Un nuevo diseño de válvula comienza con un estándar de la industria, como ASME B16.34 o API 6D, y se centra en el rendimiento requerido por el usuario final de la válvula para una aplicación y un conjunto de condiciones de servicio. Generalmente, considera funciones de seguridad, confiabilidad, fabricación, costo de fabricación y comercialización. Pero, el parámetro de diseño faltante suele ser uno de los más importantes para el usuario final: la posibilidad de reparación. Después de todo, "las válvulas nunca tienen fugas". Esa afirmación haría reír a cualquier operador de planta o ingeniero de puesta en marcha. Saben que aún las válvulas mejor diseñadas y más sólidas pueden dañarse, sufrir el desgaste del asiento o requerir un nuevo acabado.
Por Stanley C. Allen - Bray International, Inc.
El desgaste del asiento debido a la erosión, las varillas de soldadura sueltas durante la fabricación, las alteraciones químicas, el error del operador, la degradación de la empaquetadura del vástago, el ciclaje excesivo, la fuerza operativa excesiva y muchos otros factores hacen que las reparaciones de válvulas sean una ocurrencia no deseada en cualquier instalación operativa. Si bien algunos tipos de válvulas están diseñados para ser reemplazados cuando se dañan o experimentan fugas, muchas válvulas requieren reparación para mantener una operación o proceso en funcionamiento hasta un cierre planificado. Una válvula que se puede reparar fácil y rápidamente en caso de un evento inesperado, o incluso para un cierre planificado, proporciona un beneficio importante que a menudo es difícil de cuantificar. El reemplazo del asiento, el reemplazo de la bola / disco / tapón y el reemplazo del empaque son áreas que ofrecen la mayor oportunidad para devolver un proceso a producción y administrar de manera eficiente un cierre planificado.
¿Por qué la “reparabilidad” de las válvulas a menudo no es una consideración importante en el diseño o, en algunos casos, ni siquiera se considera en los nuevos diseños de válvulas? Las respuestas a esta pregunta son sencillas. Los estándares de diseño de válvulas se centran en el cumplimiento de los parámetros para garantizar la integridad, la calidad y el rendimiento del diseño. La reparabilidad no se aborda o solo en la medida en que sea parte de la tecnología de válvulas existente. Agregar características de reparabilidad al diseño puede posiblemente agregar costos más allá del requisito mínimo de los estándares, pero ese no es siempre el caso.
Los fabricantes pueden tener dificultades para discutir la reparabilidad de una válvula cuando intentan vender una válvula que "durará" o cuando promocionan la capacidad de una válvula para funcionar para una aplicación específica o un conjunto de condiciones de servicio. Hablar de la reparabilidad a veces se percibe como hablar de la vulnerabilidad de la válvula, y a nadie en el negocio de la venta de válvulas le gusta hablar de las vulnerabilidades. Los diferentes tipos de válvulas (bola, compuerta, mariposa de triple excentricidad, tapón) funcionan de manera diferente en una aplicación y un conjunto de condiciones de servicio, y cada uno de estos diseños tiene características y opciones que pueden incluirse en el diseño para brindar un mejor servicio a una aplicación o conjunto de servicios y condiciones. Debe reconocerse que algunas aplicaciones y condiciones de servicio necesitan válvulas confiables y de alta calidad, pero aún necesitan la capacidad de recuperar o reparar una válvula rápida y fácilmente.
Nadie debería mostrarse reacio a decir que tiene una llanta de repuesto en el maletero de su automóvil. Sería una tontería no tener uno, especialmente si se conduce por el oeste de Texas. La mayoría de los automóviles proporcionan herramientas y puntos de acceso para levantar fácilmente el automóvil para reemplazar una llanta pinchada y evitar un retraso importante en el viaje. El mismo principio se aplica a la capacidad de reparación de válvulas en un proceso.
Válvulas más grandes y pesadas
Una actividad típica de diseño de válvulas nuevas es agregar un tamaño o una clase de presión más grandes. A medida que aumenta el peso y el tamaño de la válvula, la capacidad de ensamblar y desensamblar elementos de cierre, asientos y otros componentes principales se considera típicamente para el ensamblaje de fábrica. Pero, ¿se considera el montaje en campo o en línea durante las revisiones del diseño? Se deben considerar el peso y los ángulos de acceso para levantar y maniobrar estos componentes en válvulas con herramientas de campo y elevadores típicos. La protección de juntas y sellos, la adición de orificios roscados u otros puntos de fijación y la adición de funciones para evitar un ensamblaje incorrecto son consideraciones importantes.
El tiempo de inactividad cuesta dinero
Los procesos continuos, particularmente aquellos dentro de las industrias de petróleo, gas, química y minería, necesitan equipos confiables que funcionen según lo diseñado. La interrupción de un proceso y el tiempo de inactividad resultante impactan directamente en la producción y la rentabilidad de la unidad de negocio. Las implicaciones del tiempo de inactividad mientras se espera la reparación de las válvulas van mucho más allá del costo de reparación.
Costo total de la propiedad
Las válvulas son una inversión financiera significativa. Al pasar por alto los costos de mantenimiento y reparación, los compradores de válvulas desperdician el dinero de la empresa. El costo total de propiedad debe considerarse aplicando un análisis del costo del ciclo de vida. Este concepto se usa a menudo para bombas y otros equipos fijos más costosos, pero también debe aplicarse a las válvulas. Este cambio de enfocarse únicamente en el costo de adquisición inicial a considerar el costo total de propiedad generalmente resulta en un mayor retorno de la inversión durante la vida útil de la válvula.
El diseño Tri Lok tiene un asiento y un anillo de sello que se pueden reemplazar de forma independiente en el campo la reparación puede incluir costos de mano de obra, administrativos y de inventario. Los costos de mano de obra asociados con la reparación pueden involucrar a electricistas y técnicos de instrumentación (en el caso de válvulas automatizadas), soldadores (para válvulas soldadas), arrendamiento de equipos, técnicos mecánicos o de válvulas, manipuladores de materiales, actividades de bloqueo y etiquetado, actividades de prevención de peligros y limpieza, e inspectores. Algunos de los costos administrativos incluyen participación de ingeniería de mantenimiento, consultas, compra de equipos, recepción e inspección de equipos, contabilidad, obtención de permisos de trabajo en caliente, análisis de seguridad y asimilación de MSDS, mantenimiento de registros de servicio de equipos e inspección.
Mantener un inventario de válvulas de reemplazo inmoviliza capital que podría gastarse más sabiamente en otra parte de la operación de un proceso.
Reparación in situ
Cuando se planea una parada para mantenimiento y reparación, el deseo obvio es realizar la reparación de la manera más rápida y eficiente posible. Enviar las válvulas a un fabricante o incluso a una instalación de reparación externa puede llevar mucho tiempo y aumentar el costo del tiempo de inactividad. La reparación en el lugar ofrece muchas ventajas, pero las más importantes son otorgar a la planta y al operador la propiedad de la prioridad, velocidad y calidad de las reparaciones de las válvulas.
Si se suelda una válvula en una tubería, existe un valor agregado al poder reparar o reemplazar asientos y miembros de cierre (bola, disco, compuerta, tapón, etc.) sin quitar la válvula de la línea. Cortar una línea, reparar la válvula, volver a preparar los extremos para la soldadura a tope, volver a soldar la válvula en línea y luego aliviar la tensión de la soldadura, lo que en la mayoría de los casos puede ser una tarea costosa y de mucho tiempo. Poder realizar la reparación sin quitar el cuerpo de la válvula es la situación de servicio óptima.
Razones para la reparación
Las razones más comunes para requerir la reparación de la válvula son (1) daño a los asientos y elementos de cierre (bola, disco, compuertas, tapones, etc.) por desechos, contaminantes, desviaciones de alta temperatura, (2) corrosión interna de varios componentes húmedos, ( 3) fuga en la empaquetadura del vástago debido a alto ciclaje, basura en la línea, corrosión interna y externa, (4) desgaste mecánico de vástagos y bujes por ciclos y aplicación de torque excesivo, (5) desgaste por ciclo de los asientos que resulta en fugas del asiento, y (6 ) desgaste del actuador. Los cambios en los fluidos y las condiciones del proceso, el arrastre de material abrasivo, la limpieza con ácido y las alteraciones del proceso son otros sucesos que pueden hacer que las válvulas requieran reparación.
Válvula de triple excéntrica Bray Tri-Lok con asiento y sello reemplazables en el campo
El diseño Tri Lok tiene un asiento y un anillo de sello que se pueden reemplazar de forma independiente en el campo. La válvula se puede volver a ajustar o reparar en el sitio sin tener que devolverla al fabricante o al centro de reparación especializado. Si las condiciones de funcionamiento cambian, el asiento y el sello se pueden reemplazar. Si la válvula está dañada por escoria de soldadura, escombros debido a la alteración de un lecho de catalizador u otra ocurrencia no anticipada, el asiento o sello se puede reemplazar con un retraso mínimo en el arranque y un tiempo de inactividad mínimo. Los asientos y sellos están atornillados al cuerpo y al disco y no se necesitan herramientas especiales. Para la mayoría de las otras válvulas de triple compensación con un asiento integral, una pequeña cantidad de desgaste o daño puede resultar de que la válvula tenga que ser removida y enviada a una instalación de reparación o planta de fabricación para agregar material de asiento adicional, seguido de un nuevo mecanizado del asiento integral y su superficie endurecida. Esto suele provocar retrasos y costes importantes, incluida la pérdida de producción.
Cuerpo Tri-Lok Weld-End con entrada lateral
En un cuerpo con extremo soldado, está disponible una opción de acceso de entrada lateral con el diseño Tri-Lok, que proporciona la capacidad de reparación óptima de una válvula de triple desplazamiento con extremo soldado. Los asientos y sellos pueden reemplazarse en una válvula de extremo de soldadura sin quitar la válvula de la tubería y sin incurrir en retrasos y costos significativos para cortar la válvula, reelaborar la tubería y el cuerpo de la válvula, y soldarla nuevamente en la línea.
Diseño de cuerpo de tres piezas Flow-Tek Triad
El diseño de cuerpo de tres piezas de la válvula de bola Flow-Tek Triad ofrece flexibilidad de instalación, incluida la eliminación de la necesidad de dos juegos de bridas y la facilidad de mantenimiento en línea y fuera de línea. El mantenimiento se realiza sin herramientas especiales. El beneficio de las válvulas automatizadas y las válvulas de extremos soldados es una reducción significativa del tiempo de inactividad. Durante el mantenimiento, el actuador y los accesorios pueden permanecer montados en el cuerpo de la válvula. Todo el conjunto de válvula y actuador se reinstala fácilmente sin necesidad de recalibrar la unidad.
El diseño del cuerpo de tres piezas de Flow-Tek Triad y S7000 se balancea hacia afuera para una reparación en línea.
Para realizar el mantenimiento en línea, se pueden aflojar dos pernos del cuerpo en lados opuestos del cuerpo central para que la válvula pueda girar hacia la izquierda o hacia la derecha, según los pernos que se quiten. Todos los componentes internos pueden ser reparados en esta posición sin alterar el sistema de tuberías.
Para realizar el servicio fuera de línea mediante la extracción completa de la válvula de la línea, se pueden quitar todos los pernos del cuerpo para levantar el cuerpo de la válvula fuera de la tubería. El cuerpo removido puede ser reparado o reemplazado, luego reinstalado sin necesidad de realinear las conexiones finales o el sistema de tuberías.
Elimine las emisiones fugitivas con una unidad de contención adicional
La Unidad de Contención de Medios (MCU) de Flow-Tek está diseñada para proporcionar una mayor protección ambiental y seguridad de la planta al ofrecer un sello secundario que se puede monitorear para la detección temprana de fugas en el tallo. La capacidad de instalar una MCU sobre un bonete Flow-Tek existente para detener una fuga en el vástago podría considerarse como la mejor tecnología de control disponible (BACT) para eliminar la emisión de compuestos orgánicos volátiles u otros fluidos peligrosos. La instalación de la MCU se puede realizar sin quitar la válvula del servicio y con la válvula bajo presión, cuando se requiera la eliminación inmediata de las emisiones. La unidad de acero inoxidable fundido a la inversión es altamente resistente a la corrosión e ideal para entornos hostiles. Diseñado para servicio manual y automático, el MCU se instala fácilmente en el campo en válvulas de bola Flow-Tek existentes. La MCU reduce significativamente los costos operativos al reducir el tiempo de producción perdido debido a emisiones fugitivas y mantenimiento no programado.
El MCU Flow-Tek cuenta con sellos de vástago con carga dinámica que compensan las fluctuaciones de temperatura y presión, manteniendo un sello hermético para una vida útil prolongada. El empaque de vástago de anillo en V de TFM múltiple proporciona un sello de vástago secundario. Una junta TFM sella contra posibles fugas entre la unidad y las válvulas. Teniendo en cuenta que la válvula puede tener un diseño Flow-Tek API 608 con un diseño de bajas emisiones calificado y certificado API 641, esta tecnología adicional puede considerarse una póliza de seguro para el cumplimiento de bajas emisiones durante períodos prolongados.
Además, una conexión de monitoreo estratégicamente ubicada a la MCU permite al cliente / operador usar un manómetro o un sensor de rastreo para la detección temprana de fugas en el sello del vástago primario. Puede adaptarse con una válvula de retención de cabeza de botón para inyectar sellador para un tercer sello o para cierre de emergencia.
Un segundo puerto opcional permite una combinación de monitores, inyección de válvula de retención o línea de desplazamiento de presión. Se puede lograr un sello de presión positiva conectando permanentemente una línea neumática a la unidad para proporcionar un suministro de presión positiva que exceda ligeramente la presión de operación de la línea de la válvula.
Actuadores modulares de yugo escocés
La importancia de la capacidad de reparación se extiende más allá de la propia válvula a los actuadores y controles. Bray ha ampliado el diseño para la reparación de los actuadores neumáticos de yugo escocés Bray con el desarrollo de módulos independientes de torsión, presión y resorte, que son completamente reemplazables y convertibles sin requerir el desmontaje completo del actuador. Además, los accesorios son configurables y se montan directamente en el actuador, lo que no solo brinda flexibilidad en el ensamblaje inicial, sino que permite modificaciones o reparaciones seguras y sencillas en el campo con un impacto mínimo en el tiempo de inactividad. La modularidad requiere una fabricación con tolerancias precisas, lo que se convierte en una parte importante de la especificación de diseño. Además, los accesorios son configurables y se montan directamente en el actuador, lo que no solo brinda flexibilidad en el ensamblaje inicial, sino que también permite modificaciones o reparaciones seguras y fáciles en el campo con un impacto mínimo en el tiempo de inactividad. La modificación o eliminación de una anulación manual, el cambio en la acción a prueba de fallas (de cerrado a abierto, por ejemplo), una reducción significativa en la presión de suministro de aire, conjuntos adicionales de interruptores de límite y la modificación de la lógica de control son ejemplos de cambios importantes en el campo. que se puede admitir fácilmente mediante módulos.
Conclusión
La capacidad de reparación de la válvula es un parámetro de diseño importante que proporciona valor al usuario final al reducir el tiempo de inactividad y la pérdida de producción. El valor para el usuario final se puede determinar analizando el costo total de propiedad y considerando los múltiples costos asociados con la reparación de la válvula y el tiempo de inactividad.
Para las empresas de ingeniería y adquisiciones, esto también es importante para una puesta en marcha sin problemas de las instalaciones. Las válvulas están dañadas por escoria de soldadura, sobre-torque, sobre-presurización, instalación incorrecta, etc. y reparar las válvulas fácilmente puede mejorar la eficiencia y el tiempo en una puesta en marcha. Los actuadores pueden requerir una reorientación o incluso un cambio de acción de falla durante la fase de construcción.
Los fabricantes de válvulas y actuadores que incluyen la reparabilidad como parámetro de diseño proporcionan un valor necesario y de importancia crítica tanto para los usuarios finales como para las empresas de ingeniería.
