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MANTENIMIENTO

Formas rentables de controlar las fugas en los sellos del vástago de la válvula

Cómo hacer frente a los equipos fijos más antiguos

Las plantas de proceso de Europa y en concreto del territorio español se enfrentan a algunos retos específicos. La mayoría de ellas tienen instalaciones en funcionamiento desde los años cincuenta o sesenta. Se enfrentan a la creciente competencia del extranjero y deben hacer funcionar sus plantas durante más tiempo entre paradas. Además, tienen que hacer frente a unas expectativas de beneficios más elevadas y a una normativa más estricta en materia de salud, seguridad y medio ambiente.
 
Los costes de mantenimiento de las plantas aumentan y es un reto reducir los costes de mantenimiento para garantizar unos márgenes de beneficio suficientes. Para hacer frente a los problemas recurrentes es muy importante identificar las causas fundamentales para conocer a fondo los equipos y sus modos de fallo. Es crucial comprender los factores importantes que hay que tener en cuenta en relación con el sellado de los equipos estáticos envejecidos. Este proceso puede ayudar a las plantas a tomar las decisiones correctas sobre sus activos envejecidos.
 

Las válvulas como fuente de emisiones industriales

Entre el 50 y el 60% de las emisiones fugitivas proceden de las válvulas. Los datos publicados por la Directiva Europea de Emisiones Industriales y la Agencia de Protección Ambiental de los Estados Unidos coinciden en ello. Aunque la pérdida de producto es costosa, lo que realmente impulsa la reducción de las fugas en las plantas es la preocupación por el cumplimiento de la legislación junto con los requisitos de salud y seguridad. Las tuberías, los recipientes y los intercambiadores de calor son otros activos que pueden causar grandes dolores de cabeza en cuanto a la fiabilidad, y estos equipos pueden suponer una parte importante del presupuesto de mantenimiento.
 
Existen técnicas para hacer que los equipos estáticos más antiguos cumplan la normativa vigente sobre emisiones y las expectativas de rendimiento. Cada tipo de equipo fijo de la planta tiene sus retos específicos en lo que respecta a establecer un funcionamiento sin fugas, ya sean válvulas de bloqueo, válvulas dinámicas, bridas de tuberías o recipientes a presión.
 
                                      Fugas en las válvulas
 
 

Por qué hay fugas en las válvulas

La empaquetadura de las válvulas es un sello de contacto y su mecanismo se basa en el mantenimiento de un espacio muy pequeño entre dos superficies, al igual que con cualquier otro sello. Además, se requiere una fuerza que mantenga las superficies juntas.
 
  • En el caso de una empaquetadura de vástago de válvula, es la empaquetadura la que tiene la capacidad de conformarse y la elasticidad de adaptarse a la superficie del vástago de la válvula para mantener un espacio de sellado estrecho.
  • Los tornillos del prensaestopas, en combinación con la elasticidad interna del material de la empaquetadura, proporcionan la fuerza para mantener el sellado. El fallo de la estanqueidad se produce cuando uno o ambos requisitos dejan de cumplirse.
  • No se trata simplemente de aumentar la fuerza de sellado para mejorar el rendimiento, ya que el inconveniente indeseable de esto es que la fricción del vástago aumenta cuando se incrementa la fuerza de sellado.
  • El reto de ingeniería consiste en encontrar la fuerza de sellado correcta que forme el equilibrio entre tener un buen sellado y una fricción del vástago aceptable.
Las válvulas pequeñas que no rinden suelen ser sustituidas por otras nuevas, ya que suele ser más rentable que su reparación. Las válvulas de baja emisión (certificadas según API624, ISO15848-1 o TA-Luft) se pueden adquirir fácilmente en el mercado.
 
Sin embargo, las válvulas más grandes suelen requerir una mayor inversión para cumplir la normativa vigente. Una actualización de la válvula podría ser la opción más rentable.  Hay que tener en cuenta una serie de factores.
 

Eliminar las fugas: Condiciones y diseño de la válvula

 

              La carga viva disminuye la pérdida de carga del perno utilizando el recorrido del muelle

Para hacer que una válvula antigua selle de acuerdo con los últimos requisitos de emisiones, tenemos que mirar más de cerca los mecanismos que afectan al sellado.  Existen numerosas áreas en las que se puede mejorar la fiabilidad del sellado:
 
Cajas de relleno profundas: Las válvulas antiguas tienen a veces prensaestopas muy profundos. Antes se pensaba que los prensaestopas profundos sellaban mejor, pero en realidad provocan una mayor relajación de la empaquetadura, una alta fricción del vástago y un bajo rendimiento de sellado. El número ideal de anillos de empaquetadura en un prensaestopas es de cinco. Los prensaestopas profundos pueden mejorarse fácilmente instalando un casquillo de relleno metálico o de carbono.
 
Pernos/espárragos: Los pernos o espárragos del prensaestopas son cruciales para aplicar la fuerza correcta del prensaestopas en el conjunto de la empaquetadura y, por tanto, para crear el sello. Los pernos viejos corroídos y deformados plásticamente no pueden realizar esta función. Por lo tanto, es de vital importancia cambiar los pernos en una válvula antigua con cada sustitución del juego de empaquetadura.
 
Lubricación: Los espárragos y las tuercas del prensaestopas deben lubricarse con un lubricante con un factor K o coeficiente de fricción conocido. Los pernos no lubricados tienen un coeficiente de fricción que puede variar +/- 40%. Los pernos lubricados tienen una variación de +/- 20%. Los lubricantes deben tener una pequeña variación entre el factor de tuerca K en húmedo y el factor de tuerca K en seco para garantizar que el reapriete de la válvula después de algún tiempo pueda producirse de forma fiable. No deben poder lavarse fácilmente. Los lubricantes que deben utilizarse son los antigripantes de níquel o similares.

Elija una empaquetadura de grafito con propiedades inhibidoras de la corrosión para evitar las picaduras en el equipo.

Fuerza del prensaestopas: Los espárragos del prensaestopas tienen en general muy poca elasticidad. Los ciclos térmicos, los picos de presión, la relajación de la empaquetadura, el desgaste o la extrusión pueden causar la pérdida de fuerza del prensaestopas. En estos casos, se puede aplicar una carga viva para mejorar el rendimiento de forma significativa, asegurando la fuerza correcta del prensaestopas durante un período más largo.
 
Composición de la empaquetadura: El estado del vástago de la válvula y del prensaestopas es crucial para el correcto funcionamiento de la válvula. La corrosión por picaduras puede producirse debido a una reacción galvánica entre la empaquetadura de grafito y el vástago de la válvula. Por lo tanto, la empaquetadura de grafito de alto rendimiento tiene un inhibidor de corrosión pasivo para evitar estos problemas.
 
Condiciones del vástago de la válvula: El desgaste del vástago debe estar dentro de ciertos límites. Los vástagos en mal estado deben ser reemplazados o reparados.
 
Caja de empaquetadura/nivel del prensaestopas: El fondo de la caja de empaquetadura debe ser plano y no tener ningún ángulo. Lo mismo se aplica a la parte inferior del prensaestopas.
 

Corrosión galvánica del vástago: Los vástagos de este tipo deben ser sustituidos o reconstruidos.

 

El papel de la tecnología de las empaquetaduras

Los requisitos legislativos más estrictos con respecto a las emisiones fugitivas han conducido a enormes mejoras en la tecnología de sellado de las válvulas en los últimos 10 años.
 
  • Existen normas de prueba de las emisiones de las empaquetaduras para poder compararlas.
  • Las empaquetaduras modernas de bajas emisiones pueden incluso hacer que las válvulas más antiguas cumplan los requisitos de emisiones más recientes.
En resumen, aunque las válvulas estén envejeciendo, no hay por qué incumplir las normas actuales de emisiones del sector. Como se ha indicado anteriormente, existen técnicas y nuevas tecnologías para sellar las válvulas y hacer que funcionen bien. Las plantas pueden actualizarse para cumplir la legislación vigente sobre emisiones sin necesidad de realizar grandes inversiones de capital, prolongando la vida útil de los equipos actuales.

 

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