Válvulas y Tuberías

Equipo de Procesos

Válvulas y Tuberías

Cuaderno de Trabajo

Nombre: _____________________________

Fecha de Emisión: ________________________

KBC Advanced Technologies, Inc. 2 de 89 Equipo de Procesos: Válvulas y Tuberías

La información que contiene este cuaderno de trabajo consiste de datos, conceptos y principios que describen

procesos específicos. Esta información fue desarrollada por KBC Advanced Technologies plc (KBC). KBC

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de impartir información general sobre el tema específico del curso.

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Contenidos

Índice de Gráficos y Fotos 4

Objetivos del Módulo 7

Introducción al Módulo 7

Lección 1: Válvulas 9

Lección 2: Tipos de Válvulas 15

Lección 3: Principales Componentes de las Válvulas 27

Lección 4: Cómo Funcionan las Válvulas 33

Lección 5: Tuberías 59

Lección 6: Tipos, Tamaños, Clasificaciones, y Componentes de las Tuberías 65

Lección 7: Guías de Operación de las Tuberías 79

Lección 8: Inspección de Tuberías 85

Conclusión del Módulo 89


Índice de Gráficos y Fotos

Figura 2.1 Válvula de Compuerta ................................................................................................. 16

Figura 2.2 Válvula de Globo ......................................................................................................... 17

Figura 2.3 Válvula de Aguja.......................................................................................................... 18

Figura 2.4 Válvula de Diafragma .................................................................................................. 19

Figura 2.5 Válvula de Tapón ......................................................................................................... 20

Figura 2.6 Válvula de Bola ............................................................................................................ 21

Figura 2.7 Válvula de Mariposa .................................................................................................... 21

Figura 2.8 Válvula de Control Neumático .................................................................................... 22

Figura 2.9 Válvula de Retención/Válvula Check ......................................................................... 23

Figura 2.10 Válvula de Alivio (Válvula relief) ............................................................................ 23

Figura 2.11 Válvula de Seguridad ................................................................................................ 24

Figura 3.1 Componentes de las Válvulas ..................................................................................... 28

Figura 4.1 Válvula de Compuerta ................................................................................................. 35

Figura 4.2 Símbolo P&ID para una Válvula de Compuerta ......................................................... 35

Figura 4.3 Válvula de Globo ......................................................................................................... 37

Figura 4.4 Símbolo P&ID para una Válvula de Globo ................................................................ 37

Figura 4.5 Válvula de Aguja.......................................................................................................... 38

Figura 4.6 Símbolo P&ID para una Válvula de Aguja ................................................................. 39

Figura 4.7 Válvula de Diafragma .................................................................................................. 41

Figura 4.8 Símbolo P&ID para una Válvula de Diafragma ......................................................... 41

Figura 4.9 Válvula de Tapón ......................................................................................................... 43

Figura 4.10 Símbolo P&ID para una Válvula de Tapón .............................................................. 43

Figura 4.11 Válvula de Bola .......................................................................................................... 44

Figura 4.13 Válvula de Mariposa .................................................................................................. 46

Figura 4.14 Símbolo P&ID para una Válvula de Mariposa ......................................................... 46

Figura 4.15 Válvula de Retención Tipo Oscilante (Izquierda), Válvula de Retención de Bola

(Derecha) ..................................................................................................................... 49

Figura 4.16 Símbolo P&ID para una Válvula de Retención ........................................................ 49

Figura 4.17 Válvula de Alivio ...................................................................................................... 50

Índice de Gráficos y Fotos

Continuación


Figura 4.18 Válvula de Seguridad ................................................................................................ 51

Figura 4.19 Sistema de Control Neumático .................................................................................. 52

Figura 4.20 Sistema de Control Hidráulico ................................................................................... 53

Figura 4.21 Válvula De Control Impulsada a Motor .................................................................... 54

Figura 4.22 Válvula de Control Accionada por Solenoide ............................................................ 55

Figura 6.1 Accesorios para Tuberías ............................................................................................. 69

Figura 6.2 Estructura del Rack de Tuberías ................................................................................. 70

Figura 6.3 Barra para la suspensión de las tuberías ...................................................................... 71

Figura 6.4 Soporte de Tuberías con Resorte y Guía ..................................................................... 72

Figura 6.5 El Codo de las Tuberías Permite una Expansión ........................................................ 73

Figura 6.6 Placas de Apoyo y Ganchos de Suspensión para tuberías .......................................... 74

Figura 6.7 Curvaturas y Dobleces de Expansión ........................................................................... 75

Figura 6.8 Juntas de Expansión Simple ........................................................................................ 76

Figura 6.9 Aislamiento de las Tuberías ........................................................................................ 76


Equipo de Procesos

Válvulas y Tuberías

Objetivos del Módulo

Al finalizar este módulo, usted será capaz de:

1. Describir las funciones básicas de las válvulas.

2. Describir los principales tipos de las válvulas y sus usos.

3. Describir las partes principales de las válvulas.

4. Describir cómo funcionan los tipos de válvulas

5. Describir los propósitos de las tuberías.

6. Describir los tipos, los tamaños, y la clasificación por presión de las tuberías.

7. Describir cómo operar de manera adecuada los sistemas de tuberías.

8. Describir las inspecciones que usted debe realizar en un sistema de tuberías.

Introducción al Módulo

Todos utilizan algún tipo de válvula durante sus actividades diarias. En las casas, los grifos de

agua caliente y fría, las válvulas de los aspersores, etc. son tipos comunes de válvulas de globo.

Puede que las válvulas de las refinerías no se asemejen, pero cumplen la misma función.

En la refinería, para que un sistema funcione efectivamente, se debe controlar el movimiento del

fluido a través del sistema y se debe proteger al equipo de una sobrepresión. El propósito de una

válvula es permitir, impedir, o regular el flujo de líquidos o de gases. Además, se puede utilizar

una válvula como un dispositivo de seguridad para el equipo de los procesos.

Las válvulas y sus materiales de construcción (no analizados en este módulo) se escogen

basándose en requisitos de procesos específicos. La elección se basa en el tipo de servicio,

temperatura, presión, y flujo de líquidos o gases que fluyen a través de la válvula.

Una tarea importante en la refinería es mover materiales de un punto a otro. Por lo general, este

material es gaseoso o líquido. Los sistemas de tubería llevan líquidos y gases a una presión,

temperatura y flujo variado. Esto requiere de tipos diferentes de tuberías para realizar el trabajo

eficientemente.


Lección 1

Válvulas

Objetivos de la Lección

Al finalizar esta lección, usted será capaz de:

1. Describir las cuatro funciones básicas de las válvulas.

Introducción a la Lección

Las válvulas son probablemente uno de los accesorios más utilizados en la refinería, y aunque

tienen diferentes diseños, sólo desempeñan cuatro funciones básicas.

El propósito principal de una válvula es el desempeñar una o más de las cuatro funciones:

permitir o impedir el paso del flujo, regular el flujo, prevenir el contraflujo, y aliviar la presión

(algo que no se va a detallar en este módulo).

En esta lección, usted aprenderá las funciones principales de las válvulas.


Funciones de las Válvulas

El propósito principal de una válvula es desempeñar una o más de las cuatro funciones: permitir

o impedir el paso del flujo, regular el flujo, prevenir el contraflujo, y aliviar la presión.

Permitir o Impedir el paso

del Flujo

Todos los procesos requieren de un inicio y una parada de

conducción de flujos en sus unidades operativas. Esto puede

resultar necesario ya que requieren mantenimiento, o existen

limitaciones de producción y planificación, o condiciones de

emergencia. Las válvulas en la red de tuberías de los

procesos tienen la capacidad de detener totalmente el flujo o

permitir el flujo completo, dependiendo de las condiciones y

exigencias de los procesos. Los requisitos más importantes

de estas válvulas son las siguientes:

Tener una mínima resistencia al paso del flujo y caída de

presión cuando se abre.

No tener fugas a través de la válvula cuando ésta se

cierre.

Una válvula que puede permitir o impedir el paso del flujo,

se denomina exclusivamente válvula de bloqueo.

Regulación del Flujo Muchos procesos en la planta requieren que se regule el flujo

(válvula reguladora) en alguna parte entre lo que se abre o se

cierra completamente la válvula. Se pueden utilizar algunas

válvulas para regular el flujo en cualquier punto entre lo que

se abren o se cierren completamente como determinan las

condiciones del proceso. Mientras estas válvulas pueden

permitir o impedir el paso de los fluidos, ésta no es su

función principal.

ADVERTENCIA

No se debe depender de las válvulas reguladoras de flujo

para aislar sistemas o equipos. Esto puede provocar

heridas al personal o dañar al equipo.

Lección 1: Válvulas

Funciones de la Válvula


Prevención de un

Contraflujo

En algunos procesos, es crítico prevenir que los fluidos se

regresen para evitar la contaminación del producto o un

aumento potencialmente peligroso de presión. Ciertas

válvulas están diseñadas para permitir el flujo en una sola

dirección. Las válvulas que se utilizan para este propósito,

se mantienen en posición abierta si se encuentran en la

misma dirección del flujo de los fluidos. Estas válvulas

pueden cerrarse ya sea por gravedad, por una disminución o

por un retorno del flujo directo de los fluidos.

Una válvula que permite el flujo en una sola dirección, se

llama válvula de retención o válvula check. Un uso común

de una válvula de retención es en una línea de descarga de

una bomba. Sin la válvula de retención, el contraflujo podría

hacer rotar la bomba hacia atrás cuando la bomba se

encuentre apagada

Alivio de Presión A veces, una presión excesiva puede desarrollarse en

tuberías u otros equipos de los procesos. Se pueden utilizar

algunas válvulas como dispositivos de seguridad o de alivio.

Para proteger al equipo de rupturas, a menudo, se instala este

tipo de válvulas. Se diseñan para abrirse cuando las tuberías,

el equipo o la presión del sistema exceden el límite

preestablecido.


Ejercicios de Aplicación

Instrucciones: Complete el siguiente ejercicio utilizando su cuaderno de trabajo como

referencia.

1. Describir las cuatro funciones básicas de las válvulas.


Resumen de la Lección

En esta lección, usted aprendió sobre las válvulas y sus cuatro funciones principales en los

sistemas de tuberías y en la refinería.

En la siguiente lección, usted aprenderá sobre los diferentes tipos de válvulas que se utilizan en

la refinería y sus usos generales.


Lección 2

Tipos de Válvulas



1. Describir los diferentes tipos de válvulas que se encuentran comúnmente en la refinería y sus

usos generales.


Existen tipos comunes de válvulas que se utilizan principalmente en la refinería: de compuerta,

de globo, de aguja, de diafragma, de tapón, de bola, de mariposa y automática. Existen muchos

otros tipos de válvulas que se utilizan en servicios más especializados.

Las válvulas son generalmente embridadas, roscadas o soldadas en los sistemas de tuberías de la

refinería. Muchas válvulas en los sistemas son operadas manualmente. Además, muchos otros

actúan de manera neumática, hidráulica, o eléctricamente. Otros se pueden abrir

automáticamente por presión del sistema para aliviar cualquier presión excesiva o indeseada.


Tipos de Válvulas

Existen tipos comunes de válvulas que se usan principalmente en la refinería: de compuerta, de

globo, de aguja, de diafragma, de tapón, de bola, de mariposa y automática.

Válvula de Compuerta Las válvulas de compuerta son válvulas de bloqueo. Se

utilizan para permitir o impedir el paso del flujo. Las

válvulas de compuerta están normalmente ubicadas donde se

requiere un flujo libre y directo, o donde pueda ser necesaria

una parada inmediata.

La abrasión rápida de los sellos es inherente al diseño de la

mayoría de las válvulas de compuerta. Los sellos gemelos

eliminan el desgaste constante utilizando dos planchas

independientes al asiento para el tapón cónico

correspondiente.

PRECAUCIÓN

Nunca se debe utilizar las válvulas de compuerta para

regular el flujo de un gas o líquidos en un sistema. Esto

puede causar daños a la válvula.

Figura 2.1 Válvula de Compuerta

ABIERTA CERRADA

Lección 2: Tipos de Válvulas

Tipos de Válvulas


Válvulas de Globo Se utilizan las válvulas de globo para regular flujos donde

sea un requisito normal en los procesos. Debido a su

característica de un excelente control, éstas son una

excelente opción de tuberías en posiciones donde es

necesario restringir y controlar un flujo; por ejemplo, líneas

de by pass de válvulas de control, etc.

No se consideran buenas válvulas de aislamiento a las

válvulas de globo

Figura 2.2 Válvula de Globo

Válvula de Aguja Las válvulas de aguja son un tipo de válvula de globo

especializada. Es una válvula de control que provee un

control regulador preciso para medir un flujo muy pequeño.

Las válvulas de aguja también se utilizan para la instalación

de instrumentos (incluyendo un calibrador de presión). Esta

válvula tiene excelentes características de control de flujo y

puede resistir una presión de más de 2000 psi/14000 kpa.

Estas válvulas se usan en tuberías de pequeños diámetros y

son ideales para controlar gases de purga o pequeños flujos

de lubricantes, etc.

ABIERTA CERRADA


Tipos de Válvulas


Figura 2.3 Válvula de Aguja

Válvulas de Diafragma Las válvulas de diafragma son válvulas de control que se

utilizan para cerrar o regular un flujo de materiales abrasivos

o corrosivos; tales como, lodo, ácidos o sustancias cáusticas.

Los tipos más pequeños se encuentran en instrumentos de

servicio aéreo.

Las válvulas de diafragma utilizan caucho, teflón u otro

material para que el diafragma sea resistente a la corrosión

para impedir o regular el flujo.

ABIERTA CERRADA


Tipos de Válvulas


Figura 2.4 Válvula de Diafragma

Válvulas de Tapón Las válvulas de tapón se utilizan para permitir, impedir,

aislar, o en algunos casos, regular el flujo. Las válvulas de

tapón pueden utilizarse como válvulas de bloqueo. Este tipo

de válvulas se utiliza en sistemas que manejen fluidos

limpios o lodo.

A veces, se denomina a las válvulas de tapón "válvulas de un

cuarto de giro", ya que la válvula debe rotar un cuarto de

giro para que se abra o se cierre completamente. Esto hace

que exista el aislamiento rápido del flujo en los procesos.

Las válvulas de tapón permiten un cerrado rápido y fácil.

Tienen escazas características de control.

ABIERTA CERRADA


Tipos de Válvulas


Figura 2.5 Válvula de Tapón

Válvulas de Bola Las válvulas de bola son un tipo especial de válvula de

tapón. También se pueden utilizar como una válvula de

bloqueo o una válvula reguladora. Las válvulas de bola se

utilizan cuando el diámetro de tubería original debe

mantenerse con la válvula en una posición completamente

abierta.

Las válvulas de bola, así como las válvulas de tapón, a veces

se las conoce como “válvulas de un cuarto de giro” ya que le

toma a la válvula un cuarto de un giro rotar para que se abra

o para que se cierre completamente, teniendo como resultado

un aislamiento rápido del flujo en los procesos.

La válvula de bola tiene un tapón redondo. El diámetro

interno del hueco de la bola es muy similar o tiene el mismo

tamaño al de las tuberías. Esto significa que existe una

pérdida escaza o mínima de presión, a través de la válvula.

Las válvulas de bola permiten un cierre rápido y fácil. Estas

válvulas proporcionan un sello de burbuja apretado para un

excelente aislamiento.

Éstas tienen escazas características de control.

ABIERTA

CERRADA


Tipos de Válvulas


Figura 2.6 Válvula de Bola

Válvulas de Mariposa Las válvulas de mariposa son otro tipo de válvula de un

cuarto de giro. Son más utilizadas como válvulas de bloqueo

en servicios de baja presión. Por sus escazas características

de regulación, las válvulas de mariposa son muy pocas veces

utilizadas como válvulas de control.

Figura 2.7 Válvula de Mariposa

Válvulas Automáticas Los cuatro tipos comunes de válvulas automáticas son:

control, retención/check, alivio y seguridad. Cada uno de

estos tipos se utiliza para lograr una o más funciones básicas

de una válvula.

ABIERTA CERRADA

ABIERTA CERRADA


Tipos de Válvulas


Válvula de Control

Las válvulas de control pueden ser controladas a control

remoto o en el sitio para permitir, impedir, o regular el flujo.

La operación de la válvula de control está regida por

sensores que detectan el nivel, la presión, la temperatura, etc.

Estas válvulas pueden ser activadas eléctrica, neumática,

hidráulica, o manualmente.

Figura 2.8 Válvula de Control Neumático

Válvula de Retención/Válvula Check

Las válvulas de retención son válvulas automáticas que se

usan para prevenir el contraflujo en un sistema de tuberías.

Por lo general, estas válvulas se mantienen abiertas por el

flujo de fluidos, y se cierran ya sea por gravedad o por el

contraflujo directo de los fluidos.

Cañería de Aire

Diafragma

Cañería de Aire

Diafragma

ABIERTA

CERRADA


Tipos de Válvulas


Figura 2.9 Válvula de Retención/Válvula Check

Válvula de Alivio/Válvula relief

Las válvulas de alivio son válvulas automáticas que están

diseñadas para aliviar la presión excesiva en un sistema antes

de que las tuberías o el equipo se dañen. Una vez que la

presión se alivie, la válvula de alivio se cierra

automáticamente.

Figura 2.10 Válvula de Alivio (Válvula relief)

Válvula de Seguridad

Las válvulas de seguridad son válvulas automáticas. Su

función es básicamente la misma que la de una válvula de

alivio. Sin embargo, a diferencia de las válvulas de alivio,

las de seguridad están diseñadas para abrirse completamente

de manera inmediata para aliviar la presión excesiva.

También tienen una palanca externa que permite evaluar la

válvula.

ABIERTA CERRADA

ABIERTA CERRADA


Tipos de Válvulas


Figura 2.11 Válvula de Seguridad

ENTRADA

SALIDA

Tornillo de

Calibración

Resorte

Vástago de la

Válvula

Tobera de

Entrada

Asiento de la

Tobera

Anillo de

Purga

Disco de

Cierre /

Obturador




referencia.

1. Describir los principales tipos de válvulas que normalmente se encuentran en la refinería y

sus usos generales.



En esta lección, usted aprendió sobre los principales y diferentes tipos de válvulas que se

encuentran en la refinería y sus usos básicos.

En la siguiente lección, usted aprenderá acerca de los componentes principales y comunes de

todas las válvulas.


Lección 3

Principales Componentes de las Válvulas



1. Describir diez partes que tienen en común la mayoría de las válvulas.

2. Identificar sus componentes en el campo.

Introducción de la Lección

Existen muchos tipos de válvulas. En la lección anterior, usted ya aprendió sobre algunos de los

tipos más comunes. Cada tipo de válvula puede tener una apariencia diferente a las otras, pero

todas ellas están compuestas de varias partes con funciones en común. Usted debe conocer estas

partes en común para poder comunicarse eficazmente con el personal en su lugar de trabajo.

En esta lección, usted aprenderá sobre las partes que tienen en común la mayoría de las válvulas.

Además, podrá identificar las válvulas y sus partes en el campo.

KBC Advanced Technologies, Inc. 28 of 89 Equipo de Procesos: Válvulas y Tuberías

Componentes de las Válvulas

A continuación, se muestran partes que tienen en común la mayoría de las válvulas.

Figura 3.1 Componentes de las Válvulas

Cuerpo de la Válvula El cuerpo de la válvula se conecta a la tubería o directamente

al equipo a través de las bridas, la soldadura o los accesorios

empernados. El cuerpo es la pieza que provee la estructura

de soporte para la válvula, contiene partes móviles, y retiene

los fluidos de los procesos.

Tuerca

Caja de

Empaquetadura

Disco

Cuerpo de la

Válvula

Asientos

Volante de Accionamiento /

Actuador

Estribo/Tapa

Vástago

Empaquetadura

Tapa de cierre /

Bonete

Cuerpo

Brida

Corona de

Empaquetadura

Lección 3: Componentes Principales de las Válvulas


KBC Advanced Technologies, Inc. 29 of 89 Equipo de Procesos: Válvulas y Tuberías

Los cuerpos de las válvulas están comúnmente hechos de

hierro fundido, bronce, acero inoxidable, o acero fundido.

Dependiendo del servicio, las partes del cuerpo, así como el

asiento, pueden ser fabricados con teflón ®

, latón, bronce,

acero inoxidable, estelite/stellite, etc.

El cuerpo de la válvula también puede ser diseñado para

cambiar la dirección del flujo de los fluidos. Una válvula

como ésta a menudo se la llama Válvula Angular.

Puertos Los puertos son simplemente las secciones de entrada y

salida de los fluidos del cuerpo de la válvula.

Tapa de Cierre o Bonete La tapa de cierre o bonete, parte de la caja exterior de la

válvula, se encuentra en la parte superior de la válvula. El

bonete guía el vástago, contiene el ensamblaje de la

empaquetadura del vástago y provee un alojamiento para el

disco mientras éste se levanta del asiento. El bonete puede

ser una parte separada que está asegurada, empernada o

soldada al cuerpo de la válvula.

Volante de

Accionamiento/Actuador

El volante de accionamiento/actuador (a menudo llamado

operador) es el mecanismo que se usa para abrir, posicionar

o cerrar la válvula; es decir, cómo el disco está posicionado

dentro del cuerpo de la válvula. Para las válvulas manuales,

usualmente ésta tiene la forma de una palanca o un volante

de mano. Otras válvulas son controladas remotamente y

tienen un actuador acoplado al vástago que utiliza aire,

hidráulicos, electricidad, etc. como medios de posicionar la

válvula.

Vástago El vástago es la varilla, eje, o huesillo que conecta el

actuador al disco. El vástago funciona como una guía,

transfiriendo el movimiento desde el actuador al disco y se

extiende a través de las válvulas.

Empaquetadura La empaquetadura (también llamada empaque) consiste en

anillos de un material compresible, el cual se envuelve al

rededor del vástago para contener la presión y prevenir que

haya fuga de líquidos en la válvula mientras permite el

movimiento del vástago.

Lección 3: Componentes Principales de las Válvulas



Corona de

Empaquetadura/

Prensaestopa Superior

La corona de empaquetadura o Prensaestopa superior es una

pieza en forma de anillo que calza alrededor del vástago. Se

utiliza para comprimir la empaquetadura dentro de la caja de

empaquetadura/Prensaestopa inferior para prevenir alguna

fuga de líquidos por el vástago. La corona de

empaquetadura se mantiene en el sitio encima del bonete ya

sea por una tuerca o un perno que permite mantener

confinado la empaquetadura

Caja de Empaquetadura/

Prensaestopa Inferior

La caja de empaquetadura o Prensaestopa inferiores una

hendidura encima del bonete por donde atraviesa el vástago.

La caja de empaquetadura contiene el material de

empaquetadura.

Disco El disco (a veces referido como el elemento), es la parte de

la válvula que encaja en el asiento para que el flujo de

fluidos pase, se detenga o se regule a través de la válvula. A

menudo, es la forma del disco la que otorga el nombre a la

válvula (compuerta, bola, etc.).

Asiento El asiento está ubicado dentro del cuerpo de la válvula. El

disco se encaja aquí para permitir, impedir o regular el flujo

de fluidos a través de la válvula. El asiento y el disco deben

ser lisos y encajar perfectamente para proporcionar un cierre

positivo.

El asiento puede ser roscado, montado a presión, o soldado

al cuerpo de la válvula. Como otras partes del cuerpo de la

válvula, el asiento puede ser fabricado con varios materiales

dependiendo del servicio.



Indicaciones: Complete los siguientes ejercicios usando su cuaderno de trabajo como

referencia.

1. Describir once partes que sean comunes en la mayoría de las válvulas.

2. En el campo, identificar los componentes de las válvulas.



En esta lección, usted aprendió sobre los componentes que son comunes y están relacionados a

las válvulas que se usan en la refinería y su identificación en el campo.

En la siguiente lección, usted aprenderá sobre las funciones de los tipos de válvulas, identificará

los componentes específicos de cada una, aprenderá cómo identificar su posición de

funcionamiento y cómo identificarlos en P&IDs.


Lección 4

Cómo Funcionan las Válvulas



1. Describir las características de las válvulas de compuerta y cómo funcionan.

2. Describir las características de las válvulas de globo y cómo funcionan.

3. Describir las características de las válvulas de aguja y cómo funcionan.

4. Describir las características de las válvulas de diafragma y cómo funcionan.

5. Describir las características de las válvulas de tapón y cómo funcionan.

6. Describir las características de las válvulas de bola y cómo funcionan.

7. Describir las características de las válvulas de mariposa y cómo funcionan.

8. Describir las características de las válvulas automáticas y cómo funcionan.


Usted ha aprendido sobre las cuatro funciones que cumplen las válvulas, los nombres de los

principales tipos de válvulas, y las partes comunes de la mayoría de ellas. Ahora vamos a

aprender cómo los diferentes tipos de válvulas desempeñan las funciones para las cuales fueron

diseñadas.

Como ya se ha visto, no todas las válvulas son iguales. Se utilizan diferentes tipos de válvulas

para propósitos distintos. Usted necesita tener una comprensión básica sobre qué tipo de válvula

es mejor para qué tipo de servicio.

En esta lección, usted aprenderá sobre cómo los tipos de válvulas principales funcionan.

Nota: Una válvula de cualquier tipo que funcione correctamente, no debe necesitar una fuerza

excesiva para cerrarla completamente. De hecho, si el operador de la válvula gira con

facilidad de forma manual, sólo se requiere que se lo apriete con la mano y eso es todo lo

que se debería utilizar. Hacer una fuerza excesiva o apretar demasiado las válvulas,

puede dañar las superficies del sello, acabando con la vida útil de la válvula.


Cómo Funcionan las Válvulas de Compuerta

Válvulas de Compuerta Hay dos tipos básicos de válvulas utilizados en la refinería:

Vástago ascendente

Vástago no ascendente

Nota: Aunque existen válvulas de compuerta con vástago

no ascendente, éstas son normalmente válvulas

especiales y no son usadas de manera extensa en el

área de la refinería. La mayoría de las válvulas de

compuerta que se usan son del tipo de vástago

ascendente.

Cuando se gira el volante en el sentido del reloj (en posición

cerrada), éste empuja una compuerta en forma de cuña a

través de la apertura de la válvula, bloqueando de esta

manera la tubería.

Ya que la válvula de compuerta se utiliza únicamente para

aislar el flujo, ésta se encuentra completamente abierta o

completamente cerrada. Hay una baja de presión mínima a

través de la válvula debido a que tiene el mismo diámetro

interior que la tubería.

Para identificar una válvula de compuerta, mire el volante y

vea si el vástago viaja a través del buje central. Cuando la

válvula de compuerta está en posición abierta, el vástago se

extenderá sobre el volante.

Lección 4: Cómo Funcionan las Válvulas

Cómo Funcionan las Válvulas de Compuerta


Figura 4.1 Válvula de Compuerta

El símbolo P&ID para este tipo de válvula es:

Figura 4.2 Símbolo P&ID para una Válvula de Compuerta

ABIERTA CERRADA


Cómo Funcionan las Válvulas de Globo

Válvulas de Globo Las válvulas de globo son válvulas de control que pueden

regular un flujo así como proporcionar un posible cierre.

Este tipo de válvulas se utiliza generalmente en servicios de

líquidos.

Cuando se gira el volante en el sentido del reloj, éste empuja

un tapón en forma de disco hacia el asiento para detener el

flujo.

El flujo, a través de una válvula de globo, siempre es de la

siguiente manera:entran los fluidos a la cámara inferior,

fluyen hacia arriba y alrededor del tapón y salen a través de

la cámara superior.

Un flujo en la dirección opuesta puede causar daño a la

válvula debido a una vibración del tapón.

Debido al cambio de dirección mientras el fluido atraviesa la

válvula, una caída sustancial de la presión se produce a

través de la válvula aún con la válvula completamente

abierta.

La dirección del flujo está normalmente marcada en el

cuerpo de la válvula ya sea con una flecha o con una línea

que simboliza la estructura interna de la válvula (es decir, un

flujo desde la cámara inferior hasta la cámara superior).

Ciertas válvulas de globo no tienen ninguna de las marcas

mencionadas previamente y la dirección del flujo sólo puede

estar establecida por la forma del cuerpo de la válvula; por

ejemplo, los fluidos entran desde el lado más cercano a la

parte inferior del cuerpo de la válvula.

Podemos identificar la posición abierta/cerrada de la válvula

de globo al mirar el eje, el cual está unido al volante. El

volante se elevará con el eje cuando se abra la válvula.


Cómo Funcionan las Válvulas de Globo


Se debe usar muy poca presión cuando se abra o se cierra

una válvula de globo ya que se puede dañar muy fácilmente

el tapón y el asiento de la válvula.

Otra característica que ahorra mucho trabajo es que se puede

cambiar el asiento y el disco de la válvula de globo sin sacar

la válvula de la línea.

Las válvulas de globo no son consideradas como buenas

válvulas de aislamiento.

Figura 4.3 Válvula de Globo


Figura 4.4 Símbolo P&ID para una Válvula de Globo

ABIERTA CERRADA


Cómo Funcionan las Válvulas de Aguja

Válvulas de Aguja Como se mencionó previamente, las válvulas de aguja se

utilizan para las instalaciones de los instrumentos

(incluyendo un calibrador de presión). Esta válvula tiene

excelentes características para controlar el flujo y puede

resistir una presión de más de 2000 psi/14,000 kpa.

Las válvulas de aguja son un tipo especializado de una

válvula de globo con un disco de tapón. Cuentan con un

disco de tapón cónico relativamente largo y un asiento donde

tiene una gran área de superficie, y roscas finas en el vástago

que permiten un mejor control del flujo. Como con otras

válvulas de tapón, el flujo regular y uniforme al rededor del

tapón minimiza el desgaste de la válvula y ofrece un servicio

prolongado.

Estas válvulas se deben abrir solamente lo suficiente como

para permitir un flujo cuando se utiliza en servicio de

instrumentación (de 1 a 2 vueltas). Esto reducirá el peligro

de derrames grandes en caso de romperse el instrumento.

Figura 4.5 Válvula de Aguja

ABIERTA CERRADA


Cómo Funcionan las Válvulas de Aguja



Figura 4.6 Símbolo P&ID para una Válvula de Aguja


Cómo Funcionan las Válvulas de Diafragma

Válvulas de Diafragma Como se dijo previamente, las válvulas de diafragma utilizan

caucho, teflón, u otro diafragma de un material resistente a la

corrosión para sellar la válvula y que sólo necesita un poco

de presión para abrirla o cerrarla.

La válvula de diafragma se utiliza para permitir, impedir o

regular el flujo de los fluidos. Se utiliza principalmente en

sistemas que manejan fluidos sucios, abrasivos o corrosivos.

La válvula de diafragma no tiene un disco en el sentido

convencional. Por el contrario, utiliza un diafragma flexible

para controlar el flujo. El diafragma está atado a un pistón

que se mueve de arriba hacia abajo con el vástago, el cual es

por lo general un vástago no ascendente.

Cuando se abre la válvula, se quita el diafragma del paso

restringido (asiento), permitiendo que los fluidos circulen

libremente. Este tipo de válvula tiene buenas características

reguladoras.

Las válvulas de diafragma de paso restringido pueden estar

fundidas en diferentes alturas en el cuerpo de la válvula. El

paso restringido puede estar bastante alto, dejando una

pequeña apertura cuando la válvula esté completamente

abierta. También puede estar bajo, permitiendo que el flujo

corra casi como un paso directo a través del cuerpo de la

válvula.

Válvula Abierta

El diafragma actúa como un sello, evitando que el fluido

haga contacto con las partes operativas de la válvula.

Debido a esto, no es necesaria ninguna empaquetadura.

Válvula Cerrada

Cuando se cierra la válvula, se presiona al diafragma contra

el paso restringido, impidiendo así el flujo.


Cómo Funcionan las Válvulas de Diafragma


PRECAUCIÓN

Nunca use fuerza excesiva cuando cierre la válvula. Esto

podría atascar al diafragma en el paso restringido,

dañando el diafragma y comprometiendo sus capacidades

de sellado.

La desventaja más grande de este tipo de válvulas es que las

temperaturas altas y los hidrocarburos pueden destruir el

diafragma. Las válvulas de diafragma grandes se operan

normalmente por medio de aire, aunque se proporcionen

volantes.

Figura 4.7 Válvula de Diafragma


Figura 4.8 Símbolo P&ID para una Válvula de Diafragma

ABIERTA CERRADA


Cómo Funcionan las Válvulas de Tapón

Válvulas de Tapón Las válvulas de tapón se utilizan para permitir o impedir el

flujo y para proporcionar un cierre fácil y rápido. Tienen

pocas capacidades de control pero se pueden utilizar para

regular.

La característica principal que diferencia la válvula de tapón

de otras válvulas es que tiene un disco que rota en el sitio en

vez de subir el asiento de la válvula. Esto permite una rápida

apertura de la válvula. A la válvula de tapón también se la

conoce como una válvula de un cuarto de giro (rota 90º).

El disco puede tener la forma de una cuña o puede ser

esférica (para una válvula de bola). El puerto de un disco en

forma de cuña es generalmente de 60% a 70% de la apertura

de la línea.

Se proporciona un ducto a través del tapón, el mismo que

generalmente tiene sólo un puerto.

El vástago de una válvula de tapón requiere solamente de un

cuarto de giro para abrir o cerrar completamente la válvula,

lo cual logra un aislamiento rápido del flujo de los procesos.

Una manilla o un indicador de posición atado al vástago

estará en posición paralela al flujo (apunta en dirección de la

tubería) cuando la válvula esté abierta y estará perpendicular

a la dirección del flujo cuando la válvula esté cerrada.

Las válvulas de tapón son efectivas para los sistemas que

manipulan lodo. Cuando la válvula esté cerrada, se puede

depositar material en el disco. Mientras se gira el disco para

abrirlo, cualquier depósito se raspa y los fluidos se lo llevan.

Por esta razón, a menudo se llama a las válvulas de tapón

como válvulas auto-limpiadoras.


Cómo Funcionan las Válvulas Tapón


Válvula Abierta

Cuando la válvula de tapón está completamente abierta, ésta

ofrece poca resistencia al flujo de los fluidos. Si sólo se la

abre parcialmente, entonces el asiento y el disco están

expuestos a un desgaste disparejo. Se encuentra disponible

una forma de tapón especial (disco excéntrico), el cual hace

posible la regulación sin causar un desgaste disparejo o un

flujo turbulento excesivo.

Válvula Cerrada

Con un disco con forma de cuña, la válvula no forma un

sello apretado cuando la válvula esté cerrada. Por

consiguiente, generalmente se utiliza una válvula de tapón en

los servicios de baja presión.

Figura 4.9 Válvula de Tapón


Figura 4.10 Símbolo P&ID para una Válvula de Tapón

ABIERTA

CERRADA


Cómo Funcionan las Válvulas de Bola

Válvulas de Bola La válvula de bola es un tipo especial de válvula de tapón.

También se la puede utilizar como una válvula de bloqueo o

como una válvula reguladora. Frecuentemente se utilizan las

válvulas de bola cuando el diámetro original de la tubería

debe mantenerse con la válvula en una posición

completamente abierta. Con una válvula de bola, la presión

de la línea forza al disco en contra del asiento del puerto de

salida, formando de esta manera un sello apretado.

No se puede utilizar las válvulas de bola en servicios de altas

temperaturas debido a que los empaques plásticos se utilizan

para la bola.

Figura 4.11 Válvula de Bola


Figura 4.12 Símbolo P&ID para una Válvula de Bola

ABIERTA CERRADA


Cómo Funcionan las Válvulas de Mariposa

Válvulas de Mariposa Generalmente, se utilizan las válvulas de mariposa en

servicios de baja presión. También son válvulas de un

cuarto de giro que se pueden abrir rápidamente.

El disco de la válvula de mariposa es circular y tiene el

mismo diámetro que la tubería a la cual está unida.

El vástago de las válvulas de mariposa sólo requiere de un

cuarto de giro para abrir o cerrar completamente la válvula.

Una manilla (actuador) o indicador de posición unido al

vástago estará en posición paralela al flujo cuando la válvula

esté cerrada.

Por la forma del disco, las válvulas de mariposa son

ampliamente utilizadas en tuberías con diámetros amplios.

Sin embargo, estas válvulas no son una buena opción para

sistemas con fluidos lodosos o pegajosos ya que se pueden

acumular sustancias sólidas en la base del disco, impidiendo

el flujo. Grandes acumulaciones pueden requerir de una

fuerza excesiva para cerrar la válvula, lo cual podría dañar el

actuador y el rodamiento interno.

Válvula Abierta

Cuando la válvula está completamente abierta, se dice que el

disco está alineado con el flujo. Desafortunadamente, un

disco alineado con el flujo puede causar turbulencia en el

flujo. Como una válvula de tapón, la válvula de mariposa

tiene pocas características reguladoras.

Válvula Cerrada

El disco se cierra contra un sello suave. Debido al diseño del

disco y del asiento, la válvula de mariposa no proporciona un

sello apretado en servicios de alta presión. Si se cierra la

válvula muy rápido en un servicio de líquidos, puede dar

como resultado un golpe de agua excesivo.


Cómo Funcionan las Válvulas Mariposa


Figura 4.13 Válvula de Mariposa


Figura 4.14 Símbolo P&ID para una Válvula de Mariposa

ABIERTA CERRADA


Cómo Funcionan las Válvulas Automáticas

Válvulas Automáticas Los cuatro tipos comunes de válvulas automáticas son:

retención, alivio, seguridad y control. Cada uno de estos

tipos se utiliza para cumplir una o más de las funciones

básicas de una válvula.

Válvulas de Retención o

Válvulas Check

Las válvulas de retención o válvulas check también son

conocidas como válvulas de no retorno o unidireccionales.

Se consideran válvulas automáticas ya que no requieren de

una interacción externa para funcionar, y se utilizan para

prevenir el retorno del flujo en el sistema de las tuberías.

Como el nombre sugiere, la válvula permite el flujo en una

sola dirección, y generalmente se mantiene abierta por el

flujo de los fluidos, y se cierran ya sea por gravedad o por el

contraflujo de fluidos.

Las válvulas de retención se utilizan en varios servicios y

vienen en todos los tamaños. Las válvulas de retención

normalmente se utilizan para prevenir que las bombas

paralelas reviertan el flujo a través de la siguiente bomba.

Esto maximiza el flujo directo y previene que la bomba que

sigue rote en dirección contraria.

Algunos tipos de válvulas de retención utilizados en la

refinería son los del tipo pistón, de tapón o de bola, y las

válvulas de retención tipo oscilante.

Tipo Pistón

La válvula de retención tipo pistón normalmente se utiliza en

tuberías con pequeños diámetros. El flujo, del lado de la

presión alta, ingresa a la válvula y luego se eleva a través del

asiento del pistón. El flujo de líquidos levanta el pistón lejos

del asiento, permitiendo así que el flujo salga de la válvula.

Si el flujo que entra en la válvula se interrumpe, entonces el

pistón cae al asiento. Por lo tanto, éste previene que haya un

contraflujo. Este tipo de válvula de retención debe ser

puesto de manera horizontal con el bonete mirando hacia

arriba, caso contrario el pistón no se asentará.




Tipo Oscilante

El tipo oscilante se utiliza en líneas largas. La construcción

es simple y consta de un disco que gira alrededor de una

bisagra. Cuando la válvula está en posición cerrada, el disco

reposa contra un asiento maquinado, así previene que el flujo

regrese. Cuando la presión de corriente ascendente aumenta,

el disco oscila fuera del asiento.

La válvula de retención tipo oscilante puede ser instalada en

posición horizontal con el bonete mirando hacia arriba o en

posición vertical con un flujo que corre hacia arriba, pero

nunca con un flujo que vaya hacia abajo

Tipo Bola

En una válvula de retención, la parte de la válvula que

controla la apertura es la bola. Cuando hay flujo, la bola

sube por la presión del mismo. Cuando el flujo se detiene, la

gravedad empuja a la bola a ponerse en una posición cerrada.

Las válvulas de retención vienen en dos diseños:

Horizontal

Vertical

Ambos tipos, pistón u oscilante, tienen un bonete/cubierta

por encima, el cual se puede remover para propósitos de

mantenimiento.

En todos los tres tipos, una flecha estampada en el cuerpo o

en la tapa de cobertura, indica la dirección del flujo. Cuando

la flecha que indica la dirección del flujo no es siempre

visible en la válvula de retención tipo oscilante, se puede

utilizar el pin de la bisagra como guía. El pin siempre está

en el lado aguas arriba del cuerpo de la válvula.

Una válvula de retención nunca se debe utilizar como

método de aislamiento ya que la suciedad puede evitar que el

pistón o el disco asienten de forma adecuada; de esta

manera, permite que un pequeño flujo regrese y por lo tanto

no se lo considerará como un dispositivo de cierre positivo.




Figura 4.15 Válvula de Retención Tipo Oscilante (Izquierda), Válvula de Retención de Bola (Derecha)


Figura 4.16 Símbolo P&ID para una Válvula de Retención

Válvulas de Alivio de

Presión

Alivio de Presión

Las válvulas de alivio de presión se utilizan para limitar la

presión en los equipos, lo cual previene que haya una

sobrepresión. Se diseñan para abrirse cuando la presión del

sistema excede un límite preestablecido.

Los siguientes tipos de válvulas se utilizan para aliviar la

presión:

Alivio

Seguridad

Las válvulas de alivio liberan la presión del sistema como un

controlador de presión local. Inician su apertura en una

presión fija y continúan abriéndose gradualmente hasta que

la presión caiga debajo de su punto preestablecido. Esto les

permite controlar la presión a través de un rango limitado de

regulación.

ABIERTA CERRADA




Figura 4.17 Válvula de Alivio

Válvula de Seguridad Las válvulas de seguridad operan de una manera diferente.

Cuando se alcanza la presión preestablecida, se abre

completamente para reducir la presión a un nivel seguro.

Las válvulas de seguridad tienen una característica de purga

que previene que se cierren por algún factor hasta que la

presión haya disminuido por debajo de la presión de alivio

establecida, por lo general es entre el 2% y el 4%.

Nota: El porcentaje de apertura de purga es establecido por

una calibración del anillo de purga, usualmente

cuando la válvula está fuera de servicio en el banco

de prueba de la válvula. La presión de la válvula de

alivio está establecida por un tornillo de fijaciòn que

ajusta la tensión del resorte en la válvula.

PRECAUCIÓN

El tornillo de calibración de alivio de presión nunca debe

ser ajustado mientras la válvula esté funcionando.

ABIERTA CERRADA




Figura 4.18 Válvula de Seguridad

Válvulas de Control Válvulas de Control Operadas con Control Neumático

El actuador de una válvula de control operada con control

neumático consta de los siguientes componentes:

Una línea neumática desde una señal de transductor.

Un diafragma

Un plato de Diafragma

Un vástago de la válvula

Un resorte de la válvula

ENTRADA

SALIDA

Tornillo de

Calibración

Resorte

Vástago de la

Válvula

Tobera

Asiento de la

Tobera

Anillo de

Purga

Obturador o

Disco de

Cierre




Accionamiento de la Válvula

El diafragma proporciona una plataforma flexible y amplia

donde la presión del aire puede actuar. El diafragma

presiona contra un plato amplio atado al tope del vástago de

la válvula. La acción combinada del diafragma, del plato,

del vástago de la válvula y del resorte mueve el vástago para

que se abra y se cierre la válvula en respuesta a los cambios

de la presión de aire.

Figura 4.19 Sistema de Control Neumático

Válvulas de Control Operadas Hidráulicamente

El actuador de una válvula de control operada

hidráulicamente contiene los siguientes componentes:

Actuador de la Válvula

Líneas Hidráulicas

Pistón

Cañería de Aire

Diafragma

Cañería de Aire

Diafragma

ABIERTA

CERRADA




Un pequeño actuador de la válvula (que no se muestra)

dirige el fluido en las líneas hidráulicas de un lado al otro del

pistón. Dependiendo de la posición del actuador de la

válvula, los fluidos hidráulicos mueven la válvula de control

a una posición completamente abierta o completamente

cerrada.

Figura 4.20 Sistema de Control Hidráulico

Válvulas de Control Operadas Eléctricamente

Existen dos tipos de válvulas operadas eléctricamente o a

control remoto.

Impulsados por motor

Accionados por solenoides

Actuador de la Válvula Impulsado por Motor

La válvula impulsada por un motor generalmente contiene

las siguientes partes:

Motor Eléctrico Reversible

Engranajes de Reducción

Fluido Hidraúlico

Pistón Cámara 2

Cámara 1 Pistón

Flujo del

Proceso

Detenido

Fluido Hidraúlico




Figura 4.21 Válvula De Control Impulsada a Motor

Válvula de Control Accionada por Solenoide

La válvula de control accionada por solenoide se compone

de:

Bobina Solenoide (Campo Magnético)

Embolo (Núcleo de Hierro)

Resorte

Señal Eléctrica del

Controlador

VolanteMotor

Eléctrico

Engranajes

de

Reducción




Figura 4.22 Válvula de Control Accionada por Solenoide

Bobina de

AlambreNúcleo de

Hierro

Ferromagnético

(Embolo)Vástago de

la Válvula

ABIERTA

CERRADA



Instrucciones: Complete los siguientes ejercicios utilizando su cuaderno de trabajo como

referencia.

1. Describir las características de las válvulas de compuerta y cómo funcionan.

2. Describir las características de las válvulas de aguja y cómo funcionan.

3. Describir las características de las válvulas de diafragma y cómo funcionan.

4. Describir las características de las válvulas de tapón y cómo funcionan.

5. Describir las características de las válvulas de bola y cómo funcionan.




6. Describir las características de las válvulas de mariposa y cómo funcionan.

7. Describir las características de las válvulas de globo y cómo funcionan.

8. Describir las características de las válvulas automáticas y cómo funcionan.



En esta lección, usted aprendió sobre los diferentes tipos de válvulas: de compuerta, de globo, de

aguja, de diafragma, de tapón, de bola, de mariposa y automática, y cómo funcionan.

En la siguiente lección, usted aprenderá sobre tuberías.


Lección 5

Tuberías



1. Describir las tres funciones principales de las tuberías.


Los sistemas de tuberías son los conductos que se utilizan para llevar eficientemente los fluidos

de los procesos a través de una planta de procesos. Entender los conceptos básicos de los

sistemas de tuberías, le ayudará a convertirse en un operador calificado, eficiente y seguro.

En su labor como un operador de planta, usará los conceptos básicos de tuberías a diario. La

comprensión del propósito de las tuberías y de los sistemas de tuberías también le ayudará en el

estudio de otras lecciones sobre su capacitación como operador.

La presión diferencial es la fuerza que permite que los fluidos se muevan en un sistema de

tuberías. Para ser más exactos, el flujo de fluidos requiere que se establezca una diferencia en la

presión a lo largo de la tubería. La presión debe ser mayor aguas arriba de la tubería que aguas

abajo para que el fluido se desplace.

En esta lección, usted aprenderá sobre el propósito de las tuberías en la refinería.


El Propósito de las Tuberías

Las tuberías tienen tres funciones principales:

Transportar fluidos

Contener fluidos a presión

Direccionar el flujo de fluidos y regular la velocidad del flujo

La Función de las

Tuberías

Transportar Fluidos

La tubería es el conducto que contiene y transporta fluidos a

través de una planta de procesos. La tubería se puede

ramificar para dirigir un flujo en varias direcciones

simultáneamente. Ésta es la autopista por la cual los fluidos

de los procesos viajan para llegar a los recipientes, a los

intercambiadores de calor, a los reactores, a los tanques, y a

otros equipos dentro de una planta de proceso.

Contener Presión del Fluido

La presión es una herramienta importante en los procesos.

Es la energía utilizada para mover fluidos a través de los

procesos. La presión es capaz de concentrar una cantidad de

gas, y ayuda a que las reacciones químicas hagan sus

transformaciones.

Las tuberías se pueden diseñar para transportar fluidos que

pongan condiciones extremas adversas en el sistema de

manera segura. Se puede manejar de manera segura una

presión alta, una alta temperatura y unos fluidos corrosivos

cuando se utiliza el diseño y la metalurgia adecuada.

La robustez de las paredes de la tubería determina si puede

contener de manera segura los fluidos bajo presión.

Dirigir el Flujo de Fluidos y Regular la Velocidad de

Flujo

Mientras los fluidos se mueven en un sistema de tuberías,

puede que se necesite manipular el flujo. A veces se

necesita que el flujo:

Se detenga y se aísle

Se regule la velocidad de flujo

Lección 5: Tuberías

El propósito de las Tuberías


Sea redirigido por una tubería distinta

Se direccione a un destino diferente

Todas estas operaciones se logran con válvulas y tuberías

que proporcionan un medio de apoyo y una conexión de las

válvulas en el sistema.




referencia.

1. Describir las tres funciones principales de las tuberías.



En esta lección, usted aprendió sobre el propósito general de los sistemas de tuberías en la

refinería.

En la siguiente lección, usted aprenderá sobre las diferentes clasificaciones de presión de las

tuberías, los diferentes tamaños de las tuberías que se pueden utilizar, y los diferentes accesorios

de tuberías que se utilizan para juntarlas.


Lección 6

Tipos, Tamaños, Clasificaciones, y Componentes de las Tuberías



1. Describir las maneras en las que se clasifican a las tuberías por presión.

2. Identificar los diferentes tipos de componentes que se utilizan en la instalación de las

tuberías.

3. Identificar los diferentes tamaños de las tuberías que se usan en la refinería.

4. Describir los tipos de soporte de las tuberías incluyendo el alojamiento para la expansión y

contracción de las tuberías.


Los tubos, los accesorios y las válvulas, todos deben encajar para formar un sistema de tuberías.

Con el fin de asegurar uniformidad en los tamaños y las clasificaciones, se ha desarrollado un

sistema para describir los tamaños y las clasificaciones.

En una instalación de procesos, las tuberías dirigen el flujo de los fluidos entre varios recipientes

y equipos.

En esta lección, usted aprenderá sobre la clasificación de las tuberías, los diferentes tipos de

accesorios, y los diferentes tamaños de las tuberías.


Tamaños y Clasificación de las Tuberías

Los tubos, los accesorios y las válvulas, todos deben encajar para formar un sistema de tuberías.

Con el fin de asegurar uniformidad con los tamaños y las clasificaciones, se ha desarrollado un

sistema para describir los tamaños y las clasificaciones.

Tamaños y Clasificación

de las Tuberías

La selección de un tubo en una línea en particular depende

del material más adecuado, de la presión que va a soportar y

de la temperatura. El tipo de construcción y requisitos de los

códigos de las tuberías, también representan un factor. A

continuación, hay cuatro tipos comunes de materiales de

tuberías para la construcción.

Acero al carbono

Metales y aleaciones no ferrosas

Recubrimiento interno (recubrimiento de Teflón)

Plástico [PVC, Kynar, FRP (plástico reforzado con fibra

de vidrio), etc.]

Nota: Se debe usar consideraciones especiales cuando se

determina el tipo de plástico que se utiliza en las

tuberías. También, se debe observar procedimientos

específicos cuando se instala y se hace el

mantenimiento de las tuberías de plástico ya que

tienen características más frágiles comparadas con

las tuberías metálicas.

Para comprender la instalación de las tuberías, se debe

primero conocer cómo se miden y se clasifican las tuberías.

Las tuberías se fabrican y se venden por dos caracteristicas

independientes:

Tamaño nominal

Cédula

Cuando se describe completamente una tubería, se debe usar

ambas designaciones. Al describir una tubería en el campo,

usualmente se utiliza el tamaño nominal. La cédula de un

tubo en servicio no puede ser determinado visualmente sin

leer la etiqueta.

Lección 6: Tipos, Tamaños, Clasificaciones, y Componentes de las Tuberías

Tamaños y Clasificación de Tuberías


Tamaño Nominal

El tamaño nominal es aproximadamente el diámetro interno

(inside diameter — ID) del tubo o del accesorio, expresado

en pulgadas o fracciones de una pulgada. El tamaño del tubo

nominal más pequeño es de 1/8 de pulgada. En tamaños

nominales grandes, 48 pulgadas es común. Los tamaños

nominales se incrementan en tamaño mediante pasos

estándar; tales como 1/8, 1/4, 1/2, 3/4, 1, 1 1/2, 2, 3, 4, 6, 8

pulgadas, etc. En el diámetro de 14 pulgadas o superior, el

tamaño nominal se menciona como el diámetro externo

(outside diameter — OD).

La longitud estándar o junta de cualquier tubería es de 20

pies (6.09 m) de largo.

Cédula

La cédula de la tubería es un número que representa la

capacidad de la tubería para resistir la presión. Mientras el

número de cédula en las tuberías se incrementa, la

resistencia del tubo también incrementa a su vez. La cédula

de las tuberías está clasificada en unidades estándares. Las

cédulas comunes de tuberías son 20, 40, 80, 120, 160, etc.

Para los tamaños nominales comunes de hasta 8 pulgadas, la

tubería de servicio estándar está clasificada en Cédula 40.

La clasificación de la cédula para tuberías se determina por

el incremento del espesor de la pared. El diámetro externo

para cualquier tubería de tamaño nominal debe permanecer

inamovible para que los accesorios siempre se acoplen. Por

lo tanto, para incrementar la cédula de un tubo, se debe

reducir el diámetro interno para incrementar el grosor de la

pared. Un número de cédula mayor tiene menor capacidad

para llevar fluidos que una cédula menor, en cualquier

tamaño nominal.

Debajo de una Cédula 40, le corresponde a una tubería de

baja resistencia. Por encima de una Cédula 40, se considera

una tubería de alta resistencia. La denominación no es cierta

para los tamaños nominales mayores.


Accesorios de las Tuberías

Los accesorios de las tuberías son las conexiones que se utilizan para unir tramos de tuberías,

para cambiar la dirección de una línea de tuberías, para reducir el tamaño de la tubería, o para

ramificar una línea de tuberías.

Accesorios de las

Tuberías

Algunos accesorios comunes de tuberías son:

Tapas

Acoples

Codos

Bridas

Cruces

Reductores

Te

Bridas ciega

Tapones

Niple

Buje

Juntas de expansión


Accesorios de Tuberías


Figura 6.1 Accesorios para Tuberías

Los accesorios de las tuberías se clasifican por su presión de

trabajo, y no por su cédula. Ejemplos de clasificaciones son:

150 lb, 300 lb, 400 lb, y 600 lb. La "lb" se refiere a la

presión del trabajo en libras por pulgada cuadrada (pounds

per square inch — psi). Las "lbs" clasificadas, son a una

temperatura elevada, como lo prescribe El Instituto Nacional

Estadounidense de Estándares (American National

Standards Institute — ANSI).

Tamaño y Clasificación de los Accesorios de las Tuberías

A los accesorios se los clasifica por tamaño nominal, el

mimo método que se utiliza para las tuberías. La solidez de

los accesorios es mucho más alta que su clasificación a una

temperatura ambiente.

Codo Soldado

90o Codo Roscado

90o Codo Cónico

Te Soldada

Reducción

Excéntrica Soldada

Neplo de

Reducción

Tapa Soldada Tapa RoscadaBrida Ciega

Reducción

Concéntrica

SoldadaAcople de

Reducción

Roscada

Tapón Roscado




Las válvulas se instalan a lo largo de las tuberías para

controlar y direccionar el flujo. La mayoría de las válvulas

se operan manualmente y se utilizan para permitir y detener

el flujo. Para un control automático del proceso, las válvulas

especiales con características de precisión de flujo se operan

a distancia por controladores automáticos. De la misma

manera que los accesorios, las válvulas se dividen por

tamaños y se clasifican por categorías, es decir por tamaño

de tubería nominal y por categoría de presión. Las válvulas

de los servicios estándar se clasifican a 150 lbs.

Rack de Tubería Líneas largas de tuberías horizontales son apoyadas en los

racks de las tuberías y consisten en:

Puntales (soportes)

Vigas Te

Soporte de tuberías

Aislamiento contra el fuego

Barra de suspensión de tuberías

Figura 6.2 Estructura del Rack de Tuberías

Zapata

Poste

(Soporte de

tubería)

Aislamiento

contra el fuego

Puntales

(Soportes)

Zapata Viga de

Amarre




Barra para la Suspensión

de las Tuberías

Las barras para la suspensión de las tuberías dan soporte a

los tubos individuales desde un punto de anclaje superior.

Figura 6.3 Barra para la suspensión de las tuberías

Soporte de Tuberías El soporte de tuberías tiene dos funciones principales. El

diseño del soporte varía basado en la aplicación. Los

soportes de tuberías:

Soportan el peso de las tuberías y su contenido

Permiten una expansión térmica de las tuberías

Soporte de las Tuberías con Resorte y Placa Guía

A menudo, se usa un soporte de tubería con resorte con una

placa guía para prevenir un movimiento lateral en las

tuberías verticales. Este arreglo permite a las tuberías

expandirse sin forzar al tubo, a las válvulas o a los

accesorios.

Viga

Resorte

Vástago

Abrazadera

de la Viga

Central

Barra de

Suspensión

en Tubería

Horizontal




Figura 6.4 Soporte de Tuberías con Resorte y Guía

Arreglo de la Expansión de las Tuberías Horizontales

La manera más común de acomodar la expansión de las

tuberías horizontales es el uso de curvaturas en las tuberías.

Este cambio de dirección hace uso de la flexibilidad de las

tuberías para liberar la fuerza de compresión con la de

expansión.

Tubería

Vertical

Zapata Guía

de Acople

Acople con el

Soporte de

Resorte

Pistón

ResorteCilindro

Poste




Figura 6.5 El Codo de las Tuberías Permite una Expansión

Ganchos para la Suspensión de las Tuberías y las Placas

de Apoyo

Además de permitir la expansión, las tuberías deben ser

soportadas y ubicadas en la posición para prevenir daños

por:

Deslizamiento de las tuberías al costado de los puntos de

apoyo

Fricción directamente contra sus soportes.

Para prevenir este tipo de daño, se utilizan placas de apoyo y

ganchos para la suspensión de las tuberías

Expansión

Expansión

Expansión

Flexión de la

Tubería




Figura 6.6 Placas de Apoyo y Ganchos de Suspensión para tuberías

Las placas de soporte se sueldan o se sujetan con

abrazaderas a las tuberías para permitir un movimiento a lo

largo, pero para prevenir movimientos de lado a lado. Esto

permite que la fricción de deslizamiento afecte sólo a las

zapatas, mas no a las tuberías.

Los ganchos de suspensión para tubería mantienen a los

tubos suspendidos a una altura del suelo y limita sus

movimientos en todas las direcciones. Estos trabajan bien

cuando la tubería debe atravesar espacios abiertos elevados

donde los puntales no son prácticos.

Curvaturas y Dobleces de Expansión

Las partes horizontales y largas de las tuberías de servicio en

caliente deben tener una liberación a la expansión térmica a

determinados intervalos. Las curvaturas y dobleces de la

expansión alivian los esfuerzos en estas tuberías.

DeslizamientosTubo

Zapata de Tubo

Grapa

Poste

Gancho de

Suspensión

para TuberíaMovimiento




Figura 6.7 Curvaturas y Dobleces de Expansión

Juntas de Expansión

Las juntas de expansión son secciones de los tubos delgados

con pliegues tipo acordeón que proveen una flexibilidad al

expandirse. Se los deben utilizar cuando un tubo está

anclado a cada punta y no se puede instalar un bucle de

expansión.




Figura 6.8 Juntas de Expansión Simple

Aislamiento de las

Tuberías

El aislamiento de las tuberías es un aislamiento típicamente

moldeado que se lo coloca alrededor de las tuberías con

cemento aislante para sellar las juntas y un revestimiento

metálico se aplica en el exterior. Se hacen aislamientos y

revestimientos especiales para los accesorios y las válvulas.

El aislamiento proporciona una protección térmica para el

sistema de tuberías, y el revestimiento protege el aislamiento

y las tuberías del ambiente externo (por ejemplo, daño por

agua o erosión por viento).

Figura 6.9 Aislamiento de las Tuberías

Varilla de

Límite de

Carga

Varilla de

Límite de

Carga

Fuelle

Tubo

Cañuela de

Aislamiento de

Fibra

Chaqueta

Metálica



Instrucciones: Complete los siguientes ejercicios utilizando su cuaderno de trabajo como

referencia.

1. Describir cómo las tuberías, los accesorios y las válvulas se diferencian por su tamaño y

clasificarlas.

2. Nombrar algunos accesorios comunes de tuberías.

3. Identificar los diferentes tamaños de las tuberías que se usan en la refinería.

4. Describir los medios de soporte de las tuberías incluido el alojamiento para la expansión y la

contracción de las tuberías.



En esta lección, usted aprendió lo que es un sistema de tuberías, el motivo para la instalación de

las tuberías y de los sistemas de tuberías, qué accesorios se utilizan en los sistemas de tuberías,

cómo se dividen las tuberías por tamaños y su clasificación, y cómo se soportan y se asilan las

tuberías.

En la siguiente lección, usted aprenderá sobre las interacciones de los operadores con los

sistemas de tuberías y las tuberías en las operaciones diarias.


Lección 7

Guías de Operación de las Tuberías



1. Describir cómo operar adecuadamente los sistemas de tuberías.


En esta lección se explican algunas de las consideraciones principales para operar los sistemas de

tuberías.

Una capacitación sobre este tema es importante ya que este conocimiento es esencial para su

seguridad y su habilidad para desempeñar su trabajo.

ADVERTENCIA

La información en esta sección es una discusión general de las guías de operación de tuberías.

No se la debe utilizar como un procedimiento en su particular instalación. Siga los

procedimientos de funcionamiento y mantenimiento aprobados para su instalación.


Operaciones de las Tuberías

La información de funcionamiento a continuación son puntos a considerar cuando se operan los

sistemas de tuberías. El cuidado es lo primero que usted debe tener en mente cuando opere las

válvulas, los drenajes y los respiraderos, y cuando ajuste las empaquetaduras.

Operaciones de las

Tuberías

Cuando opere las válvulas, haga una pausa para

considerar si usted se está dirigiendo a la válvula correcta

antes de ponerla en operación.

Cierre las válvulas de compuerta de forma apretada, pero

no con mucha fuerza. Demasiada fuerza puede deformar

los asientos de la válvula de compuerta.

Las válvulas de compuerta generalmente no deben

utilizarse para regular el flujo; sin embargo, las

condiciones de funcionamiento pueden imponer que se

las utilicen para regularlo. Cuando se utiliza una válvula

de compuerta para regular el flujo, siempre hay que

tomar el volante de la válvula antes de dejar la válvula

después de un ajuste. Esto se hace girando la válvula

hacia la posición de cerrado hasta que se sienta un poco

de resistencia. Luego de un ajuste, el dejar una válvula

de compuerta sin esta precaución puede hacer que la

línea de presión se aproveche de la holgura y que cambie

los ajustes que ya estaban hechos.

Caliente lentamente las líneas de vapor y otras tuberías

que funcionan a altas temperaturas. Durante el

calentamiento inicial, la tubería se encuentra bajo

esfuerzos extremos.

PRECAUCIÓN

Muchas aleaciones de acero están sujetas a grietas y a

fisuración bajo ciertas condiciones. Siga cuidadosamente

las instrucciones de funcionamiento cuando se requiere de

un pre-acondicionamiento para tuberías aleadas.

Lección 7: Guías de Operación de las Tuberías

Operaciones de las Tuberías


Abra los sangradores y los respiraderos cuidadosamente.

Tienen tendencia a taponarse. Si no salen fluidos

después de un pequeño giro del volante de la válvula por

parte del operador, entonces cierre inmediatamente la

válvula y asuma que el purgador está tapado.

Para destapar purgadores pequeños, nunca utilice un

alambre sin aislamiento. Utilice una llave de tubo para

este propósito.

Inspeccione frecuentemente las tuberías, las bridas y las

válvulas para ver si tienen fugas.

Inspeccione frecuentemente las trampas de vapor, los

soportes de las tuberías, y los dispositivos de expansión

para un funcionamiento apropiado.

Mantenga las empaquetaduras del vástago de la válvula

ajustadas y libres de fugas.

Mantenga los operadores de las válvulas lubricados para

un funcionamiento más fácil.

Mantenga un buen mantenimiento y limpieza en su área

de trabajo, en lo que concierne a tuercas, pernos,

accesorios, etc. Como resultado será más fácil distinguir

anormalidades en los tubos, los accesorios, los pernos,

etc. cuando se ven las piezas en el área.

No ajuste las empaquetaduras del vástago para válvulas

de control. Si existen fugas, entonces tienen que volver a

ser empaquetadas por una persona capacitada que esté

familiarizada con el mantenimiento de la válvula de

control.

ADVERTENCIA

No camine sobre las tuberías o soportes de tuberías/rack

para alcanzar las válvulas y otros equipos. Esta es una

práctica peligrosa que ha resultado en muchos resbalones

y caídas. Caminar sobre las tuberías aisladas rompe el

aislamiento y destruye su efectividad. Además, el trazado

eléctrico en las tuberías puede dañarse al caminar sobre

las tuberías, dando lugar a incendios potenciales y/o

daños en las líneas de vapor, generando posibles lesiones.




referencia.

1. Describir las guías de operación de las tuberías.



En esta lección, usted aprendió algunas consideraciones sobre cómo operar los sistemas de

tuberías.

En la siguiente lección, usted aprenderá acerca de cómo se inspeccionan los sistemas de tuberías.


Lección 8

Inspección de Tuberías





Algunas de las funciones más importantes que se pueden realizar en la planta son la comprensión

y las inspecciones rigurosas de los sistemas. A menudo, realizar inspecciones revela condiciones

potencialmente peligrosas y permite que se tomen las correctivas necesarias antes de que el

sistema falle; por lo tanto, ahorra tiempo, recursos, y posiblemente salva vidas.

Como operador de planta, es importante que usted conozca sobre cómo realizar estas funciones

ya que se puede necesitar que usted pare un sistema para limpiarlo o inspeccionarlo o de hecho

hacer el trabajo usted mismo.

En esta lección, usted aprenderá a usar varios medios de técnicas de inspección.


Inspección

Un programa de mantenimiento preventivo debe incluir inspección y limpieza, y se debe

planificar para realizarlas en intervalos regulares. La primera parte de cualquier tarea de

mantenimiento preventivo es inspeccionar el sistema.

Inspección La inspección de un sistema de tuberías incluye el revisar

sus partes. Realizar los siguientes pasos cuando se

inspeccione un sistema de tuberías.

1. Revisar si hay corrosión o alguna fuga en:

a. Accesorios

b. Bridas

c. Bridas Ciegas

d. Válvulas

2. Revisar si hay puntos brillosos (indica que hay algo que

se está friccionando contra esa parte).

3. Revisar si hay aislamiento mojado con aceite, suave o

faltante.

4. Revisar que las válvulas estén funcionando

correctamente (es decir, sin fugas).

5. Revisar que los Ganchos de suspensión de las tuberías

estén seguros y que las tuberías estén completamente

empotrados.

Nota: Las tuberías que están fuera de los soportes de

tuberías/racks, se deben inspeccionar durante las

visitas normales de inspección para garantizar que

todas las placas de soporte de guías estén en la

posición adecuada, y que todos los soportes y

aparatos de expansión estén funcionando

apropiadamente.

6. Reportar cualquier señal, olor o sonido inusual detectado

alrededor de los sistemas de tuberías.




referencia.




En esta lección, usted aprendió sobre los pasos necesarios para inspeccionar un sistema de

tuberías en su área a cargo. La inspección de los sistemas de tuberías puede mejorar la eficiencia

del proceso así como reducir tiempos de inactividad para las reparaciones necesarias del sistema.


Conclusión del Módulo

En este módulo, usted aprendió información básica sobre las válvulas y las tuberías. Aprendió

sobre los tipos de válvulas principales, sus partes más importantes, cómo funcionan las válvulas,

y cómo operar las válvulas. Aprendió sobre las funciones de las tuberías, los componentes de las

tuberías y los accesorios, y cómo realizar inspecciones necesarias para los sistemas de tuberías.

Lo más probable es que usted trabaje con válvulas la mayor parte de su carrera profesional. Para

operar de la forma más segura y eficiente las válvulas, usted debe comprender por completo lo

referente a ellas.

Como operador de planta, usted también va a estar trabajando con sistemas de tuberías a lo largo

de su carrera profesional. Una parte importante de su trabajo es comprender cómo se construyen

los sistemas de tuberías y la razón para la reposición del material. Usted debe comprender cómo

funcionan los sistemas de tuberías para operar cualquier sistema de manera eficiente.

Válvulas y Tuberías

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