Onde se usan as válvulas

Onde se usan as válvulas: en todas partes!

08 de novembro de 2017 Escrito por Greg Johnson

As válvulas pódense atopar en calquera lugar hoxe en día: nas nosas casas, baixo a rúa, en edificios comerciais e en miles de lugares dentro das centrais eléctricas e de auga, fábricas de papel, refinerías, plantas químicas e outras instalacións industriais e de infraestruturas.
A industria das válvulas é verdadeiramente de ombreiro amplo, con segmentos que varían desde a distribución de auga ata a enerxía nuclear, pasando polo petróleo e o gas augas arriba e augas abaixo. Cada unha destas industrias do usuario final utiliza algúns tipos básicos de válvulas; con todo, os detalles da construción e dos materiais adoitan ser moi diferentes. Aquí tes unha mostra:

TRABALLOS DA AUGA
No mundo da distribución de auga, as presións son case sempre relativamente baixas e as temperaturas ambientais. Estes dous datos da aplicación permiten unha serie de elementos de deseño de válvulas que non se atoparían en equipos máis desafiados como as válvulas de vapor de alta temperatura. A temperatura ambiente do servizo de auga permite o uso de elastómeros e selos de goma non adecuados noutros lugares. Estes materiais brandos permiten que as válvulas de auga estean equipadas para selar firmemente os goteiros.

Outra consideración nas válvulas de servizo de auga é a elección nos materiais de construción. Os ferros fundidos e dúctiles utilízanse extensamente nos sistemas de auga, especialmente en grandes liñas de diámetro exterior. As liñas moi pequenas pódense manexar bastante ben con materiais de válvulas de bronce.

As presións que ven a maioría das válvulas de auga son normalmente moi inferiores a 200 psi. Isto significa que non son necesarios deseños de paredes máis grosas a maior presión. Dito isto, hai casos en que as válvulas de auga están construídas para soportar presións máis altas, ata uns 300 psi. Estas aplicacións adoitan ser en acueductos longos próximos á fonte de presión. Ás veces, as válvulas de auga de maior presión tamén se atopan nos puntos de maior presión dunha presa alta.

A American Water Works Association (AWWA) emitiu especificacións que abarcan moitos tipos diferentes de válvulas e actuadores utilizados en aplicacións de obras de auga.

AUGAS RESIDUAIS
O outro lado da auga potable doce que entra nunha instalación ou estrutura é a produción de augas residuais ou sumidoiros. Estas liñas recollen todos os residuos de fluídos e sólidos e diríxeno a unha depuradora. Estas plantas de tratamento contan con moitas tubulacións e válvulas de baixa presión para realizar o seu "traballo sucio". Os requisitos para as válvulas de augas residuais en moitos casos son moito máis suaves que os requisitos para o servizo de auga limpa. As portas de ferro e as válvulas de retención son as opcións máis populares para este tipo de servizos. As válvulas estándar deste servizo constrúense de acordo coas especificacións de AWWA.

INDUSTRIA DE ENERXÍA
A maior parte da enerxía eléctrica xerada nos Estados Unidos xérase en plantas de vapor empregando turbinas de combustible fósil e de alta velocidade. Descolgar a tapa dunha central eléctrica moderna daría unha visión dos sistemas de tubaxes de alta presión e alta temperatura. Estas liñas principais son as máis críticas no proceso de xeración de enerxía de vapor.

As válvulas de reixa seguen a ser a principal opción para as aplicacións de encendido / apagado da central eléctrica, aínda que tamén se atopan válvulas globais de patrón Y con fins especiais. As válvulas de esfera de alto rendemento e servizo crítico están a gañar popularidade con algúns deseñadores de centrais eléctricas e están a facer incursións neste mundo dominado por válvulas lineais.

A metalurxia é fundamental para as válvulas en aplicacións de potencia, especialmente aquelas que operan nos rangos de presión e temperatura supercríticos ou ultra-supercríticos. F91, F92, C12A, xunto con varias aliaxes Inconel e aceiro inoxidable úsanse normalmente nas centrais eléctricas actuais. As clases de presión inclúen 1500, 2500 e nalgúns casos 4500. A natureza modulante das centrais eléctricas de punta (as que funcionan só segundo o necesario) tamén pon unha enorme tensión nas válvulas e nas tubaxes, o que require deseños robustos para manexar a combinación extrema de ciclismo, temperatura e presión.
Ademais das principais válvulas de vapor, as centrais eléctricas están cargadas con canalizacións auxiliares, poboadas por unha infinidade de válvulas de comporta, globo terrestre, retención, bolboreta e bola.

As centrais nucleares funcionan co mesmo principio de vapor / turbina de alta velocidade. A principal diferenza é que nunha central nuclear, o vapor é creado pola calor do proceso de fisión. As válvulas das centrais nucleares son similares ás súas curmás alimentadas con fósiles, agás o seu pedigree e o requisito adicional de fiabilidade absoluta. As válvulas nucleares fabrícanse con estándares extremadamente altos, coa documentación de cualificación e inspección que enche centos de páxinas.

imng

PRODUCCIÓN DE ACEITE E GAS
Os pozos de petróleo e gas e as instalacións de produción son grandes usuarios de válvulas, incluídas moitas válvulas de servizo pesado. Aínda que xa non son susceptibles de producirse chorros de petróleo que arroxan centos de metros no aire, a imaxe ilustra a presión potencial do petróleo e do gas subterráneos. É por iso que as cabezas dos pozos ou as árbores de Nadal colócanse na parte superior dunha longa cadea de tubos dun pozo. Estes conxuntos, coa súa combinación de válvulas e accesorios especiais, están deseñados para manexar presións superiores a 10.000 psi. Aínda que raramente se atopan nos pozos cavados en terra estes días, as altas presións adoitan atoparse nos pozos mariños profundos.

O deseño de equipos de cabezal de pozo está cuberto por especificacións da API como 6A, Especificación para equipos de cabezas de pozos e árbores de Nadal. As válvulas cubertas en 6A están deseñadas para presións extremadamente altas pero temperaturas modestas. A maioría das árbores de Nadal conteñen válvulas de compuerta e válvulas globais especiais chamadas sufocadores. Os sufocadores úsanse para regular o fluxo do pozo.

Ademais das propias cabezas de pozo, moitas instalacións auxiliares poboan un xacemento de petróleo ou gas. Os equipos de proceso para tratar previamente o petróleo ou o gas requiren unha serie de válvulas. Estas válvulas normalmente son de aceiro carbono clasificadas para clases máis baixas.

Ás veces, un fluído altamente corrosivo, o sulfuro de hidróxeno, está presente na corrente de petróleo cru. Este material, tamén chamado gas ácido, pode ser letal. Para superar os desafíos do gas acedo, débense seguir materiais especiais ou técnicas de procesamento de material de acordo coa especificación internacional NACE MR0175.

INDUSTRIA OFFSHORE
Os sistemas de tubaxes para plataformas petrolíferas e instalacións de produción offshore conteñen multitude de válvulas construídas con moitas especificacións diferentes para xestionar a gran variedade de retos de control de fluxo. Estas instalacións tamén conteñen varios lazos do sistema de control e dispositivos de alivio de presión.

Para as instalacións de produción de petróleo, o corazón arterial é o sistema real de tubaxes de recuperación de petróleo ou gas. Aínda que non sempre na propia plataforma, moitos sistemas de produción usan árbores de Nadal e sistemas de tubaxes que operan nas profundidades inhóspitas de 10.000 pés ou máis. Este equipo de produción está construído segundo moitos estándares esixentes do American Petroleum Institute (API) e referenciado en varias prácticas recomendadas de API (RPs).

Na maioría das grandes plataformas petrolíferas aplícanse procesos adicionais ao fluído bruto procedente da cabeza do pozo. Estes inclúen a separación da auga dos hidrocarburos e a separación do gas e os líquidos do gas natural do fluxo de fluídos. Estes sistemas de tubaxes posteriores ás árbores de Nadal normalmente están construídos para os códigos de tubaxes da Sociedade Americana de Enxeñeiros Mecánicos B31.3 coas válvulas deseñadas de acordo coas especificacións das válvulas API como API 594, API 600, API 602, API 608 e API 609.

Algúns destes sistemas tamén poden conter válvulas API 6D, de esfera e de retención. Dado que as canalizacións na plataforma ou na nave de perforación son internas á instalación, non se aplican os estritos requisitos para usar válvulas API 6D para as canalizacións. Aínda que nestes sistemas de tubaxes úsanse varios tipos de válvulas, o tipo de válvula escollido é a válvula de esfera.

PIPELINES
Aínda que a maioría dos oleodutos están ocultos á vista, a súa presenza adoita ser evidente. Os pequenos sinais que indican "gasoduto" son un dos indicadores obvios da presenza de tubaxes de transporte subterráneo. Estas canalizacións están equipadas con moitas válvulas importantes ao longo da súa lonxitude. As válvulas de corte de tubaxe de emerxencia atópanse a intervalos especificados nas normas, códigos e leis. Estas válvulas serven o servizo vital de illar unha sección dunha tubaxe en caso de fuga ou cando sexa necesario un mantemento.

Tamén se atopan espalladas ao longo dun percorrido de gasodutos as instalacións onde a liña sae do chan e hai acceso á liña. Estas estacións son o fogar do equipo de lanzamento de "porcos", que consiste en dispositivos inseridos nas canalizacións para inspeccionar ou limpar a liña. Estas estacións de lanzamento de porcos normalmente conteñen varias válvulas, xa sexa de tipo porta ou bola. Todas as válvulas dun sistema de canalizacións deben ser de porta completa (apertura completa) para permitir o paso dos porcos.

As canalizacións tamén necesitan enerxía para combater a fricción da tubaxe e manter a presión e o fluxo da liña. Úsanse compresores ou estacións de bombeo que parecen pequenas versións dunha planta de proceso sen as altas torres de craqueo. Estas estacións albergan ducias de válvulas de comporta, bola e retención.
As canalizacións están deseñadas de acordo con varios estándares e códigos, mentres que as válvulas de canalización seguen as válvulas de canalización API 6D.
Hai tamén oleodutos máis pequenos que alimentan casas e estruturas comerciais. Estas liñas proporcionan auga e gas e están protexidas por válvulas de corte.
Os grandes municipios, especialmente na zona norte dos Estados Unidos, proporcionan vapor para as necesidades de calefacción dos clientes comerciais. Estas liñas de subministración de vapor están equipadas cunha variedade de válvulas para controlar e regular a subministración de vapor. Aínda que o fluído é vapor, as presións e temperaturas son inferiores ás atopadas na xeración de vapor das centrais. Neste servizo úsanse unha variedade de tipos de válvulas, aínda que a venerable válvula tapón segue sendo unha opción popular.

REFINERÍA E PETROQUÍMICA
As válvulas de refinaría representan un uso máis industrial das válvulas que calquera outro segmento de válvulas. As refinerías albergan tanto fluídos corrosivos como nalgúns casos altas temperaturas.
Estes factores dictan como se constrúen as válvulas de acordo coas especificacións de deseño de válvulas API como API 600 (válvulas de porta), API 608 (válvulas de esfera) e API 594 (válvulas de retención). Debido ao duro servizo que atopan moitas destas válvulas, a miúdo é necesaria unha cantidade adicional de corrosión. Este subsidio maniféstase a través de maiores espesores de parede que se especifican nos documentos de deseño da API.

Practicamente todos os tipos de válvulas principais pódense atopar en abundancia nunha gran refinería típica. A omnipresente válvula de porta segue sendo o rei do outeiro con maior poboación, pero as válvulas de cuarto de xiro están a tomar unha cantidade cada vez maior da súa cota de mercado. Os produtos de cuarto de quenda que conseguiron incursións exitosas nesta industria (que noutro tempo tamén estiveron dominados por produtos lineais) inclúen válvulas de bolboreta triple offset de alto rendemento e válvulas de bola asentadas con metal.

As válvulas estándar, de globo e de retención aínda se atopan de xeito masivo e, debido ao corazón do seu deseño e á economía de fabricación, non desaparecerán en breve.
As clasificacións de presión para as válvulas de refinaría van desde a clase 150 ata a clase 1500, sendo a clase 300 a máis popular.
Os aceiros lisos ao carbono, como WCB (fundido) e A-105 (forxados) son os materiais máis populares especificados e utilizados nas válvulas para o servizo de refinaría. Moitas aplicacións de procesos de refino empuxan os límites de temperatura superior dos aceiros ao carbono lisos e especifícanse aliaxes a maiores temperaturas para estas aplicacións. Os máis populares son os aceiros cromo / moly como 1-1 / 4% Cr, 2-1 / 4% Cr, 5% Cr e 9% Cr. Os aceiros inoxidables e as aliaxes de alto níquel tamén se empregan nalgúns procesos de refino especialmente duros.

sdagag

QUÍMICA
A industria química é un gran usuario de válvulas de todo tipo e materiais. Desde pequenas plantas por lotes ata os enormes complexos petroquímicos que se atopan na costa do Golfo, as válvulas son unha parte enorme dos sistemas de tubaxes de procesos químicos.

A maioría das aplicacións en procesos químicos teñen menor presión que moitos procesos de refino e xeración de enerxía. As clases de presión máis populares para válvulas e tubaxes de plantas químicas son as clases 150 e 300. As plantas químicas tamén foron o maior impulsor da captación de cota de mercado que as válvulas de bola loitaron desde válvulas lineais nos últimos 40 anos. A válvula de bola de asento flexible, co seu apagado de cero fugas, é perfecta para moitas aplicacións de plantas químicas. O tamaño compacto da válvula de esfera tamén é unha característica popular.
Aínda hai algunhas plantas químicas e procesos de plantas onde se prefiren as válvulas lineais. Nestes casos, as populares válvulas deseñadas pola API 603, con paredes máis finas e pesos máis lixeiros, adoitan ser a válvula de reixa ou globo de elección. O control dalgúns produtos químicos tamén se realiza con válvulas de diafragma ou de presión.
Debido á natureza corrosiva de moitos produtos químicos e procesos de fabricación de produtos químicos, a selección do material é fundamental. O material defacto é o grao 316 / 316L de aceiro inoxidable austenítico. Este material funciona ben para combater a corrosión dunha serie de fluídos ás veces desagradables.

Para algunhas aplicacións corrosivas máis duras, é necesaria máis protección. Nestas situacións escóllense a miúdo outros graos de alto rendemento de aceiro inoxidable austenítico, como 317, 347 e 321. Outras aliaxes que se usan de cando en vez para controlar os fluídos químicos inclúen Monel, Alloy 20, Inconel e 17-4 PH.

SEPARACIÓN DE GNL E GAS
Tanto o gas natural líquido (GNL) como os procesos necesarios para a separación do gas dependen dunha extensa canalización. Estas aplicacións requiren válvulas que poden funcionar a temperaturas crioxénicas moi baixas. A industria do GNL, que está crecendo rapidamente nos Estados Unidos, busca continuamente mellorar e mellorar o proceso de licuefacción do gas. Para iso, as tubaxes e as válvulas fixéronse moito maiores e aumentáronse os requirimentos de presión.

Esta situación obrigou aos fabricantes de válvulas a desenvolver deseños para cumprir parámetros máis duros. As válvulas de bola e bolboreta de cuarto de xiro son populares para o servizo de GNL, sendo o material máis popular 316ss [aceiro inoxidable]. A clase ANSI 600 é o teito de presión habitual para a maioría das aplicacións de GNL. Aínda que os produtos de cuarto de xiro son os tipos de válvulas máis populares, tamén se poden atopar válvulas de comporta, globo e retención nas plantas.

O servizo de separación de gases consiste en dividir o gas nos seus elementos básicos individuais. Por exemplo, os métodos de separación do aire producen nitróxeno, osíxeno, helio e outros gases traza. A natureza do proceso a moi baixa temperatura significa que son necesarias moitas válvulas crioxénicas.

Tanto as plantas de GNL como as de separación de gases teñen válvulas de baixa temperatura que deben permanecer operables nestas condicións crioxénicas. Isto significa que o sistema de empaquetado de válvulas debe elevarse do fluído de baixa temperatura mediante o uso dunha columna de gas ou condensación. Esta columna de gas impide que o fluído forme unha bola de xeo ao redor da área de envasado, o que impediría que o tallo da válvula xire ou suba.

dsfsg

EDIFICIOS COMERCIAIS
Os edificios comerciais rodéannos pero, a non ser que prestemos moita atención mentres se constrúen, temos pouca pista sobre a multitude de arterias fluídas agochadas entre as súas paredes de fábrica, vidro e metal.

Un denominador común en practicamente todos os edificios é a auga. Todas estas estruturas conteñen unha variedade de sistemas de tubaxes que transportan moitas combinacións do composto de hidróxeno / osíxeno en forma de fluídos potables, augas residuais, auga quente, augas grises e protección contra incendios.

Desde o punto de vista da supervivencia do edificio, os sistemas de incendios son os máis críticos. A protección contra incendios nos edificios aliméntase case universalmente e enchese de auga limpa. Para que os sistemas de auga contra incendios sexan eficaces, deben ser fiables, ter suficiente presión e estar convenientemente situados en toda a estrutura. Estes sistemas están deseñados para energizarse automaticamente en caso de incendio.
Os edificios de gran altura requiren o mesmo servizo de presión de auga nos pisos superiores que os pisos inferiores polo que se deben empregar bombas de alta presión e tubaxes para subir a auga. Os sistemas de tubaxes son normalmente de clase 300 ou 600, dependendo da altura do edificio. Nestas aplicacións úsanse todo tipo de válvulas; con todo, os deseños de válvulas deben ser aprobados por Underwriters Laboratories ou Factory Mutual para o servizo principal contra incendios.

As mesmas clases e tipos de válvulas usadas para válvulas de servizo contra incendios úsanse para a distribución de auga potable, aínda que o proceso de aprobación non é tan estrito.
Os sistemas comerciais de aire acondicionado que se atopan en estruturas de grandes empresas como edificios de oficinas, hoteis e hospitais adoitan estar centralizados. Teñen unha gran unidade de refrixeración ou caldeira para arrefriar ou quentar o fluído usado para transferir temperaturas frías ou altas. Estes sistemas adoitan manexar refrixerantes como o R-134a, un hidro-fluorocarbono ou, no caso dos principais sistemas de calefacción, o vapor. Debido ao tamaño compacto das válvulas de bolboreta e esfera, estes tipos fixéronse populares nos sistemas de refrixeración HVAC.

No lado do vapor, algunhas válvulas de cuarto de volta fixéronse incesantes, pero moitos enxeñeiros de fontanería aínda dependen de válvulas de porta lineal e globo, especialmente se a tubaxe require extremos de soldadura a tope. Para estas aplicacións de vapor moderadas, o aceiro substituíu ao ferro fundido debido á soldabilidade do aceiro.

Algúns sistemas de calefacción utilizan auga quente no canto de vapor como fluído de transferencia. Estes sistemas están ben servidos por válvulas de bronce ou ferro. As válvulas de bola e bolboreta con asento flexible de cuarto de xiro son moi populares, aínda que aínda se usan algúns deseños lineais.

CONCLUSIÓN
Aínda que as probas das aplicacións de válvulas mencionadas neste artigo poden non ser visibles durante unha viaxe a Starbucks ou á casa da avoa, algunhas válvulas moi importantes están sempre nas proximidades. Incluso hai válvulas no motor do coche que se utilizan para chegar a lugares como os do carburador que controlan o fluxo de combustible ao motor e os do motor que controlan o fluxo de gasolina cara aos pistóns e saen de novo. E se esas válvulas non están suficientemente preto da nosa vida cotiá, considere a realidade que os nosos corazóns latexan regularmente a través de catro dispositivos vitais de control de fluxo.

Este é só un exemplo máis da realidade: as válvulas están realmente en todas partes. VM
A parte II deste artigo abrangue industrias adicionais nas que se utilizan válvulas. Acceda a www.valvemagazine.com para ler sobre pasta de papel e papel, aplicacións mariñas, presas e enerxía hidroeléctrica, enerxía solar, ferro e aceiro, aeroespacial, xeotérmica e elaboración artesanal de cervexa e destilación.

GREG JOHNSON é presidente de United Valve (www.unitedvalve.com) en Houston. É editor colaborador da revista VALVE, ex presidente do Consello de reparación de válvulas e actual membro do consello de VRC. Tamén forma parte do Comité de Educación e Formación de VMA, é vicepresidente do Comité de Comunicacións de VMA e ex presidente da Manufacturers Standardization Society. 


Tempo de publicación: 29 de setembro de 2020

Solicitude

Underground pipeline

Canalización subterránea

Irrigation System

Sistema de rega

Water Supply System

Sistema de abastecemento de auga

Equipment supplies

Subministracións de equipos