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Válvula de Compuerta de Acero al Carbono de Fundición | AA-04

Ref: AA-04

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DESCRIPCIÓN

Las válvulas de acero de tamaños NPS 2” y mayores suelen fabricarse mediante el proceso de fundición, en lo que se refiere a sus componentes estructurales (cuerpo, tapa). El material más frecuente en este tipo de válvulas es el acero ASTM A216 Gr.WCB (acero al carbono). Para temperaturas de servicio elevadas se suele utilizar acero ASTM A217 en sus distintos grados (acero aleado) y para servicio frio, acero ASTM A352 (acero al carbono para bajas temperaturas). Para temperaturas criogénicas y fluidos corrosivos se usan aceros inoxidables austeníticos ASTM A 351 en sus distintos grados. Normalmente, los rangos de servicio para los que son construidas son los cubiertos por el código ASME según sus Clases 150, 300, 600, 900, 1.500 y 2.500. Los extremos de las válvulas podrán ser bridados o del tipo soldadura a tope (BW) para poder conexionarlas a la tubería. En el caso de los extremos bridados las normas de dimensionamiento serán ASME B16,5 para tamaños de 2” a 24” y ASME B16,47 para tamaños de 26” a 60”. Y para los extremos soldados la ASME B16,25. Las válvulas "de compuerta" (gate valves) presentan una resistencia baja al paso del fluido a través de ellas. Se utilizan para permitir o cortar totalmente la circulación del fluido. Este tipo de válvulas no debe emplearse para regular el caudal, por lo que también se denominan válvulas "todo o nada" (on-off valves). Su utilización en posición intermedia a fin de regular el paso del fluido, puede ocasionar turbulencias, vibraciones, erosiones o desajustes en la válvula. No obtante, en ocasiones se utilizan en servicio de regulación de caudal, en cuyocaso es conveniente que la compuerta esté guiada en todo su recorrido para evitar deterioros del disco y los anillos de asiento como consecuencia de las vibraciones. En las válvulas de compuerta, el cierre se lleva a cabo mediante los asientos del obturador contra dos superficies formadas por anillos postizos fijados al cuerpo de la válvula, o mecanizadas en el mismo cuerpo. El obturador consiste en una simple cuña o en dos platillos oblicuos o paralelos, cuyas superficies de obturación deslizan y apoyan contra los dos asientos, los cuales están dispuestos, igualmente, en forma oblicua o paralela. El obturador se actúa mediante un mecanismo de volante, tuerca y husillo empleando engranajes reductores en función de diámetros y clase. Cuando el obturador es de dos platillos, las válvulas se llaman de cuña partida (split wedge) o de doble disco (double disc gate). La estanqueidad del cierre se produce por el efecto de cuña y la obturación es doble por realizarse a ambos lados de la compuerta. Por esta particularidad se denominan válvulas bidireccionales. En la descripción que se incluye en el apartado correspondiente se ha tomado como modelo una válvula típica de las siguientes características:

  • Rosca del husillo y puente exteriores (outside screw and yoke - “OS & Y”).
  • Tapa atornillada (bolted bonnet - “BB”).
  • Husillo ascendente y volante fijo (rising stem and non rising handwheel).
  • Extremos para unión bridada (flanged ends).

Además de las válvulas normales, aquí descritas, hay otro tipo de válvulas de compuerta  llamadas de paso completo o paso integral (Through conduit gate valves), cuyo diseño permite que el fluido no encuentre, a su paso por la válvula, discontinuidad alguna en la superficie interior del tubo y válvula. Esta particularidad hace que este tipo de válvulas se utilicen principalmente en servicio de oleoductos, al permitir el uso de utensilios limpiadores de tuberías (Pigs) por su interior. Por esta razón, este tipo de válvulas suele también conocerse con el nombre de válvulas para oleoductos (Pipeline valves). En estas válvulas, la compuerta de cierre está formada por una placa vertical, cuya parte inferior es un anillo de diámetro interior idéntico al de la tubería y la superior una placa sólida. De esta forma, cuando la compuerta se desplaza hacia arriba presenta al fluido un paso totalmente continuo. Al descender la compuerta,el anillo que forma su parte inferior se aloja en una cavidad que presenta en su base, con esta finalidad, el cuerpo de la válvula. Esta cavidad inferior suele ir provista de una válvula de drenaje. Este tipo de compuertas se denominan "de placa" (Slab gate) y su estanqueidad se logra gracias a la propia presión del fluido circulante, auxiliada por la presión que ejercen contra ella los anillos de asiento flotantes provistos de muelles. Para condiciones de servicio más exigentes se utilizan compuertas de expansión (Expanding gate). En estas, la estanqueidad se consigue por medio del efecto de cuña que se produce entre las dos secciones del disco de cierre, que aprietan al mismo contra los asientos, independientemente de la presión del fluido. Las válvulas para oleoductos se construyen con una elevada protección, para actuar en condiciones climatológicas adversas. El husillo, de acero inoxidable, va totalmente protegido por el tubo del yugo y engrasado en forma permanente. Su unión a la compuerta se lleva a cabo mediante una ranura en forma de "T".

PARTES PRINCIPALES

TAPA
El diseño de la tapa es elíptico para válvulas de clase 150 libras, y circular para ratings más grandes. En todos los casos, el grosor de la tapa se diseña para trabajar bajo la mayoría de condiciones severas según la conexión de la tapa acorde a ASME B16.34. La conexión cuerpo-tapa es de cara plana para válvulas de la clase 150 libras, y macho-hembra para ratings más grandes. A petición, pueden ser proveídas otras conexiones tales como RTJ o sello de presión. Las cajas auxiliares de la conexión son acordes a ASME B16.34 para instrumentación, drenaje y/o propósitos de medición. El mecanizado de la tapa se comprueba cuidadosamente para asegurar que el recorrido de la cuña sea perpendicular a la línea del paso y para evitar problemas de funcionamiento. El asiento de la tuerca del vástago debe ser paralelo a la conexión de la tapa. La caja de empaquetadura debe ser mecanizada extremadamente lisa, para proporcionar tirantez perfecta sin la aplicación de demasiada fuerza en los pernos. Para los usos especiales, se puede proporcionar la empaquetadura con acabado "Live-Loading", usando los resortes de Belleville para mejorar durabilidad y la fiabilidad del sello del prensaestopas.

YUGO
El yugo se fija entre la tapa y el volante, dependiendo del tamaño de la válvula. La brida de conexión entre yugo y tapa se debe mecanizar cuidadosamente para asegurar que el recorrido de la cuña sea perpendicular a la línea del paso, para evitar problemas de funcionamiento. Se proporciona una cavidad en la tapa para asegurar la alineación perfecta con la tuerca del vástago.

CUÑA
Válvulas de compuerta NPS 2" y mayores son de diseño de cuña flexible, NPS más pequeños de 2" son cuña sólida. Las superficies de cierre pueden ser revestido o no, dependiendo de los requisitos del cliente. Fabricaciones especiales por ejemplo CUÑA PARTIDA, o CIERRES BALNDOS se puede hacer para usos especiales. Las superficies de sellado se mecanizan cuidadosamente para alcanzar un esfuerzo de torsión duradero, pequeño, y ninguna fuga.

ASIENTOS
Los asientos para válvulas del acero de carbón se fabrican en acero forjado. Se suelda la superficie de sellado con autógena con el material requerido por el cliente. Los asientos roscados sustituibles se utilizan para NPS 10" y válvulas más pequeñas, para NPS 12" y más grandes, se utiliza el diseño soldado con autógena. Para las válvulas inoxidables del acero se utiliza el asiento generalmente integral, revestido, o no. Otras construcciones están disponibles bajo petición. Las superficies de asiento se mecanizan cuidadosamente para proporcionar tirantez. La atención especial se debe tomar con el hilo de rosca del anillo del asiento para evitar de agarrotamientos. Se toman cuidados especiales para proporcionar la diferencia de la dureza entre el asiento y la cuña según API 600. Por esta razón, los asientos son sometidos a tratamiento térmico

CUERPO
El cuerpo de válvula es fabricado en acero fundido, o acero forjado, dependiendo de los requisitos del cliente. En todo caso, los grados de presión-temperatura según ANSI B16.34, API 600, o API 602, se satisface estrictamente el mínimo grueso de pared. Las válvulas de puerta son bidireccionales y se pueden instalar en la posición vertical y horizontal. Los cuerpos de la clase 150 se diseñan con las secciones elípticas. Estas secciones se calculan cuidadosamente para prevenir concentraciones de la tensión. La clase 300 y cuerpos más grandes tienen secciones circulares para hacer tensiones mínimas, bajo condiciones de trabajo severas. Los asientos de cierre se mecanizan y se examinan cuidadosamente para prevenir la salida entre el anillo del asiento y el cuerpo. La superficie de asiento debe ser 1.6 AARH por lo menos. El mecanizado afilado en el cierre del asiento se controla para asegurar la capacidad perfecta del cierre y del intercambio con las piezas de repuesto. Se toma especial cuidado para asegurar deformaciones en los extremos del cuerpo, y que la brida de la tapa sea paralela y perpendicular para evitar problemas en línea durante el funcionamiento y durante la prueba.
Las caras de bridas son espirales, mecanizadas estándar "smooth finish" a 125-250 AARH. Otros revestimientos están disponibles bajo petición. Conexiones auxiliares se proporcionan según ASME B16.34 para la instrumentación, drenaje o propósitos de medición. Las dimensiones de bridas satisfacen con ASME B16.5, ASME B16.47 y SP 44 de MSS. Otros tipos del reborde se pueden producir bajo petición.

HUSILLO
El vástago se hace del acero forjado una sola pieza. El diámetro del vástago cumple con API-600. La conexión de la cuña es tipo de T, y se ha diseñado para satisfacer con API-591 en una prueba de fuerza. La culata en T se diseña correctamente para permitir que la cuña se adapte al vástago en cualquier la posición de montaje (vertical u horizontal) que la cara trasera del cierre del asiento se mecaniza cuidadosamente para proporcionar tirantez en la línea presurizada de la tubería de la válvula abierta completamente. Por esta razón el final superficial del cierre de la empaquetadura debe ser bastante liso. El mecanizado de los hilos de rosca es según ACME, lo bastante liso para obtener un par de torsión de funcionamiento bajo.

CONJUNTO BRIDA PRENSAESTOPA
La brida del prensaestopas y el casquillo empujan los anillos de la empaquetadura para conseguir el sello de la caja de relleno y el vástago. El casquillo es tipo hombro para prevenir fuerza excesiva sobre el la empaquetadura. La brida prensaestopas se diseña con bastante resistencia al trabajo sobre las condiciones más severas. La brida prensaestopas y el casquillo son auto-ajustables el uno al otro, asegurando la presión perpendicular en el embalaje.

ASIENTO TRASERO
Todas nuestras válvulas tienen el diseño del asiento trasero según API-600. Las válvulas de acero al carbón se construyen con asiento sustituibles de Cr al 13%. Para las válvulas de acero inoxidable, el asiento trasero se mecaniza directamente en el cuerpo. La superficie de revestimiento es posible bajo petición.

TUERCA DEL HUSILLO
La tuerca del vástago se hace de diversos materiales tales como ASTM A439 D2, bronce Ni-Resiste, o de aluminio. Dependiendo del tamaño y de la clase de válvulas sobre lo que ruedan los cojinetes se ajustan en ambos lados de la tuerca del vástago, para hacer el par de torsión mínimo durante la operación.

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