¿Qué es una válvula de bola ignífuga?
Las válvulas de bola ignífugas son válvulas diseñadas para reducir las fugas y las emisiones fugitivas aguas abajo en caso de que estén expuestas a incendios a alta temperatura. Dado que la mayoría de las válvulas están hechas de materiales no aleados para el sellado, tienen que mantener su funcionalidad incluso a altas temperaturas o fallar de una manera predecible que diferencia a las válvulas de bola a prueba de fuego de otros tipos de válvulas de bola. Hay ciertas normas de diseño y prueba que se tienen en cuenta en las válvulas de bola seguras contra el fuego. Los fabricantes de válvulas de bola de seguridad contra incendios siguen estas normas para garantizar que la válvula pueda funcionar como es debido. Las válvulas de bola ignífugas se accionan manualmente mediante una palanca manual o con un actuador. El actuador que se puede utilizar para las válvulas de bola de seguridad contra incendios es eléctrico o neumático. Una válvula de bola a prueba de fuego debe ser capaz de mantener su capacidad de contener la presión durante y después de una determinada duración de la exposición al fuego. Una válvula de bola ignífuga se utiliza debido a la posible fuga de fluidos inflamables o peligrosos de la válvula en caso de incendio. Si se utiliza una válvula de bola que no es segura contra incendios y se produce un incendio, se producirá una fuga de fluido del vástago de la válvula. La fuga de fluido apoyará el fuego y lo hará crecer más que antes. Por lo tanto, se necesita una válvula de bola ignífuga para que no haya fugas de líquido cuando se exponga al fuego. Las válvulas de bola ignífugas se utilizan sobre todo en las plantas de refinado y procesamiento químico para ayudar a manejar los fluidos inflamables. Los fabricantes de válvulas de bola ignífugas se encargan de garantizar el cierre hermético de la válvula durante y después de un incendio.
¿Cómo funciona una válvula de bola a prueba de incendios?
Se evitan dos tipos de fugas de fluido mediante el uso de una válvula de bola de seguridad contra incendios que se encuentra antes del fuego y después del fuego. La fuga puede producirse por el vástago o por el asiento. Los dos métodos se utilizan para lograr un diseño de válvula de bola a prueba de incendios. Un método es el uso de un componente a prueba de fuego y el otro método es el uso de un componente no a prueba de fuego apoyado por un diseño especial que evita las fugas después de que el material se derrita. El método de utilizar un componente a prueba de fuego utiliza un asiento metálico, un inserto de asiento de grafito y una empaquetadura de grafito en el vástago. En una válvula de bola ignífuga con una empaquetadura en el vástago y un inserto en el asiento, el grafito permanece incluso cuando la válvula está expuesta al fuego. El otro método utiliza una empaquetadura de vástago termoplástica y un material de asiento termoplástico como el PTFE. En el diseño del asiento, el termoplástico se funde en caso de alta temperatura y la estanqueidad de la válvula se obtiene mediante el uso de un cuerpo mecanizado que sirve de junta secundaria. En la empaquetadura del vástago, el material de sellado termoplástico se apoya en el uso de una junta de grafito como empaquetadura secundaria en caso de incendio.
Figura: Componentes de la válvula de bola de seguridad contra incendios.
También se mantiene el funcionamiento normal de una válvula de bola de seguridad contra incendios que abre y cierra el flujo de fluido. El funcionamiento de una válvula de bola de seguridad contra incendios para permitir el flujo de fluido depende de una bola con un orificio en su centro. Para abrir una válvula de bola de seguridad contra incendios, la manija se gira durante 90o . Esto hace que la manija, que está conectada a la bola a través de un vástago de la válvula, gire la bola. Cuando la bola se gira durante 90o se pone en línea con la tubería y así permite que el fluido fluya. Para cerrar la válvula de bola de seguridad contra incendios, la manivela se gira otros 90o en dirección contraria a la que se giró al abrir la válvula. Esto hace que el orificio de la bola gire y se vuelva perpendicular a la tubería, bloqueando así el flujo de fluido.
Figura: Funcionamiento de una válvula de bola de seguridad contra incendios.
Tipos de válvulas de bola de seguridad contra incendios
Válvulas de bola forjadas de seguridad contra incendios
Se trata de una válvula de bola ignífuga que se fabrica mediante el método de forjado. El método de forja para fabricar una válvula de bola ignífuga consiste en dar forma a un material metálico mientras está en estado sólido. En este método, se utilizan herramientas industriales y calor para aplicar una fuerza de compresión que doble el material metálico. Las matrices se utilizan para dar forma y cortar los materiales para crear la válvula bola ignífuga requerida. Las válvulas de bola ignífugas forjadas tienen la ventaja de ser muy resistentes, lo que las hace adecuadas para aplicaciones de alta temperatura y alta presión. Cuando se fabrica una válvula de bola ignífuga forjada, la estructura del grano se refina, lo que aumenta la resistencia general al impacto del producto final. Además, gracias al método de forjado, las válvulas de bola ignífugas producidas tienen menos grosor, lo que ayuda a minimizar la fatiga térmica cuando la válvula está en funcionamiento.
Válvulas de bola fundidas de seguridad contra incendios
Se trata de válvulas de bola ignífugas que se han fabricado mediante el método de fundición. El método de fundición utiliza metal fundido para formar la válvula de bola. El material metálico se calienta a alta temperatura para que se funda. El material fundido se vierte en moldes. El material fundido tiene tiempo para enfriarse y solidificarse, tras lo cual se expulsa del molde. El método de fundición puede crear válvulas de bola ignífugas con patrones, formas y tamaños complejos. Las válvulas de bola ignífugas fundidas son más rentables y hacen que las válvulas sean más baratas, ya que reducen los costes de mecanizado, a diferencia del método de forja.
Válvula de bola ignífuga de una sola pieza
Se trata de una válvula de bola a prueba de incendios con un cuerpo sólido de fundición. El cuerpo único de fundición ayuda a reducir el riesgo de fuga de fluidos. Las válvulas de bola ignífugas de una sola pieza son las más baratas. Las válvulas de bola ignífugas de una sola pieza no se pueden limpiar ni reparar, ya que no se pueden abrir. Estas válvulas se desechan cuando desarrollan un problema.
Figura: Válvula de bola ignífuga de una sola pieza.
Válvula de bola ignífuga de dos piezas
Se trata de una válvula de bola ignífuga que se compone de dos piezas: una pieza formada por el cuerpo y una conexión final y la segunda pieza formada por el embellecedor y la segunda conexión final. Una válvula de bola ignífuga de dos piezas tiene la ventaja de que puede abrirse para limpiarla, repararla e inspeccionarla cuando sea necesario. Una válvula de bola de seguridad contra incendios de dos piezas necesita ser retirada de la tubería para separar las dos piezas para su reparación o limpieza.
Figura: Válvula de bola de dos piezas de seguridad contra incendios.
Válvula de bola de tres piezas con seguridad contra incendios
Se trata de una válvula de bola a prueba de incendios que se compone de tres piezas que es el cuerpo y dos juntas de extremo. Las tres piezas se sujetan entre sí mediante el uso de pernos y tuercas. Una válvula de bola ignífuga de tres piezas permite retirar los asientos, la bola y el vástago de la tubería para su inspección, limpieza o reparación. Las válvulas de bola de seguridad contra incendios de tres piezas son muy convenientes para las reparaciones, pero son más caras en comparación con sus homólogas de una o dos piezas.
Figura: Válvula de bola de tres piezas de seguridad contra incendios.
Válvulas de bola de tres vías con seguridad contra incendios
Se trata de una válvula de bola a prueba de incendios con tres puertos. Una válvula de bola de tres vías a prueba de incendios puede tener una configuración de puerto en L o en T. Una válvula de bola de seguridad contra incendios de tres vías funciona girando la manilla, que a su vez hace girar la bola para alinear los orificios de la bola con los puertos de entrada y salida de la válvula, según sea necesario. La configuración en forma de L de una válvula de bola de seguridad contra incendios suministra fluido a través de 90o desde el puerto de entrada hasta el puerto de salida. La válvula de bola de seguridad contra incendios en forma de L se utiliza para desviar el flujo de fluido y para aplicaciones de encendido/apagado. La válvula de bola de seguridad contra incendios de tres vías en forma de T se utiliza para mezclar flujos de fluidos o desviar el flujo de fluidos. Cuando se utiliza para mezclar el flujo de fluido, se mezclan dos flujos de los dos puertos de entrada y salen por un puerto de salida. Cuando la válvula de bola de seguridad contra incendios de tres vías en forma de T se utiliza para desviar el flujo de fluido, desvía una corriente de fluido de la entrada para formar dos corrientes de fluido a través de los dos puertos de salida.
Figura: Válvula de bola de tres vías de seguridad contra incendios.
Normas de diseño para una válvula de bola a prueba de incendios
Norma API 608
Se trata de una norma de diseño a prueba de incendios aplicable a las industrias química y de refinerías
Norma API 6D
Se trata de una norma de diseño aplicable a las plantas de gas natural y petróleo.
NACE MR-0175
Se trata de una norma de diseño que se sigue en la construcción de materiales con respecto a la exposición al sulfuro de hidrógeno que puede producirse de forma natural en el gas natural y el petróleo crudo.
Normas de ensayo para las válvulas de bola de seguridad contra incendios
Norma de ensayo API 607
Esta es la principal norma de ensayo de fuego. Esta norma explica los parámetros utilizados en la prueba y la evaluación del rendimiento.
Norma de ensayo API 6D
Esta norma sirve como estándar de prueba y diseño. Como tal, en algunos documentos, es probable ver “con referencia a API 6D” en la norma de diseño o de prueba API 6D.
Aplicaciones de las válvulas de bola de seguridad contra incendios
Ventajas de las válvulas de bola de seguridad contra incendios
Desventajas de las válvulas de bola de seguridad contra incendios
Solución de problemas de las válvulas de bola de seguridad contra incendios
Fuga de fluido cuando la válvula de bola de seguridad contra incendios está cerrada
Funcionamiento poco fluido de la bola
Dificultad para accionar la válvula de bola de seguridad contra incendios
Fuga de vapor
Fugas en las tuberías
Resumen
Las válvulas de bola ignífugas son válvulas destinadas a reducir las fugas y las emisiones fugitivas cuando se exponen a incendios de alta temperatura. Las válvulas de bola ignífugas se diseñan y prueban de acuerdo con ciertas normas establecidas para garantizar su fiabilidad. Algunas de las normas que se siguen en el diseño de las válvulas de bola ignífugas son API 608, API 6D y NACE MR-0175. Una de las normas utilizadas para probar las válvulas de bola ignífugas es la norma API 607. Las válvulas de bola ignífugas pueden ser automáticas o de accionamiento manual. Una válvula de bola ignífuga funciona utilizando una bola con un orificio en su centro. El fluido en una válvula de bola ignífuga fluye a través de este orificio cuando la válvula se gira 90 gradoso . Hay varios tipos de válvulas de bola de seguridad contra incendios que incluyen válvulas de bola de seguridad contra incendios forjadas, válvulas de bola de seguridad contra incendios fundidas, válvulas de bola de seguridad contra incendios de una pieza, válvulas de bola de seguridad contra incendios de dos piezas, válvulas de bola de seguridad contra incendios de tres piezas y válvulas de bola de seguridad contra incendios de tres vías. Estas válvulas se utilizan en diferentes aplicaciones como la petroquímica, la industria química, el petróleo y el gas, las aplicaciones farmacéuticas, la cosmética, el procesamiento de alimentos y los medios de alta temperatura, entre otros. Las ventajas de las válvulas de bola de seguridad contra incendios son su rapidez de funcionamiento , su resistencia al fuego, su perfecta estanqueidad, su versatilidad, su durabilidad, su funcionamiento manual o automático, su capacidad de reparación y su gran resistencia.
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