Válvula de bola Trunnion

Qué es una válvula de bola Trunnion

 

En válvula de bola de muñón es un dispositivo esencial para regular el flujo de fluidos -vapor, gas o aceite- en tuberías. Se trata de diseños de cuarto de vuelta con una bola capaz de girar 90 grados sobre su eje para bloquear o permitir el paso del fluido. Estas válvulas tienen un diseño de disco esférico en el centro, que gira para regular el ciclo de flujo de arranque-parada. El disco, a menudo llamado bola, viene diseñado con un pequeño eje saliente en la parte superior e inferior que se apoyan mecánicamente. En este caso, el caudal se controla mediante la posición de un orificio en el centro de la bola. Por su versatilidad, las válvulas de bola montadas en muñón son útiles en industrias donde se requiere este tipo de operación de cierre.

Las válvulas de bola Trunnion tienen un soporte adecuado para la bola. El soporte tiene forma similar a un eje, y se llama trunnion. El muñón absorbe cualquier presión adicional procedente del flujo, reduciendo así la presión sobre el asiento de la válvula y la bola. Las válvulas de bola montadas en muñón encuentran su uso en implementaciones a gran escala que requieren un bajo par de funcionamiento.

 

Cómo funciona una válvula de bola Trunnion

 

La válvula de muñón es un dispositivo que controla el flujo de fluidos en tuberías regulando el ciclo de cierre. Contiene los elementos necesarios para activar o desactivar el flujo de fluidos a través de la tubería. Se construye para integrar secciones de tuberías o tubos para realizar esta función.

 

Estructura de la válvula de bola Trunnion

 

Las válvulas de bola Trunnion tienen una estructura similar a las válvulas de bola tradicionales que se ven por ahí. La diferencia es que las válvulas de bola tienen más anclajes mecánicos para soportar la bola. La bola recibe un apoyo sólido desde los dos extremos en su eje x. Esto la mantiene en su sitio y facilita su control.

En la válvula de bola montada en muñón, el diseño viene con ejes tendidos en su parte superior e inferior, que están soportados mecánicamente. De este modo, resulta adecuada para diámetros mayores y presiones más elevadas. En el diseño montado en muñón, la bola se mantiene en posición comprimiendo los anillos de asiento en los dos extremos.

La bola, por su flexibilidad, permite una buena medida de movimiento. Cuando está en uso, flota moderadamente hacia abajo, hacia el anillo de asiento, para realizar una obturación. Si las cargas sobre la bola flotante son mucho mayores, los anillos de asiento no podrán dar el apoyo necesario a la bola. Aquí es cuando entra en juego la potencia del muñón. En un diseño de muñón, los anillos de asiento son las piezas que flotan frente al diseño tradicional en el que flota la bola.

Cuerpo

El cuerpo de la válvula es la carcasa que la sujeta y ofrece soporte al interior de la válvula de bola. El material para este diseño puede estar hecho de diferentes productos dependiendo del tipo de aplicación para la que se utilice. Algunos de los materiales más utilizados son el acero al carbono, el acero al carbono para bajas temperaturas, el acero inoxidable, el dúplex, el Inconel y el superdúplex.

Bola

Se trata de un disco en forma de bola esférica que gira para detener o iniciar el flujo en un movimiento de rotación sólido. Está conectado al muñón por un extremo y al vástago por el otro. La bola está fija en una posición mientras gira. Los asientos de la válvula de bola de muñón suelen estar en contacto con esta bola, lo que reduce el par.

Asiento

El asiento de la válvula de bola Trunnion es una característica de diseño que rodea la bola. Cuando el actuador se pone en marcha, los asientos mantienen la bola firmemente en su sitio, bloqueando el acceso. Existen dos tipos: metálicos o blandos (teflón). Esto hace que se mueva en la dirección de la bola.

Asiento

Muñón

Hay un eje adicional en la válvula de bola de muñón que sujeta la bola en posición desde abajo. Este eje simple es el muñón. Su función es mantener la bola firmemente sujeta. A veces, el muñón es una extensión de la bola esférica, mientras que, en otras válvulas de bola con muñón, está unido al disco de la bola esférica mediante uniones soldadas.

Vástago

El vástago de la válvula de bola de muñón ayuda a conectar la bola y el actuador juntos. Está conectado a la bola un eje adicional que ayuda a asegurar la bola en su lugar. Además, regula el movimiento de la bola. Las válvulas de bola montadas en muñón tienen vástagos antiexplosión reforzados, por lo que son capaces de soportar temperaturas presurizadas e intensas sin causar ningún daño.

Inyección

Los racores de inyección están diseñados en la zona del asiento y el vástago. Cuando la estanquidad se ve comprometida y se producen fugas, la grasa puede inyectarse a través de un racor de inyección de sellante. El sellante inyectado funciona como un sellado parcial para detener más fugas.

Inyección

No obstante, debe tenerse en cuenta que los accesorios de inyección de sellante son sólo para casos de emergencia.

 

Norma de diseño de la válvula de bola Trunnion

 

La válvula de bola de muñón está diseñada por API6D o API608, y cumple las normas exigidas por la industria, como ASME B16.5, ASME B16.34 y ASME B16.10. Están construidas para ser resistentes al fuego según API 607.

Material típico

 

Se puede acceder a la válvula de bola Trunnion en materiales de cuerpo forjado o fundido (dividido o monobloque). Las estructuras forjadas se suelen utilizar para válvulas de alta presión y diámetros interiores mayores.

 

Los materiales típicos para el diseño de válvulas de bola montadas en muñón incluyen:

 

A. Cuerpo/Cierres - F304L, A105, A182 F304, F316, F51, F316L, F53, A350 LF2, LF3, Inconel, Monel, Hastelloy(Forja), A351 CF3, A351 CF8, A216 WCB, A351 CF3M, A351 CF8M, A890 4A/ 5A, A352 LCC/ LCB (Fundición)

B. Bola - CS+ENP, F304L, F316, A182 F304, F316L, F51, CS+TCC, CS+Ni60, F53

C. Retenedor del asiento- A182 F304, CS+ENP, F304L, F316, F51, F53, F316L, CS+Ni55, CS+TCC.

D. Vástago - A182 F51, A182 F6a, A182 F316, 17-4PH,

E. Empaquetadura: RPTFE, grafito, PTFE,

 

 

MATERIAL DEL ASIENTO

PTFE: El PTFE virgen es, con diferencia, el material de estanquidad de calidad excepcional más utilizado. Tiene atributos adecuados para la mayoría de los servicios. Tiene una excelente resistencia química en toda la válvula y un bajo coeficiente de fricción.

RPTFE: El RPTFE (conocido como PTFE reforzado) suele crearse añadiendo un 15% de fibra de vidrio al PTFE virgen. Tiene mejores capacidades de presión-temperatura que el PTFE virgen y una mayor resistencia al desgaste. Es eficaz contra la deformación cuando está sometido a carga.

PCTFE: El PCTFE es un homopolímero de clorotrifluoroetileno con una alta resistencia a la tracción y una baja deformación bajo carga.

Nylon 6: El nylon es un material de asiento ascendente para válvulas de la Clase 600. Es extremadamente robusto y puede ser útil en aceite, aire y otros medios. Es apropiado para agentes oxidantes fuertes.

Devlon: Devlon es una poliamida de peso molecular fuerte especialmente adecuada para aplicaciones de alta temperatura y presión en la industria del gas y el petróleo. Además, es un material de mínima absorción de humedad.

PEEK: El PEEK es un termoplástico avanzado de alto rendimiento. Es realmente bueno en la exposición continua a agua caliente y productos químicos debido a su alta resistencia.

PPL: El PPL (poliparafenileno) es un material de asiento excepcional que tiene un bajo coeficiente de fricción. Puede soportar presiones extremas y también es resistente a la temperatura.

TFM: TFM (PTFE modificado) es un diseño mejorado de PTFE modificado químicamente con propiedades mejoradas, al tiempo que conserva las ventajas demostradas del PTFE convencional.

Metal: Los asientos metálicos (normalmente de estelita) se emplean en situaciones de choque hidráulico, medios abrasivos intermitentes y en situaciones extremas.

MATERIAL DE LAS JUNTAS TÓRICAS

NBR Buna-N: NBR El Buna-N (NBR) es un polímero duradero y polivalente para el agua dura, el aceite, los disolventes y los fluidos hidráulicos.

HNBR: El HNBR (NBR hidrogenado) puede compararse al NBR en cuanto a estabilidad en medios, pero presenta una estabilidad a la oxidación y al calor mucho mejor.

Viton: Viton (fluorocarbono) es un elastómero de fluorocarburos que es compatible con una amplia variedad de sustancias químicas. Produce un fuerte rendimiento en ácidos minerales, hidrocarburos clorados, soluciones salinas y aceite de petróleo.

EPDM: El EPDM tiene una buena resistencia a la abrasión y al desgarro, con una excelente resistencia química a una gama de alcalinos y ácidos. Es sensible al aceite, a los ácidos fuertes y a los alcalinos fuertes, por lo que no debe aplicarse en líneas aéreas comprimidas.

FVMQ Fluorosilcione: FVMQ Fluorosilcione es una cadena polimérica de silicona fluorada de cadena lateral para mejorar la resistencia al aceite. Sus propiedades físicas y mecánicas imitan las de la silicona.

Estos y muchos más son algunos de los materiales típicos utilizados para el diseño de la válvula de bola de muñón.

 

Características principales de la válvula de bola de muñón

 

La válvula de bola montada en muñón tiene muchas características. Entre las principales se encuentran:

Sello de emergencia

En el caso de una válvula de bola montada en muñón, está diseñada para tener una inyección de sellante en el asiento y el vástago. En caso de que falle el sellado, se podría conseguir un sellado temporal de emergencia mediante selladores de inyección.

Antic estático

Dado que el vástago y la bola de una válvula de bola de muñón están suspendidos sobre piezas no metálicas, existe la posibilidad de que se acumule carga estática en el vástago o la bola. Por este motivo, se incluyen en el diseño una bola antiestática y un muelle metálico para mantener el contacto metal-metal entre el vástago o la bola giratoria y el cuerpo de la válvula que ayuda a conectar a tierra las cargas con el cuerpo de la válvula del diseño.

Vástago a prueba de reventones

El vástago de la válvula de muñón está hecho con un hombro en el extremo de la parte inferior. Está asegurado por la caja de llenado en caso de que el vástago, en determinadas condiciones de trabajo, reviente por error. Existen varios diseños para ello.

Diseño ignífugo

El diseño de la válvula de bola de muñón está probado y certificado como ignífugo, lo que evita la propagación del fuego y previene la contaminación medioambiental. El producto se somete a pruebas y se comprueba que cumple las normas API 607 o API 6FA.

 

Tipos de válvulas de bola Trunnion

 

Según la configuración del cuerpo

Las características de configuración del cuerpo indican cómo puede utilizarse una válvula de bola y la facilidad de reparación y mantenimiento. En función de estos parámetros, se examinarán tres tipos de válvulas de bola de muñón:

Válvula de bola de muñón de entrada lateral

Este tipo de diseño también se conoce como válvula de bola montada en muñón de cuerpo partido. La bola se monta lateralmente. Suelen estar hechas de metal forjado. En este diseño, el cuerpo suele estar dividido en tres o dos piezas que se unen como extensiones. Una pieza del cuerpo suele ser más grande que el resto del diseño. Esta pieza más grande contiene el relleno que se enrolla alrededor del balón y el propio balón. Por este diseño, son fácilmente reparables y pueden inspeccionarse, ya que la pieza más pequeña puede extraerse para acceder a la válvula.

Ventajas

• El diseño reduce los defectos comúnmente asociados a un diseño de fundición
• Son sencillos y fáciles de construir
• Son fáciles de reparar
• Sus mecanismos de ajuste son muy fáciles de alinear
• Ofrecen la ventaja de un rendimiento fiable, una envolvente compacta y una solución rentable.
• Su uso está muy extendido, por lo que deberían ser fáciles de conseguir.

Desventajas

• Podría ser difícil de limpiar
• El estrangulamiento provoca la oxidación del asiento parcialmente expuesto

 

Válvula de bola de muñón de entrada superior

Esta válvula de muñón es un diseño único que monta la bola desde arriba. Se fabrican principalmente con metal de fundición.

La válvula de bola está diseñada con una cubierta de bonete desmontable encima de la válvula de bola. Se puede acceder fácilmente a las piezas interiores retirando el capó. Las válvulas son fáciles de desmontar y montar. El mantenimiento y la reparación de la válvula de bola de muñón pueden realizarse fácilmente extrayéndola de la tubería.

Ventajas

• La construcción requiere una conexión roscada mínima

• Ofrece una estructura sencilla

• Viene con un pequeño volumen
• Tiene un diseño ligero
• Ofrece un sellado fiable
•  Fácil mantenimiento
•  Facilita el acceso a otras partes internas de la válvula
• Minimiza las vías de fuga

Desventajas

• Poseen escasa capacidad de regulación y estrangulación debido a su diseño para el cierre y no para la modulación del caudal.
• Es propenso a la cavitación

Válvula de bola de muñón de cuerpo soldado

Este diseño es principalmente una aplicación para la transmisión de gas en tuberías enterradas. Son tamaños más grandes de aproximadamente hasta 60 pulgadas. Tienen clases de presión media tanto como ASME 900 psi. El material RAM para el diseño puede ser de fundición centrífuga o de forja. Están hechas de una variedad de materiales, incluyendo SS martensítico y aceros al carbono. Las principales características técnicas de las válvulas incluyen vástago antiexplosión y un diseño de asiento de válvula accesible en tres patrones de diseño diferentes de:

• DPE (Double Piston Effect): en este caso, el asiento puede ser excitado por la presión aguas arriba o a través de la presión de la cavidad del cuerpo.
• SPE (Efecto de pistón único): En este diseño, el asiento puede ser energizado por la presión aguas arriba y ninguna otra.
• DUAL (SPE aguas arriba y DPE aguas abajo): Combina los diseños de dos asientos descritos anteriormente. Se puede garantizar un doble bloqueo en caso de fallo del sellado del asiento.

Ventajas

• De construcción compacta y menor peso
• Tiene menos vías de fuga

Desventajas

• Difícil mantenimiento de la válvula instalada

 

Basado en el diámetro interior

El orificio de una válvula de bola es el agujero presente en el centro de la bola. Existen dos tipos de diseño para las válvulas de bola de muñón en función del tamaño del orificio.

Paso total

En el caso de las válvulas de bola de muñón de paso total, el diámetro del orificio coincide con el de la tubería conectada. Cuando se abre la válvula, el medio puede fluir sin obstáculos por el orificio. Son útiles en zonas o plantas en las que es necesario el pigging.

Ventajas

• Son diseños de menor tamaño
• Minimizan la caída de presión resultante de las válvulas de puerto reducido

Desventajas

• Son más pesados
• Son más caros

Taladro reducido

Una válvula de paso reducido es un diseño que tiene un paso inferior al diámetro de la tubería conectada. El paso del caudal de la canalización es limitado y se traduce en una mayor pérdida de energía. Son aplicables a la industria del gas y el petróleo.

Ventajas

• Crean una caída de presión en una tubería
• Son de menor tamaño
• Tener un bajo coste

Desventaja

La bola hueca puede atrapar líquido cuando está en posición cerrada.

En función del material de sellado

Una válvula de bola comprende dos estilos de asiento, el de asiento blando y el de asiento metálico. Las válvulas de bola de muñón de asiento blando se asientan utilizando un material termoplástico como PTFE y Devlon. Las válvulas de bola de asiento metálico utilizan metales como material de asiento, como Inconel y Hastelloy. El tipo de asiento de la válvula de bola tiene su propia característica y por lo tanto tiene sus propias ventajas y desventajas.

Asiento blando

Los asientos blandos suelen estar fabricados con sustancias termoplásticas como el PTFE. Son excelentes para entornos en los que es necesaria la compatibilidad química y el entorno en el que el sellado más hermético es esencial.

Asiento blando

No obstante, los asientos blandos no deben utilizarse en líquidos sucios o abrasivos. En tales condiciones, los asientos blandos pueden romperse y provocar fugas en la válvula.

Ventajas

Bueno para servicios de fluidos limpios

Desventajas

No apto para medios abrasivos

Asiento de metal

La principal diferencia entre las válvulas de asiento metálico frente a las válvulas de bola de muñón de asiento blando es su capacidad para resistir altas temperaturas y duras condiciones de servicio. Pueden soportar impactos hidráulicos severos, parpadeos, fluidos de proceso abrasivos y temperaturas más altas de hasta 1.000 ° F. También son adecuadas para su uso en aplicaciones de alta corrosión o erosión.

Asiento de metal

Ventajas

• Excelente resistencia a la corrosión y al desgaste.
• Menor índice de torsión.
• Cierre hermético y control suave.
• Estabilidad bajo presión y amplia gama de temperatura y presión.
• Soporta líquidos agresivos y lodos

Desventajas

• No reparable in situ
• Diseño pesado
• Tienen un alto índice de fugas.

Basado en la estructura corporal

El cuerpo de la válvula de bola de muñón puede tener una o más piezas unidas entre sí mediante juntas soldadas. Hay dos tipos de válvulas de bola de muñón en función de su número de piezas.

Válvula de bola partida de dos piezas

Esta válvula se suministra con dos piezas de la carcasa unidas entre sí mediante conexiones roscadas. Una de las piezas de la carcasa puede abrirse fácilmente para acceder a la válvula con fines de reparación o limpieza. Sin embargo, la válvula debe separarse de la tubería; entonces, puede instalarse el recubrimiento.

Válvula de bola partida de tres piezas

Las válvulas de bola de muñón de tres piezas van un paso por delante de su versión de dos piezas. Tienen tres partes de la carcasa atornilladas entre sí. Debe retirar una sección para acceder al interior de la válvula con fines de mantenimiento y reparación. Sin embargo, no es necesario desconectar la válvula de su tubería para desmontarla para su mantenimiento.

 

 

En función del material de la carrocería

Válvula de bola forjada

Las válvulas de bola de muñón de acero forjado se fabrican mediante un proceso de "forja". La forja se basa en la aplicación de energía térmica a bloques de acero macizo y en el uso de fuerzas mecánicas para procesar el acero y convertirlo en un producto acabado. Este método se utiliza para fabricar válvulas extremadamente sólidas y resistentes. Las válvulas de acero forjado SIO, por ejemplo, se utilizan en la minería y su procesamiento, la agricultura y la ganadería, la aeronáutica, la industria del automóvil, las fábricas de ladrillos, las plantas de tratamiento de aguas pluviales, las plantas de rendering, las plantas de asfalto, las industrias eléctrica y del agua, la industria farmacéutica, la industria química, la industria cosmética y muchas más.

Ventajas

• Tener una tolerancia dimensional y un grosor uniformes
• Tener alta intensidad e integridad
• Tener una trayectoria de flujo direccional aceptable

Desventaja

• Tiene un coste más elevado

Válvula de bola de fundición

La fundición es un tipo de moldeo por inyección, vertiendo metal líquido fundido en el molde preparado. Tras la refrigeración, se da forma a las piezas de fundición. Técnicamente, la fundición puede clasificarse en fundición en arena, fundición a presión, fundición a la cera perdida, fundición en coquilla, fundición sin cavidad, fundición a baja presión, fundición por gravedad, etc.

La fundición de válvulas significa que las piezas, incluidos el bastidor y el capó, son de fundición. A diferencia de la forja, la fundición utiliza metal líquido para fabricar válvulas. La fundición es eficaz para fabricar válvulas con tamaños, patrones y formas complejos.

Ventajas

• Son fáciles de fabricar en diseños complejos
• Su coste es inferior al de las válvulas forjadas

Desventajas

• Susceptible a la corrosión intergranular
• Tiene problemas de porosidad
• Sufren defectos en las bolsas de arena
• Sufren debilidad por estrés en alta proporción

 

¿Dónde se utiliza la válvula de bola Trunnion?

 

Las válvulas de bola Trunnion son increíblemente versátiles. Se utilizan en muchos tipos diferentes de industrias debido a sus características personalizables. Por ejemplo, la válvula de bola montada en muñón incorpora juntas tóricas y paquetes de vástago ignífugos que evitan fugas. También viene con accesorios de inyección de sellado de acero inoxidable para el sellado de emergencia del vástago o el asiento. Las válvulas de bola montadas en muñón se utilizan ampliamente en las industrias química, petroquímica, petrolera y del gas, GNL e hidrocarburos.

También se utilizan para una gran variedad de aplicaciones, incluidos skids como turbinas, compresores, generadores y separadores, plantas de procesamiento de gas de campo, polímeros, GNL, petróleo crudo y gas industrial, parques de tanques, aplicaciones de procesos automatizados, procesamiento de hidrocarburos y líneas de alimentación de refinerías de petróleo. Las válvulas de bola Trunnion son adecuadas para aplicaciones a gran escala, de alta presión, y compactas, de baja temperatura.

Las aplicaciones específicas incluyen:

• Aire, aplicaciones gaseosas, a y líquidas
• Sistemas de agua de refrigeración y de alimentación
• Servicio de vapor
• Válvulas de raíz de instrumento

 

Por qué y cómo mantener las válvulas de bola Trunnion

 

Es importante mantener las válvulas de bola Trunnion en óptimas condiciones de funcionamiento. Por ello, el mantenimiento de todas las válvulas es vital. El mantenimiento de las válvulas de bola Trunnion hace que estén disponibles para su uso en la instalación durante mucho más tiempo.

Las válvulas de asiento blando, aunque ofrecen las ventajas de un cuarto de vuelta, sólo son adecuadas para un servicio limpio. Como la mayor parte del servicio no es completamente limpio, existen opciones de mantenimiento. Como se verá en el caso de las válvulas de bola de muñón, el uso de inyección de sellante de emergencia puede atraer a menudo residuos al asiento para dañarlo aún más.

La limpieza es necesaria

Por este motivo, debe utilizarse un agente de lavado para facilitar la limpieza. Es necesario lubricar continuamente las piezas móviles para evitar la oxidación y el desgaste.

La válvula de bola montada en muñón garantiza que las instalaciones de inyección de sellante dispongan de las válvulas de control internas correctas y también asegura que la válvula esté equipada con accesorios de cuerpo, ventilación y drenaje, inyectores de empaquetadura y líneas de elevación, en caso necesario. Para la inyección de sellante de emergencia, la inyección de lubricantes sintéticos en la zona del asiento y la junta permite sellar el asiento con fugas en caso de emergencia.

Las inserciones blandas de los asientos pueden verse afectadas por la más mínima cantidad de contaminantes atrapados en el tejido.

Como se ha mencionado anteriormente, para eliminar la grasa de la zona del asiento se deben utilizar agentes de enjuague, ya que esto puede causar más daños al asiento al atraer más residuos.

Los residuos de construcción que quedan en la línea causarán estragos en las válvulas de asiento blando, ya que se contaminarán las piezas aguas arriba. Se recomienda purgar la línea de nitrógeno antes de girar una válvula de asiento blando. Inyectando sellante en la zona de asiento, el par de la válvula puede disminuir hasta un 40%, y muchos operadores optan por mantener el lubricante sintético en la zona de asiento para ello.

Las reparaciones y la pulverización son cruciales

La pulverización es otro método de mantenimiento para la válvula de bola Trunnion. Si no se pulveriza para eliminar las impurezas del asiento de la válvula, aumentará el par 80%. Esto hace que el cierre de emergencia y válvulas funcionales un gran problema.

Las inspecciones y reparaciones continuas son necesarias para mantener un funcionamiento saludable en las plantas. Como siempre, consulte a un profesional de la reparación de válvulas en línea, ya que existen varios escenarios en función del funcionamiento, el tamaño, la clase y el diseño del sistema que esté utilizando.

Resumen

 

La válvula Ntgd es profesional Fabricante de válvulas de bola de muñónSi tiene alguna duda, no dude en ponerse en contacto con nosotros.