que se observa es el cuerpo de la válvula.

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

La pieza de cierre, frecuentemente llamada (mecanismo de cierre), es una barrera física que usa la válvula para detener el flujo. La pieza de cierre se abre o se cierra cuando el operador necesita detener el flujo, estrangular el flujo, o dejar correr el flujo libremente a través de las tuberías. La Figura 3 muestra tres tipos de pieza de cierre: de compuerta, de bola y de tapón.

PIEZA DE CIERRE

Las válvulas que frecuentmente se denominan de acuerdo al tipo de pieza de cierre que usan. La Sección 2 da detalles sobre las válvulas usadas típicamente para aislamiento y seccionalizazión Pieza de cierre para Válvulas de compuerta

Figura 3 Piezas de Cierre La figura muestra tres tipos de piezas de cierre comúnmente usadas: de compuerta, de tapón y de bola.

Pieza de cierre para Válvulas de bola

Pieza de cierre para Válvulas de tapón

El sombrerete de la válvula es la parte que cubre la válvula. El personal de mantenimiento abre el sombrerete de la válvula para efectuarle manteni-miento a la misma. Sombrerete de la Válvula

SOMBRERETE DE LA VÁLVULA

Figure 4 Sombrerete de la Válvula El sombrerete es una es una cobertura desmontable que el personal de mantenimiento puede abrie cuando sse le realiza mantenimiento a la válvula. Esta parte es de especial importancia para accesar válvulas que se encuentran bajo tierra.

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

VÁSTAGO DE LAS VÁLVULAS

La pieza de cierre se conecta al actuador mediante el vástago de la válvula. El actuador levanta, baja o rota el vástago de la válvula, el cual causa un cambio correspondiente a la pieza de cierre. Los actuadores manuales pueden ser adheridos al vástago de la válvula. Las válvulas pueden ser clasificadas dependiendo de como mueva el vástago de la válvula la pieza de cierre. • Las válvulas de movimiento lineal cierran mediante la elevación o descenso del vástago de válvula y la pieza de cierre. Una válvula de compuerta es un ejemplo de una válvula de movimiento lineal. (ver Figura 6). • Las válvulas de movimiento rotatorio cierran mediante el giro de la pieza de cierre, las Válvulas de Tapón (ver Figura 5) y las Válvulas de Bola (ver Figura 14), son ejemplos de válvulas de movimiento rotatorio.

Figura 5 Vástago de la válvula Las válvulas de movimiento rotatorio, como esta válvula de tapón, cierran mediante la rotación de la pieza de cierre.

Vástago de la Válvula

Pieza de Cierre

Vástago de la válvula

Sellos del vástago

Compuerta

Figura 6 Válvula de Movimiento Lineal La válvula de movimiento lineal, como esta válvula de compuerta, levanta o baja el vástago de la válvula y la pieza de cierre, para abrir o cerrar la válvula.

6

Cuerpo de la válvula

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

El asiento de la válvula esta dentro del cuerpo de la válvula, cerca de la pieza de cierre El anillo de asiento y/o los sellos ayudan a mantener la pieza de cierre contra el asiento. Proveen un sello hermético entre la válvula y el asiento, para evitar fugas cuando la válvula está cerrada, y para que no haya filtración de líquido dentro del cuerpo de la válvula, cuando la válvula está abierta.

ASIENTO, SELLOS / ANILLO DE ASIENTO

Figura 7 Asiento, Sellos / Anillos de Asiento El asiento de la válvula se encuentra dentro del cuerpo de la válvula cerca de la pieza de cierre. El anillo de asiento y/o sello provee un sello hermético entre la válvula y el asiento.

Anillo de Asiento

Aseinto de la válvula

La guarnición de la válvula es la parte removible de la válvula, la cual incluye la pieza de cierre, los asientos, los sellos y el asiento/anillos de asiento. Además de la guarnición estándar, muchas válvulas pueden ser adaptadas con guarniciones especiales para reducir los ruidos o controlar la cavitación. Realizando ajustes a las guarniciones se puede cambiar la función de la válvula, haciéndola útil para una variedad de operaciones. El reemplazo de la guarnición de la válvula prolonga su vida y el costo es menor que el reemplazo total de la válvula.

GUARNICIÓN DE LA VÁLVULA

Figure 8 Guarnición de la Válvula La guarnición de la válvula es la parte removible de la válvula, la cual incluye la pieza de cierre, los asientos, los sellos y el asiento/anillos de asiento. Realizando ajustes a las guarniciones se puede cambiar la función de la válvula, haciéndola útil para una nueva operación.

Pieza de cierre Anillo de Asiento Asiento

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

ACTUADORES

Los actuadores a control remoto se usan para controlar las válvulas en el área operacional. Los actuadores remotos traducen las señales eléctricas transmitidas desde el PLC, (en respuesta a las órdenes transmitidas desde el sistema de control del oleoducto ) a energía física. Cuando el actuador recibe una señal desde el PLC, el actuador abrirá o cerrará una válvula.

Figura 9 Actuador Electromecánico

Motor

El actuador electromecánico usa un motor pequeño para hacer funcionar al vástago de la válvula. Los volantes normalmente están presentes en caso de un malfuncionamiento del motor.

Engranajes

Volante

Existen dos tipos de actuadores: actuadores electromecánicos y actuadores electrohidraúlicos. Los actuadores electromecánicos tienen tres componentes principales: • motor eléctrico • caja de engranajes • ensamblaje del suiche limitador El movimiento de rotación del motor es convertido en energía mediante los engranajes, esta energía permite levantar o girar al vástago de la válvula. Al mover el vástago de la válvula, se mueve la pieza de cierre. El ensamblaje del suiche limitador es programado y permite al vástago de la válvula un movimiento físico limitado. Los indicadores en el suiche limitador muestran la posición actual de la válvula. El ensamblaje del suiche limitador también se equipa con un mecanismo de seguridad que protege a la válvula y al motor de un sobre torque (torque en exceso) y de sobrepasar el límite de recorrido.

8

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Los actuadores electromecánicos se usan con mas frecuencia cuando la velocidad de las válvulas de apertura y de cierre no es crítica, y cuando la válvula no se abre o se cierra con mucha frecuencia. Los actuadores electromecánicos se usan para las siguientes aplicaciones: • válvulas de succión en la estación de bombeo, en la descarga y en la derivación (bypass) • válvulas de seccionamiento del oleoducto. • válvulas de despacho • válvulas de succión de la bomba reforzadora, en las válvulas de descarga y en las de derivación (bypass) • válvulas del múltiple (manifold) • válvulas del banco de medidores. Los actuadores electromecánicos NO se utilizan en válvulas de control de presión. Las válvulas de control de presión utilizan actuadores electrohidráulicos. Los actuadores electrohidraúlicos son descritos en el módulo VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN. La mayoría de las valvulas están equipadas con un volante para poder operar manualmente el actuador mecánico. Un volante manual puede o no estar colocado como mecanismo de respaldo para el motor eléctrico y para el ensamblaje del suiche limitador. El volante es un mecanismo que opera el actuador mecánico manualmente, permite al operador de campo o al personal de mantenimiento controlar la válvula en caso de una falla de energía eléctrica o cualquier otra emergencia. También permite controlarla en caso de que la válvula necesite ser reparada, o que la misma no esté equipada con un motor eléctrico y un ensamblaje de suiche limitador.

9

PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

CONFIGURACIÓN DE LAS VÁLVULAS EN UN CONTEXTO

Dependiendo de su aplicación, las válvulas pueden ser utilizadas solas o en combinación con otras. Las Figuras 9a y 9b muestran como las válvulas son configuradas en la estación de bombeo principal, y en la estación terminal. A medida que Ud. aprende acerca de cada tipo de válvulas, refiérase a estas figuras para poner las válvulas en contexto. USO Y TIPO DE VÁLVULAS Válvula No.

Figura 9a Arreglo de válvulas en una Estación típica de Bombeo de la línea Principal.

Tipo

Aplicación

Operador Notas

Aislamiento de la Línea Principal Trampa de Limpiar el tubo

Compuerta Motor Biselado de Losa Compuerta Motor de Losa

3

Conexión de la Línea Principal Aislamiento de la estación

Compuerta de Losa

Motor

2,6,8,9

4

Aislamiento de la Bomba Equipo de Aislación

Compuerta de losa / bola

Motor

7,8

5

Aislamiento de bomba HPV

De Retención

Motor

3,5,6

6

Bomba. Verificación del terminal Verificación de la línea principal De Retención

-

-

7

Verificación de la bomba De Retención reforzadora Verificación del Múltiple

-

-

8

Multiples de los motores Transferencia de la custodia. y Aislamiento de HVP

Bola

Motor

3,5,6

9

Aislamiento de Tanque

Compuerta de Losa

Motor

8,10

1 2

1,7,4 1,2

Bombas

5

6

4

4

6

5

5

4

4

5

6

4

4 4 3

3 4

Línea Principal

Estación

3

10

2

2

2

2

3 1

2

Trampa para Limpiadores de Tubos

1

Lanzador para limpiadores de tubo

1

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

USO Y TIPO DE VÁLVULAS Válvula No.

Operador Notas

Aislamiento de la Línea Principal Trampa de Limpiar el tubo

Compuerta Motor Biselado de Losa Compuerta Motor de Losa

3

Conexión de la Línea Principal Aislamiento de la estación

Compuerta de Losa

Motor

2,6,8,9

4

Aislamiento de la Bomba Equipo de Aislación

Compuerta de losa / bola

Motor

7,8

5

Aislamiento de bomba HPV

De Retención

Motor

3,5,6

6

Bomba. Verificación del terminal Verificación de la línea principal De Retención

-

-

7

Verificación de la bomba De Retención reforzadora Verificación del Múltiple

-

-

8

Multiples de los motores Transferencia de la custodia. y Aislamiento de HVP

Bola

Motor

3,5,6

9

Aislamiento de Tanque

Compuerta de Losa

Motor

8,10

1

Figura 9b Arreglo de una válvula en una Estación típica de Bombeo de la línea Principal.

Tipo

Aplicación

2

1,7,4 1,2

4 7

4

7

4

9 Despachador

4 Bomba reforzadora de la línea de la estación 4

7

9

9 Operadora

4

7

4 Válvula de alivio de Presión

4

7

9 Despachador

4 8

8 8 Área de medición 8

8

revorP

8 4

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

USO Y TIPO DE VÁLVULAS Válvula No.

Aplicación

Tipo

Operador Notas

Aislamiento de la Línea Principal Trampa de Limpiar el tubo

Compuerta Motor Biselado de Losa Compuerta Motor de Losa

3

Conexión de la Línea Principal Aislamiento de la estación

Compuerta de Losa

Motor

2,6,8,9

4

Aislamiento de la Bomba Equipo de Aislación

Compuerta de losa / bola

Motor

7,8

5

Aislamiento de bomba HPV

De Retención

Motor

3,5,6

6

Bomba. Verificación del terminal Verificación de la línea principal De Retención

-

-

7

Verificación de la bomba De Retención reforzadora Verificación del Múltiple

-

-

8

Multiples de los motores Transferencia de la custodia. y Aislamiento de HVP

Bola

Motor

3,5,6

9

Aislamiento de Tanque

Compuerta de Losa

Motor

8,10

1 2

1,7,4 1,2

Notas: 1.

La válvula debe ser apropiada para la línea de lanzamiento de cochino. 2. La operación de esta válvula no es frecuente (pocas veces al año), se usa principalmente con propósitos operacionales y de mantenimiento. 3. La operación de esta válvula es frecuente (diaria o semanalmente) con propósitos operacionales solamente. 4. Se debe considerar el uso de una válvula de bola para el bloqueo de caudal de la línea principal o para seccionamiento cuando se requieran ciclos frecuente. 5. Cuando se requiera la operación de doble bloqueo y purga. 6. Cuando se requiera aislar HVP, transferir la custodia, sellar herméticamente y operar con doble bloqueo y purga. Se requiere doble válvula cuando se va a aislar HVP. Una conexión típica de la línea principal ramificada HVP, consiste de una válvula con brida soldada a la línea principal y seguida de una válvula con doble brida. 7. Se usa una válvula de compuerta con una cavidad de cuerpo pequeño para minimizar la contaminación de productos. 8. Se utiliza un equipo accionado mediante un motor para localidades remotas. 9. Para aplicaciones donde se requiera la recuperación y el mantenimiento de una válvula se considera el uso de bridas con anillos de cierre tipo O (o-ring) en el lateral de la línea principal 10. Si el tanque es el equipo que se va a transferir, se requerirá una válvula de doble bloqueo y purga

Figura 9c Notas para la tabulación del uso y tipo de Válvulas de las Figuras 9a y 9b.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

1. Una válvula es un equipo para a) bloquear el flujo a través de la línea de las tuberías cuando está cerrada b) medir la presión de líquidos en la tubería c) levantar o rotar una pieza de cierre d) ayudar a mantener un flujo turbulento

REPASO 1

2. El armazón de la válvula, que aloja la guarnición de la válvula, se llama el a) sombrerete b) cuerpo de la válvula c) mecanismo de cierre d) vástago

3. La barrera física que se usa para bloquear el flujo, se llama a) actuador b) pieza de cierre c) vástago d) guarnición

4. Para controlar las válvulas, los operadores rutinariamente a) van a la válvula y gira el volante b) presionan el botón rojo de APERTURA/CIERRE sobre la consola c) llaman y activan el comando del Supervisión y Control y Adquisición de Datos (SCADA) d) Activan los actuadores electromecánicos por intermedio del sistema de control del oleoducto.

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

5. El ensamblaje del suiche limitador se utiliza para a) cerrar la válvula b) abrir la válvula c) controlar el movimiento del vástago de la válvula d) cerrar la caja de engranajes

6. ¿Cual de las siguientes válvulas NO usan un actuador electromecánico? a) válvula de control de presión b) válvula de seccionamiento del oleoducto c) válvula del múltiple d) válvula de aislamiento de la estación de bombeo

7. La pieza de cierre y el actuador están conectados a través del a) sello b) de la caja de engranajes c) actuador d) vástago de la válvula

8. ¿Cuales de los siguientes NO es parte de la guarnición de la válvula? a) la pieza de cierre b) los asientos c) el actuador d) los anillos de asiento Las respuestas están al final de este módulo

Las respuestas están al final del módulo

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

SECCION 2

VÁLVULAS DE AISLAMIENTO Y DE SECCIONALIZACION Esta sección describe las válvulas usadas especialmente en aplicaciones de y de. Las válvulas que se utilizan para aislar y seccionar comúnmente son válvulas de APERTURA/CIERRE Una válvula de APERTURA/CIERRE es una válvula que puede funcionar completamente abierta o completamente cerrada. Los tres tipos de válvulas de APERTURA/CIERRE que se usan típicamente en los sistemas de oleoductos son:

INTRODUCCION

• válvulas de compuerta • válvulas de tapón y • válvulas de bola Esta sección provee la descripción física de cada válvula y además describe las aplicaciones específicas para el uso de cada válvula, así como también las condiciones de operación.

Después de esta sección, Ud. podrá comprender los siguientes objetivos:

OBJECTIVES

• Identificar las válvulas típicas utilizadas para aplicaciones de, como son las válvulas de compuerta, las válvulas de tapón y las válvulas de bola. • Reconocer los tipo de pieza de cierre para cada válvula. • Relacionar cada tipo de válvula con una aplicación específica.

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

VÁLVULAS DE COMPUERTA

Existen dos tipos de válvulas de compuerta. La válvula de compuerta de losa es una válvula que tiene una pieza de cierre de losa plana atravesada por un orificio (estas válvulas también se llaman válvulas de compuerta "a través de un conducto") La losa funciona como una compuerta, moviéndose hacia arriba y hacia abajo sobre el vástago de la válvula. Cuando la compuerta bloquea totalmente la abertura, la válvula se cierra. Cuando la abertura de la compuerta esta alineada con la tubería, la válvula se abre y el líquido pasa libremente a través de la válvula. Una válvula de compuerta tipo cuña, tiene una pieza de cierre en forma de cuña. Cuando la cuña está levantada, los fluidos pasan a través de la válvula. En la posición de cierre, la cuña bloquea el paso de los líquidos a través de la línea. Las válvulas de compuerta pueden ser controladas manualmente, localmente, o remotamente, dependiendo de la localidad y de la función. Estas válvulas tienen un diseño simple y resistente el cual requiere un mantenimiento mínimo. Las válvulas de compuerta generalmente se usan para separar secciones de la tubería, de la estación de bombeo o del tanque cuando se requiere mantenimiento o por razones operacionales. Las válvulas de compuerta de losa se usan en las operaciones de la línea principal, las válvulas de compuerta tipo cuña se usan mas frecuentemente para las aplicaciones de tanques y de los múltiples. Vástago de la válvula

Vástago Sellos del vástago

Sello del Vástago

Compuerta

Compuerta Anillo de sello y sellos para aplicaciones metal a metal Liquid Flow

Cuerpo de la válvula

Cavidad del cuerpo

Cuerpo de la Válvula

Cierre

Apertura

Figura 10 Válvula de compuerta en posición de apertura y de cierre. El diseño de una válvula de compuerta es de tal forma que una puerta se levanta o se baja para abrir o cerrar la válvula.Este tipo de movimiento de apertura/cierre hace que una válvula de compuerta sea más lenta que las válvulas de bolas o de tapón.Las válvulas de compuertas están diseñadas para ser operadas totalmente abiertas o totalmente cerradas. Estrangular una válvula de compuerta puede dañar los asientos y los sellos, y puede impedir el funcionamiento operacional de la válvula.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Las válvulas de compuerta generalmente se usan para aislar secciones de la tubería, de los tanques o de la estación de bombeo por razones de mantenimiento o de operaciones. Estas válvulas no están diseñadas para ser abiertas y cerradas frecuentemente, y no se deben usar para estrangular el flujo.

APLICACIONES DE LA VÁLVULA DE COMPUERTA

Figura 11 Válvulas de Compuerta tipo cuña En lasVálvulas de Compuerta tipo cuña, la pieza de cierre tiene la forma de cuña en lugar de una losa plana. Las Válvulas de Compuerta tipo cuña se usan con más frecuencia en los tanques y en los múltiples.

Anillo de Asiento Enroscado

Las válvulas de compuerta se usan en: • en cualquiera de los extremos de un equipo, como por ejemplo en las válvulas de control de presión, bombas, medidores, y probadores de medidores, los cuales pueden ser separados o aislados para su reparación o reemplazo. Las válvulas de compuerta se posicionan de tal manera que las válvulas de compuerta en la línea principal utilizadas para aislacion estan en la posición de “cierre”, mientras que otra válvula de compuerta colocada en la línea de derivación (bypass), esta en la posición de "ape rtura".Esta derivación permite que el líquido pase a través de la válvula sin interrumpir el flujo de la tubería. • ambos extremos de los cruces de grandes ríos. En esta aplicación, la válvula ubicada aguas arriba, es una válvula de compuerta accionada por un motor y controlada remotamente.

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

El tipo de válvula aguas abajo puede variar según las siguientes circunstancias: • Si hay energía disponible, se usa otra válvula de compuerta que es accionada por un motor y controlada remotamente. • Si NO existe energía disponible, se utiliza una válvula de compuerta accionada manualmente para mantener la aislamiento y se instala una válvula de retención para limitar el retorno del flujo, hasta que la válvula de compuerta se cierra. La ubicación de la válvula de compuerta para seccionar los segmentos de una tubería puede variar. La ubicación dependerá de la ubicación geográfica de la tubería, el diseño y el tipo de producto que pasara por la misma . La distancia entre las válvulas de compuerta para propósito de seccionamiento puede ser establecida por autoridades competentes de cada área a traves de la cual pasará el oleoducto. Típicamente, las áreas densamente pobladas o "ambientalmente sensibles" requerirán un número mayor de válvulas de seccionamiento. Esto creará una disminución del volumen de fluido, que podría eventualmente fugarse si ocurriese una ruptura, cerrando la válvula más cercana aguas arriba y aguas abajo de la ruptura. Si existe energía disponible, las válvulas que están ubicadas en la zona sensible serán controladas remotamente y activadas electromecánicamente. Los tipos de productos que pasaran por la tubería se deben tomar en consideración con respecto a la ubicación de las válvulas de seccionalización: en las líneas de baja presión de vapor (LPV). Las válvulas de compuerta se instalan entre las estaciones para aislar la línea principal de las estaciones de bombeo. Las válvula de compuerta se pueden instalar en los lados aguas arriba y aguas abajo de la estación de bombeo, no obstante las válvulas de la línea principal instaladas en lado aguas arriba y aguas abajo de la estación de bombeo, no se requieren con frecuencia en una línea LVP. en las líneas de altas presiones de vapor (HVP). Las válvulas de compuerta son instaladas en la línea principal aguas arriba y aguas abajo de cada estación de bombeo. Las válvulas de compuerta sobre la línea principal permiten : • el aislamiento de la sección de la línea principal adyacente a la estación de bomba. • el aislamiento de la línea principal entre dos estaciones de bombeo.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Flujo del Líquido

Válvulas de APERTURA/CIERRE

Válvulas de APERTURA/CIERRE

Válvula de retención

Figura 12 Derivación típica alrededor de una Válvula de Control de Presión Cuando la válvula de control de presión requiere ser modificada, reparada o reemplazada, la válvula de compuerta de cualquiera de los lados se cierra, y la válvula de compuerta de la línea de derivación se abre. El líquido fluye por la línea de desviación hasta que la válvula de control de presión funciona nuevamente. Luego las válvulas de compuerta de la línea principal se abren y la válvula de derivación (bypass) se cierra para que el flujo normal pueda continuar.

Otros factores que pueden influir en la ubicación de las válvulas de seccionalización son: • accesibilidad al sitio de la válvula. Si la válvula no es accesible rápidamente, la válvula deberá tener la posibilidad de poder ser accionada remotamente desde el centro de control. • posibilidad de desarrollo urbano en el futuro. • el volumen de líquido que se desplazará en caso de ser necesario. Los diseñadores de oleoductos también deben considerar diferentes aspectos operacionales cuando se ubican las válvulas de aislamiento. Por ejemplo, una fuga en una válvula de seccionamiento (por defecto en el asiento de la válvula) de la línea principal ubicada al pie de una montaña, alivia la presión debido a la alta elevación y contamina el lote (bache) de producción. Si la línea se cierra por un tiempo prolongado, la columna del líquido se separará en el punto más alto.

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VÁLVULAS DE TAPÓN

Una válvula de tapón es una válvula que se abre y se cierra por la rotación de un tapón, moviéndose perpendicularmente a la pared de la tubería. El tapón tiene una cavidad que la atraviesa. Cuando la cavidad está alineada con la tubería, la válvula está abierta, permitiendo el flujo del líquido. Al girar un cuarto de la válvula, ésta se abre o se cierra, lo cual es relativamente rápido comparado con el tiempo requerido para levantar o bajar la compuerta en una válvula de compuerta. Cuando el tapón gira 90 º, la cavidad, también llamada camino del flujo, gira perpendicularmente a la dirección del flujo, bloqueando el líquido. Esta es una gran ventaja operacional ya que la válvula puede abrirse totalmente o cerrarse totalmente con un 1/4 de giro. La cavidad a través del tapón es más pequeña que la perforación del tubo. Vastago de la Válvula

Sombrerete

Cuerpo de la válvula Pieza de cierre

Entrada del tapón

Sello

APLICACIONES PARA LA VÁLVULA DE TAPÓN

Las válvulas de tapón son apropiadas para aplicaciones donde el uso de válvulas es frecuente. Principalmente se usan para aplicaciones de medición y de despacho. Los materiales elásticos como el teflón se usan para asegurar que los sellos estén herméticos, permitiendo realizar procesos operacionales tales como medición y prueba para la transferencia de custodia en oleoductos con volúmenes a altas presiones, también son una garantía contra las fugas. Las válvulas de tapón se usan para aislar y para desviar el flujo hacia medidores y tanques donde se requiere exactitud total. En esta aplicación, la válvula de tapón debe proveer un sello absoluto. Para determinar si el sello es absoluto, se debe examinar regularmente, usando el método de doble bloqueo y purga. Las válvulas de tapón se utilizan para bloquear las líneas que se obstruyen y se desbloquean frecuentemente. Estas válvulas se usan principalmente en mediciones y en aplicaciones de despacho.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Doble bloqueo y purga es un método que se usa para comprobar si una válvula está sellando correctamente. Cuando la válvula está cerrada, la cavidad está perpendicular a la tubería. Un asiento aísla la cavidad, de los líquidos que fluyen aguas arriba, mientras que los otros asientos aíslan la cavidad de los líquidos que fluyen aguas abajo.

DOBLE BLOQUEO Y PURGA

La cavidad tiene un volumen conocido. Cuando la válvula está cerrada, cierta cantidad de líquido permanece en la cavidad. La base de la cavidad tiene un drenaje. Cuando el drenaje está abierto, si hay una fuga de líquido a través del sello, se filtra dentro de la cavidad y sale por el drenaje. Si la cantidad de líquido filtrado desde la cavidad es superior al volumen de la cavidad, esto indicará la presencia de fugas. La válvula de bola es muy similar en diseño a una válvula de tapón, sin embargo, la pieza de cierre es esférica, y la cavidad a través de la bola es redonda. Cuando la cavidad esta paralela a la tubería, la válvula esta abierta, y el líquido puede circular a través de la misma. Cuando la bola se gira de tal manera que el orificio esta perpendicular al tubo, la válvula se cierra y el líquido no puede pasar a través de la tubería. A través de una válvula de bola de apertura completa (es decir que el diámetro de la cavidad es el mismo que el diámetro de la tubería) se puede lanzar un cochino. Esta válvula tiene una pérdida de presión más baja que cualquiera otra válvula usada en la tubería.

VÁLVULAS DE BOLA

NOTA: En el módulo VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN, se describen las válvulas de bola de estrangulación. La válvula de bola de estrangulación tipo bola-V, se usa en aplicaciones de control de presion y no se debe confundir con las válvulas de bola para aislamiento.

Flujo del liquido

Abierto Abierto

Cerrado

Cerrado

Figura 14 Válvula de Bola Las válvulas de bola giran 90° para abrir o cerrar. A través de una válvula de bola de salida completa se puede lanzar un cochino. Las pérdidas de presión ocasionadas por el uso de estas válvulas son menores comparadas con cualquier otro tipo de válvula en la tubería.

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APLICACIONES DE LAS VALVULAS DE BOLA

Las válvulas de bola se pueden utilizar con los mismos propósitos que las válvulas de tapón, debido a que permiten un sello positivo y pueden ser probadas usando los procedimientos de doble bloqueo y purga. Debido a que las válvulas de bola de mayor dimensión son extremadamente costosas, solo se usan en muy pocos lugares, como por ejemplo en los medidores y en el múltiple de los tanques. Las válvulas de bola se usan normalmente en las líneas de instrumentos.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

1. Una válvula cuya pieza de cierre es una losa plana que se mueve hacia arriba y hacia abajo se llama a) bola-V b) válvula de bola c) válvula de compuerta d) válvula de tapón

REPASO 2

2. Estrangular una válvula de compuerta daña sus asientos y sellos. a) cierto b) falso

3. El tipo de válvula usada a ambos extremos de un cruce principal de río se llama a) válvula de tapón b) válvula de bola c) válvula de compuerta d) válvula de retención

4. Una válvula cuya pieza de cierre es una esfera con una cavidad cilindrica a través de la misma se llama a) válvula de tapón b) válvula de bola c) válvula de compuerta d) válvula de retención

5. El tipo de válvula que se usa en cualquiera de los dos extremos de una estación de bombeo para aislar la estación de la línea principal se llama a) válvula de tapón b) válvula de bola c) válvula de compuerta d) válvula de retención

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6. El término doble bloqueo y purga se refiere a a) una aplicación de la válvula de tapón b) una manera de examinar la integridad del sello en válvulas de bola y de tapón c) una configuración de la válvula de compuerta usada para aislar una unidad de bombeo d) una configuración de aislacion que se usa para los medidores. 7. Una válvula que se cierra con un giro de 90º, la cual no puede ser limpiada por un cochino, se llama a) válvula de tapón b) válvula de bola c) válvula de compuerta d) válvula de retención 8. La válvula usada mas frecuentemente con una válvula de compuerta en el lado aguas abajo de el cruce de un río se llama a) válvula de tapón b) válvula de bola c) bola v d) válvula de retención 9. La válvula usada frecuentemente en las líneas de instrumentos se llama a) válvula de tapón b) válvula de bola c) válvula de compuerta d) válvula de retención 10. ¿Cual de las cinco válvulas descritas en esta sección, tiene la perdida mas baja de presión a través de la válvula? a) válvula de tapón b) válvula de bola c) válvula de compuerta d) válvula de retención Las respuestas están al final del módulo

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

SECCIÓN 3

VÁLVULAS PARA FUNCIONES ESPECIALES

Además de las válvulas que son estrictamente para aislar y seccionar, existen válvulas de APERTURA/CIERRE que ejecutan funciones mas especializadas. Las válvulas de retención aseguran que el flujo de líquidos a través de la tubería permanezca en una sola dirección, de aguas arriba hacia aguas abajo, y que no ocurra un retorno del flujo. Las válvulas de alivio de presión garantizan la seguridad del personal y la integridad de los equipos, mediante el drenaje extra de líquidos hacia una línea alterna, hacia un sistema de tanques o hacia un sistema de sumidero, si la presión acumalada en una línea o en un recipiente rebasa los límites permitidos. Acoplamientos de bloqueo se usan para desviar tramos (bypass) de las tuberías que requieren mantenimiento o reemplazos.

INTRODUCCIÓN

Esta sección describe las válvulas utilizadas para funciones especializadas de aislamiento y de seccionamiento incluyendo: • Válvulas de retención • Válvulas de alivio depresión y • Acoplamientos de bloqueo Después de esta sección, Ud. podrá comprender los siguientes objetivos:

OBJETIVOS

• Identificar las válvulas usadas para aplicaciones especificas como son las válvulas de retención, válvulas de alivio de presión, y acoplamientos de bloqueo • Reconocer los principios de funcionamiento de cada tipo de válvula. • Relacionar cada tipo de válvula con su aplicación típica

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VÁLVULAS DE RETENCIÓN

Una válvula de retención es una válvula de una sola dirección. Los líquidos circulan a través de la válvula solamente en una dirección (de arriba hacia abajo).Las válvulas de retención no tienen un vástago externo o un actuador. Se abren por la presión de los líquidos que fluyen de aguas arriba hacia aguas abajo. Cuando el flujo del líquido para o cambia de dirección, la válvula se cierra. Ningún líquido puede retornar a través de la válvula cuando está cerrada. Si la válvula de retención no llegara a cerrarse, petróleo crudo podría retornar a la bomba. Esto podría causar un incremento en la tasa de flujo a través de la bomba y un descenso de la presión cuando el fluido recircula desde la descarga hasta la succión. Aunque los operadores no controlan directamente las válvulas de retención, entender el funcionamiento de las válvulas de retención facilita la posibilidad de detectar un problema que puede tener un impacto en las operaciones de líneas. Existen dos tipos de válvulas de retención que se usan en un sistema de tuberías: • Válvula de Retención tipo Chapaleta: Estas válvulas tienen una pieza de cierre que está asegurada con una bisagra en la parte mas alta. La circulación de los líquidos empuja la pieza de cierre y permite que se abra. Cuando no hay circulación de líquidos, la pieza de cierre gira y se cierra para prevenir el retorno de los líquidos (ver Figura 15). Cuando está abierta, las válvulas de retención tipo chapaleta pueden permitir libremente el paso de un cochino a través de ella.

Flujo del liquido

Abierta

Cerrada

Figura 15 Válvula de Retención Tipo Chapaleta Cuando los líquidos circulan en la dirección correcta, la chapaleta de la junta permanece abierta. Cuando los líquidos circulan en dirección opuesta, la chapaleta de la junta se cierra y detiene el flujo.

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Válvula de Retención tipo Oblea: Esta válvula tiene una pieza de cierre que es un disco de dos piezas con bisagras en el medio, y operada por resorte. El líquido empuja la pieza de cierre contra el resorte, comprimiéndolo y esto permite que la válvula se abra. Cuando no hay flujo, la presión contra la pieza de cierre disminuye y el resorte empuja y cierra la pieza de cierre. (ver Figura 16).

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Las válvulas de retención (tipo oblea) se usan frecuentemente en líneas verticales, como en una bomba de descarga, y donde la gravedad sola no es suficiente para asegurar un cierre rápido. La pérdida de presión a través de las válvulas de retención(tipo oblea) es ligeramente más alta que a través de las válvulas de retención tipo chapaleta. Los cochinos no pueden pasar a través de la válvula de retención (tipo oblea). Cuerpo Cuerpo

Pasador de Bisagra

Pasador de Bisagra

Disco

Disco

Resorte Pasador de Parada

Resorte Pasador de Parada

Figura 16 La Válvula de Retención tipo Oblea. Cuando el líquido fluye en la dirección correcta, la presión empuja la pieza de cierre contra el resorte. Cuando el flujo se detiene, o la dirección se invierte, el resorte empuja la pieza de cierre a su posición de cierre.

El objetivo principal de la válvula de retención es prevenir la inversión del flujo. La inversión del flujo puede causar: • • • • •

contaminación de otros baches de producción sobrepresión, que puede causar fugas y otros daños daños a las unidades de bombeo contaminación del ambiente, y errores en las mediciones.

APLICACIONES DE LA VALVULA DE RETENCIÓN

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Las válvulas de retención se usan: • con válvulas de compuerta aguas abajo de los principales cruces de ríos para prevenir la inversión del flujo de los productos hacia el río, en caso de que ocurra una ruptura en la línea. • en una ubicación estratégica a lo largo de la tubería en caso de ruptura • en localizaciones ambientalmente sensibles. • entre las líneas de succión y de descarga, en la derivación de la bomba para prevenir el retorno de los líquidos, (Figura 17). • aguas abajo de las bombas reforzadoras (con una válvula de compuerta) para prevenir el retorno del flujo cuando la bomba esta cerrada y • aguas abajo de los tanques para prevenir que la circulación del líquido se invierta cuando la bomba reforzadora esta cerrada. (A)

(B)

Válvula de Bola y de compuerta en Posición Cerrada

Válvula de Bola y de compuerta en Posición Abierta

Válvula de Bola

Válvula de Bola

Válvula de Válvula de Compuerta Compuerta Flujo del Líquido

Válvula de Retención

Flujo del Líquido

Válvula de Retención

Figura 17 Unidades de Bombeo con Válvulas de Retención Las válvulas de retención funcionan con las válvulas de compuerta y con las válvulas de bola para asegurar que el liquido llegue a la succión de la bomba, y que el flujo del líquido no se invierta. Si las válvulas de compuerta y de bola están cerradas (A), el líquido fluye a través de la válvula de retención. Si la válvula de compuerta y la válvula de bola están abiertas (B) y la bomba esta funcionando, la mayor presión aguas abajo de la válvula de retención la mantiene cerrada para permitir el paso directo de los líquidos a la bomba. Si la válvula de retención queda abierta o atascada, el líquido recircula desde la descarga de la bomba hasta la succión de la misma, disminuyendo la presión de la descarga e incrementando la presión en el cabezal de succión.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

La válvula de alivio de presión es una válvula que se abre automáticamente para aliviar la presión de la línea que es mayor de los limites seguros de la operación. Las válvulas de alivio de presión garantizan la seguridad del personal y la integridad del equipo debido a que cuando la presión en la línea se acumula por encima de los límites permitidos drenan el líquido extra hacia un sistema de sumidero.

VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN

Las válvulas de alivio de presión responden automáticamente a un cambio de la presión de circulación en el sitio de esta válvula. Existen dos tipos de válvulas de alivio de presión comúnmente usadas en los sistemas de tuberías: • la accionada por resorte y • la de diafragma Las válvulas de alivio de presión accionadas por resorte operan de manera similar a las válvulas de retención oblea. La pieza de cierre es un accionada por resorte de forma tal que cuando la presión en la línea (o tanque) es suficientemente alta, el líquido presionará contra la pieza de cierre para comprimir el resorte, la válvula abre y el producto circula hacia el sistema de sumidero. Figura 18 Válvula de Alivio de Presión Accionada por Resorte. Al igual que la válvula de retención, la válvula de alivio de presión es accionada por resorte. El punto de presión establecido en las válvulas de alivio de presión se ajusta a un punto de presión lo mas alto posible para minimizar la interrupción del flujo, y lo mas bajo posible para proteger la tubería de una sobre presión.

Cuando se ha liberado suficiente líquido, la presión se reduce a un punto menor al establecido para la válvula (la presión necesaria para comprimir el resorte), esto hace que el resorte empuje la pieza de cierre a su posición original y la válvula se cierra bloqueando la liberación de los líquidos.

Puerta de Escape

Puerta de Presión

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En la válvula de alivio de presión tipo diafragma, un tubo flexible horizontal (el diafragma) rodea un núcleo ranurado rígido. Alrededor de la parte exterior del diafragma, se usa presión de nitrógeno para mantener el diafragma en posición fija contra la ranura del núcleo. Mientras la presión del líquido en la tubería sea menor que la presión del nitrógeno en el diafragma, no puede haber pérdida de líquido a través de la válvula. Cuando la presión del líquido excede la presión del nitrógeno en el diafragma, el diafragma flexible es empujado por el líquido lejos del núcleo ranurado, y el líquido fluye a través del núcleo (ver Figura 19). Diafragma Flexible

Núcleo Rígido

Entrada para el Nitrógeno

Flujo del Líquido Barrera del Núcleo Aberturas de Entrada

Abertura de Salida

Figura 19 Válvula de Alivio de Presión Tipo Diafragma Cuando la presión del líquido excede la presión del nitrógeno en el diafragma, el diafragma flexiona, y deja que el líquido circule a través de las ranuras del núcleo.

El punto establecido de presión de las válvulas de alivio se fija lo suficientemente alto para que la válvula se abra en caso de una emergencia verdadera. El punto establecido real de presión de la válvula de alivio de presión es calculado tomando la presión de operación máxima (MOP), más un 8%, y después se sustrae el diferencial a través de la válvula a la tasa de flujo de diseño. Los operadores deben monitorear la válvula de alivio de presión después de abrirla, para asegurarse que ésta cerrará nuevamente. Si la válvula falla en reposicionarse, el líquido de la tubería continuará fluyendo a través de la válvula. Niveles altos en los sumideros causaran eventualmente un paro en la estación.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Un disco de ruptura es un disco de metal que se rompe, permitiendo el flujo de liquido, si la , presión en la linea excede la presión maxima especificada de ruptura del disco. Si el liquido flujo a través del disco de ruptura, el liquido activa un interruptor de presión o interuptor de flujo. EL interruptor de flujo de la presión esta conectado al sistema de control del oleoducto y envia una señal al centro de control. Cuando el operador de la estación recibe la señal que los líquidos están circulando a través del disco de ruptura, hay suficiente tiempo para reducir la presión en la zona afectada antes de que el producto se pierda a través de la válvula de alivio de presión aguas abajo hacia el sistema de sumidero. En el sistema del oleoducto, las válvulas de alivio de presión se instalan:

DISCO DE RUPTURA

APLICACIONES DE LA VÁLVULA DE ALIVIO DE PRESIÓN

• en un sistema de baja presión de vapor, en circunstancias donde el equipo o el sistema, tales como los múltiples de los tanques, los múltiples de los medidores, o las tuberias, pueden ser expuestos a la presión de la línea principal debido a la configuración del sistema de baja presión con respecto a la línea principal. • en tuberías que pueden ser aisladas cerrando las válvulas. Dependiendo de la ubicación de la oleoducto el contenido del mismo puede calentarse por el sol, lo que ocasionaría la expansión térmica del líquido en el oleoducto resultando en una sobrepresión. • en tuberías que podrían estar expuestas a emergencias por incendios. Este tipo de tubería está equipada con una válvula de alivio de presión, para asegurar una manera de aliviar la expansión térmica y los vapores generados por un incremento de la temperatura ocasionada por el incendio. Cuando el líquido con baja presión de vapor pasa a través de la válvula de alivio de presión, se dirige normalmente hacia un tanque disponible, o hacia un recipiente con capacidad para almacenar el líquido liberado. Si cualquiera de las dos opciones falla, entonces el líquido fluye hacia el sistema de sumidero. Cuando un líquido con alta presión de vapor pasa a través de una válvula de alivio de presión,se debe dirigir hacia una esfera o hacia otro mecanismo apropiado para productos con alta presión de vapores.

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OTROS MÉTODOS PARA En zonas donde no exista un lugar para enviar los productos liberados a ALIVIAR LA PRESIÓN través de la válvula de alivio de presión, o donde otro método de alivio de presión podría funcionar mejor, uno o más de los siguientes métodos alternativos de control de presión se podrían utilizar: • aislar la zona que podría ser dañada por las fuentes de altas presiones, cerrando las válvulas de aislamiento alrededor de esa zona. • bajar la presión estrangulando la válvula de alivio de presión. • instalar sistemas de paradas por alta presión en las bombas para que la bomba pare cuando la presión de descarga exceda la presión segura de operación aguas abajo.

ACOPLAMIENTOS PARA VALVULAS DE BLOQUEO

Las válvulas descritas hasta el momento son instaladas como elementos permanentes en el sistema de tuberías. Como cualquier otro componente en el oleoducto, estas válvulas pueden ser modificadas, reparadas, y reemplazadas. Para reparar o reemplazar cualquier parte de la tubería se requiere una desviación del flujo de los líquidos, para no interrumpir el trabajo de reparación Las tuberías son diseñadas para que hayan rutas alternas, o derivaciones, alrededor de cualquier equipo que necesite ser modificado, reparado o reemplazado. Por ejemplo, cuando la válvula de control de presión necesita reparación, las válvulas de compuerta a cada lado se cierran y el flujo es desviado a otra ramificación de la línea. Este principio de diseño asegura una operación eficiente y económica del sistema, suministrando un movimiento continuo del producto a través de la línea. Sin embargo, a veces, las secciones de la misma tubería necesitan ser reparadas o reemplazadas en zonas donde no se ha construido una desviación para los líquidos. Para servir estas zonas se requiere la instalación de desvíos temporales. Los acoplamientos para valvulas de bloqueo son temporalmente instalados en las líneas que necesitan ser reparadas. Los acoplamientos de bloqueo son instalados en los ductos cuando éstos continuan en operación. Se deberán seguir cuidadosamente los procedimientos de instalación para asegurar que los líquidos no presurizados se fuguen del oleoducto durante la instalación de los acoplamiento.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Se instalan dos asientos de bridas, uno con un ramal del tamaño de la línea y el otro ligeramente menor, ambos tienen válvulas sandwich atornilladas a la ramificación, los cuales se sueldan a la tubería a cada extremo de la sección del tubo a ser derivado. Una máquina de empalme se instala encima de las válvulas sandwich (ver Figura 20). La máquina perfora un orificio dentro de la tubería. Una vez que se han perforado los orificios, el componente cortador de la máquina perforadora se retracta con los discos removidos adheridos, y la válvula sandwich se cierra para sellar los dos nuevos orificios. Después de que las máquinas de empalme se retiran, una linea de desvío se conecta a los dos ramales.

Máquina de Empalme

Cortador Retirado

Brida y Válvula Sandwich

Cortador Engranado

Línea principal

Flujo del líquido

Figura 20 La Máquina de Empalme Perfora Orificios en la Tubería La máquina de empalme, perfora un orificio en cada extremo de la tubería a ser derivada. El cortador se retira, la válvula sandwich se cierra, y se sellan los dos nuevos orificios.

Con la máquina perforadora separada de las válvulas sandwich y reemplazada por máquinas para taponar bloqueos (ver Figura 21), la máquinas para taponar bloqueos se conectan a la derivación temporal del oleoducto. Es importante para el operador observar que el tubo de derivación tiene un diámetro más pequeño que el de la tubería principal. Debido a esto, la velocidad del líquido aumenta, incrementando las pérdidas por fricciones. Por esta razón, la presión de la tubería debe ser reducida a una nueva presión de operación segura, determinada por el ingeniero del oleoducto cuando la derivación está instalada. Las válvulas de bloqueo insertan tapones del tamaño de la linea dentro del oleoducto, los cuales giran al ser insertados, de tal manera que el tubo se cierra completamente.

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La Figura 21 muestra que una ruta alterna se ha construido para los líquidos. Para desviar los líquidos hacia una ruta alterna de la línea principal, primero se abren las válvulas sandwich. El ensamblaje del cabezal de taponamiento y los sellos se bajan a la posición de la tubería principal. Una vez que la tubería principal esta sellada, el líquido circula dentro de la derivación como lo muestra la Figura 22. Máquina de Taponamiento Cabezal de Taponamiento Ensamblaje Retirado

Brida y Válvula Sandwich Brida y Válvulas Sandwich

Línea Principal

Flujo de Líquidos

Flujo de Líquidos

Figura 21 Colocación de los Tapones y los Sellos en el Oleoducto. Las válvulas sandwich se abren,el ensamblaje del cabezal de taponamiento y los elementos de sellor se bajan dentro de la línea principal.

Máquina de Taponamiento Cabezal de Taponamiento Ensamblaje Activado

Derivación Brida y Válvula Sandwich

Línea Principal Flujo de Líquidos

Tapones Sección de la tubería aislada

Figura 22 Flujo de Líquido a Través de los Acoplamientos de Válvulas para Bloquear Una vez que la tubería principal se sella, el líquido fluye a través de la derivación de la tubería.La tubería de la línea principal es drenada para luego ser reemplazada.

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Los acoplamientos para válvulas de bloqueo son para una aplicación de campo. Si bien los operadores no están directamente envueltos en la instalación, operación y el mantenimiento de estas desviaciones, tienen la responsabilidad de mantener un flujo uniforme en la tubería. La desviación de los líquidos a través de la derivación afecta el flujo del líquido. • Los acoplamientos de bloqueo requieren que los líquidos cambien de dirección cuatro veces. Cada cambio de dirección crea perdidas por fricción. • El tubo que se usa para la derivación es generalmente de diámetro inferior, al que se esta reparando. La tubería de menor diámetro limita el flujo, y requiere de correcciones aguas arriba, para prevenir altas presiones. Dependiendo del trabajo que se esté llevando a cabo que requiere bloqueo, las condiciones de operación pueden variar en cierto grado. Por ejemplo, si el bloqueo se instala para desviar el flujo alrededor de una operación de reemplazo de tubo, la presión de la línea se debe mantener a una presión de operación segura, la cual debe ser determinada por el ingeniero de operaciones del oleoducto.

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REPASO 3

1. Las válvulas de retención solo se cierran cuando________. a) el líquido esta circulando en la dirección deseada b) no hay líquido circulando para mantenerlas abiertas c) el operador envía una señal para cerrarlas d) son cerradas manualmente

2. La válvula que tiene como función principal prevenir retorno del flujo se llama________. a) válvula de alivio de presión b) válvula de retención c) válvula de aislamiento d) válvula para bloquear

3. Una válvula de alivio de presión se cierra cuando________. a) el líquido circula en la dirección correcta b) el disco de ruptura es activado c) la presión disminuye por debajo del punto de ajuste de la válvula d) el operador envía un comando a control remoto para cerrarla

4. Las válvulas de alivio de presión deben ser instaladas________. a) en varias ubicaciones de las tuberías b) cerca de zonas pobladas c) en los tanques d) en la tubería que puede ser aislada cerrando las válvulas

5. Cuando líquidos de alta presión de vapor circulan a través de una válvula de alivio de presión la válvula drena hacia________. a) un sistema de sumidero b) un recipiente de almacenaje de alta presión c) un tanque d) la atmósfera

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

6. Un sistema de derivación temporal instalado en las secciones del oleoducto que requieren modificación, reparación o reemplazo se llama a) acoplamiento para bloquear b) válvula de aislamiento c) desviador portátil d) sistema de alivio de presión

7. Acoplamientos de bloqueo crean pérdidas de presión a) cierto b) falso

Las respuestas están al final del módulo

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

SECCIÓN 1 - FUNDAMENTOS DE LAS VÁLVULAS

RESUMEN • •

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Una válvula es un mecanismo que controla el flujo de los líquidos a través del oleoducto. El cuerpo de la válvula es el armazón de la válvula, la cual aloja la pieza de cierre. La forma del cuerpo de la válvula ayuda a determinar la menera en que los líquidos fluyen a través de la misma. El sombrerete es la cobertura de la válvula. El personal de mantenimiento abre el sombrerete para dar mantenimiento a la válvula. La pieza de cierre, muchas veces llamada el dispositivo de cierre, es la barrera física usada en la válvula para detener el flujo, estrangular el flujo o permitir pasar completamente el flujo. Los actuadores remotos se usan para controlar válvulas en el campo. Cuando el actuador recibe una señal desde el PLC, el actuador abre o cierra la válvula. Los actuadores electromecánicos son usados para ABRIR O CERRAR las válvulas cuando la velocidad de apertura o de cierre de la válvula no es crítica, y cuando la válvula no se abre o se cierra con frecuencia. El vástago de la válvula es el que conecta la pieza de cierre y el actuador. El actuador eleva, baja o gira el vástago de la válvula, el cual provoca un cambio correspondiente en la pieza de cierre. Las válvulas de movimiento lineal se cierran elevando o bajando el vástago de la válvula y la pieza de cierre. Las válvulas de movimiento rotatorio cierran girando la pieza de cierre.

SECCIÓN 2 - VÁLVULAS DE AISLAMIENTO Y DE SECCIONALIZACION •

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Las válvulas de compuerta generalmente se usan para separar secciones de la tubería, estaciones de bombeo o del área de almacenamiento cuando se requiere mantenimiento o por razones operacionales. Las válvulas de tapón se usan para aislar y para desviar el flujo a los medidores y hacia los tanques cuando se requiere precisión absoluta. En esta aplicación, la válvula de tapón debe proveer un sello absoluto. El doble bloqueo y purga es un método que se usa para probar si la

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

•

válvula sella correctamente. Existe un drenaje en la base de la cavidad de la válvula. Si hay fuga de líquidos a través de los sellos, este es absorbido dentro la cavidad y fluye hacia drenaje. Si la cantidad de líquido drenado de la cavidad es mayor que el volumen de la cavidad, esto indicará la presencia de fugas. Las válvulas de bola no son de uso frecuente, normalmente se utilizan en los medidores y en los múltiples de los tanques, sin embargo son usadas con mayor frecuencia en las líneas de instrumentación.

SECCIÓN 3 - VÁLVULAS PARA FUNCIONES ESPECIALES •

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Una válvula de retención es una válvula de una sola dirección. Los líquidos pueden circular a través de la válvula en una sola dirección. Las válvulas de retención no tienen vástago ni actuador. Las válvulas de retención se abren por la presión de los líquidos que circulan en la dirección deseada. La función principal de la válvula de retención es la de prevenir la inversión de los líquidos en el oleoducto. La válvula de alivio de presión es una válvula que se abre para aliviar la presión de un tanque o de una tubería ocasionada por la expansión termica debido a las altas temperaturas ambientales o a condiciones de emergencia como incendios. Los acoplamientos de válvulas de bloqueo tienen sistemas de desviaciones temporales instalados en las líneas para caundo se requiera mantenimiento.

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

GLOSARIO

accesorios de la válvula para entaponar es un sistema de derivación temporal (bypass) que se instala directamente sobre la tuberías cuando una sección requiere reemplazo, reparación o modificacion. (p.32) actuadores son equipos utilizados para controlar las válvulas en el campo. (p.8) alta presión de vapor (HVP) refiere a la presión de vapor que se produce en una tubería que transporta hidrocarburos con vapor a presiones superiores a los 50 psi (340 kPa) absolutos a 100 F (38 grados C.). (p.18) anillo de asiento es un sello que ayuda a mantener la pieza de cierre contra el asiento. (p.7) cochino herramienta equipada con una serie de instrumentos que permiten la recolección de información acerca de las condiciones físicas del oleoducto. El cochino es propulsado por el producto dentro del oleoducto y en su desplazamiento va limpiando las paredes del oleoducto y separando los diferentes batches del producto. cuerpo de la válvula es la carcaza de la válvula, en la cual está alojada la pieza de cierre. (p.4) disco de ruptura disco de metal que se rompe cuando la presión en la línea excede el límite de presión máximo especificado para el disco. Al romperse el líquido fluye a través de la tubería.(p.31) doble bloqueo y purga es un proceso que se usa para verificar la integridad de los sellos sobre las válvulas. El cuerpo de la cavidad de la válvula queda aislada de la tubería cuando esta se cierra y el drenaje al pie de la válvula se abre. Si hay más líquidos que el volumen del flujo de la cavidad, entonces el sello de la válvula tendrá una pérdida de líquido. (p.21) guarnición de la válvula es la parte removible de la válvula, incluye la pieza de cierre, los asientos, los sellos y los anillos de asiento, el desgaste de estas piezas determina cuando se le realizará mantenimiento a la válvula. (p.7)

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

indicador de posición es un indicador en la válvula que indica si la válvula de compuerta, de bola o de tapón esta abierta o cerrada. pieza de cierre es una barrera física que se usa en las válvulas(p.5). sello componente de la válvula, generalmente esta compuesto de un material resistente que garantiza que la pieza de cierre de la válvula este correctamente ajustada contra los asientos. Se usa para prevenir filtraciones en la válvula. (p.7) sombrerete de la válvula es la cubierta de la válvula. (p.5) válvula de alivio de presión es una válvula que se abre automáticamente para aliviar la presión de la línea cuando la misma es superior a los límites seguros de operación. (p.29) válvula de asiento está dentro del cuerpo de la válvula, cerca de la pieza de cierre. (p.7) válvula de bola es una válvula que se cierra al rotar una abertura circular hacia el tapón esférico en dirección de la pared de la válvula. (p.21) válvula de compuerta válvula que se cierra al bajar una compuerta plana la cual permite el bloqueao del flujo de los líquidos que pasa a través de las tuberías. Existen dos tipos de válvulas de compuertas: tipo losa y tipo cuña. válvula de movimiento lineal una válvula cuya pieza de cierre se levanta o se baja para permitir el cierre o la apertura de la válvula. (p.6) válvula de movimiento de rotación es una válvula cuya pieza de cierre rota para abrir o cerrar. (p.6) válvula de presión baja (LVP) refiere a la presión de vapor que se produce en una tubería que transporta hidrocarburos con vapor a presiones inferiores a los 50 psi (340 k pa) absolutos a 100 grados F (38 grados C). (p.18)

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PROGAMA DE ENTRENAMIENTO PARA OPERACIONES DE DUCTOS

válvula de retención es una válvula que deja pasar el flujo en una sola dirección. (p.26) válvula de retención tipo chapaleta tipo de válvula de retención que tiene una chapaleta conectada a través de una bisagra a la parte superior del tubo. El flujo desplaza la válvula hacia la posición de apertura. Cuando no existe flujo, la chapaleta se baja para prevenir la inversión del fluído. (p.26) válvula de retención wafer tipo de válvula de retención. Contiene dos discos sujetados al diametro de la tubería. El flujo desplaza la válvula hacia la posición de apertura. Cuando no existe flujo, un resorte cierra el disco para prevenir la inversión del flujo. (26) válvula de tapón válvula que se cierra mediante la rotación de la abertura en dirección del tapón cilíndrico hacia la pared del tubo.(p.19) vástago de la válvula conecta la pieza de cierre con el actuador. (p.6) volante mecanismo que opera manualmente el actuador mecánico. Permirte al operador de campo y al personal de mantenimiento controlar la válvula. (p.9)

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VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

REPASO 1

REPASO 2

REPASO 3

1. a

1. c

1. b

2. b

2. a

2. b

3 b

3. c

3. c

4. d

4. b

4. d

5. c

5. c

5. b

6. a

6. b

6. a

7. d

7. a

7. a

8. c

8. d

RESPUESTAS

9. b 10. b

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