Válvulas de Seguridad

Mantención mecánica. Relevo de presión. Clasificación. Tipos. Elementos. Principios. Medidas. Instalación. Mantenimiento y manipulación. Empalme. Hermeticidad o sello. Información comercial. Calibrado. Glosario

  • Enviado por: Luis Pulgar
  • Idioma: castellano
  • País: Chile Chile
  • 35 páginas

publicidad
cursos destacados
Transformada de Laplace
Transformada de Laplace
En este curso aprenderás todo lo relacionado con la transformada de Laplace. Los temas a grandes rasgos son: 1....
Ver más información

Ecuaciones Diferenciales
Ecuaciones Diferenciales
En este curso se estudian los conceptos básicos sobre las Ecuaciones Diferenciales Ordinarias (EDO) Se muestran...
Ver más información


'Válvulas de Seguridad'

C.M.P.C. CELULOSA S.A.

PLANTA SANTA FE

NACIMIENTO

'Válvulas de Seguridad'

  • 2004 -

TABLA DE CONTENIDOS

Contenido

Página

I. Introducción

3

II. Generalidades

4

III. Válvulas de Relevo de Presión

5

IV. Clasificación de las Válvulas de Relevo de Presión

6

IV.A. Válvula de Alivio

6

IV.B. Válvula de Seguridad-Alivio

6

IV.C. Válvula de Seguridad

7

V. Tipos de Válvulas de Seguridad

8

VI. Elementos constituyentes de una Válvula de Seguridad

10

VII. Principios de Operación

13

VII.A. Simbología

13

VII.B. Vida útil

13

VII.C. Válvulas en Caldera Recuperadora

14

VIII. Medidas de seguridad

15

VIII.A. Avisos

15

VIII.B. Características de seguridad de las válvulas

15

IX. Conceptos de operación de las válvulas de seguridad

17

X. Instalación

20

XI. Almacenamiento y manipulación

21

XII. Empalme

22

XII.A. Línea de entrada

22

XII.B. Línea de descarga

22

XIII. Hermeticidad o sello

23

XIII.A. Banco de Pruebas

25

XIV. Información Comercial

26

XIV.A. Aplicaciones y limitaciones

27

XV. Mantenimiento

28

XVI. Calibración

30

XVII. Marco legal

31

XVII.A. Decreto Supremo N° 48

31

XVIII. Conclusiones

33

Glosario

34

I. INTRODUCCIÓN

En C.M.P.C. Planta Santa Fe se generan una gran cantidad de procesos industriales, donde en su mayoría hay una presencia de vapores a altas temperaturas y a altas presiones. Si se quiere mantener las presiones adecuadas de funcionamiento se necesitan dispositivos que regulen automáticamente los niveles de trabajo deseados. Las anormalidades que ocurren son propias de las reacciones químicas, desperfectos en las bombas o compresores, o de las cambiantes condiciones del medio. Para regular estos cambios y mantener una condición estable es que se utilizan las válvulas de seguridad.

El riesgo principal de los aparatos a presión es la liberación brusca de presión. Para poder ser utilizados deben reunir una serie de características técnicas y de seguridad requeridas en las disposiciones legales que les son de aplicación con la acreditación y sellado pertinente. Los operadores encargados de vigilar, supervisar, conducir y mantener los aparatos a presión deben estar adecuadamente instruidos en el manejo de los equipos y ser conscientes de los riesgos que puede ocasionar una falsa maniobra o un mal mantenimiento.

La actividad laboral no tiene por qué ser peligrosa. Sin embargo, hay que tener en cuenta que en determinadas ocasiones y en algunas tareas puede existir un cierto nivel de riesgo. En tareas muy concretas, los trabajadores están expuestos al riesgo de sufrir un accidente o una enfermedad profesional ya que, desgraciadamente, a veces no es posible eliminar los riesgos. Sin embargo, estos riesgos se pueden reducir notablemente cuando se adoptan medidas preventivas. La legislación vigente establece un marco general de exigencias mínimas que ha de servir de referencia para que cada empresa establezca su propio sistema de prevención

Al hablar de válvulas de seguridad podemos asociarlo con calderas y éstas a su vez son señal de energía térmica. La energía térmica es la forma de energía que interviene en los fenómenos caloríficos. Cuando dos cuerpos a diferentes temperaturas se ponen en contacto, el caliente comunica energía al frío; el tipo de energía que se cede de un cuerpo a otro como consecuencia de una diferencia de temperaturas es precisamente la energía térmica. Se trata de una magnitud que no se puede medir en términos absolutos, pero es posible, sin embargo, determinar sus variaciones. La cantidad de energía térmica que un cuerpo pierde o gana en contacto con otro a diferente temperatura recibe el nombre de calor. El calor constituye, por tanto, una medida de la energía térmica puesta en juego en los fenómenos caloríficos.

II. GENERALIDADES

En el control automático de los procesos industriales la válvula de seguridad juega un papel muy importante en el proceso de regulación. Realiza la importante función de brindar lo que su nombre indica: seguridad, definida como el conjunto de técnicas y procedimientos que tienen por objeto eliminar o reducir el riesgo de que se produzcan los accidentes de trabajo.

Por tratarse de una válvula se compone de un cuerpo que contiene en su interior el obturador y los asientos y está provisto de rosca o de bridas para conectar la válvula a la tubería. El obturador es quien realiza la función de control de paso del fluido y puede actuar en la dirección de su propio eje o bien tener un movimiento rotativo, además está unido a un vástago que pasa a través de la tapa del cuerpo. El obturador determina la característica de caudal de la válvula, es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de paso del fluido.

Como las válvulas de seguridad se ubican de preferencia en las calderas procederemos a mencionar las partes integrantes de estos equipos:

Casco o domo

Hogar o Caja de fuego

Instrumentación

Fuelles

Registros

Mamparas

Sobrecalentadores

Chimenea

Economizadores

Quemadores

Precalentadores de aire

Sopladores de hollín

Precalentadores de agua

Sistema de tiro

Puerta de acceso a los fuelles

III. VÁLVULAS DE RELEVO DE PRESIÓN

En términos generales hablaremos de las válvulas de relevo de presión que son dispositivos que deben de cumplir con un alto grado de requisitos de seguridad, lo cual implica que deban ser productos de alta confiabilidad, y esto se obtiene cuando se cumple con los lineamientos técnicos que aplican en su selección, instalación, diseño, materiales, fabricación, uso y mantenimiento. Así la normativa que regula los productos es imprescindible, debido a que es el filtro para proporcionar seguridad a los consumidores del país.

La importancia de la seguridad en este producto redunda en una operación confiable del sistema que protege, dando por resultado, la continuidad de la productividad, la protección de las instalaciones, la seguridad de vidas humanas y la conservación del medio ambiente.

Estos equipos constituyen el último dispositivo de seguridad, que actúan en una situación de emergencia para evitar que una sobrepresión origine una catástrofe.

Debido a lo anterior, las válvulas de relevo de presión son frecuentemente señaladas como los silenciosos centinelas de la industria. El término "válvula de relevo de presión o válvula de escape" es preciso y se utiliza para denominar indistintamente a las válvulas de seguridad, válvulas de alivio, válvulas de seguridad-alivio y válvulas operadas por piloto.

Para algunas personas, las válvulas de relevo de presión son muy complicadas, primeramente porque no le prestan la debida atención, pues al estar colocadas en la parte más alta de un sistema presurizado y sin hacer nada, aparentemente, se ha relegado su importancia. Lo que no toman en cuenta es que las válvulas de relevo de presión están ahí para actuar únicamente en el caso de que el sistema presurizado que se está protegiendo genere una sobrepresión indebida. Sólo entonces se espera que la válvula de relevo de presión desaloje o releve el exceso de presión en el sistema, regresando las cosas a la normalidad.

Una válvula de relevo de presión es algo parecido a un extinguidor. ¿Qué pasaría si de repente empieza un incendio en nuestro automóvil?, uno correría a tomar el extinguidor esperando que funcione y si esto no llegara a suceder, seguramente en ese momento desearíamos conocer ampliamente el funcionamiento del extinguidor, lamentando el no haber tenido el cuidado necesario para verificar el funcionamiento y mantenimiento adecuado que requieren los dispositivos de seguridad. Un extinguidor y una válvula de relevo de presión son más o menos lo mismo, pues en el caso de que se presente una sobrepresión gradual o súbita en el sistema se espera que este dispositivo de seguridad haga su trabajo.

De todo lo anterior, podemos deducir que las válvulas de relevo de presión son dispositivos que deben estar ampliamente reglamentados, debido a que son muchas las cosas que suceden en su interior y normalmente poco sabemos de ellas, pues todo lo que pedimos es que funcionen cuando las cosas anden mal. Es entonces cuando entra en juego la necesidad de que existan severas normas de seguridad. Debe tenerse en cuenta que la fabricación y funcionamiento tanto de recipientes a presión como de ciertos dispositivos de relevo de presión forman parte de los productos regulados bajo los más estrictos requisitos de seguridad en el mundo, por lo que el usuario, el comprador, las dependencias e instituciones oficiales, las compañías aseguradoras, etc., deben familiarizarse con la legislación vigente, para responder a preguntas tales como: ¿Qué es una válvula de relevo de presión?, ¿Dónde puedo obtener información?, ¿Por qué es necesario conocer a fondo este tipo de válvulas?, ¿Dónde voy a usar esta clase de información?, etc.

IV. CLASIFICACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE RELEVO DE PRESIÓN

Por lo dicho anteriormente podemos resumir que una válvula de relevo de presión es un dispositivo automático que está diseñado para abrir a una presión predeterminada y volver a cerrar, previniendo con ello la descarga adicional de flujo, una vez de que las condiciones de operación han sido restablecidas. El término válvula de relevo de presión o válvula de escape se utiliza para denominar indistintamente y en forma general a una válvula de seguridad, válvula de alivio, válvula de seguridad-alivio o a una válvula operada por piloto.

IV.A. Válvula de alivio (figura 2)

Una válvula de alivio de presión es un dispositivo automático de relevo de presión, el cual abre en forma gradual en proporción al incremento de presión. Una válvula de alivio se utiliza en el manejo de líquidos, exclusivamente.

Válvula de alivio de expansión térmica

Una válvula de alivio "de expansión térmica" se utiliza cuando se necesita descargar una pequeña cantidad de líquido. Este caso se presenta cuando una sección de tubería llena de líquido se encuentra expuesta al calentamiento debido al medio ambiente (al sol), la temperatura se incrementa y el líquido se expande, creando un aumento sustancial en la presión interna. Una válvula de alivio de expansión térmica es generalmente pequeña (de conexiones roscadas) y por lo general su descarga nominal es suficiente para aliviar el incremento de presión.

IV.B Válvula de seguridad-alivio

Dispositivo automático de relevo de presión que puede ser utilizado como válvula de seguridad o como válvula de alivio, dependiendo de la aplicación.

a) Válvula de seguridad-alivio convencional (figura 3)

Una válvula de seguridad-alivio convencional tiene la cámara del resorte ventilada hacia la descarga (salida) de la válvula. Las características de operación (presión de apertura, presión de cierre y la capacidad de relevo) son directamente afectadas por los cambios de la contrapresión en la válvula.

b) Válvula de seguridad-alivio balanceada (figura 4)

Una válvula de seguridad-alivio balanceada es aquella que incorpora los medios necesarios para minimizar los efectos de la contrapresión sobre las características de operación (presión de apertura, presión de cierre y la capacidad de relevo). Algunos de estos medios son: el fuelle, el pistón auxiliar de balanceo, restricción del levante o la combinación de éstos.

IV.C. Válvula de seguridad (figura 1)

Una válvula de seguridad es una válvula de relevo de presión que es accionada por la presión estática que entra en la válvula, y cuyo accionamiento se caracteriza por una rápida apertura audible o disparo súbito. Sus principales aplicaciones son en el manejo de vapor de agua o aire.

V. TIPOS DE VÁLVULAS DE SEGURIDAD

Existen distintos tipos de válvulas de seguridad, pero cada una posee la misma misión, la cual es evitar que la presión de la caldera sobrepase el valor normal de trabajo para la cual se ha proyectado y construido, es decir, que protege a la caldera de presiones excesivas. También están diseñadas para prevenir excesiva presión de vacío interno. Toda caldera fija debe estar equipada con una válvula de seguridad, que funcione con absoluta confianza. Las calderas móviles, tienen que poseer dos válvulas de este tipo. Las dimensiones de este accesorio deben permitir que escape a la atmósfera todo el vapor que se genera con la actividad máxima de combustión cuando la toma de vapor está cerrada.

Las válvulas de seguridad pueden clasificarse de acuerdo a 3 criterios diferentes:

i) Con base a su forma de operación

Subtipo I Válvula operada por resorte.

Subtipo II Válvula operada por piloto.

ii) Con base a su material de fabricación

Subtipo I Acero.

Subtipo II Bronce.

iii) Con base a su intervalo de presión de ajuste

Subtipo I 103,45 a 41 379,31 kPa para acero.

Subtipo II 34,48 a 2 068,67 kPa para bronce.

A continuación se mencionarán algunos de los tipos más importantes, donde se incluyen 3 válvulas operadas por resorte y la última operada por piloto :

a) Válvula de seguridad de levante completo o carrera completa

Es una válvula de seguridad cuyo disco automáticamente se levanta hasta su carrera total, de tal forma que el área de descarga no está determinada por la posición del disco.

b) Válvula de seguridad de levante parcial o carrera restringida

Es una válvula de seguridad cuyo disco automáticamente se levanta hasta una posición específica de su carrera, de tal forma que el área de descarga está determinada por la posición del disco.

c) Válvula de seguridad de orificio completo o pasaje de flujo libre

Una válvula de seguridad de orificio completo es aquella que no tiene estrangulamientos (que produzcan reducciones de diámetro) en el interior del orificio de flujo y cuyo disco levanta lo suficiente para generar la mínima área del orificio, por encima del asiento, para convertirse en el área que controla el flujo.

d) Válvula de seguridad operada por piloto (figura 5 y 5a)

Es una válvula de relevo de presión en cuya válvula principal el miembro obturador no balanceado es un pistón, está combinada y controlada por una válvula de relevo de presión auxiliar (piloto) que es una válvula operada por resorte. Estas dos unidades que forman la válvula de piloto pueden estar montadas en forma conjunta o separada, pero conectadas entre sí. Las válvulas operadas por piloto operan con gran precisión, pues el piloto es el sensor que detecta en todo momento la presión del sistema, y al llegar al punto de calibración, induce la descarga de la presión que existe en una cámara llamada "domo" localizada en la válvula principal, permitiendo con ello el movimiento del "pistón" (elemento obturador de la válvula principal) que hará que se descargue el exceso de presión del sistema. Existen diferentes tipos de pilotos que, dependiendo de las condiciones del servicio, pueden ser "con flujo" o "sin flujo", y tanto de acción de "disparo y/o modulante".

VI. ELEMENTOS CONSTITUYENTES DE UNA VÁLVULA DE SEGURIDAD

En esta sección se proporciona la terminología fundamental que se refiere a las válvulas de seguridad, para facilitar el entendimiento y comprensión del presente informe. Se incluyen cada una de las piezas que constituyen las válvulas.

    • Anillo de ajuste; corona; engrane

Es el elemento interno de la válvula cuya posición modifica las fuerzas de apertura y cierre de la misma, para lograr los requisitos marcados por las especificaciones de funcionamiento. Las válvulas de seguridad poseen dos anillos de ajuste (anillo de tobera y anillo superior o guía); las válvulas de seguridad-alivio solamente poseen el anillo de la tobera, y las válvulas de alivio pueden o no poseer este último.

  • Asiento(s); sello(s)

El asiento es el área de contacto entre la tobera y el disco. El asiento puede ser de metal o blando.

  • Asiento blando

Es el conjunto de elementos interiores de la válvula que incorporan materiales elásticos (anillos "O"; arosellos) o plásticos, para producir un área de contacto formada por superficies suaves, utilizados en situaciones específicas de proceso, tales como: evitar fugas de fluidos difíciles de contener (helio); incrementar el grado de hermeticidad en la válvula, cuando hay vibraciones en el sistema; cuando la presión de operación está muy cerca de la presión de ajuste de la válvula; cuando el fluido contiene pequeñas partículas en suspensión; en fluidos con tendencia al congelamiento en la zona de sello; etc.

  • Asiento metal a metal

Se dice que un asiento es metal a metal cuando las superficies de contacto entre la tobera y el disco son de metal. Estas superficies establecen un sello el cual rara vez es completamente hermético, pero que evitan en buena medida el escape de fluido, debido al fino acabado (lapeado) de ambos componentes metálicos.

  • Base

Este término se utiliza en válvulas pequeñas de conexiones roscadas únicamente, y significa el elemento que contiene el pasaje de flujo a través del cual entra y se conduce el fluido, y que es cerrado por medio del disco u otro elemento móvil. La base generalmente contiene la conexión de entrada roscada y planos para apretar la válvula al sistema.

  • Bonete; cámara de resorte

Elemento externo de la válvula que aloja al resorte y vástago. También se le conoce como bonete cerrado.

  • Capucha; capuchón

Elemento externo de la válvula que cubre al tornillo de ajuste para protegerlo del medio ambiente, evitar que se modifique la calibración de la válvula, y que el fluido escape por la parte superior.

  • Cuerpo

Elemento externo de la válvula que contiene las partes interiores y que posee una conexión de entrada y salida, las cuales pueden ser roscadas, bridadas o de otro tipo.

  • Disco

Elemento interno móvil de la válvula que actúa cerrando el flujo de la tobera.

  • Guía

Elemento interno de la válvula que induce el alineamiento y deslizamiento de las partes móviles.

  • Mordaza; mordaza de prueba; mordaza de bloqueo

Elemento accesorio que sirve para bloquear el funcionamiento de la misma, con el objeto de realizar pruebas hidrostáticas en el sistema o recipiente y/o calibrar válvulas adicionales o contiguas.

  • Palanca; dispositivo de levante

Mecanismo que permite el accionamiento manual de la válvula a una presión menor a la de ajuste, reduciendo la fuerza ejercida sobre el disco. Con la operación manual se verifica el estado de libertad que guardan las partes móviles de la válvula.

  • Piloto

Válvula de relevo de presión operada por resorte, diseñada para gobernar o controlar el funcionamiento de la válvula principal. La válvula principal y el piloto forman una válvula operada por piloto.

  • Pistón

Elemento interno móvil de una válvula operada por piloto que por un lado recibe la presión del piloto y por otro la presión del sistema, y que ejecuta la apertura o cierre de la válvula principal acorde con la señal enviada por el piloto.

  • Resorte

Elemento interno de la válvula que proporciona la fuerza o carga que mantendrá al disco cerrando el pasaje de flujo, mientras la presión del fluido esté por debajo de la presión de calibración.

  • Semitobera; semiboquilla

Elemento interno de la válvula que constituye parcialmente el pasaje de flujo a través del cual entra y se conduce el fluido, y que se encuentra sujeta al cuerpo en forma independiente o por medio de otro elemento.

  • Tobera; boquilla

Elemento interno de la válvula que constituye el pasaje de flujo desde la conexión al recipiente hasta el asiento, pasaje a través del cual entra y se conduce el fluido, y que es obturado por medio del disco u otro elemento móvil.

  • Tornillo de ajuste

Elemento de la válvula que permite calibrar (ajustar) la tensión del resorte para que la válvula actúe a la presión deseada.

  • Válvula principal

Conjunto de elementos de la válvula operada por piloto que contiene la presión del sistema, que posee una conexión de entrada y salida, las cuales pueden ser bridadas o de otro tipo, por la que se descarga el volumen necesario de fluido para cumplir con las condiciones de relevo requeridas. La válvula principal y el piloto forman una válvula operada por piloto.

  • Vástago; flecha

Elemento interior de la válvula que transmite la fuerza del resorte hacia el disco y que también sirve de guía para las partes móviles de la válvula y mantener la colinealidad de las fuerzas en todo momento.

  • Yugo; bonete abierto

Elemento externo de la válvula que aloja al resorte y vástago, exponiéndolos a la ventilación atmosférica para facilitar su enfriamiento. Normalmente se utiliza en válvulas que manejan vapor de agua.

1.- Cuerpo 12.- Vástago

2.- Yugo 13.- Tornillo compresión

3.- Sostenedor del disco 14.- Tornillo ajuste superior

4.- Guía 15.- Tornillo ajuste inferior

5.- Anillo ajuste superior 16.- Cojinete de empuje

6.- Anillo ajuste inferior 17.- Tornillo compresión

7.- Resorte, muelle 18.- Plato del resorte

8.- Asiento de tobera 19.- Palanca

9.- Disco 20.- Pernos

10.- Collar disco 21.- Tuercas

11.- Limitadora

VII. PRINCIPIOS DE OPERACIÓN

La válvula de seguridad opera de la siguiente manera: la presión de vapor entra en la válvula y actúa sobre la sección del disco y la tobera generando una fuerza que se opone a la fuerza del muelle o resorte . Cuando esta fuerza es mayor que la fuerza del resorte la válvula abre.

El volumen de vapor generado por una apertura mínima del disco, al expandirse, actúa sobre el anillo inferior, causando una fuerza adicional que actúa sobre el área del sostenedor del disco, que ayuda a la válvula a hacer su apertura total. El ajuste necesario del anillo superior permite al disco de la válvula alcanzar su carrera a la sobrepresión de diseño, (normalmente el 3% de sobrepresión). Cuando la presión de entrada disminuye hasta alcanzar la presión de cierre, el disco se mueve hacia abajo, provocando el cierre de la válvula. La disposición del disco y sus partes complementarias, sostenedor del disco, vástago, collar del disco, y tuerca de límite de carrera, permiten al disco alcanzar su posición de cierre con fuerza suficiente para impedir que fugue. El diseño del disco térmico permite una rápida igualación de la temperatura alrededor del asiento, y provee un grado de apriete contra el asiento de la tobera.

VII.A. Simbología

Los símbolos comúnmente utilizados para designar en un plano a las válvulas de seguridad o a las válvulas de relevo de presión son los que se muestran en la figura.

VII.B. Vida útil

Las válvulas de seguridad de acero tienen una vida útil media de 12 años.

Las válvulas de seguridad de bronce tienen una vida útil media de 4 años.

Lo anterior es válido siempre que la selección de la válvula sea la adecuada para las condiciones de servicio y siempre que se le apliquen sus debidos mantenimientos a las mismas. De cualquier forma, el uso continuo de las válvulas cerca de sus límites, el grado de corrosión ambiental y otras variables presentes en los procesos industriales, disminuyen o incrementan la vida media del producto.

VII.C. Válvulas en Caldera Recuperadora

La caldera recuperadora que se encuentra en terreno está compuesta de tres válvulas de seguridad: dos se ubican en el domo y una en el sobrecalentador. A continuación se dan las especificaciones para cada una de ellas:

Sector Norte

V

CONSOLIDATED

NB

Certificada por DRESSER

TIPO: 2757D-1-X1-F3

SIZE 76.2 mm

SERIAL Nº

SET PRESS. 85.4 kg/cm2

CDTP

CAP./MEDIA 82599 kg/hr STEAM

LIFT 13.106 mm

TEMP SAT DEG C/BD5.6 kg/cm2

B/M YC 22116770001

DATE 8/03

Code case 2116

Tag

Sector Sur

V

CONSOLIDATED

NB

Certificada por DRESSER

TIPO: 2757D-1-X1-F3

SIZE 76.2 mm

SERIAL Nº BY92902

SET PRESS. 81.3 kg/cm2

CDTP

CAP./MEDIA 82599 kg/hr STEAM

LIFT 13.106 mm

TEMP SAT DEG C/BD5.6 kg/cm2

B/M YC 22116770001

DATE 8/03

Code case 2116

Tag

Sobrecalentador

V

CONSOLIDATED

NB

Certificada por DRESSER

TIPO: 2757WD-1-100-F3-PL

SIZE 3 mm

SERIAL Nº BY66933

SET PRESS. 67.3 kg/cm2

CDTP 69.1 BARG

CAP./MEDIA 48074 kg/hr STEAM

LIFT 434

TEMP 455 DEG C

B/M YA22472070001

DATE 7/98

Code case 2116

tag VS-1

Estas tres válvulas basan su accionar en un procedimiento de escala, es decir, ante un aumento de presión la primera que entra en funcionamiento y produce un despido de vapor al ambiente es la válvula que está ubicada en el sector sur (hacia edificios mantención). En caso de falla debiera entrar en acción la válvula del sector norte (hacia edificios administración), y en el último de los casos se acciona la del sobrecalentador. Este orden se produce debido a que en el domo de la caldera recuperadora existe una presión mayor que en el sobrecalentador.

Después de haber visto una vez en terreno la explosión de las válvulas de seguridad se puede afirmar que efectivamente la primera que accionó fue la del costado sur y su funcionamiento duró aproximadamente entre 90 a 120 segundos. Antes de producirse el estallido se percibe un silbido que dura entre 2 a 3 minutos y que se acrecienta hasta producir la explosión final que es mucho más fuerte.

VIII. MEDIDAS DE SEGURIDAD

• Cuando la válvula de seguridad está a presión nunca presente parte alguna de su cuerpo cerca de la salida de la válvula.

• La salida de la válvula y cualquier salida separada deberían ser conducidas mediante tubos o venteadas a un lugar seguro.

• Lleve siempre equipos adecuados de seguridad para proteger las manos, la cabeza, los ojos, oídos, etc., siempre que esté cerca de válvulas a presión.

• Nunca intente extraer la válvula de seguridad de un sistema bajo presión.

• Nunca haga ajustes ni lleve a cabo mantenimiento de la válvula de seguridad mientras está en servicio excepto si la válvula está aislada de la presión del sistema. Si no lo está, puede abrirse inadvertidamente, y causar graves daños personales.

• Extraiga la válvula de seguridad antes de hacer ningunas pruebas de presión en el sistema.

• Con frecuencia la seguridad de las vidas y bienes depende de la operación adecuada de la válvula de seguridad. La válvula precisa de un mantenimiento según las instrucciones correspondientes y tiene que ser ensayada y reacondicionada con regularidad para asegurar una función correcta.

• Nunca instale una válvula de seguridad en otra posición que no sea la vertical. El diseño interno de las válvulas de relevo está hecho para trabajar verticalmente, cuando es instalada en forma horizontal el desalineamiento y fricción que se produce puede afectar el funcionamiento de la válvula.

• Siempre amordace la válvula de relevo antes de ajustar el anillo, y asegúrese de quitar la mordaza cuando haya concluido con los ajustes.

• Cuando la válvula esté equipada con palanca, ésta debe estar colocada de manera que no permita contacto con otro instrumento o personal, que pueda causar que la palanca sea accionada accidentalmente.

VIII.A. Avisos

• Si hay algún dispositivo de bloqueo que acompaña a la válvula, tiene que extraerse antes de poner la válvula en servicio.

• Este producto es un componente de seguridad destinado a su uso en aplicaciones críticas. La aplicación, instalación o mantenimiento inadecuados de la válvula o el uso de piezas o componentes no confeccionados por el fabricante puede ser causa de avería de la válvula de seguridad.

• Cualquier obstrucción debida a polimerización, solidificación o depósitos sólidos afectarán a las prestaciones de seguridad de esta válvula. Se deberían aplicar métodos para reducir estos riesgos.

• Una válvula de seguridad debería emplearse sólo para proteger un sistema de sobrepresiones durante un desarreglo de la presión. No debería emplearse como válvula de control que deba operar de manera continua ni como válvula de aislamiento para aislar secciones del sistema. No debería emplearse como conector de tubos ni como pieza de transición en un sistema de tuberías.

VIII.B. Características de seguridad de las válvulas

La selección de las válvulas de seguridad, alivio y seguridad-alivio, debe ser primariamente del tipo operadas por resorte. Se pueden utilizar válvulas operadas por piloto que estén provistas de un piloto de acción automática, que la válvula principal opere también automáticamente, pero no por encima de la presión de ajuste y que descargue toda su capacidad si alguna parte esencial del piloto llegara a fallar.

El resorte debe estar diseñado de tal manera que la compresión total, debido al levantamiento, no debe ser mayor al 80% de la deflexión nominal a sólido. La permanencia en el ajuste del resorte (definida como la diferencia entre la altura libre y la altura medida después de 10 minutos de que el resorte ha sido comprimido a sólido en tres ocasiones a una temperatura ambiente) no debe exceder 1,5% de la altura libre.

El resorte de la válvula no debe ser reajustado a una presión más o menos del 5% de la presión de ajuste marcada en la placa, a menos que el reajuste se encuentre dentro del intervalo del resorte establecido por el fabricante de la válvula, o que éste determine la aceptación del uso del resorte.

'Válvulas de Seguridad'

El ajuste inicial debe ser realizado por el fabricante, su representante o ensamblador autorizados, y a la válvula se le deben marcar los datos en donde se indique la presión de ajuste, capacidad y fecha de fabricación. La válvula se debe asegurar con un sello de plomo hecho por los mismos.

En todo caso, al hacer el cambio de calibración de la válvula, se debe verificar que: el resorte permita la recalibración y que los intervalos de presión y temperatura del diseño de la válvula sean los adecuados para la nueva presión. Sin excepción, se debe colocar una nueva placa que contenga marcada la nueva presión.

IX. CONCEPTOS DE OPERACIÓN DE LAS VÁLVULAS DE SEGURIDAD

a) Capacidad de descarga

La capacidad de descarga es la cantidad de flujo mensurable a un porcentaje de sobrepresión permitida, para ser usada como base para la utilización de una válvula de seguridad en una aplicación. Se expresa en unidades de flujo másico o volumétrico.

b) Acumulación

La acumulación es la presión en el recipiente que se incrementa por encima de la máxima presión de operación permisible del mismo durante la descarga a través de la válvula de seguridad. Se expresa en porcentaje de la presión de ajuste o en unidades de presión.

c) Contrapresión

La contrapresión es la presión estática que existe en el lado de la descarga de la válvula de seguridad, provocada por la presión del sistema de descarga. La contrapresión se clasifica como sigue:

  • Constante.- Se especifica como una contrapresión simple y que relativamente no tiene variaciones. Ejemplo: 1,4 kPa.

    • Variable.- Se especifica con un intervalo, dando límites máximo y mínimo, debido a que esta contrapresión cambia de un momento a otro. Ejemplo: 0 a 1,4 kPa.

d) Contrapresión generada

La contrapresión generada es la presión que se desarrolla en la salida de la válvula como resultado del flujo que existe después de que la válvula ha abierto.

e) Contrapresión sobrepuesta

La contrapresión sobrepuesta es la presión que existe en el lado de la descarga de la válvula antes de que ésta abra.

f) Fuego; incendio

Término que describe el caso de falla por exposición al calor, de la cual resulta un incremento de presión dentro de un recipiente o sistema, debido a la radiación de calor exterior, por ejemplo, en un incendio.

g) Máxima presión de trabajo permisible; máxima presión de operación permisible

Es la máxima presión manométrica permisible a la que un recipiente puede operar, a la temperatura designada. El recipiente no debe ser operado por encima de esta presión. Esta presión se basa en los cálculos de cada componente del recipiente utilizando el espesor nominal empleado en el componente, excluyendo las tolerancias para la corrosión y espesores requeridos para cargas diferentes de la presión interna.

h) Presión absoluta

Es la suma de la presión manométrica más la presión atmosférica (barométrica). Se expresa en unidades de presión seguidas de una extensión en minúsculas (ejemplo: bar a, kPa abs.).

i) Presión de apertura

La presión de apertura es la presión a la entrada de la válvula de seguridad a la cual se puede medir el levantamiento, o a la cual se puede determinar una descarga continua ya sea por observación, porque se siente o por el ruido que genere.

j) Presión de cierre

La presión de cierre es el valor de la presión a la entrada de la válvula, al cual el disco restablece el contacto con el asiento de la tobera, obturando nuevamente el pasaje de flujo, y el valor del levantamiento es cero.

k) Presión de disparo; detonación

Es el valor de presión estática ascendente y a la cual el disco se mueve en dirección de apertura a una velocidad muy superior comparada con la correspondiente velocidad a la que lo hará a presiones inferiores o superiores. Se presenta después del siseo, a la presión de calibración de la válvula, de manera audible en forma de súbito y violento disparo o detonación.

l) Presión de operación

La presión de operación es la presión manométrica a la cual normalmente trabaja el recipiente, debiendo existir un margen dado entre la presión de operación y la máxima presión de trabajo permisible.

m) Presión de primer escape o de primera fuga; presión de primeras burbujas

La presión de primer escape es el valor de presión estática creciente que entra en la válvula, y a la cual se percibe la primera burbuja cuando se está probando una válvula de seguridad-alivio con asiento blando por medio de aire, y a través de un sello de agua creado en el lado de la salida de la válvula.

n) Presión de prueba de hermeticidad; presión de prueba para fuga

La presión de prueba para fuga es la presión inducida a la entrada de la válvula a la cual se realiza la cuantificación del burbujeo (fuga) entre los asientos, de acuerdo al procedimiento de prueba para determinar la hermeticidad o fuga que exista entre los asientos.

ñ) Presión de prueba en frío

Es la presión estática a la cual se ajusta la válvula para operar estando montada en un banco de pruebas, y que incluye factores de corrección para compensar las diferencias del medio de prueba, la temperatura y/o la contrapresión.

o) Presión de relevo

Es la suma de la presión de ajuste más la sobrepresión.

p) Presión diferencial de cierre; diferencial de cierre

El diferencial de cierre es la diferencia entre la presión de ajuste y la presión de cierre de la válvula de seguridad, después de que ésta ha estado en operación. Se expresa en porcentaje de la presión de ajuste o en unidades de presión.

q) Presión manométrica

Es la presión medida por un manómetro, y representa la diferencia entre la presión absoluta y la presión atmosférica (barométrica). Se expresa en unidades de presión seguida de la abreviación "man" (manométrica). Ejemplo: bar man, kPa man,…).

r) Siseo; preapertura; advertencia

El siseo aplica a válvulas de seguridad o seguridad-alivio en fluidos compresibles únicamente. El siseo es el indicador audible de escape de fluido de entre los asientos de la válvula, a una presión estática ligeramente por debajo de la presión de disparo (apertura súbita) de la misma. Se expresa en porcentaje de la presión de ajuste o en unidades de presión.

s) Sobrepresión

La sobrepresión es la presión que se incrementa por encima de la presión de ajuste del dispositivo de relevo al estar descargando. Normalmente se expresa como un porcentaje de la presión de ajuste. La sobrepresión puede ser igual a la acumulación, cuando la válvula está ajustada a la máxima presión de operación permisible del recipiente

.

t) Traqueteo

Movimientos rápidos oscilatorios sin control del disco durante la descarga de una válvula de seguridad, caracterizada por el sonido violento que produce el disco al hacer contacto con el asiento de la tobera. Dichos movimientos se consideran anormales.

u) Zona de presión primaria

La zona de presión primaria es la existente a la entrada de la válvula de seguridad, seguridad-alivio o alivio, y por lo tanto, la zona de presión primaria estará constituida por las partes que formen la entrada de la válvula, es decir, la tobera (o semitobera-cuerpo) y el disco.

v) Zona de presión secundaria

La zona de presión secundaria es la existente en la cavidad que se encuentra entre el área de descarga y la salida de la válvula de seguridad, seguridad-alivio o alivio y, por lo tanto, la zona de presión primaria está constituida por las partes que forman la salida de la válvula, es decir, cuerpo, bonete y capucha.

X. INSTALACIÓN

Muchas válvulas reciben daños cuando se ponen en servicio por primera vez debido a que no se limpia la conexión de manera apropiada cuando se instalan. Antes de la instalación se debe proceder a una limpieza exhaustiva de toda suciedad y materias extrañas de las caras de las bridas o de las conexiones roscadas tanto de la entrada de la válvula como del recipiente y de la línea a la que esté conectada la válvula. Debido a que las materias extrañas que pasan al interior y a través de las válvulas de seguridad pueden dañar el asiento, los sistemas en los que se prueban y finalmente se instalan las válvulas también se tienen que inspeccionar y limpiar.

De manera particular, los sistemas nuevos son propensos a contener objetos extraños que quedan inadvertidamente atrapados durante la construcción y que destruirán la superficie del asiento cuando se abra la válvula. Se debería proceder a una limpieza exhaustiva del sistema antes de instalar la válvula de seguridad. A veces se emplea un revestimiento de espuma para proteger el asiento principal de la válvula durante el transporte. Compruebe si hay algún revestimiento de espuma como el mencionado y extráigalo antes de proceder a la instalación.

Las juntas que se usan deben tener unas dimensiones correctas para las bridas específicas. Los diámetros interiores deben dejar totalmente libres las aberturas de entrada y salida de la válvula de seguridad de modo que la junta no restrinja el flujo. En el caso de válvulas embridadas, el apriete se debe realizar de manera uniforme en todos los espárragos o pernos de montaje para evitar una posible distorsión del cuerpo de la válvula.

Las válvulas de seguridad están pensadas para que abran y cierren dentro de unos estrechos límites de presión. Las instalaciones de válvulas precisan de un diseño preciso tanto respecto a las líneas de entrada como de descarga.

XI. ALMACENAMIENTO Y MANIPULACIÓN

Por cuanto la limpieza es esencial para el satisfactorio funcionamiento y cierre estanco de una válvula de seguridad, se deberían tomar precauciones durante el almacenamiento para impedir la entrada de toda materia extraña. Los protectores de las entradas y salidas se deben mantener en su sitio hasta que la válvula esté lista para su instalación en el sistema. Tenga cuidado de mantener totalmente limpia la entrada de la válvula. Se recomienda que la válvula se almacene en un recinto cerrado en el embalaje original, resguardada de suciedad y de otras formas de contaminación.

Las válvulas de seguridad se deben manejar con cuidado y no se deben golpear nunca. Una manipulación violenta puede alterar el ajuste de la presión, deformar las piezas de la válvula y afectar de manera adversa la estanqueidad del asiento y las prestaciones de la válvula. La válvula nunca debería ser izada ni manejada usando los tubos, las líneas, los pilotos o las bridas de los pilotos. Cuando sea necesario usar un equipo para izar, emplee el o los cáncamos en el cuerpo principal de la válvula. Si no hay cáncamos, se debería poner una cadena o eslinga alrededor del cuerpo principal de la válvula asegurando que la válvula esté en posición vertical para facilitar la instalación.

Es muy importante que el vástago esté perfectamente recto para transmitir la fuerza del resorte al disco sin que se produzcan empujes laterales. Una compresión excesiva al engatillar la válvula es una de las causas comunes de que el vástago se tuerza

XII. EMPALME

XII.A. Línea de entrada

Conecte esta válvula de la forma más directa y cercana posible al recipiente objeto de protección. La válvula se debería montar en forma vertical en posición derecha, bien directamente en una boquilla del recipiente de presión o en una conexión corta que permita un flujo directo, sin obstrucciones, entre el recipiente y la válvula. La instalación de una válvula de seguridad en una posición distinta de la que se recomienda afectará su funcionamiento de manera adversa. La válvula no debería instalarse nunca en una conexión con un diámetro interior menor que la conexión de entrada de la válvula.

XII.B. Línea de descarga

La línea de descarga debería ser sencilla y directa. Se prefiere una conexión “rota” cerca de la salida de la válvula siempre que sea posible. Toda la línea de descarga debería instalarse de la manera más directa posible hasta el punto de salida final para su descarga. La válvula debe descargar a un área segura para ello.

El piloto se ventea frecuentemente a la atmósfera bajo condiciones de trabajo, porque la descarga durante el funcionamiento es pequeña. Cuando no sea permisible descargar el venteo en la atmósfera, el piloto debería ventearse bien en el tubo de descarga, bien por medio de un sistema adicional de tubería a un lugar seguro. Cuando se diseñe una línea de venteo, evite la posibilidad de contrapresión sobre el piloto a no ser que el piloto sea de diseño equilibrado. La línea de descarga debe ser drenada de manera apropiada para prevenir la acumulación de líquidos en el lado aguas abajo de la válvula principal.

El peso de la línea de descarga debería ser sustentado por un soporte separado y debería quedar sujeta de manera adecuada para resistir fuerzas de empuje reactivas cuando la válvula alivie la presión. La válvula debería también quedar sostenida para resistir cualquier balanceo o vibraciones del sistema. La presión sobre la descarga de un diseño “desequilibrado” afectará de manera adversa las prestaciones de la válvula y la presión de disparo.

No se deben emplear accesorios o tubos con un diámetro interior menor que la salida de la válvula.

XIII. HERMETICIDAD O SELLO

Aquí se describen los métodos para determinar cuantitativamente el grado de hermeticidad existente entre los asientos de las válvulas de seguridad. Para ello los arreglos típicos para realizar la prueba de sello de las válvulas de escape se muestran en las figuras 8 y 9. La determinación de la fuga existente se debe hacer con un tubo de 7,9 mm de diámetro exterior, con una pared de 0,089 mm. La punta del tubo debe ser cortada en forma recta, debe estar perpendicular a la superficie del agua y sumergida 12 mm como se muestra en la figura 8.

Prueba con vapor de agua:

a) Medio de prueba

El medio de prueba debe ser vapor de agua saturado.

b) Arreglo de la prueba

La válvula debe colocarse en forma vertical sobre el banco de pruebas de vapor de agua.

c) Presión de prueba

Para válvulas cuya presión de ajuste sea mayor a 345 kPa man, el intervalo de fuga en burbujas por minuto se debe medir con una presión de prueba de 90% de la presión de ajuste a la entrada de la válvula. Para válvulas cuya presión de ajuste sea igual o menor a 345 kPa man, la presión de prueba debe ser 34,5 kPa man, por debajo de la presión de ajuste.

d) Prueba de hermeticidad

Antes de realizar la prueba de hermeticidad debe demostrarse la presión de ajuste, la presión de prueba debe aplicarse por lo menos durante 3 min., cualquier condensado en el interior del cuerpo debe ser removido antes de realizar la prueba, después de lo cual la hermeticidad debe verificarse en forma visual utilizando un fondo negro. La válvula debe observarse durante 1 min. para detectar las fugas existentes.

e) Expresión de resultados

Para una válvula de asientos de metal no debe existir fuga audible o visible durante un minuto a la presión de prueba de la tabla. Para válvulas con asientos blandos no debe existir fuga apreciable durante un minuto a la presión de prueba apta para su uso.

  • La existencia de cualquier fuga audible o visible es causa de rechazo de la prueba.

  • Nota: Existen métodos cualitativos para la prueba con aire a temperatura ambiente o nitrógeno, que indican la existencia de fuga entre los asientos (prueba del papel mojado o engrasado en la brida de salida), pero que sólo indican si existe relativamente mucha o poca fuga, por lo que no deben utilizarse como criterios de aceptación de hermeticidad para válvulas de seguridad, ya que al no tener punto de comparación mensurable, son métodos subjetivos y el criterio varía de persona a persona.

    XIII.A. Banco de Pruebas

    Al realizar regulaciones en el banco de pruebas se debe tener la precaución que las válvulas que estén marcadas para su uso en vapor o que tengan partes internas especiales para uso en vapor, deben ser probadas preferentemente con vapor, sin embargo, y debido a que la gran mayoría de este tipo de aplicaciones están por encima de la capacidad de producción de vapor de un banco de pruebas de laboratorio, por su tamaño o límite de presión de ajuste, pueden ser probadas con aire.

    Las válvulas marcadas para uso en aire, gases o vapores de gases, deben ser probadas preferentemente con aire. A su vez las válvulas marcadas para uso en líquido deben ser probadas preferentemente con agua.

    Verificación de la presión de ajuste y diferencial de cierre.

    a) La presión en el banco de pruebas se debe incrementar en forma gradual, de tal forma que permita identificar los diferentes puntos de presión (según aplique) sin confundir lo que es la presión de ajuste de la válvula.

    b) La prueba debe realizarse en tres ocasiones con el objeto de asegurar que la lectura de los valores observados se repita.

    Nota: Al realizar las lecturas, colóquese frente al manómetro, para evitar errores.

    Expresión de resultados

    El término presión de ajuste ha sido causa de muchas ambigüedades de interpretación, además de severos problemas, por lo que es de suma importancia determinar exactamente el tipo de válvula y servicio que se está manejando para aplicar el término de manera precisa.

    XIV. INFORMACIÓN COMERCIAL

    Cada válvula de relevo de presión, mayor a 12 mm de tamaño nominal de tubería de entrada, debe ser marcada claramente por el fabricante o ensamblador con los datos requeridos, de manera que éstos no se borren debido al uso. El marcado puede hacerse en alto o bajo relieve, sobre la válvula, o en una o más placas adheridas en forma permanente en la válvula, que cumplan como mínimo con lo siguiente:

    a) El nombre y/o la abreviación adecuada (logotipo), dirección y No. de Registro de Contribuyentes del fabricante, ensamblador e importador, en su caso.

    b) Designación del modelo del producto.

    c) Tamaño nominal de tubería a la entrada y salida de la válvula en milímetros.

    d) Presión de ajuste, presión de prueba en frío (si aplica) y contrapresión (si aplica) en unidades del sistema internacional.

    e) Capacidad (la que sea aplicable):

    i kilogramo por hora de vapor saturado a una sobrepresión de 10% o 20,6 kPa, la que sea mayor para válvulas que se utilizan en vapor de agua, o

    ii litros por minuto de agua a 21ºC a una sobrepresión de 10% o 20,6 kPa, la que sea mayor para válvulas probadas con agua, o

    iii metros cúbicos por hora o kilogramos por minuto de aire a una sobrepresión de 10% o 20,6 kPa, la que sea mayor.

    iv En adición, el fabricante puede indicar la capacidad en otros fluidos.

    f) El año de construcción (que puede estar integrado en el número de serie, si aplica).

    g) Un código en la válvula con el cual se pueda identificar ésta (número de serie).

    h) La designación del país de origen.

    La placa de datos debe ser de un material metálico resistente a la corrosión y asegurada en forma permanente al cuerpo o bonete, además la pintura debe ser también con pintura que resista la corrosión (véase figura 11).

    XIV.A. Aplicaciones y limitaciones de las válvulas de seguridad

    Las válvulas de seguridad normalmente se utilizan en generadores de vapor, calderas y sobrecalentadores. También pueden ser utilizadas en servicios generales de aire y vapor en refinerías. La tubería de descarga cuando se usan este tipo de válvulas generalmente tienen un sistema seccionado con codo y charola para recolección de condensados.

    Las válvulas de seguridad no deben ser usadas en servicios corrosivos en refinerías, en servicios con contrapresión, en donde la descarga deba ir conectada a un lugar remoto, en donde no se desea el escape del fluido alrededor de la válvula, en servicios de líquidos o como controladora de presión o como válvulas de derivación.

    El comprador o usuario es responsable de:

    1. Seleccionar el tipo de válvula y los intervalos de presión y temperatura deseadas.

    2. Especificar los materiales que resistirán la corrosión de su fluido de proceso y/o las condiciones ambientales.

    3. Seleccionar la mínima área de orificio basada en las condiciones de relevo derivadas del conocimiento profundo de su sistema y de los dispositivos de relevo de presión, así como de las normas aplicables a los recipientes sujetos a presión.

    El fabricante es responsable de:

    1. Diseñar y fabricar válvulas que satisfagan los requerimientos de acuerdo a las normas establecidas.

    2. La capacidad de descarga de sus productos en las condiciones preestablecidas para éste.

    3. La seguridad de los materiales de sus productos.

    XV. MANTENIMIENTO

    Para la segura y confiable operación de las válvulas de seguridad es necesario practicarles un buen servicio y hacer reparaciones adecuadas. Aunque no es necesario desmontar las válvulas de la caldera para su mantención, lo habitual es que se limite a lapear los asientos y ocasionalmente reemplazar el disco. Las herramientas recomendadas para el trabajo de lapeado son las siguientes:

    1.- Placa o plataforma para lapear

    2.- Lubricante resistente a altas temperaturas

    3.- Dos aros para lapear por tamaño y tipo de válvula

    4.- Compuesto o pasta para lapear

    Aunque los puntos más delicados del lapeado, pulido, esmerilado o bruñido pueden ser considerados como un arte de la mecánica, una persona suficientemente especializada puede lograr una buena reparación de los asientos con alguna práctica. Conviene decir que no existe un procedimiento exacto que englobe todos los casos posibles, dado que diferentes personas pueden conseguir los mismos resultados utilizando sus propias técnicas. Así la operación de lapeado se realiza con un movimiento oscilante en varias direcciones, mientras se mantiene el aro de lapear libremente en los dedos y permitiendo que repose en la superficie del asiento. Hay que controlar el movimiento del aro para evitar que los bordes interior y exterior del mismo crucen el siento. Si los bordes tocan la superficie del asiento, éste puede rayarse o redondearse. Se tiene que tener cuidado de no inclinar el aro, ya que ello causaría desigualdades en la superficie del asiento.

    Antes de lapear los asientos del disco y tobera, el resalto o los bordes de los asientos deben ser limpiados cuidadosamente utilizando un papel de lija de grano fino. El propósito de esto es eliminar cualquier pequeña partícula de metal adherida a las superficies. Una vez realizado el lapeado se inspeccionará cualquier rastro de defectos como áreas grises o rayaduras, ya que requerirá la repetición de un lapeado completo hasta alcanzar el acabado deseado.

    Como criterio general, no limitativo, la inspección visual y el mantenimiento preventivo de las válvulas debe ser practicado por lo menos dos veces al año, ajustándose a las políticas internas de cada planta o sistema. Junto con ello se debe llevar una bitácora que reúna todos los datos donde se incluyan aspectos tales como: Marca, Tamaño de entrada y salida, Orificio, Presión de ajuste, Contrapresión, Servicio (fluido y estado), Línea o equipo en la que está instalada, Número de identificación de la planta, Número de serie de la válvula, Capacidad de descarga y Temperatura (operación/relevo).

    El fabricante debe proveer al usuario o comprador de un manual de mantenimiento que incluya los siguientes temas: Inspección visual, Desensamble, Mantenimiento de partes internas, Lapeado de asientos, Reacondicionamiento de partes, Reensamble, Pruebas, Ajustes, Solución de problemas más comunes.

    Es obligatorio que el usuario siga las instrucciones de los manuales editados por los fabricantes, los trabajos que se efectúen sobre estos equipos de seguridad deben ser realizados exclusivamente por personal que demuestre haber recibido un riguroso programa de capacitación (preferentemente por el fabricante) sobre el producto, ya que la responsabilidad del reacondicionamiento será responsabilidad del usuario.

    Una válvula de seguridad reacondicionada o reparada debe contar con el mismo grado de confiabilidad que una válvula nueva.

    XVI. CALIBRACIÓN

    La calibración se realiza bajo una presión de ajuste, que expresada en unidades de presión, es el valor de presión estática creciente a la entrada de la válvula, y a la cual ha sido preparada para abrir bajo las condiciones de servicio. En servicio de líquidos, la presión de ajuste se define como la presión a la entrada de la válvula a la cual ésta comienza a tener una descarga continua de líquido. En servicios de gases y vapores, la presión de ajuste se define como la presión a la entrada de la válvula a la cual dispara bajo las condiciones de servicio. En otras palabras, la presión de ajuste es el valor de presión estática creciente que entra en la válvula, y a la cual ha sido preparada para ejecutar las siguientes características de operación: "presión de apertura", "presión de disparo" o "presión de primer escape" bajo las condiciones de servicio dadas.

    Para las válvulas de seguridad-alivio convencionales se puede distinguir el término presión diferencial de ajuste o presión diferencial de calibración que es la diferencia entre la presión de calibración y la contrapresión sobrepuesta constante, también expresada en unidades de presión.

    Cuando se realiza el proceso de hacer el cambio de calibración de la válvula, se debe verificar que el resorte permita la recalibración y que los intervalos de presión y temperatura del diseño de la válvula sean los adecuados para la nueva presión. Sin excepción, se debe colocar una nueva placa que contenga marcada la nueva presión.

    El manómetro que se utilice en la prueba debe estar calibrado y tener una escala adecuada, de tal forma que la presión que se va a verificar se encuentre dentro del tercio medio de la escala total, por lo que el manómetro debe ser de una escala del doble de la presión de ajuste que se va a probar, con el objeto de tener una graduación suficiente para hacer una lectura correcta.

    Válvulas calibradas con aire o vapor de agua

    La presión de ajuste o calibración se identifica cuando se perciba y se escuche la apertura de la válvula por medio de un disparo súbito o detonación violenta de la misma. En la mayoría de las ocasiones se escucha o percibe un escape de fluido previo al disparo, que es lo que se conoce como "siseo o preapertura de la válvula", pero esto no debe confundirse con la presión de ajuste, ya que el siseo es necesario para que se produzca el "disparo".

    En el momento de escuchar el disparo, se debe observar el manómetro de prueba, para registrar el dato que debe encontrarse dentro de las tolerancias permitidas. También debe registrarse el punto de cierre después del disparo para determinar el dato de la presión diferencial de cierre.

    Si cualquier dato registrado se encuentra fuera de los parámetros antes indicados, es causa de rechazo de la prueba.

    Todas las válvulas deben drenarse y sopletearse después de verificar las pruebas de funcionamiento, para asegurar que no queden residuos de ningún tipo que pueda afectarlas.

    Nota: En ocasiones y debido al volumen restringido del banco de pruebas, puede hacerse necesario modificar la posición del anillo de la tobera, para lograr el disparo, lo cual está permitido, siempre que lo realice la persona autorizada por el fabricante y se registre el dato de la posición ajustada originalmente en fábrica, y que posteriormente a la prueba, la posición del anillo sea restituida, volviendo a colocar un sello de plomo que inhabilite su modificación por personas no autorizadas para hacerlo.

    XVII. MARCO LEGAL

    La ley chilena establece sus propias definiciones de caldera, presión y válvulas de seguridad, son las que se enuncian a continuación:

    - Caldera de Vapor o Caldera: el recipiente metálico en el que se genera vapor a presión mediante la acción de calor.

    - Presión: la acción y el efecto resultante de la compresión de un cuerpo o de un fluido sobre una superficie.

    - Válvula de seguridad: dispositivo que debe evacuar automáticamente el exceso de vapor de la caldera en el momento en que la presión excede del valor mínimo preestablecido.

    XVII.A. Decreto Supremo N° 48

    En este decreto de la constitución de nuestro país se establece que:

    Párrafo IV (DS N° 48)

    Válvulas de seguridad

    Artículo 20.- Toda caldera deberá estar provista de una o más válvulas de seguridad del mismo tipo y capacidad de evacuación, que deberán estar conectadas directamente a la cámara de vapor de la caldera, independiente de toda otra conexión o toma de vapor y sin interposición de ninguna otra válvula, llave, grifo u obstrucción. Se permite la conexión a la caldera de las válvulas de seguridad en paralelo, mediante una pieza de conexión de forma y dimensiones adecuadas.

    La o las válvulas de seguridad de un generador de vapor deben ser capaces de evacuar la totalidad del vapor producido por la caldera, aún sin haber consumo, antes que se sobrepase en un 10% la presión máxima del generador. Para este efecto, la válvula de seguridad debe graduarse de manera que se inicie la evacuación de vapor a una presión igual a la presión máxima de trabajo

    del generador, aumentada en un 6% como máximo.

    Toda válvula de seguridad llevará grabada o fundida en su cuerpo una marca de fábrica que indique sus características y que permita su identificación.

    El material empleado en los asientos y conos de las válvulas de seguridad será de una aleación adecuada, resistente a la corrosión. Las válvulas deberán estar construidas de tal forma, que la falla o ruptura de cualesquiera de sus partes no obstruya la libre descarga del vapor; que el cono pueda girar sobre su asiento, estando las válvulas con presión, y cierre suavemente, sin producir golpes ni vibraciones.

    La válvula permitirá que su mecanismo de regulación pueda ser sellado de manera que sea posible advertir si ha sido alterado.

    Asimismo, deberán tener un dispositivo que permita abrirlas, a fin de despegar el cono manualmente, operación que debe realizarse al iniciar cada turno de trabajo. La válvula de seguridad deberá cerrarse cuando la presión haya disminuido en no más de 4% con respecto a la presión máxima de trabajo del generador.

    El escape de vapor estará dispuesto de tal manera que tenga salida al exterior de la sala.

    Cuando el escape de la válvula se efectúe por medio de tubos de descarga, éstos tendrán una sección transversal igual o superior al área de escape de la válvula y estarán dotados de desagües apropiados a fin de evitar la acumulación de agua de condensación en la parte superior de la válvula o en el tubo.

    La abertura o conexión entre la caldera y la válvula de seguridad tendrá un área por lo menos igual a la entrada de la válvula. Cuando una caldera esté provista de dos o más válvulas de seguridad en una sola conexión, ésta tendrá un área transversal no menor que la suma de las áreas de los tubos de entrada de todas las válvulas de seguridad.

    La regulación de las válvulas de seguridad sólo podrá efectuarse por la autoridad sanitaria o los profesionales registrados en conformidad con este Reglamento. Una vez hecha la regulación se sellarán las válvulas de seguridad mediante un precinto de plomo.

    XVIII. CONCLUSIONES

    Conocer el funcionamiento de esta planta me llevó a aclarar dudas que cualquier persona quizás también las puede tener, ¿qué es la celulosa?, ¿de qué forma es tratada la madera?, ¿qué tipo de energía se utiliza para los distintos procesos?, y así puedo enumerar muchas otra. Con el paso de los días llegué a entender los procesos que le ocurren a la madera para la confección de la celulosa, materia prima fundamental que se utiliza en una infinidad de papeles con los que nos relacionamos a diario y de los cuales desconocemos su procedencia.

    La presencia en el área de Mantención fue de gran ayuda para mi formación integral como ingeniero y para conocer gran parte de los equipos mecánicos que hacen a la planta obtener la producción diaria requerida y la hacen situar dentro de las principales a nivel nacional. Con la práctica en terreno se puede reforzar toda la teoría vista en la sala de clases, de esta manera se pueden comprender más claramente los procesos productivos y se pueden asimilar. Para que estos procesos de lleven a cabo las personas son de vital importancia y por supuesto tienen el mayor grado de relevancia.

    Específicamente aprendí lo relacionado con las válvulas de seguridad, que hasta antes de realizar este informe era un tema desconocido para mí, aunque hubo algunos aspectos importantes que no pude tratar. La calibración fue uno de ellos y no fue posible ahondar ya que no pude presenciar en terreno en lo que consiste esta operación. Lo que sí tuve la posibilidad de aprender fue el proceso de lapeado, lo que resultó muy interesante por el largo tiempo que se ocupa en esta operación y por el grado de terminación casi perfecto en los asientos para evitar la fuga de vapor de agua.

    Para la regulación de las válvulas se menciona el Banco de Pruebas, pero al interior de la fábrica es un dispositivo que ya no se utiliza. Hace un tiempo atrás era de gran interés puesto que se ocupaba tanto en la regulación de bombas como en válvulas.

    Las válvulas de seguridad están destinadas a evitar uno de los mayores riesgos a los que están sometidos los aparatos a presión y el cual tiene que ver con la liberación brusca de presión. Para poder ser utilizadas deben reunir una serie de características técnicas y de seguridad requeridas en las disposiciones legales de nuestro país.

    Existen distintos tipos de válvulas de relevo de presión que son nombradas de acuerdo al fluido ante en cual actúan. Así las válvulas de seguridad son utilizadas para fluidos tales como gases y vapor de agua.

    El proceso de superacabado llamado lapeado requiere de gran paciencia y precisión para evitar fugas de vapor. De esta manera se logra una mejor cohesión entre los asientos y permite una calibración con menos grado de fallas.

    GLOSARIO

    Asiento: contacto que contiene la presión entre las porciones fijas y móviles de los elementos que están en presencia de presión de una válvula.

    Caldera: es todo aparato a presión en donde el calor procedente de cualquier fuente de energía se transforma en utilizable, en forma de calorías, a través de un medio de transporte en fase líquida o vapor.


    Caldera de vapor: es toda caldera en la que el medio de transporte es vapor de agua.

    Calor: cantidad de energía térmica que un cuerpo pierde o gana en contacto con otro a diferente temperatura. El calor constituye, por tanto, una medida de la energía térmica puesta en juego en los fenómenos caloríficos.

    Domo: Cúpula en forma de una media esfera

    Economizador: los economizadores o precalentadores son serpentines en donde se calienta el agua que va a ingresar a la caldera, utilizando como elemento calefactor a los mismos gases de combustión.

    Energía térmica: Es la forma de energía que interviene en los fenómenos caloríficos. Tipo de energía que se cede de un cuerpo a otro como consecuencia de una diferencia de temperaturas. Se trata de una magnitud que no se puede medir en términos absolutos, pero es posible, sin embargo, determinar sus variaciones.

    Fuelle: instrumento para recoger aire y lanzarlo con una dirección determinada, posee una válvula por donde entra el aire y un cañón por donde sale, de esta manera se pliegan los costados reduciendo el volumen del aparato.

    Lapear: operación de superacabado, utiliza una herramienta que posee unos sectores metálicos recubiertos por un compuesto abrasivo

    Obturador: dispositivo mecánico que realiza la función de control de paso del fluido en una válvula, además determina la característica de caudal de la válvula, es decir, la relación que existe entre la posición del obturador y el caudal de paso del fluido.

    Quemadores: Los quemadores son accesorios principales en las calderas. Su objeto es mezclar el aire con el combustible o viceversa para luego introducirlo a presión en forma de llama incandescente al interior de la caldera.

    Sobrecalentador: llamado también recalentador de vapor, es un elemento que permite elevar la temperatura del vapor producido dentro de la caldera, manteniendo constantemente la presión del mismo; transforman el vapor saturado en vapor sobrecalentado.

    Sopladores: son boquillas permanentemente instalados para lanzar chorros de aire o vapor, se emplean para disgregar algunos materiales producidos por la combustión ya que los ductos de pasos, en el lado del fuego tienen la tendencia a la acumulación de hollín y ceniza volátil.

    Tobera: elemento interno de la válvula que constituye el pasaje de flujo, a través del cual entra y se conduce el fluido, además convierte la energía de presión disponible en el vapor en energía cinética.

    Válvula de relevo de presión o de escape: es un dispositivo automático que está diseñado para abrir a una presión predeterminada y volver a cerrar, previniendo con ello la descarga adicional de flujo, una vez de que las condiciones de operación han sido restablecidas. El término se utiliza para denominar indistintamente y en forma general a una válvula de seguridad, válvula de alivio, válvula de seguridad-alivio o a una válvula operada por piloto.

    Vapor saturado: vapor que se encuentra a la temperatura de ebullición del líquido.

    Vapor sobrecalentado: vapor de agua a una temperatura mayor que la del punto de ebullición.

    2

    Válvulas de Seguridad

    Planta Santa Fe

    Vídeos relacionados