38 Valvulas Aislamiento y Seccionamiento

VALVULAS DE AISLAMIENTO Y DE SECCIONALIZACION TABLA DE CONTENIDO

_______________ _______________ ________________ _______________ ____________ _____ 1 INTRODUCCIÓN ________ Propositoss del Módulo ________ Proposito ________________ _______________ _______________ _______________ _______

2

SECCIÓN 1 – FUNDAMENTOS DE VALVULAS Introducción Introducción _______________ ______________________ _______________ ________________ _______________ ________ _ 3 Componentes Componentes fundamen fundamentales tales de una una válvula válvula _______________ _____________________ ______ 4 Actuadores Actuadores ________________ _______________________ _______________ ________________ _______________ ________ _ 8 Repaso 1 __________________________ _________________________________________________ _______________________ 13

SECCIÓN 2 – VALVULAS DE AISLAMIENTO Y SECCIONALIZACION Introducción ____________________________ ______________________________________________ __________________ Válvulas de Compuertas____________________ Compuertas___________________________ _______________ __________ __ Válvulas de Tapon ________________________________ ____ _____________________________________ _________ Válvulas de Bola_______________ Bola___________________________________________ ____________________________ Repaso 2 __________________________ _________________________________________________ _______________________

15 16 19 21 23

SECCIÓN 3 – VÁLVULAS PARA FUNCIONES ESPECIALES Introducción ____________________________ ______________________________________________ __________________ Válvulas de Retención ________________ _______________________ _______________ _______________ _______ Válvulas de Alivio Alivio de Presión _______________ ______________________ _______________ __________ __ Accesorios Accesorios de Válvulas para Entaponar Entaponar ________________ _______________________ _________ __ Repaso 3 __________________________ _________________________________________________ _______________________

25 26 29 32 36

_________________________________________________ _______________________ 38 SUMARIO __________________________ ________________________________________________ _______________________ 40 GLOSARIO _________________________ _______________________________________________ _______________________ 43 RESPUESTAS ________________________

VALVULAS DE AISLACIÓN Y DE SECCIONAMIENTO

Los operadores de oleoductos son responsables por el transporte seguro y eficiente de productos petroleros a través de miles de kilómetros de tuberías. Para manejar los equipos de control del oleoducto, los cuales no pueden verse directamente, los operadores utilizan un sistema de control computarizado. Aunque, distantes de la realidad física del oleoducto, los operadores requieren un conocimiento detallado de las características de los equipos del oleoducto para tomar decisiones correctas. Los operadores se comunican constantemente con los mecánicos, electricistas, y el personal de mantenimiento, para coordinar el funcionamiento de los equipos del oleoducto.

INTRODUCCIÓN

Las válvulas son esenciales en el funcionamiento del oleoducto, debido a que dirigen el flujo de los líquidos. Aunque los operadores no controlan todas las válvulas del oleoducto, ellos deben comprender cada tipo de válvula y sus funciones. El operador usa las válvulas para dirigir y regular el flujo de los fluidos y para estrangular la presión. Las válvulas protegen las tuberías y las bombas contra excesos de presión, ayudan a evitar oscilaciones hidráulicas momentáneas y previenen el retorno del flujo a las bombas. Por ejemplo, si una válvula de retención no se cierra, puede causar una reducción de presión y como resultado el retorno del fluido a través de la bomba. Aunque esta no es una válvula que se controla directamente, el entendimiento de su función, propósito, y comportamiento, permiten al operador detectar posibles dificultades que pueden impactar las operaciones de la línea. El uso correcto y la operacion de la válvula es esencial para el cumplimiento exitoso de la ejecución de todos los procedimientos y maniobras del sistema de oleoducto. Si las válvulas no son seleccionadas adecuadamente y no operan apropiadamente, puede ocurrir cavitación cuando el fluido circula a través de ellas, resultando en desgaste rápido, fugas y finalmente el reemplazo costoso de las mismas. Cerrando rápidamente una válvula de control, usando una válvula de retención inadecuada, o llenando la línea muy rápido, puede resultar en severos transientes hidráulicos momentáneos. El conocimiento de la ubicación de las válvulas de y de las válvulas de retención, puede ayudar al operador a minimizar las fugas y el impacto de las mismas. Cuando se realiza una selección de válvulas, un factor importante que se debe conocer es el pronóstico de flujo a largo plazo. Los equipos se adquieren basándose en la mayor tasa de flujo que circulará através de ellos de acuerdo a los pronósticos a largo plazo. El equipo actualmente

1

PROGAM PROGAMA A DE ENTREN ENTRENAMI AMIENT ENTO O PARA PARA OPERAC OPERACION IONES ES DE DUCTOS DUCTOS

utilizado puede ser de mayor capacidad en anticipación a una tasa de flujo mayor en el futuro. Los equipos apropiados o dimensionados para flujos o presiones actuales, podrían causar restricciones futuras en el rendimiento y requerirán la adquisición costosa de equipos en el futuro. Este módulo describe las válvulas de APERTURA/CIERRE, su funcionamiento característico y también sus aplicaciones. El módulo siguiente - VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN, discute las válvulas de control de presión, y como se las puede usar desde la estación de bombeo para un mayor rendimiento. Este Módulo describe las válvulas ABRIR/CERRAR y sus caracteristicas de aplicación y operaciones. El siguiente módulo mód ulo VAL VALVULAS VULAS DE CONTROL DE PRESION, discute las válvulas de control de presión, y cómo ajustar el rendimiento de una estación de bombeo.

PROPOSITOS DEL MODULO

Este módulo presenta información sobre los siguientes objetivos. Describe los componentes fundamentales de las válvulas y explica su funcionamiento. Describe válvulas típicas usadas para aislacion y seccionamiento, y explica sus aplicaciones. Describe las consideraciones operacionales para cada tipo de válvula de aislación y de seccionamiento.

PREREQUISITOS La fase de entrenamiento -- Introducción al comportamiento de fluidos.

2


SECCIÓN 1

FUNDAMENTOS DE VALVULAS

A pesar de que existen distintos tipos y dimensiones de válvulas utilizadas en la construcción de oleoductos y en otras aplicaciones, todas tienen componentes comunes. Esta sección describe los componentes fundamentales que son comunes a casi todos los tipos de válvulas y es la base para comprender más tarde las descripciones especificas de cada tipo de válvula.

INTRODUCCION

Adicionalmente, esta sección describe los actuadores manuales y electromecánicos.

Después de esta sección, Ud. será capaz de comprender los siguientes objetivos.:

OBJETIVOS

• Identificar Identificar los los principales principales componen componentes tes de las las válvulas, válvulas, el cuerpo cuerpo de las válvulas, sombrerete de la válvula, la pieza de cierre, el vástago de la válvula, y la válvula de guarnición. • Reconoc Reconocer er cual cual es la funci función ón de un actua actuador dor.. • Diferenciar Diferenciar entre dos dos tipos tipos de actuadore actuadoress y el uso uso de las las válvulas válvulas de APERTURA/CIERRE. • Identificar Identificar las las aplicacio aplicaciones nes de los actuadore actuadoress electromec electromecánicos ánicos..

3


COMPONENTES FUNDAMENTALES DE UNA VALVULA

Una válvula es un mecanismo que controla el flujo del fluido a través del oleoducto. Cuando una válvula está completamente abierta, los líquidos circularán sin impedimentos a lo largo del oleoducto. Cuando una válvula está abierta parcialmente, tendrá un efecto de estrangulación en la circulación de los líquidos. Cuando una válvula está cerrada, ningún líquido podrá pasar a través de la tubería. Los componentes típicos de una válvula incluyen: • • • • • •

cuer cuerpo po de de la la válv válvul ulaa somb sombre rere rete te de de la la válv válvula ula piez piezaa de de cie cierr rree vást vástago ago de la válv válvul ulaa asient asiento, o, sello sello/an /anill illos os de asie asiento nto,, y gu guar arnic nición ión de la vál válvul vulaa

Vastago de la Válvula

Sombrerete

Pieza de cierre

Figura 1 Válvula Típica Esta figura muestra la Válvula de Tapón iden- tificada con sus principales componentes, incl incluy uyen endo do,, el cuer cuerpo po,, el somb sombre rere rete te,, el cierre, el vástago de la válvula, el sello/anillo y el asiento

Entrada del tapón

Sello

válvula es una armazón, que contiene la pieza de cierre. El El cuerpo de la válvula

CUERPO DE LA cuerpo de la válvula proporciona el soporte estructural y es la parte que VÁLVULA está físicamente adherida a la tubería. La forma del cuerpo de la válvula ayuda a determinar como los fluidos circularan a través de la válvula.

Figura 2 El cuerpo de la válvula

Vástago de la Válvula

Sombrerete Cuerpo de la válvula Pieza de cierre

Entrada del Tapón

Sello

4

Cuerpo de la válvula

Provee el soporte estructural y es la parte que está físicamente adherida a la tubería Cuando se observa una válvula en funcionamiento, funcionamiento, la parte que se observa es el cuerpo de la válvula.


La pieza de cierre , frecuentemente frecuentemente llamada (mecanismo (mecanismo de cierre) cierre), es

una barrera física que usa la válvula para detener el flujo. La pieza de cierre se abre o se cierra cuando el operador necesita detener el flujo, estrangular el flujo, o dejar correr el flujo libremente a través de las tuberías. La Figura 3 muestra tres tipos de pieza de cierre: de compuerta, de bola y de tapón.

PIEZA DE CIERRE

Las válvulas que frecuentmente se denominan de acuerdo al tipo de pieza de cierre que usan. La Sección 2 da detalles sobre las válvulas usadas típicamente para aislamiento y seccionalizazión Pieza de cierre para Válvulas de compuerta

Figura 3 Piezas de Cierre La figura muestra tres tipos de piezas de cierre comúnmente usadas: de compuerta, de tapón y de bola.

Pieza de cierre para Válvulas de bola

Pieza de cierre para Válvulas de tapón

El sombrerete de la válvula es la parte que cubre cubre la válvula válvula. El personal de mantenimiento abre el sombrerete de la válvula para efectuarle manteni-miento a la misma. Sombrerete de la Válvula

SOMBRERETE DE LA VÁLVULA

Figure 4 Sombrerete de la Válvula El sombrerete es una es una cobertura desmontable que el personal de mantenimiento puede abrie cuando sse le realiza mantenimiento a la válvula. Esta parte es de especial importancia para accesar válvulas que se encuen- tran bajo tierra.

5


La pieza de cierre cierre se conecta conecta al actuador actuador mediante el vástago de la

VÁSTAGO DE LAS válvula. El actuador levanta, baja o rota el vástago de la válvula, el cual VÁLVULAS causa un cambio correspondiente a la pieza de cierre. Los actuadores manuales pueden ser adheridos al vástago de la válvula. Las válvulas pueden ser clasificadas dependiendo de como mueva el vástago de la válvula la pieza de cierre. • Las válvulas de movimiento lineal cierran mediante la elevación o descenso del vástago de válvula y la pieza de cierre. Una válvula de compuerta es un ejemplo de una válvula de movimiento lineal. (ver Figura 6). movimiento rotatorio rotatorio cierran mediante el giro de la • Las válvulas de movimiento pieza de cierre cierre, las Válvulas de Tapón (ver Figura 5) y las Válvulas de Bola (ver Figura 14), son ejemplos de válvulas de movimiento rotatorio.

Figura 5 Vástago de la válvula Las válvulas de movimiento rotatorio, como esta válvula de tapón, cierran mediante la rotación de la pieza de cierre.

Vástago de la Válvula

Pieza de Cierre

Vástago de la válvula

Sellos del vástago

Compuerta

Figura 6 Válvula de Movimiento Lineal La válvula de movimiento lineal, como esta válvula de compuerta, levanta o baja el vástago de la válvula y la pieza de cierre, para abrir o cerrar la válvula.

6



El asiento de la válvula válvula esta dentro del cuerpo de la válvula, cerca de la pieza de cierre El anillo de asiento y/o los sellos ayudan a mantener la pieza de cierre contra el asiento. Proveen

ASIENTO, SELLOS / ANILLO DE ASIENTO

un sello hermético entre la válvula y el asiento, para evitar fugas cuando la válvula está cerrada, y para que no haya filtración de líquido dentro del cuerpo de la válvula, cuando la válvula está abierta.

Figura 7 Asiento, Sellos / Anillos de Asiento El asiento de la válvula se encuentra dentro del cuerpo de la válvula cerca de la pieza de cierre. El anillo de asiento y/o sello provee un sello hermético entre la válvula y el asiento.

Anillo de Asiento

Aseinto de la válvula

La guarnición de la válvula es la parte removible de la válvula, la cual incluye la pieza de cierre, los asientos, los sellos y el asiento/anillos de asiento. Además de la guarnición estándar, muchas válvulas pueden ser

GUARNICIÓN DE LA VÁLVULA

adaptadas con guarniciones especiales para reducir los ruidos o controlar la cavitación. Realizando ajustes a las guarniciones se puede cambiar la función de la válvula, haciéndola útil para una variedad de operaciones. El reemplazo de la guarnición de la válvula prolonga su vida y el costo es menor que el reemplazo total de la válvula.

Figure 8 Guarnición de la Válvula La guarnición de la válvula es la parte removible de la válvula, la cual incluye la pieza de cierre, los asientos, los sellos y el asiento/anillos asiento/anillos de asiento. Realizando ajustes a las guarniciones se puede cambiar la función de la válvula, hacién- dola útil para una nueva operación.

Pieza de cierre Anillo de Asiento Asiento

7


ACTUADORES

Los actuadores a control remoto se usan para controlar las válvulas en el área operacional . Los actuadores remotos traducen las señales eléctricas transmitidas desde el PLC, (en respuesta a las órdenes transmitidas desde el sistema de control del oleoducto ) a energía física. Cuando el actuador recibe una señal desde el PLC, el actuador abrirá o cerrará una válvula.

Figura 9 Actuador Electromecánico

Motor

El actuador electro- mecánico usa un motor pequeño para hacer funcionar al vástago de la válvula. Los volantes normalmente están presentes en caso de un malfun- cionamiento del motor.

Engranajes

Volante

Existen dos tipos de actuadores: actuadores electromecánicos y actuadores electrohidraúlicos. Los actuadores electromecánicos tienen tres componentes principales: • moto motorr eléc eléctr tric icoo • caja caja de engr engran anaj ajes es • ensamb ensamblaj lajee del del suic suiche he limi limitad tador or El movimiento de rotación del motor es convertido en energía mediante los engranajes, esta energía permite levantar o girar al vástago de la válvula. Al mover el vástago de la válvula, se mueve la pieza de cierre. El ensamblaje del suiche limitador es programado y permite al vástago de la válvula un movimiento físico limitado. Los indicadores en el suiche limitador muestran la posición actual de la válvula. El ensamblaje del suiche limitador también se equipa con un mecanismo de seguridad que protege a la válvula y al motor de un sobre torque (torque en exceso) y de sobrepasar el límite de recorrido.

8


Los actuadores electromecánicos se usan con mas frecuencia cuando la velocidad de las válvulas de apertura y de cierre no es crítica, y cuando la válvula no se abre o se cierra con mucha frecuencia. Los actuadores electromecánicos se usan para las siguientes aplicaciones: • válvulas válvulas de succión succión en en la estación estación de bombeo, bombeo, en la la descarga descarga y en la derivación (bypass) • válvula válvulass de seccio seccionami namient entoo del oleoduc oleoducto. to. • válv válvula ulass de desp despac acho ho • válvulas válvulas de succión succión de de la bomba bomba reforzadora reforzadora,, en las las válvulas válvulas de descarga y en las de derivación (bypass) • válvula válvulass del del múlti múltiple ple (manifo (manifold) ld) • válvula válvulass del del banc bancoo de medidor medidores. es. Los actuadores electromecánicos NO se utilizan en válvulas de control de presión. Las válvulas de control de presión utilizan actuadores electrohidráulicos. Los actuadores electrohidraúlicos son descritos en el módulo VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN. La mayoría de las valvulas están equipadas con un volante para poder operar manualmente el actuador mecánico. Un volante manual puede o no estar colocado como mecanismo de respaldo para el motor eléctrico y para el ensamblaje del suiche limitador. El volante es un mecanismo que opera el actuador mecánico manualmente, permite al operador de campo o al personal de mantenimiento controlar la válvula en caso de una falla de energía eléctrica o cualquier otra emergencia . También

permite controlarla en caso de que la válvula necesite ser reparada, o que la misma no esté equipada con un motor eléctrico y un ensamblaje de suiche limitador.

9


Dependiendo de su aplicación, las válvulas pueden ser utilizadas solas o

CONFIGURACIÓN DE en combinación con otras. Las Figuras 9a y 9b muestran como las LAS VÁLVULAS VÁLVULAS EN UN válvulas son configuradas en la estación de bombeo principal, y en la CONTEXTO estación terminal. A medida que Ud. aprende acerca de cada tipo de válvulas, refiérase a estas figuras para poner las válvulas en contexto. USO Y TIPO DE VÁLVULAS Válvula No.

Figura 9a Arreglo de válvulas en una Estación típica de Bombeo de la línea Principal.

Tipo

Aplicación

Oper Operad ador or Nota Notass

2

Aislamiento de la Línea Principal Trampa de Limpiar el tubo

Compuerta Motor de Losa Biselado Compuerta Motor de Losa

3

Conexión de la Línea Principal Aislamiento de la estación

Compuerta de Losa

Motor

2,6,8,9

4

Aislamiento de la Bomba Equipo de Aislación

Compuerta de losa / bola

Motor

7,8

5

Aislamiento de bomba HPV

De Retención

Motor

3,5,6

6

Bomba. Verificación del terminal Verificación de la línea principal De Retención

-

-

7

Verificación de la bomba De Retención reforzadora Verificación del Múltiple

-

-

8

Multiples de los motores Transferencia de la custodia. y Aislamiento de HVP

Bola

Motor

3,5,6

9

Aislamiento de Tanque

Compuerta de Losa

Motor

8,10

1

1,7,4 1,2

Bombas

5

6

4

4

6

5

5

4

4

5

6

4

4 4 3

3 4

3

n ó i c a t s E l a p i a c e n n i í r L P

10

2

2

2

2

3 1

2

Trampa para Limpiadores de Tubos

1

Lanzador para limpiadores de tubo

1


USO Y TIPO DE VÁLVULAS Válvula No.


2



3


Compuerta de Losa

Motor

2,6,8,9

4



Motor

7,8

5


De Retención

Motor

3,5,6

6


-

-

7


-

-

8


Bola

Motor

3,5,6

9


Compuerta de Losa

Motor

8,10

1

Figura 9b Arreglo de una válvula en una Estación típica de Bombeo de la línea Principal.

Tipo

Aplicación

1,7,4 1,2

4 7

4

7

4

9 Despachador

4

Bomba reforzadora de la línea de la estación

4

7

9

9 Operadora

4

7

4 Válvula de alivio de Presión

4 7

9 Despachador

4 8

8

Área de medición

8

8

8

r e v o r P

8 4

11


USO Y TIPO DE VÁLVULAS Válvula No.

Aplicación

Tipo


2



3


Compuerta de Losa

Motor

2,6,8,9

4



Motor

7,8

5


De Retención

Motor

3,5,6

6


-

-

7


-

-

8


Bola

Motor

3,5,6

9


Compuerta de Losa

Motor

8,10

1

1,7,4 1,2

Notas: 1.

La válvula válvula debe ser apropiad apropiadaa para para la línea de lanzamiento lanzamiento de cochino. 2. La operación operación de esta esta válvula válvula nnoo es frecuente frecuente (pocas (pocas veces veces al año), se usa principalmente con propósitos operacionales y de mantenimiento. 3. La operac operación ión de de esta válv válvula ula es es frecuen frecuente te (diaria (diaria o semanalmente) con propósitos operacionales solamente. 4. Se debe considerar considerar el uso de una válvula válvula de bola para para el bloqueo de caudal de la línea principal o para seccionamiento cuando se requieran ciclos frecuente. 5. Cuando se requiera requiera la operación operación de doble doble bloqueo bloqueo y purga. purga. 6. Cuando se requiera requiera aislar HVP, transfer transferirir la custodia, custodia, sellar sellar herméticamente y operar con doble bloqueo y purga. Se requiere doble válvula cuando se va a aislar HVP. Una conexión típica de la línea principal ramificada HVP, consiste de una válvula con brida soldada a la línea principal y seguida de una válvula con doble brida. 7. Se usa usa una válvu válvula la de compuer compuerta ta con con una cavid cavidad ad de cuerpo cuerpo pequeño para minimizar la contaminación de productos. 8. Se utiliz utilizaa un equi equipo po accion accionado ado media mediante nte un motor motor para para localidades remotas. 9. Para aaplicaci plicaciones ones donde se requiera requiera la recuperac recuperación ión y el mantenimiento de una válvula se considera el uso de bridas con anillos de cierre tipo O (o-ring) en el lateral de la línea principal 10. Si el tanque es es el equipo equipo que se va a transferir, transferir, se se requerirá requerirá una válvula de doble bloqueo y purga

Figura 9c Notas para la tabulación del uso y tipo de Válvulas de las Figuras 9a y 9b.

12


1. Una válvula es un equipo para

a) bloquear el flujo a través de la línea de las tuberías cuando está cerrada b) medir la presión de líquidos en la tubería c) leva levant ntar ar o rotar rotar una una pie pieza za de de cier cierre re d) ayudar a mantener un flujo turbulento

REPASO 1

2. El armazón de la válvula, que aloja la guarnición guar nición de la válvula, se llama el

a) b) c) d)

sombrerete cuerpo de la válvula mecanismo de cierre vástago

3. La barrera física que se usa para bloquear el flujo, se llama

a) b) c) d)

actuador pieza de cierre vástago guarnición

4. Para controlar las válvulas, los operadores rutinariamente

a) van a la válvula y gira el volante b) presionan el botón rojo de APERTURA/CIERRE APERTURA/CIERRE sobre la consola c) llaman y activan el comando del Supervisión y Control y Adquisición de Datos (SCADA) d) Activan los actuadores electromecánicos por intermedio del sistema de control del oleoducto.

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5. El ensamblaje del suiche limitador se utiliza para

a) b) c) d)

cerrar la válvula abrir la válvula controlar el movimiento del vástago de la válvula cerrar la caja de engranajes

6. ¿Cual de las siguientes válvulas NO usan un actuador electromecánico?

a) b) c) d)

válvula de control de presión válvula de seccionamiento del oleoducto válvula del múltiple válvula de aislamiento de la estación de bombeo

7. La pieza de cierre y el actuador están conectados a través del

a) b) c) d)

sello de la caja de engranajes actuador vástago de la válvula

8. ¿Cuales de los siguientes NO es parte de la guarnición de la válvula?

a) b) c) d)

la pieza de cierre los asientos el actuador los anillos de asiento Las respuestas están al final de este módulo

Las respuestas respuestas están al final del módulo módulo

14


SECCION 2

VÁLVULAS DE AISLAMIENTO Y DE SECCIONALIZACION Esta sección describe las válvulas usadas especialmente en aplicaciones de y de. Las válvulas que se utilizan para aislar y seccionar comúnmente son válvulas de APERTURA/CIERRE Una válvula de APERTURA/CIERRE es una válvula que puede funcionar completamente abierta o completamente cerrada. Los tres tipos de válvulas de APERTURA/CIERRE que se usan típicamente en los sistemas de oleoductos son:

INTRODUCCION

• válv válvula ulass de de comp compue uerta rta • válv válvul ulas as de tapó tapónn y • válv válvul ulas as de bo bola la Esta sección provee la descripción física de cada válvula y además describe las aplicaciones específicas para el uso de cada válvula, así como también las condiciones de operación.

Después de esta sección, Ud. podrá comprender los siguientes objetivos:

OBJECTIVES

• Identificar Identificar las las válvulas válvulas típicas típicas utilizada utilizadass para aplicac aplicaciones iones de, de, como son las válvulas de compuerta, las válvulas de tapón y las válvulas de bola. • Reconocer Reconocer los tipo de pieza de cierre cierre para para cada cada válvula. válvula. • Relacionar Relacionar cada cada tipo de válvula válvula con una aplicació aplicaciónn específica. específica.

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VÁLVULAS DE COMPUERTA

Existen dos tipos de válvulas de compuerta. La válvula de compuerta de losa es una válvula que tiene una pieza de cierre de losa plana atravesada por un orificio (estas válvulas también se llaman válvulas de compuerta "a través de un conducto") La losa funciona como una

compuerta, moviéndose hacia arriba y hacia abajo sobre el vástago de la válvula. Cuando la compuerta bloquea totalmente la abertura, la válvula se cierra. Cuando la abertura de la compuerta esta alineada con la tubería, la válvula se abre y el líquido pasa libremente a través de la cierre válvula. Una válvula de compuerta tipo cuña , tiene una pieza de cierre en forma de cuña . Cuando la cuña está levantada, los fluidos pasan a través de la válvula. En la posición de cierre, la cuña bloquea el paso de los líquidos a través de la línea. Las válvulas de compuerta pueden ser controladas manualmente, localmente, o remotamente, dependiendo de la localidad y de la función. Estas válvulas tienen un diseño simple y resistente el cual requiere un mantenimiento mínimo. Las válvulas de compuerta generalmente se usan para separar secciones de la tubería, de la estación de bombeo o del tanque cuando se requiere mantenimiento o por razones operacionales. Las válvulas de compuerta de losa se usan en las operaciones de la línea principal, las válvulas de compuerta tipo cuña se usan mas frecuentemente para las aplicaciones de tanques y de los múltiples. Vástago de la válvula

Vástago Sellos del vástago

Sello del Vástago

Compuerta

Compuerta Anillo de sello y sellos para aplicaciones metal a metal L i iqqu i idd F l loo w


Cavidad del cuerpo

Cuerpo de la Válvula

Cierre

Apertura

Figura 10 Válvula de compuerta en posición de apertura y de cierre. El diseño de una válvula de compuerta es de tal forma que una puerta se levanta o se baja para abrir o cerrar la válvula.Este tipo de movimiento de apertura/cierre hace que una válvula de compuerta sea más lenta que las válvulas de bolas o de tapón.Las válvulas de compuertas están diseñadas para ser operadas totalmente abiertas o totalmente cerradas. Estrangular una válvula de compuerta puede dañar los asientos y los sellos, y puede impedir el funcionamiento funcionamiento operacional de la válvula.

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Las válvulas de compuerta generalmente se usan para aislar secciones de la tubería, de los tanques o de la estación de bombeo por razones de mantenimiento o de operaciones. Estas válvulas no están diseñadas para ser abiertas y cerradas frecuentemente, y no se deben usar para estrangular el flujo .

APLICACIONES DE LA VÁLVULA DE COMPUERTA

Figura 11 Válvulas de Compuerta tipo cuña En lasVálvulas de Compuerta tipo cuña, la pieza de cierre tiene la forma de cuña en lugar de una losa plana. Las Válvulas de Compuerta tipo cuña se usan con más frecuencia en los tanques y en los múltiples.

Anillo de Asiento Enroscado

Las válvulas de compuerta se usan en: • en cualquiera cualquiera de los extremos extremos de un equipo, equipo, como como por ejemplo ejemplo en en las válvulas de control de presión, bombas, medidores, y probadores de medidores, los cuales pueden ser separados o aislados para su reparación o reemplazo. Las válvulas de compuerta se posicionan de tal manera que las válvulas de compuerta en la línea principal utilizadas para aislacion estan en la posición de “cierre”, mientras que otra válvula de compuerta colocada en la línea de derivación (bypass), esta en la posición de "ape rtura".Esta derivación permite que el líquido pase a través de la válvula sin interrumpir el flujo de la tubería. • ambos extremos extremos de de los cruces cruces de grandes grandes ríos. ríos. En esta esta aplicación, aplicación, la la válvula ubicada aguas arriba, es una válvula de compuerta accionada por un motor y controlada remotamente.

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El tipo de válvula aguas abajo puede variar según las siguientes circunstancias: • Si hay energí energíaa disponible, disponible, se usa otra válvula válvula de compuerta compuerta que es es accionada por un motor y controlada remotamente. • Si NO existe existe energía energía disponib disponible, le, se utiliza utiliza una una válvula válvula de compuerta compuerta accionada manualmente para mantener la aislamiento y se instala una válvula de retención para limitar el retorno del flujo, hasta que la válvula de compuerta se cierra. La ubicación de la válvula de compuerta para seccionar los segmentos de una tubería puede variar. La ubicación dependerá de la ubicación geográfica de la tubería, el diseño y el tipo de producto que pasara por la misma . La distancia entre las válvulas de compuerta para propósito de seccionamiento puede ser establecida por autoridades competentes de cada área a traves de la cual pasará el oleoducto. Típicamente, las áreas densamente pobladas o "ambientalmente sensibles" requerirán un número mayor de válvulas de seccionamiento. Esto creará una disminución del volumen de fluido, que podría eventualmente fugarse si ocurriese una ruptura, cerrando la válvula más cercana aguas arriba y aguas abajo de la ruptura. Si existe energía disponible, las válvulas que están ubicadas en la zona sensible serán controladas remotamente y activadas electromecánicamente. Los tipos de productos que pasaran por la tubería se deben tomar en consideración con respecto a la ubicación de las válvulas de seccionalización: en las líneas de baja presión de vapor (LPV) . Las válvulas de compuerta se instalan entre las estaciones para aislar la línea principal de las estaciones de bombeo. Las válvula de compuerta se pueden instalar en los lados aguas arriba y aguas abajo de la estación de bombeo, no obstante las válvulas de la línea principal instaladas en lado aguas arriba y aguas abajo de la estación de bombeo, no se requieren con frecuencia en una línea LVP. LVP. en las líneas de altas presiones de vapor ( HVP). Las válvulas de compuerta son instaladas en la línea principal aguas arriba y aguas abajo de cada estación de bombeo. Las válvulas de compuerta sobre la línea principal permiten : • el aislamien aislamiento to de la sección sección de la línea principa principall adyacente adyacente a la la estación de bomba. • el aislamien aislamiento to de la línea principal principal entre entre dos estaci estaciones ones de bombeo.

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Flujo del Líquido

Válvulas de APERTURA/CIERRE

Válvulas de APERTURA/CIERRE

Válvula de retención

Figura 12 Derivación típica alrededor de una Válvula de Control de Presión Cuando la válvula de control de presión requiere ser modificada, reparada o reemplazada, la válvula de compuerta de cualquiera de los lados se cierra, y la válvula de compuerta de la línea de derivación se abre. El líquido fluye por la línea de desviación hasta que la válvula de control de presión funciona nuevamente. Luego las válvulas de compuerta de la línea principal se abren y la válvula de derivación (bypass) se cierra para que el flujo normal pueda continuar.

Otros factores que pueden influir en la ubicación de las válvulas de seccionalización son: • accesibilida accesibilidadd al sitio sitio de la válvula. válvula. Si Si la válvula válvula no es accesib accesible le rápirápidamente, la válvula deberá tener la posibilidad de poder ser accionada remotamente desde el centro de control. • posibili posibilidad dad de desar desarroll rolloo urbano urbano en el futuro futuro.. • el volumen volumen de líquido líquido que que se desplaz desplazará ará en caso caso de ser necesari necesario. o. Los diseñadores de oleoductos también deben considerar diferentes aspectos operacionales cuando se ubican las válvulas de aislamiento. Por ejemplo, una fuga en una válvula de seccionamiento (por defecto en el asiento de la válvula) de la línea principal ubicada al pie de una montaña, alivia la presión debido a la alta elevación y contamina el lote (bache) de producción. Si la línea se cierra por un tiempo prolongado, la columna del líquido se separará en el punto más alto.

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VÁLVULAS DE TAPÓN

Una válvula de tapón es una válvula que se abre y se cierra por la rotación de un tapón, moviéndose perpendicularmente a la pared de la tubería. El tapón tiene una cavidad que la atraviesa. Cuando la cavidad

está alineada con la tubería, la válvula está abierta, permitiendo el flujo del líquido. Al girar un cuarto de la válvula, ésta se abre o se cierra, lo cual es relativamente rápido comparado con el tiempo requerido para levantar o bajar la compuerta en una válvula de compuerta. Cuando el tapón gira 90 º, la cavidad, también llamada camino del flujo, gira perpendicularmente a la dirección del flujo, bloqueando el líquido. Esta es una gran ventaja operacional ya que la válvula puede abrirse totalmente o cerrarse totalmente con un 1/4 de giro. La cavidad a través del tapón es más pequeña que la perforación del tubo. Vastago de la Válvula

Sombrerete

Cuerpo de la válvula Pieza de cierre

Entrada del tapón

Sello

APLICACIONES PARA LA VÁLVULA DE TAPÓN

Las válvulas de tapón son apropiadas para aplicaciones donde el uso de válvulas es frecuente. Principalmente se usan para aplicaciones de medición y de despacho. Los materiales elásticos como el teflón se usan para asegurar que los sellos estén herméticos, permitiendo realizar procesos operacionales tales como medición y prueba para la transferencia de custodia en oleoductos con volúmenes a altas presiones, también son una garantía contra las fugas. Las válvulas de tapón se usan para aislar y para desviar el flujo hacia medidores y tanques donde se requiere exactitud total. En esta aplicación, la válvula de tapón debe proveer un sello absoluto. Para determinar si el sello es absoluto, se debe examinar regularmente, usando el método de doble bloqueo y purga. Las válvulas de tapón se utilizan para bloquear las líneas que se obstruyen y se desbloquean frecuentemente. Estas válvulas se usan principalmente en mediciones y en aplicaciones de despacho.

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Doble bloqueo y purga es un método que se usa para comprobar si una válvula está sellando correctamente correctamente . Cuando la válvula está cerrada, la

cavidad está perpendicular a la tubería. Un asiento aísla la cavidad, de los líquidos que fluyen aguas arriba, mientras que los otros asientos aíslan la cavidad de los líquidos que fluyen aguas abajo.

DOBLE BLOQUEO Y PURGA

La cavidad tiene un volumen conocido. Cuando la válvula está cerrada, cierta cantidad de líquido permanece en la cavidad. La base de la cavidad tiene un drenaje. Cuando el drenaje está abierto, si hay una fuga de líquido a través del sello, se filtra dentro de la cavidad y sale por el drenaje. Si la cantidad de líquido filtrado desde la cavidad es superior al volumen de la cavidad, esto indicará la presencia de fugas. La válvula de bola bola es muy similar en diseño a una válvula de tapón, sin embargo, embargo, la pieza de cierre es esférica, y la cavidad a través de la bola es redonda . Cuando la cavidad esta paralela a la tubería, la válvula esta

abierta, y el líquido puede circular a través de la misma. Cuando la bola se gira de tal manera que el orificio esta perpendicular al tubo, la válvula se cierra y el líquido no puede pasar a través de la tubería. A

VÁLVULAS DE BOLA

través de una válvula de bola de apertura completa (es decir que el diámetro de la cavidad es el mismo que el diámetro de la tubería) se puede lanzar un cochino. Esta válvula tiene una pérdida de presión más

baja que cualquiera otra válvula usada en la tubería. NOTA: En el módulo VÁLVULAS VÁLVULAS DE CONTROL DE PRESIÓN, se

describen las válvulas de bola de estrangulación. La válvula de bola de estrangulación tipo bola-V, se usa en aplicaciones de control de presion y no se debe confundir con las válvulas de bola para aislamiento.

Flujo del liquido

Abierto Abierto

Cerrado

Figura 14 Válvula de Bola Las válvulas de bola giran 90° para abrir o cerrar. A través de una válvula de bola de salida completa se puede lanzar un cochino. Las pérdidas de presión ocasionadas ocasionadas por el uso de estas válvulas son menores comparadas con cualquier cualquier otro tipo de válvula en la tubería.

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Las válvulas de bola se pueden utilizar con los mismos propósitos que

APLICACIONES DE LAS las válvulas de tapón, debido a que permiten un sello positivo y pueden VALVULAS DE BOLA ser probadas usando los procedimientos de doble bloqueo y purga. Debido a que las válvulas de bola de mayor dimensión son extremadamente costosas, solo se usan en muy pocos lugares, como por ejemplo en los medidores y en el múltiple de los tanques. Las válvulas de bola se usan normalmente en las líneas de instrumentos.

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1. Una válvula cuya pieza de cierre es una losa plana que se mueve hacia arriba y hacia abajo se llama

a) b) c) d)

REPASO 2

bola-V válvula de bola válvula de compuerta válvula de tapón

2. Estrangular una válvula de compuerta daña sus asientos y sellos.

a) cierto b) falso 3. El tipo de válvula usada a ambos extremos de un cruce principal de río se llama

a) b) c) d)

válvula de tapón válvula de bola válvula de compuerta válvula de retención

4. Una válvula cuya pieza de cierre es una esfera con una cavidad cilindrica a través de la misma se llama

a) b) c) d)


5. El tipo de válvula que se usa en cualquiera de los dos extremos de una estación de bombeo para aislar la estación de la línea principal se llama

a) b) c) d)


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6. El término doble bloqueo y purga se refiere a

a) una aplicación de la válvula de tapón b) una manera de examinar la integridad del sello en válvulas de bola y de tapón c) una configuración de la válvula de compuerta usada para aislar aislar una unidad de bombeo d) una configuración de aislacion que se usa para los medidores. 7. Una válvula que se cierra con un giro de 90º, la cual no puede ser limpiada por un cochino, se llama

a) b) c) d)


8. La válvula usada mas frecuentemente frecuentemente con una válvula de compuerta en el lado aguas abajo de el cruce de un río se llama

a) b) c) d)

válvula de tapón válvula de bola bola v válvula de retención

9. La válvula usada frecuentement frecuentemente e en las líneas de instrumentos se llama

a) b) c) d)


10. ¿Cual de las cinco válvulas descritas en esta sección, tiene la perdida mas baja de presión a través de la válvula?

a) b) c) d)


Las respuestas respuestas están al al final del módulo módulo

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SECCIÓN 3

VÁLVULAS VÁL VULAS PARA FUNCION FUNCIONES ES ESPECIAL ESPECIALES ES

Además de las válvulas que son estrictamente para aislar y seccionar, existen válvulas de APERTURA/CIERRE que ejecutan funciones mas especializadas. Las válvulas de retención aseguran que el flujo de líquidos a través de la tubería permanezca en una sola dirección, de aguas arriba hacia aguas abajo, y que no ocurra un retorno del flujo. Las válvulas de alivio de presión garantizan la seguridad del personal y la integridad de los equipos, mediante el drenaje extra de líquidos hacia una línea alterna, hacia un sistema de tanques o hacia un sistema de sumidero, si la presión acumalada en una línea o en un recipiente rebasa los límites permitidos. Acoplamientos de bloqueo se usan para desviar tramos (bypass) de las tuberías que requieren mantenimiento o reemplazos.

INTRODUCCIÓN

Esta sección describe las válvulas utilizadas para funciones especializadas de aislamiento y de seccionamiento incluyendo: • Válv Válvul ulas as de rete retenc nció iónn • Válvul Válvulas as de aliv alivio io depre depresió siónn y • Acop Acopla lami mien entos tos de blo bloque queoo Después de esta sección, Ud. podrá comprender los siguientes objetivos:

OBJETIVOS

• Identificar Identificar las las válvulas válvulas usadas usadas para aplicac aplicaciones iones especif especificas icas como como son las válvulas de retención, válvulas de alivio de presión, y acoplamientos de bloqueo • Reconocer Reconocer los principios principios de funcionamiento funcionamiento de cada tipo de válvula. válvula. • Relacionar Relacionar cada cada tipo tipo de válvula con su aplicación aplicación típica típica

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VÁLVULAS DE RETENCIÓN

Una válvula de retención es una válvula de una sola dirección. Los líquidos circulan circulan a través de la válvula solamente en una dirección (de arriba hacia abajo) .Las válvulas de retención no tienen un vástago

externo o un actuador. Se abren por la presión de los líquidos que fluyen de aguas arriba hacia aguas abajo. Cuando el flujo del líquido para o cambia de dirección, la válvula se cierra. Ningún líquido puede retornar a través de la válvula cuando está cerrada. Si la válvula de retención no llegara a cerrarse, petróleo crudo podría retornar a la bomba. Esto podría causar un incremento en la tasa de flujo a través de la bomba y un descenso de la presión cuando el fluido recircula desde la descarga hasta la succión. Aunque los operadores no controlan directamente las válvulas de retención, entender el funcionamiento de las válvulas de retención facilita la posibilidad de detectar un problema que puede tener un impacto en las operaciones de líneas. Existen dos tipos de válvulas de retención que se usan en un sistema de tuberías: • Válvula de Retención tipo Chapaleta : Estas válvulas tienen una pieza de cierre que está asegurada con una bisagra en la parte mas alta. La circulación de los líquidos empuja la pieza de cierre y permite que se abra. Cuando no hay circulación de líquidos, la pieza de cierre gira y se cierra para prevenir el retorno de los líquidos (ver Figura 15). Cuando está abierta, las válvulas de retención tipo chapaleta pueden permitir libremente el paso de un cochino a través de ella.

Flujo del liquido

Abierta

Cerrada

Figura 15 Válvula de Retención Tipo Chapaleta Cuando los líquidos circulan en la dirección correcta, la chapaleta de la junta permanece permanece abierta. abierta. Cuando los líquidos circulan circulan en dirección dirección opuesta, la chapaleta de la junta se cierra y detiene el flujo.

Válvula de Retención tipo Oblea : Esta válvula tiene una pieza de cierre que es un disco de dos piezas con bisagras en el medio, y operada por resorte . El líquido empuja la pieza de cierre contra el

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resorte, comprimiéndolo y esto permite que la válvula se abra. Cuando no hay flujo, la presión contra la pieza de cierre disminuye y el resorte empuja y cierra la pieza de cierre. (ver Figura 16).


Las válvulas de retención (tipo oblea) se usan frecuentemente en líneas verticales, como en una bomba de descarga, y donde la gravedad sola no es suficiente para asegurar un cierre rápido. La pérdida de presión a través de las válvulas de retención(tipo oblea) es ligeramente más alta que a través de las válvulas de retención tipo chapaleta. Los cochinos no pueden pasar a través de la válvula de retención (tipo oblea). Cuerpo Cuerpo

Pasador de Bisagra

Pasador de Bisagra

Disco

Disco

Resorte Pasador de Parada

Resorte Pasador de Parada

Figura 16 La Válvula de Retención tipo Oblea. Cuando el líquido fluye en la dirección correcta, la presión empuja la pieza de cierre contra el resorte. Cuando el flujo se detiene, o la dirección se invierte, el resorte empuja la pieza de cierre a su posición de cierre.

El objetivo principal de la válvula de retención es prevenir la inversión del flujo. La inversión del flujo puede causar: • • • • •

contami contaminac nación ión de otro otross baches baches de produc producció ciónn sobrepr sobrepresi esión, ón, que puede puede causa causarr fugas fugas y otros daños daños daños daños a las unidade unidadess de de bbombe ombeoo contami contaminac nación ión del ambien ambiente, te, y error errores es en en las medi medici cione ones. s.

APLICACIONES DE LA VALVULA DE RETENCIÓN

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Las válvulas de retención se usan: • con válvulas válvulas de de compuerta compuerta aguas aguas abajo abajo de los los principales principales cruces de ríos para prevenir la inversión del flujo de los productos hacia el río, en caso de que ocurra una ruptura en la línea. • en una ubicación ubicación estratég estratégica ica a lo largo largo de la tubería tubería en caso caso de ruptura • en localizacion localizaciones es ambientalmente ambientalmente sensibles. sensibles. • entre las las líneas líneas de succión succión y de descar descarga, ga, en la derivación derivación de la bomba para prevenir el retorno de los líquidos, (Figura 17). • aguas abajo de las las bombas reforzadoras reforzadoras (con una válvula válvula de compuerta) para prevenir el retorno del flujo cuando la bomba esta cerrada y • aguas abajo abajo de los tanques tanques para para prevenir prevenir que que la circulac circulación ión del líquido se invierta cuando la bomba reforzadora esta cerrada. (A)

( B)

Válvula de Bola y de compuerta en Posición Cerrada

Válvula de Bola y de compuerta en Posición Abierta

Válvula de Bola

Válvula de Bola

Válvula de Válvula de Compuerta Compuerta Flujo del Líquido

Válvula de Retención

Flujo del Líquido

Válvula de Retención

Figura 17 Unidades de Bombeo con Válvulas de Retención Las válvulas de retención funcionan con las válvulas de compuerta y con las válvulas de bola para asegurar que el liquido llegue a la succión de la bomba, y que el flujo del del líquido no se invierta. invierta. Si las válvulas de compuerta y de bola están cerradas (A), el líquido fluye a través de la válvula de retención. retención. Si la válvula de compuerta y la válvula de bola están abiertas (B) y la bomba esta funcionando, la mayor presión aguas abajo de la válvula de retención la mantiene cerrada para permitir el paso directo de de los líquidos a la bomba. Si la válvula de retención retención queda abierta o atascada, el líquido recircula desde la descarga de la bomba hasta la succión de la misma, disminuyendo la presión de la descarga e incrementando la presión en el cabezal de succión.

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La válvula de alivio de presión es una válvula que se abre automáticamente para aliviar la presión de la línea que es mayor de los limites seguros de la operación . Las válvulas de alivio de presión garantizan la

seguridad del personal y la integridad del equipo debido a que cuando la presión en la línea se acumula por encima de los límites permitidos drenan el líquido extra hacia un sistema de sumidero.

VÁLVULAS DE ALIVIO DE PRESIÓN

Las válvulas de alivio de presión responden automáticamente a un cambio de la presión de circulación en el sitio de esta válvula. Existen dos tipos de válvulas de alivio de presión comúnmente usadas en los sistemas de tuberías: • la acc accio iona nada da por por res resort ortee y • la de diaf diafra ragm gmaa Las válvulas de alivio de presión accionadas por resorte operan de manera similar a las válvulas de retención oblea. La pieza de cierre es un accionada por resorte de forma tal que cuando la presión en la línea (o tanque) es suficientemente alta, el líquido presionará contra la pieza de cierre para comprimir el resorte, la válvula abre y el producto circula hacia el sistema de sumidero. Figura 18 Válvula de Alivio de Presión Accionada por Resorte. Al igual que la válvula de retención, la válvula de alivio de presión es accionada por resorte. El punto de presión establecido en las válvulas de alivio de presión se ajusta a un punto de presión lo mas alto posible para minimizar la interrupción del flujo, y lo mas bajo posible para proteger la tubería de una sobre presión.

Cuando se ha liberado suficiente líquido, la presión se reduce a un punto menor al establecido para la válvula (la presión necesaria para comprimir el resorte), esto hace que el resorte empuje la pieza de cierre a su posición original y la válvula se cierra bloqueando la liberación de los líquidos.

Puerta de Escape

Puerta de Presión

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En la válvula de alivio de presión tipo diafragma, un tubo flexible horizontal (el diafragma) rodea un núcleo ranurado rígido. Alrededor de la parte exterior del diafragma, se usa presión de nitrógeno para mantener el diafragma en posición fija contra la ranura del núcleo. Mientras la presión del líquido en la tubería sea menor que la presión del nitrógeno en el diafragma, no puede haber pérdida de líquido a través de la válvula. Cuando la presión del líquido excede la presión del nitrógeno en el diafragma, el diafragma flexible es empujado por el líquido lejos del núcleo ranurado, y el líquido fluye a través del núcleo (ver Figura 19). Diafragma Flexible

Núcleo Rígido

Entrada para el Nitrógeno

Flujo del Líquido Barrera del Núcleo Aberturas de Entrada

Abertura de Salida

Figura 19 Válvula de Alivio de Presión Tipo Diafragma Cuando la presión del líquido excede la presión del nitrógeno en el diafragma, el diafragma flexiona, flexiona, y deja que el líquido circule a través de las ranuras del núcleo.

El punto establecido de presión de las válvulas de alivio se fija lo suficientemente alto para que la válvula se abra en caso de una emergencia verdadera. El punto establecido real de presión de la válvula de alivio alivio de presión es calculado tomando la presión de operación máxima (MOP), más un 8%, y después después se sustrae el diferencial a través de la la válvula a la tasa de flujo de diseño. Los operadores deben monitorear la válvula de alivio de presión después de abrirla, para asegurarse que ésta cerrará nuevamente. Si la válvula falla en reposicionarse, el líquido de la tubería continuará fluyendo a través de la válvula. Niveles altos en los sumideros causaran eventualmente un paro en la estación.

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Un disco de ruptura ruptura es un disco de metal que se rompe, permitiendo el flujo de liquido, liquido, si la , presión presión en la linea excede la presión presión maxima especificada de ruptura del disco . Si el liquido flujo a través del disco

de ruptura, el liquido activa un interruptor de presión o interuptor de flujo. EL interruptor de flujo de la presión esta conectado al sistema sistema de control del oleoducto y envia una señal al centro de control. Cuando el operador de la estación recibe la señal que los líquidos están circulando a través del disco de ruptura, hay suficiente tiempo para reducir la presión en la zona afectada antes de que el producto se pierda a través de la válvula de alivio de presión aguas abajo hacia el sistema de sumidero. En el sistema del oleoducto, las válvulas de alivio de presión se instalan:

DISCO DE RUPTURA

APLICACIONES DE LA VÁLVULA DE ALIVIO DE PRESIÓN

• en un sistema sistema de baja presión presión de vapor, vapor, en circunstan circunstancias cias donde donde el equipo o el sistema, tales como los múltiples de los tanques, los múltiples de los medidores, o las tuberias, pueden ser expuestos a la presión de la línea principal debido a la configuración del sistema de baja presión con respecto a la línea principal. • en tuberías tuberías que pueden pueden ser ser aisladas aisladas cerrando cerrando las válvulas. válvulas. Dependiendo de la ubicación de la oleoducto el contenido del mismo puede calentarse por el sol, lo que ocasionaría la expansión térmica del líquido en el oleoducto resultando en una sobrepresión. • en tuberías tuberías que podrían podrían estar estar expuestas expuestas a emergencias emergencias por incendios. incendios. Este tipo de tubería está equipada con una válvula de alivio de presión, para asegurar una manera de aliviar la expansión térmica y los vapores generados por un incremento de la temperatura ocasionada por el incendio. Cuando el líquido con baja presión de vapor pasa a través de la válvula de alivio de presión, se dirige normalmente hacia un tanque disponible, o hacia un recipiente con capacidad para almacenar el líquido liberado. Si cualquiera de las dos opciones falla, entonces el líquido fluye hacia el sistema de sumidero. Cuando un líquido con alta presión de vapor pasa a través de una válvula de alivio de presión,se debe dirigir hacia una esfera o hacia otro mecanismo apropiado para productos con alta presión de vapores.

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OTROS MÉTODOS PARA En zonas donde no exista un lugar para enviar los productos liberados a ALIVIAR LA PRESIÓN través de la válvula de alivio de presión, o donde otro método de alivio de presión podría funcionar mejor, uno o más de los siguientes métodos alternativos de control de presión se podrían utilizar: • aislar la zona que podría ser ser dañada por las fuentes fuentes de altas presione presiones, s, cerrando las válvulas de aislamiento alrededor de esa zona. • bajar la la presión presión estrangula estrangulando ndo la válvula válvula de alivio alivio de presión. presión. • instalar instalar sistema sistemass de paradas paradas por por alta alta presión presión en las bombas bombas para que que la bomba pare cuando la presión de descarga exceda la presión segura de operación aguas abajo.

ACOPLAMIENTOS PAR ARA A VAL ALVU VULA LASS DE BLOQUEO

Las válvulas descritas hasta el momento son instaladas como elementos permanentes en el sistema de tuberías. Como cualquier otro componente en el oleoducto, estas válvulas pueden ser modificadas, reparadas, y reemplazadas. Para reparar o reemplazar cualquier parte de la tubería se requiere una desviación del flujo de los líquidos, para no interrumpir el trabajo de reparación Las tuberías son diseñadas para que hayan rutas alternas, o derivaciones, alrededor de cualquier equipo que necesite ser modificado, reparado o reemplazado. Por ejemplo, cuando la válvula de control de presión necesita reparación, las válvulas de compuerta a cada lado se se cierran y el flujo es desviado a otra ramificación de la línea. Este principio de diseño asegura una operación eficiente y económica del sistema, suministrando un movimiento continuo del producto a través de la línea. línea. Sin embargo, a veces, las secciones de la misma tubería necesitan ser reparadas o reemplazadas en zonas donde no se ha construido una desviación para los líquidos. Para servir estas zonas se requiere la instalación de desvíos temporales. Los acoplamientos para valvulas de bloqueo son temporalmente instalados en las líneas que necesitan ser reparadas reparadas . Los acoplamientos de bloqueo son instalados en los ductos cuando éstos continuan en operación. Se deberán seguir cuidadosamente los los procedimientos de instalación para asegurar que los líquidos no presurizados se fuguen del oleoducto durante la instalación de los acoplamiento.

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Se instalan dos asientos de bridas, uno con un ramal del tamaño de la línea y el otro ligeramente menor, menor, ambos tienen válvulas sandwich atornilladas a la ramificación, los cuales se sueldan a la tubería a cada extremo de la sección del tubo a ser derivado. Una máquina de empalme se instala encima de las válvulas sandwich (ver Figura 20). La máquina perfora un orificio dentro de la tubería. Una vez que se han perforado los orificios, el componente cortador de la máquina perforadora se retracta con los discos removidos adheridos, y la válvula sandwich se cierra para sellar los dos nuevos orificios. Después de que las máquinas de empalme se retiran, una linea de desvío se conecta a los dos ramales. Máquina de Empalme

Cortador Retirado

Brida y Válvula Sandwich

Línea principal

Cortador Engranado Flujo del líquido

Figura 20 La Máquina de Empalme Perfora Orificios en la Tubería La máquina de empalme, perfora un orificio en cada extremo de la tubería a ser derivada. El cortador se retira, la válvula sandwich se cierra, cierra, y se sellan los dos nuevos orificios.

Con la máquina perforadora separada de las válvulas sandwich y reemplazada por máquinas para taponar bloqueos (ver Figura 21), la máquinas para taponar bloqueos se conectan a la derivación temporal del oleoducto. Es importante para el operador observar que el tubo de derivación tiene un diámetro más pequeño que que el de la tubería principal. Debido a esto, la velocidad del líquido aumenta, incrementando las pérdidas por fricciones. Por esta razón, la presión de la tubería debe ser reducida a una nueva presión de operación segura, determinada por el ingeniero del oleoducto cuando la derivación está instalada.

Las válvulas de bloqueo insertan tapones del tamaño de la linea dentro del oleoducto, los cuales giran al ser insertados, de tal manera que el tubo se cierra completamente.

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La Figura 21 muestra que una ruta alterna se ha construido para los líquidos. Para desviar los líquidos hacia una ruta alterna de la línea principal, primero se abren las válvulas sandwich. El ensamblaje del cabezal de taponamiento y los sellos se bajan a la posición de la tubería principal. Una vez que la tubería principal esta sellada, el líquido circula dentro de la derivación como lo muestra la Figura 22. Máquina de Taponamiento Cabezal de Taponamiento Ensamblaje Retirado

Brida y Válvula Sandwich Brida y Válvulas Sandwich

Línea Principal

Flujo de Líquidos

Flujo de Líquidos

Figura 21 Colocación de los Tapones y los Sellos en el Oleoducto. Las válvulas sandwich se abren,el ensamblaje del cabezal de taponamiento y los elementos de sellor se bajan dentro de la línea principal.

Máquina de Taponamiento Cabezal de Taponamiento Ensamblaje Activado

Derivación

Brida y Válvula Sandwich

Línea Principal Flujo de Líquidos Tapones Sección de la tubería aislada

Figura 22 Flujo de Líquido a Través de los Acoplamientos de Válvulas para Bloquear Una vez que la tubería principal se sella, el líquido fluye a través de la derivación de la tubería.La tubería de la línea principal es drenada para luego ser reemplazada.

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Los acoplamientos para válvulas de bloqueo son para una aplicación de campo. Si bien los operadores no están directamente envueltos en la instalación, operación y el mantenimiento de estas desviaciones, tienen la responsabilidad de mantener un flujo uniforme en la tubería. La desviación de los líquidos a través de la derivación afecta el flujo del líquido. • Los acoplamie acoplamientos ntos de bloqueo requieren requieren que los los líquidos líquidos cambien cambien de dirección cuatro veces. Cada cambio de dirección crea perdidas por fricción. • El tubo tubo que se usa usa para para la la derivació derivaciónn es generalmente generalmente de diámetro diámetro inferior, al que se esta reparando. La tubería de menor diámetro limita el flujo, y requiere de correcciones aguas arriba, para prevenir altas presiones. Dependiendo del trabajo que se esté llevando a cabo que requiere bloqueo, las condiciones de operación pueden variar en cierto grado. Por ejemplo, si el bloqueo se instala para desviar el flujo alrededor de una operación de reemplazo de tubo, la presión de la línea se debe mantener a una presión de operación segura, segura, la cual debe ser determinada por el ingeniero de operaciones del oleoducto .

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REPASO 3

1. Las válvulas de retención solo se cierran cuando________.

a) b) c) d)

el líquido esta circulando en la dirección deseada no hay líquido circulando para mantenerlas abiertas el operador envía una señal para cerrarlas son cerradas manualmente

2. La válvula válvula que tiene como función función principal prev prevenir enir retorno del flujo se llama________.

a) b) c) d)

válvula de alivio de presión válvula de retención válvula de aislamiento válvula para bloquear

3. Una válvula válvula de alivio de presión se cierra cierra cuando________.

a) b) c) d)

el líquido líquido circula en la la dirección correcta el disco de ruptura es activado la presión disminuye por debajo del punto de ajuste de la válvula el operador envía un comando a control remoto para cerrarla

4. Las válvulas de alivio alivio de presión presión deben ser instaladas________.

a) b) c) d)

en varias ubicaciones de las tuberías cerca de zonas pobladas en los tanques en la tubería que puede ser ser aislada cerrando las válvulas

5. Cuando líquidos de alta presión de vapor circulan circulan a través de una válvula de alivio alivio de presión la la válvula drena hacia_______ hacia________. _.

a) b) c) d)

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un sistema de sumidero un recipiente de almacenaje de alta presión un tanque la atmósfera


6. Un sistema de de derivación temporal temporal instalado instalado en las secciones del oleoducto que requieren modificación, reparación o reemplazo se llama

a) b) c) d)

acoplamiento para bloquear válvula de aislamiento desviador portátil sistema de alivio de presión

7. Acoplamientos de bloqueo crean crean pérdidas de presión presión

a) cierto b) falso

Las respuestas respuestas están al al final del módulo módulo

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RESUMEN

SECCIÓN 1 - FUNDAMENTOS DE LAS VÁLVULAS • Una válvula válvula es un un mecani mecanismo smo que contro controla la el el flujo flujo de los líquid líquidos os a través del oleoducto. • El cuerp cuerpoo de la la válvul válvulaa es el armaz armazón ón de la válvu válvula, la, la cual cual aloj alojaa la pieza de cierre. La forma del cuerpo de la válvula ayuda a determinar la menera en que los líquidos fluyen a través de la misma. • El sombr sombrere erete te es es la cobe cobertur rturaa de la la válvul válvula. a. El persona personall de mant mantenenimiento abre el sombrerete para dar mantenimiento a la válvula. • La pieza pieza de de cierre, cierre, muchas muchas vece vecess llamad llamadaa el dispos dispositi itivo vo de cier cierre, re, es es la barrera física usada en la válvula para detener el flujo, estrangular el flujo o permitir pasar completamente el flujo. • Los actuado actuadores res remotos remotos se usan usan para controla controlarr válvu válvulas las en el el campo. Cuando el actuador recibe una señal desde desde el PLC, el actuador abre o cierra la válvula. • Los actuado actuadores res electr electrome omecán cánico icoss son son usad usados os para ABRIR ABRIR O CERRAR las válvulas cuando la velocidad de apertura o de cierre de la válvula no es crítica, y cuando la válvula no se abre o se cierra con frecuencia. • El vásta vástago go de la válvu válvula la es es el que que conec conecta ta la la pieza pieza de de cierre cierre y el actuador. El actuador eleva, baja o gira el vástago de la válvula, el cual provoca un cambio correspondiente en la pieza de cierre. • Las válvul válvulas as de movimie movimiento nto line lineal al se se cierran cierran elevand elevandoo o bajand bajandoo el vástago de la válvula y la pieza de cierre. • Las válvul válvulas as de de movim movimien iento to rotat rotatorio orio cierran cierran girando girando la piez piezaa de de cierre. SECCIÓN 2 - VÁLVULAS VÁLVULAS DE AISLAMIENTO Y DE SECCIONALIZACION • Las válvul válvulas as de compuert compuertaa ggene eneral ralment mentee se se uusan san para para separ separar ar secciones de la tubería, estaciones de bombeo o del área de almacenamiento cuando se requiere mantenimiento o por razones operacionales. • Las válvul válvulas as de de tapón tapón se se usan usan para aislar aislar y para para desvia desviarr el flujo flujo a los medidores y hacia los tanques cuando se requiere precisión absoluta. En esta aplicación, la válvula de tapón debe proveer un sello absoluto. • El doble doble bloq bloqueo ueo y purg purgaa es un un método método que que se usa para para proba probarr si la la

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•

válvula sella correctamente. Existe un drenaje en la base de la cavidad de la válvula. Si hay fuga de líquidos a través de los sellos, este es absorbido dentro la cavidad y fluye hacia drenaje. Si la cantidad de líquido drenado de la cavidad es mayor que el volumen de la cavidad, esto indicará la presencia de fugas. Las válvula válvulass de bola bola no son de uso uso frec frecuent uente, e, norma normalme lmente nte se utilizan en los medidores y en los múltiples de los tanques, sin embargo son usadas con mayor frecuencia en las líneas de instrumentación.

SECCIÓN 3 - VÁLVULAS PARA FUNCIONES ESPECIALES • Una válvul válvulaa de retenci retención ón es una válvula válvula de una sola sola dire direcci cción. ón. Los líquidos pueden circular a través de la válvula en una sola dirección. Las válvulas de retención no tienen vástago ni actuador. actuador. Las válvulas de retención se abren por la presión de los líquidos que circulan en la dirección deseada. • La funci función ón princ principa ipall de la la válvul válvulaa de rete retenci nción ón es la de de preveni prevenirr la inversión de los líquidos en el oleoducto. • La válv válvula ula de aliv alivio io de de presi presión ón es es una una válvul válvulaa que se abre abre para aliviar la presión de un tanque o de una tubería ocasionada por la expansión termica debido a las altas temperaturas ambientales o a condiciones de emergencia como incendios. • Los acopla acoplamie miento ntoss de válvula válvulass de bloqueo bloqueo tienen tienen sistem sistemas as de de desviaciones temporales instalados en las líneas para caundo se requiera mantenimiento.

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accesorios de la válvula para entaponar

un sistema de derivación temporal (bypass) que se instala directaGLOSARIO esmente sobre la tuberías cuando una sección requiere reemplazo, reparación o modificacion. (p.32) actuadores

son equipos utilizados para controlar las válvulas en el campo. (p.8) alta presión de de vapor (HVP)

refiere a la presión de vapor que se produce en una tubería que transporta hidrocarburos con vapor a presiones superiores a los 50 psi (340 kPa) absolutos a 100 F (38 grados C.). (p.18) anillo de asiento

es un sello que ayuda a mantener la pieza de cierre contra el asiento. (p.7) cochino

herramienta equipada con una serie de instrumentos que permiten la recolección de información acerca de las condiciones físicas del oleoducto. El cochino es propulsado por el producto dentro del oleoducto y en su desplazamiento va limpiando las paredes del oleoducto y separando los diferentes batches del producto. cuerpo de la válvula válvula

es la carcaza de la válvula, en la cual está alojada la pieza de cierre. (p.4) disco de ruptura ruptura

disco de metal que se rompe cuando la presión en la línea excede el límite de presión máximo especificado para el disco. Al romperse el líquido fluye a través de la tubería.(p.31) doble bloqueo y purga

es un proceso que se usa para verificar la integridad de los sellos sobre las válvulas. El cuerpo de la cavidad de la válvula queda aislada de la tubería cuando esta se cierra y el drenaje al pie de la válvula se abre. Si hay más líquidos que el volumen del flujo de la cavidad, entonces el sello de la válvula tendrá una pérdida de líquido. (p.21) guarnición de la válvula

es la parte removible de la válvula, incluye la pieza de cierre, los asientos, los sellos y los anillos de asiento, el desgaste de estas piezas determina cuando se le realizará mantenimiento a la válvula. (p.7)

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indicador de posición

es un indicador en la válvula que indica si la válvula de compuerta, de bola o de tapón esta abierta o cerrada. pieza de cierre

es una barrera física que se usa en las válvulas(p.5). sello

componente de la válvula, generalmente esta compuesto de un material resistente que garantiza que la pieza de cierre de la válvula este correctamente ajustada contra los asientos. asientos. Se usa para prevenir filtraciones en la válvula. (p.7) sombrerete de la válvula

es la cubierta de la válvula. (p.5) válvula de alivio de presión

es una válvula que se abre automáticamente para aliviar la presión de la línea cuando la misma es superior a los límites seguros de operación. (p.29) válvula de asiento

está dentro del cuerpo de la válvula, cerca de la pieza de cierre. (p.7) válvula de bola

es una válvula que se cierra al rotar una abertura circular hacia el tapón esférico en dirección de la pared de la válvula. (p.21) válvula de compuerta

válvula que se cierra al bajar una compuerta plana la cual permite el bloqueao del flujo de los líquidos que pasa pasa a través de las tuberías. Existen dos tipos de válvulas de compuertas: tipo losa y tipo cuña. válvula de movimiento lineal

una válvula cuya pieza de cierre se levanta o se baja para permitir el cierre o la apertura de la válvula. (p.6) válvula de movimiento de rotación

es una válvula cuya pieza de cierre rota para abrir o cerrar. (p.6) válvula de presión baja (LVP)

refiere a la presión de vapor que se produce en una tubería que transporta hidrocarburos con vapor a presiones inferiores a los 50 psi (340 k pa) absolutos a 100 grados F (38 grados C). C). (p.18)

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válvula de retención

es una válvula que deja pasar el flujo en una sola dirección. (p.26) válvula de retención tipo chapaleta

tipo de válvula de retención que tiene una chapaleta conectada a través de una bisagra a la parte superior del tubo. El flujo desplaza la válvula hacia la posición de apertura. Cuando no existe flujo, la chapaleta se baja para prevenir la inversión del fluído. (p.26) válvula de retención wafer

tipo de válvula de retención. Contiene dos discos sujetados al diametro de la tubería. El flujo desplaza la válvula hacia la posición de apertura. Cuando no existe flujo, un resorte cierra el disco para prevenir la inversión del flujo. (26) válvula de tapón

válvula que se cierra mediante la rotación de la abertura en dirección del tapón cilíndrico hacia la pared del tubo.(p.19) vástago de la válvula

conecta la pieza de cierre con el actuador. (p.6) volante

mecanismo que opera manualmente el actuador mecánico. Permirte al operador de campo y al personal de mantenimiento controlar la válvula. (p.9)

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38 Valvulas Aislamiento y Seccionamiento

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