Las válvulas en la industria del petróleo y el gas deben ser altamente resistentes y eficientes para facilitar el flujo de líquidos en condiciones extremas. Entre todas las opciones, las válvulas de mariposa siguen siendo la mejor elección. Su diseño aerodinámico, su mínimo mantenimiento y su rapidez permiten un funcionamiento eficaz en diversos entornos.
Esta guía sobre válvulas de mariposa para la industria del petróleo y el gas proporciona información para ayudar a los ingenieros a seleccionar los diseños de válvulas adecuados.
¿Qué es una válvula de mariposa?
Una válvula de mariposa es un tipo de válvula que permite interrumpir el flujo de una tubería simplemente girando la manija a la posición deseada. Se caracterizan por tener un disco llamado "mariposa", unido a una varilla central.
La posición abierta de la válvula se da cuando el disco se alinea con el flujo, lo que reduce la resistencia al mismo. Al cerrar la manija de la válvula o del actuador, el disco bloquea el flujo. Esta sencillez facilita su operación y uso en diversas industrias, como la del petróleo y el gas.
Componentes clave:
- Cuerpo de la válvula: Este es el elemento principal donde se montan todos los componentes internos y se conectan con la tubería.
- Disco: Permite controlar el flujo de fluido mediante operaciones de apertura o cierre.
- Asiento: La junta debe ajustarse perfectamente para evitar fugas.
- Actuador: El actuador puede ser manual, eléctrico o neumático para lograr la función mencionada, que regula la posición del disco.
¿Cómo se utilizan las válvulas de mariposa en los diferentes servicios de petróleo y gas?
Válvulas para oleoductos de petróleo crudo y gas natural
En los oleoductos de crudo, las válvulas deben soportar sedimentos y caudales elevados. Las válvulas de triple excentricidad se utilizan para funciones de aislamiento y apertura/cierre. Cuentan con un sello metálico de asiento de torsión resistente al desgaste.
En los gasoductos, el cierre hermético debe ser preciso para minimizar las fugas. Las válvulas de mariposa de alto rendimiento para aplicaciones de petróleo y gas ofrecen protección contra incendios. Son comunes en estaciones de medición y bloques de líneas principales.
Procesamiento de gas y productos refinados
En las unidades de gas, se utilizan separaciones de alta temperatura. Las válvulas con asiento metálico permiten ciclos térmicos sin comprometer la eficacia del sellado. Además, ofrecen una regulación moderada del caudal.
Para líneas de productos refinados, se utiliza gasolina o diésel como fluido. Estos fluidos son limpios, pero siguen siendo inflamables. Las válvulas de doble excentricidad de alta eficiencia ofrecen un sellado hermético.
Plataformas y almacenamiento en alta mar
El entorno marino es altamente corrosivo debido a la bruma salina. Las válvulas de mariposa para la industria del petróleo y el gas, utilizadas al por mayor en entornos marinos, están fabricadas con acero inoxidable dúplex. Se emplean en la circulación de agua de mar y agua contra incendios.
Por su parte, la válvula concéntrica con asiento elástico es adecuada para su aplicación en instalaciones de almacenamiento. Se utiliza para el transporte de fluidos de gran diámetro y baja presión, como agua pura.
| Escenario de aplicación | Tipo de válvula recomendado | Función principal |
| oleoductos de petróleo crudo | Asiento de metal con triple desplazamiento | Aislamiento / Encendido/Apagado |
| Unidades de procesamiento de gas | Alto rendimiento (desplazamiento) | Limitación/Aislamiento |
| Agua de fuego en alta mar | Concéntrico (revestido de goma) | Encendido/Apagado |
| Entradas de almacenamiento de tanques | Concéntrico o de doble desplazamiento | Aislamiento |
¿Cuáles son los criterios de selección para el servicio de petróleo y gas?
Los criterios de selección para los servicios de petróleo y gas requieren una evaluación técnica minuciosa, ya que elegir la válvula incorrecta puede provocar fugas o fallos mecánicos.
Tipo mediano:
- Determina si el fluido es crudo, gas o refinado. Gas ácido que contiene H2S o CO2 Requiere materiales que cumplan con la norma NACE MR0175.
Temperatura y presión:
- Verifique la clasificación de presión ASME B16.34. En el caso de líneas de alta presión, como Clase 300 y superiores, utilice siempre una triple desplazamiento estructura de la válvula.
Normas y certificados:
- Las dimensiones de las válvulas deben cumplir con la norma API 609. En materia de seguridad contra incendios, la certificación API 607 es obligatoria. La norma ISO 15848-1 se utiliza para el control de emisiones fugitivas con el fin de proteger el medio ambiente.
Material del asiento:
- Utilice materiales blandos para los asientos, como PTFE/NBR, para aplicaciones a bajas temperaturas y con fluidos limpios. Utilice asientos metálicos para aplicaciones a altas temperaturas o con fluidos abrasivos.
Selección de la estructura de la válvula:
- Estructura de válvula concéntrica: Adecuada para servicios públicos de presión moderada a baja.
- Estructura de válvula de doble desplazamiento: La más adecuada para aplicaciones químicas o de hidrocarburos de alto rendimiento.
- Estructura de válvula de triple desplazamiento: Se utiliza cuando se requiere cero fugas en condiciones extremas.
| Toma nota… La válvula de mariposa pesa menos y es más económica que la válvula de bola, y su ligereza minimiza la necesidad de soporte estructural en las tuberías. Además, contiene menos componentes móviles, lo que facilita el mantenimiento. No obstante, se recomienda el uso de válvulas de bola o de compuerta en casos de alta presión y demanda extrema. La válvula de bola permite un flujo completo durante la limpieza con raspadores, mientras que las válvulas de compuerta se utilizan habitualmente en situaciones de alta presión. |
Lista de verificación: ¿Cómo seleccionar una válvula de mariposa para petróleo y gas?
- Confirmar las condiciones de servicio: Comprobar la presión, la temperatura y la química del medio (H2Contenido de S).
- Determinar la estructura: Seleccionar concéntrica para servicios auxiliares o de triple desplazamiento para hidrocarburos de alta presión.
- Elija el tipo de junta: opte por juntas de metal a metal si la seguridad contra incendios o las altas temperaturas son un factor importante.
- Verificar estándares y pruebas: Asegurar el cumplimiento de API 609, API 607 y normas sobre emisiones fugitivas. Los fabricantes de válvulas de mariposa para petróleo y gas también deben seguir estrictos protocolos de calidad, que incluyen la trazabilidad de los materiales y las pruebas hidrostáticas y neumáticas de la carcasa.
- Verificar el acceso: Evaluar la ubicación de instalación para el mantenimiento y el espacio libre necesario para el actuador.
Este caso práctico ocurrió en la vida real.
Operaciones de refrigeración y tratamiento de lodos en la refinería de Petrobras (Brasil)
En una importante refinería operada por Petrobras, los ingenieros se enfrentaron a un rápido deterioro de las válvulas en los sistemas de agua de refrigeración y de lodos abrasivos. Las investigaciones indican que las interrupciones en la distribución del agua de refrigeración de la refinería pueden generar graves pérdidas financieras y riesgos importantes para la seguridad operativa de las instalaciones.
Los ingenieros descubrieron que las válvulas de mariposa concéntricas estándar fallaban prematuramente debido a que los materiales abrasivos dañaban rápidamente las superficies de asiento elastoméricas blandas. Para solucionar estos problemas, Petrobras adoptó válvulas de mariposa con asiento metálico y revestimiento de Stellite, utilizando configuraciones avanzadas de doble excentricidad y triple desplazamiento para mayor durabilidad.
Las válvulas mejoradas ofrecieron un sellado más hermético, a la vez que resistieron el estrés térmico, la erosión por partículas y las exigentes condiciones de operación de la refinería durante la producción continua. Tras su implementación, la refinería prolongó significativamente la vida útil de las válvulas, aumentando el tiempo medio entre fallos de meses a varios años de operación.
Conclusión
La elección de la válvula de mariposa adecuada depende en gran medida del riesgo de servicio. La válvula de triple desplazamiento se puede utilizar para aplicaciones de gases a alta presión y petróleo crudo. Mientras que las válvulas concéntricas se utilizan normalmente en el caso de aplicaciones de servicios públicos y agua a baja presión. No obstante, la válvula de mariposa para petróleo y gas Debe cumplir con las normas API 609/607 en cuanto a resistencia a la presión y seguridad contra incendios.
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