Válvula de bola de muñón

Definición

La válvula de bola de muñón es un dispositivo esencial para regular el flujo de fluidos: vapor, gas o petróleo en la tubería. Se trata de diseños de un cuarto de vuelta con una bola capaz de girar 90 grados sobre su eje para bloquear o permitir el flujo de fluido. Estas válvulas tienen un diseño de disco esférico en el centro, que gira para regular el ciclo de flujo de arranque-parada. El disco a menudo llamado bola viene diseñado con un pequeño eje sobresaliente en la parte superior e inferior que se apoyan mecánicamente. En este caso, el flujo se controla mediante la posición de un agujero en el centro de la bola. Por su versatilidad, las válvulas de bola montadas Trunnion son útiles en industrias donde se requiere dicha operación de cierre.

Las válvulas de bola Trunnion tienen un respaldo adecuado para la bola. El soporte tiene una forma similar a un eje y se llama muñón. Trunnion absorbe cualquier presión adicional proveniente del flujo, lo que reduce la presión en el asiento de la válvula y la bola. Las válvulas de bola montadas en muñón encuentran su uso en implementaciones a gran escala que requieren un par de operación bajo.

Función

La válvula muñón es un dispositivo que controla el flujo de fluidos en las tuberías regulando el ciclo de cierre. Contiene los elementos necesarios para habilitar o inhabilitar el flujo de fluidos a través de la tubería. Está construido para integrar secciones de tubería o tubo para actualizar esta función.

Estructura

Las válvulas de bola Trunnion tienen una estructura similar a las válvulas de bola tradicionales que se ven alrededor. La diferencia que aporta es que las válvulas de bola tienen más anclajes mecánicos para soportar la bola. La pelota recibe un soporte sólido desde los dos extremos en su eje x. Lo mantiene en su lugar y lo hace muy fácil de controlar.

En la válvula de bola montada en muñón, el diseño viene con ejes mal cuidados en su parte superior e inferior, que están soportados mecánicamente. Con esto, se hace adecuado para diámetros mayores y presiones más altas. En el diseño montado en Trunnion, la bola se mantiene en posición comprimiendo los anillos del asiento en los dos extremos.

La pelota, por su flexibilidad, permite una buena medida de movimiento. Mientras está en uso, flota moderadamente corriente abajo hacia el anillo del asiento para sellar. Si las cargas sobre la bola flotante son mucho mayores, los anillos del asiento no podrán dar el soporte necesario a la bola. Aquí es cuando entra la potencia del muñón. En un diseño de muñón, los anillos del asiento son las partes que flotan contra el diseño tradicional donde flota la bola.

Cuerpo

El cuerpo de la válvula es la carcasa que la mantiene en su lugar y ofrece soporte al interior de la válvula de bola. El material para este diseño puede estar compuesto por diferentes productos dependiendo del tipo de aplicación para el que se utilice. Algunos de los materiales comúnmente utilizados son acero al carbono, acero al carbono de baja temperatura, acero inoxidable, dúplex, Inconel y super dúplex.

Pelota

Este es un disco en forma de bola esférica a través del cual gira para detener o iniciar el flujo en un movimiento de rotación sólido. Está conectado al Trunnion en un extremo y al vástago en el otro. La bola se fija en una posición mientras gira. Los asientos de la válvula de bola de muñón a menudo están en contacto con esta bola, lo que reduce el par.

Asiento

El asiento de la válvula de bola Trunnion es una característica de diseño que rodea la bola. Cuando el actuador se enciende, los asientos mantienen la bola firmemente en su lugar, bloqueando el acceso. Hay dos tipos, es decir, metal o blando (teflón). Esto hace que se mueva en la dirección de la pelota.

Asiento

Muñón

Hay un eje adicional en la válvula de bola del muñón que sujeta la bola en su posición desde abajo. Este eje simple es el Trunnion. Su función es mantener la pelota firmemente adherida. A veces, el muñón es una extensión de la bola esférica, mientras que, en otras válvulas de bola montadas sobre muñón, está unido al disco de la bola esférica mediante juntas soldadas.

Vástago

El vástago de la válvula de bola de muñón ayuda a conectar la bola y el actuador. Está conectado a la bola con un eje adicional que ayuda a asegurar la bola en su lugar. Además, regula el movimiento de la pelota. Las válvulas de bola montadas en muñón tienen vástagos anti-explosión reforzados, por lo que pueden soportar temperaturas presurizadas e intensas sin causar ningún daño.

Inyección

Los accesorios de inyección están diseñados en el área del asiento y el vástago. Cuando el sellado se ve comprometido y se producen fugas, la grasa se puede inyectar a través de un accesorio de inyección de sellador. El sellador inyectado funciona como un sello parcial para detener más fugas.

Inyección

Sin embargo, debe tenerse en cuenta que los accesorios de inyección de sellador son solo para fines de emergencia.

Estándar de diseño

La válvula de bola de muñón está diseñada por API6D o API608, y cumple con los estándares requeridos por la industria como ASME B16.5, ASME B16.34 y ASME B16.10. Están construidos para ser resistentes al fuego según API 607.

Material típico

La válvula de bola Trunnion es accesible en materiales de cuerpo forjados o fundidos (divididos o monobloque). Las estructuras forjadas se utilizan a menudo para válvulas de alta presión y diámetros mayores.

Los materiales típicos para el diseño de válvulas de bola montadas en muñón incluyen:

A. Body/Closures – F304L, A105, A182 F304, F316, F51, F316L, F53, A350 LF2, LF3, Inconel, Monel, Hastelloy(Forging), A351 CF3, A351 CF8, A216 WCB, A351 CF3M, A351 CF8M, A890 4A/ 5A, A352 LCC/ LCB (Casting)

B. Ball- CS+ENP, F304L, F316, A182 F304, F316L, F51, CS+TCC, CS+Ni60, F53

C. Seat retainer- A182 F304, CS+ENP, F304L, F316, F51, F53, F316L, CS+Ni55, CS+TCC.

D. Stem – A182 F51, A182 F6a, A182 F316, 17-4PH,

E. Packing- RPTFE, Graphite, PTFE,

MATERIAL DEL ASIENTO

PTFE: El PTFE virgen es, con mucho, el material de sellado de calidad excepcional más utilizado. Tiene atributos adecuados para la mayoría de los servicios. Tiene una excelente resistencia química a través de la válvula y también tiene un bajo coeficiente de fricción.

RPTFE: RPTFE (conocido como PTFE reforzado) generalmente se crea agregando un 15 por ciento de fibra de vidrio al PTFE virgen. Tiene capacidades de presión-temperatura mejoradas que el PTFE virgen y viene con una mayor resistencia al desgaste. Es eficaz contra la deformación en carga.

PCTFE: PCTFE es un homopolímero de clorotrifluoroetileno con alta tensión de tracción y tiene una baja deformación en carga.

Nylon 6: El nylon es un material de asiento ascendente para válvulas de clase 600. Es extremadamente robusto y puede ser útil en aceite, aire y otros medios. Es apropiado para agentes oxidantes fuertes.

Devlon: Devlon es una poliamida de fuerte peso molecular especialmente adecuada para aplicaciones de alta temperatura y presión en la industria del gas y el petróleo. Además, es un material de mínima absorción de humedad.

PEEK: PEEK es un termoplástico avanzado de alto rendimiento. Es muy bueno para la exposición continua al agua caliente y los productos químicos debido a su alta resistencia.

PPL: PPL (poliparafenileno) es un material de asiento excepcional que tiene un bajo coeficiente de fricción. Puede soportar presiones extremas y también resistente a la temperatura.

TFM: TFM (PTFE modificado) es un diseño mejorado de PTFE modificado químicamente con propiedades mejoradas al tiempo que conserva los beneficios comprobados del PTFE convencional.

Metal: Los asientos de metal (típicamente estelita) se emplean en situaciones de choque hidráulico, medios abrasivos tapajuntas y en situaciones extremas.

MATERIAL DE JUNTAS TÓRICAS

NBR Buna-N: NBR Buna-N (NBR) es un polímero duradero y para todo uso de agua dura, aceite, solvente y fluidos hidráulicos.

HNBR: HNBR (NBR hidrogenado) se puede comparar con NBR en términos de estabilidad de los medios, pero viene con una mejor estabilidad frente a la oxidación y al calor.

Viton: Viton (fluorocarbono) es un elastómero de fluorocarbonos que cumple con una amplia variedad de sustancias químicas. Produce un alto rendimiento en ácidos minerales, hidrocarburos clorados, soluciones salinas y aceite de petróleo.

EPDM: EPDM tiene buena resistencia a la abrasión y al desgarro, con una excelente resistencia química a una gama de alcalinos y ácidos. Esto es susceptible al aceite, ácidos fuertes y alcalinos fuertes y no debe aplicarse en líneas aéreas comprimidas.

FVMQ Fluorosilcione: FVMQ Fluorosilcione es una cadena de polímero de silicona de cadena lateral fluorada para una mejor resistencia al aceite. Las propiedades físicas y mecánicas se asemejan mucho a las de la silicona.

Estos y muchos más son algunos de los materiales típicos utilizados para el diseño de la válvula de bola de muñón.

Principales características

Hay muchas características de la válvula de bola montada en muñón. Entre los principales se encuentran:

Sello de emergencia

Para una válvula de bola montada en muñón, está diseñada para tener una inyección de sellador en el asiento y el vástago. En el caso de un sello fallido, se podría lograr un sello de emergencia temporal mediante selladores de inyección.

Antic estático

Debido a que el vástago y la bola de una válvula de bola de muñón están suspendidos en partes no metálicas, existe la posibilidad de que se acumule una carga estática en el vástago / bola. Para esto, se incluyen una bola antiestática y un resorte de metal en el diseño para retener el contacto de metal con metal dentro del vástago o bola giratoria y el cuerpo de la válvula que ayuda a conectar a tierra las cargas al cuerpo de la válvula del diseño.

Vástago a prueba de explosiones

El vástago de la válvula de muñón está hecho con un hombro al final de la parte inferior. Está asegurado por la caja de llenado en caso de que el vástago en determinadas condiciones de trabajo explote por error. Hay varios diseños para esto.

Diseño a prueba de fuego

El diseño de la válvula de bola de muñón está probado y certificado como a prueba de incendios, lo que evita la propagación del fuego y la contaminación ambiental. El producto se prueba y se encuentra de acuerdo con API 607 ​​o API 6FA.

Clasificación de la válvula de bola de muñón

Basado en la configuración del cuerpo

Las características de la configuración del cuerpo indican cómo se puede usar una válvula de bola y la facilidad de reparación y mantenimiento. Con base en estos parámetros, se examinarán tres tipos de válvulas de bola de muñón:

Válvula de bola de muñón de entrada lateral

Este tipo de diseño también se conoce como válvula de bola montada en muñón de cuerpo dividido. Monta su bola desde el lateral. A menudo están hechos de metal forjado. En este diseño, el cuerpo a menudo se divide en tres o dos piezas que se unen como extensiones. Una parte del cuerpo suele ser más grande que el resto del diseño. Esta pieza más grande contiene el relleno que se enrolla alrededor de la pelota y la pelota misma. Para este diseño, se pueden reparar fácilmente y se pueden inspeccionar, ya que se puede sacar la pieza más pequeña para acceder a la válvula.

Ventajas

• El diseño reduce los defectos comúnmente asociados con un diseño de fundición.
• Son simples y fáciles de construir.
• Son fáciles de reparar.
• Sus mecanismos de ajuste son muy fáciles de alinear.
• Ofrecen la ventaja de un rendimiento confiable, un sobre compacto y una solución rentable.
• Son ampliamente utilizados y, por lo tanto, deberían estar fácilmente disponibles.

Desventajas

• Podría ser difícil de limpiar.
• El estrangulamiento hace que el asiento parcialmente expuesto se oxide

Válvula de bola de muñón de entrada superior

Esta válvula de muñón es un diseño único que ensambla la bola desde la parte superior. En su mayoría están hechos de fundición de metal.

La válvula de bola está diseñada con una tapa desmontable encima de la válvula de bola. Se puede acceder fácilmente a las partes interiores quitando el capó. Las válvulas son fáciles de desmontar y montar. El mantenimiento y la reparación de la válvula de bola del muñón se pueden realizar fácilmente sacándola de la tubería.

Ventajas

• La construcción requiere una conexión de rosca mínima
• Ofrece una estructura sencilla
• Viene con un pequeño volumen
• Es de diseño ligero
• Ofrece un sellado confiable
• Ofrece un mantenimiento sencillo
• Da fácil acceso a otras partes internas de la válvula
• Minimiza las rutas de fuga

Desventajas

• Posee capacidades de regulación y estrangulamiento deficientes debido a su diseño para cierre y no modulación de flujo.
• Es propenso a la cavitación.

Válvula de bola de muñón de cuerpo soldado

Este diseño es principalmente una aplicación para la transmisión de gas en tuberías enterradas. Son tamaños más grandes de aproximadamente hasta 60 pulgadas. Tienen clases de presión media hasta ASME 900 psi. El material RAM para el diseño puede ser fundición centrífuga o forja. Están hechos de una variedad de materiales, incluidos aceros al carbono y SS martensíticos. Las principales características técnicas de las válvulas incluyen un vástago anti-explosión y un diseño de asiento de válvula accesible en tres patrones de diseño diferentes de:

• DPE (efecto de doble pistón): aquí, el asiento puede ser energizado por presión aguas arriba o por presión en la cavidad corporal.
• SPE (Efecto de pistón único): en este diseño, el asiento se puede energizar con presión aguas arriba y ninguna otra.
• DUAL (SPE upstream y DPE downstream): Combina los diseños de dos asientos descritos anteriormente. Se puede garantizar un doble bloqueo en caso de falla del sellado del asiento.

Ventajas

• Tiene construcción compacta y menor peso
• Tiene menos vías de fuga

Desventajas

• Difícil de realizar el mantenimiento de la válvula donde se instaló

Basado en Bore

Un agujero en una válvula de bola es el agujero presente en el centro de la bola. Hay dos tipos de este diseño para válvulas de bola de muñón según el tamaño del orificio.

A pleno

En el caso del diseño de válvulas de bola de muñón de paso total, el diámetro del orificio se alinea con la tubería conectada. Cuando se abre la válvula, el medio puede fluir sin obstáculos desde el orificio. Son útiles en áreas o plantas donde se necesita pigging.

Ventajas

• Son diseños de menor tamaño
• Minimizan la caída de presión resultante de válvulas de puerto reducidas

Desventajas

• Son mas pesados
• Son mas caras

Diámetro reducido

Una válvula de paso reducido es un diseño que tiene un diámetro interior menor que el diámetro de la tubería conectada. La trayectoria del flujo del canal es limitada y da como resultado una mayor pérdida de energía. Son aplicables a la industria del gas y el petróleo.

Ventajas

• Crean una caída de presión en una tubería
• Son de menor tamaño
• Tener un bajo costo

Desventaja

La bola hueca puede atrapar líquido cuando está en posición cerrada.

Basado en material de sellado

Una válvula de bola consta de dos estilos de asiento, asiento blando y asiento metálico. Las válvulas de bola de muñón de asiento blando se asientan con un material termoplástico como PTFE y Devlon. Las válvulas de bola con asiento metálico utilizan metales como material de asiento como Inconel y Hastelloy. El tipo de asiento de válvula de bola tiene su propia característica y, por lo tanto, tiene sus propias ventajas y desventajas.

Asiento suave

Los asientos blandos suelen estar construidos con sustancias termoplásticas como PTFE. Son ideales para entornos donde es necesaria la compatibilidad química y el entorno donde el sello más hermético es esencial.

Asiento suave

Sin embargo, los asientos blandos no deben usarse en líquidos sucios o abrasivos. En tales condiciones, los asientos blandos pueden romperse y provocar fugas en la válvula.

Ventajas: Bueno para servicios de fluidos limpios

Desventajas: Not suitable for abrasive media

Asiento de metal

La principal diferencia entre las válvulas de asiento metálico y las válvulas de bola de muñón de asiento blando es su capacidad para resistir altas temperaturas y duras condiciones de servicio. Pueden soportar golpes hidráulicos severos, flasheo, fluido de proceso abrasivo y temperaturas más altas de hasta 1,000 ° F y más. También son adecuados para su uso en aplicaciones de alta corrosión o erosión.

Asiento de metal

Ventajas

• Excelente resistencia a la corrosión y al desgaste.
• Tasa de torque más baja.
• Cierre hermético y control suave.
• Estabilidad bajo presión y amplio rango de temperatura y presión.
• Puede soportar líquidos agresivos y lodosos

Desventajas

• No reparable en campo
• Diseño pesado
• Tienen una alta tasa de fugas.

Basado en la estructura corporal

El cuerpo de la válvula de una válvula de bola de muñón puede tener una o más piezas unidas a través de juntas soldadas. Hay dos tipos de válvulas de bola de muñón según su número de piezas.

Válvula de bola dividida de dos piezas

Esta válvula viene con dos piezas de la carcasa que se unen entre sí mediante conexiones roscadas. Una pieza de la carcasa se puede abrir fácilmente para alcanzar la válvula para repararla o limpiarla. Sin embargo, la válvula debe estar separada de la tubería; luego, se puede instalar la cubierta.

Válvula de bola dividida de tres piezas

Las válvulas de bola de muñón de tres piezas van un paso por delante de su versión de dos piezas. Tienen tres partes de la carcasa que están atornilladas. Debe quitar una sección para acceder al interior de la válvula para mantenimiento y reparación. Sin embargo, no es necesario desconectar la válvula de su tubería para quitarla para mantenimiento.

Basado en el material del cuerpo

Válvula de bola forjada

Las válvulas de bola de muñón de acero forjado se fabrican mediante un proceso de “forjado”. La forja se basa en la aplicación de energía térmica a bloques de acero sólidos y luego en el uso de fuerzas mecánicas para procesar el acero en un producto terminado. Este método se utiliza para producir válvulas extremadamente sólidas y resistentes. Las válvulas de acero forjado SIO, por ejemplo, se utilizan en el procesamiento de minería y minería, manejo de agricultura y ganadería, aeronáutica, industria automotriz, fábricas de ladrillos, plantas de aguas pluviales, plantas de procesamiento, plantas de asfalto, industrias de energía y agua, productos farmacéuticos, industria química, industria cosmética y más.

Ventajas

• Have uniform dimensional tolerance and thickness
• Have high intensity and integrity
• Have acceptable directional flow path

Desventaja

• Viene con un costo mayor

Válvula de bola de fundición

La fundición es una especie de moldeo por inyección, vertiendo metal líquido fundido en el molde preparado. Después de la refrigeración, da forma a las piezas fundidas. Técnicamente, la fundición se puede clasificar en fundición en arena, fundición a presión, fundición de inversión, fundición de concha, fundición sin cavidad, fundición a baja presión, fundición por gravedad, etc.

La fundición de la válvula significa que las piezas, incluido el marco y el bonete, están fundidas. A diferencia de la forja, la fundición utiliza metal líquido para producir válvulas. La fundición es eficaz para fabricar opciones con tamaños, patrones y formas complejas.

Ventajas

• Son fáciles de fabricar en diseños complejos
• Viene a un costo menor que las válvulas forjadas

Desventaja

• Susceptible a la corrosión intergranular
• Tiene problemas de porosidad
• Sufre defectos de bolsas de arena
• Sufre debilidad por estrés en alta proporción

Solicitud

Las válvulas de bola Trunnion son increíblemente versátiles. Se utilizan en muchos tipos diferentes de industrias debido a sus características personalizables. Por ejemplo, la válvula de bola montada sobre muñón cuenta con juntas tóricas y paquetes de vástago a prueba de incendios que evitan fugas. También viene con accesorios de inyección de sello de acero inoxidable para sellado de asiento o vástago de emergencia. Las válvulas de bola montadas en muñón se utilizan ampliamente en las industrias química, petroquímica, de petróleo y gas, GNL e hidrocarburos.

También se utilizan para una variedad de aplicaciones, incluidos patines como turbinas, compresores, generadores y separadores, gas de campo, polímeros, GNL, plantas de procesamiento de petróleo crudo y gas industrial, parques de tanques, aplicaciones de procesos automatizados, procesamiento de hidrocarburos y refinerías de petróleo. líneas de materia prima. Las válvulas de bola de muñón son adecuadas para aplicaciones a gran escala, de alta presión, compactas y de baja temperatura.

Las aplicaciones específicas incluyen:

• Aplicaciones aéreas, gaseosas, a y líquidas
• Sistemas de agua de refrigeración y agua de alimentación
• Servicio de vapor
• Válvulas de raíz de instrumentos

Por qué y cómo mantener las válvulas de bola con muñón

Es importante mantener las válvulas de bola Trunnion en un rendimiento óptimo. Es por eso que el mantenimiento de todas las válvulas es vital. El mantenimiento de las válvulas de bola Trunnion las hace disponibles para su uso en la instalación durante mucho más tiempo.

Las válvulas de asiento blando, aunque ofrecen las ventajas de un cuarto de vuelta, solo son adecuadas para un servicio limpio. Como la mayor parte del servicio no está completamente limpio, existen opciones de mantenimiento. Como verá en el caso de las válvulas de bola de muñón, el uso de inyección de sellador de emergencia a menudo puede atraer escombros al asiento y dañarlo aún más.

El enjuague es necesario

Se debe utilizar un agente de lavado por este motivo para facilitar la limpieza. Se requiere una lubricación continua en las partes móviles para evitar la oxidación y el desgaste.

La válvula de bola montada sobre muñón asegura que las instalaciones de inyección de sellante tengan las válvulas de control interno correctas y también asegura que la válvula esté equipada con accesorios de cuerpo, ventilación y drenaje, inyectores de empaque y líneas de elevación, si es necesario. Para la inyección de sellador de emergencia, la inyección de lubricantes sintéticos en el asiento y el área del sello permite sellar el asiento con fugas en caso de emergencia.

Las inserciones blandas del asiento pueden verse afectadas por la menor cantidad de contaminantes atrapados en la tela.

Como se mencionó anteriormente, se deben usar agentes de lavado para eliminar la grasa del área del asiento, ya que esto puede causar más daño al asiento a medida que se atraen más desechos.

Los escombros de construcción que quedan en la línea causarán estragos en las válvulas de asiento blando, ya que las partes aguas arriba se contaminarán. Se recomienda purgar el nitrógeno de la línea antes de girar una válvula de asiento blando. Al inyectar sellador en el área del asiento, el par de la válvula se puede reducir hasta en un 40 por ciento, y muchos operadores optan por retener el lubricante sintético en el área del asiento para esto.

Las reparaciones y la pulverización son cruciales

La pulverización es otro método de mantenimiento para la válvula de bola Trunnion. No rociar las impurezas del asiento de la válvula aumentará el torque en un 80%. Esto hace que el cierre de emergencia y las válvulas funcionales sean un problema importante.

Las inspecciones y reparaciones continuas son necesarias para mantener un funcionamiento saludable en las plantas. Como siempre, consulte a un profesional de reparación de válvulas en línea, ya que existen varios escenarios según la operación, el tamaño, la clase y el diseño del sistema que está utilizando.