Válvulas de sellado de fuelle(s)
Las fugas en varios puntos de tuberías que se encuentran en plantas químicas crean emisiones. Todos estos puntos de fuga se pueden detectar utilizando varios métodos e instrumentos y el ingeniero de la planta debe anotarlos. Los puntos de fuga críticos incluyen juntas de junta con bridas y empaquetaduras de prensaestopas de válvula / bomba, etc. Hoy en día, la industria de procesos químicos se está orientando hacia una tecnología más segura para una mejor protección del medio ambiente y se ha convertido en responsabilidad de todos los ingenieros de procesos diseñar plantas que limiten el daño al medio ambiente a través de la prevención de fugas de productos químicos tóxicos.
La fuga de la glándula de la válvula o la caja de relleno es normalmente una preocupación para el ingeniero de mantenimiento o planta. Esta fuga significa..
a) Pérdida de material b) Contaminación atmosférica c) Peligroso para los empleados de la planta.
Por ejemplo, tomemos el caso de una fuga de vapor a través de la glándula de la válvula. A 150 PSI, un espacio libre de solo 0.001″ a través de la glándula significará una fuga a una velocidad de 25 lb/hora. Esto equivale a una pérdida de USD 1,2 por turno de ocho horas, o USD 1.100 por año. Del mismo modo, una pequeña gota de 0,4 mm de diámetro por segundo resulta en un desperdicio de aproximadamente 200 litros por año de aceite o disolvente costosos. Esta fuga se puede reducir considerablemente utilizando la válvula de sello de fuelle. Este artículo considerará ahora la construcción y el funcionamiento del sello de fuelle.
Construcción de fuelle
El cartucho de fuelle está soldado al capó de la válvula y al vástago de la válvula. El cartucho de fuelle tiene una serie de circunvoluciones y estas circunvoluciones se comprimen o expanden dependiendo del movimiento del vástago de la válvula. (Científicamente hablando, el fuelle se comprime cuando la válvula está en la posición abierta y se expande cuando la válvula está en la condición cerrada). Es importante instalar correctamente los cuerpos de las válvulas. El fuelle se puede sellar a las válvulas de dos maneras diferentes. En primer lugar, el fuelle se puede soldar al vástago de la válvula en la parte superior y al cuerpo de la válvula en la parte inferior. En este caso, el fluido de proceso está contenido dentro del fuelle o en el segundo método, el fuelle se suelda al vástago de la válvula en la parte inferior y al cuerpo en la parte superior. En este caso, el fluido de proceso está contenido en la región anular entre el capó de la válvula y el fuelle (desde el exterior).
El fuelle es un componente crítico y forma el corazón de las válvulas de sello de fuelle. Para evitar cualquier torsión del fuelle, la válvula debe tener un vástago con movimiento lineal solamente. Esto se puede lograr utilizando una tuerca de manguito en la parte del yugo del capó de la válvula. Se monta un volante en la tuerca de manguito que transfiere efectivamente un movimiento giratorio del volante a un movimiento lineal en el vástago de la válvula.
Tipos de fuelle
Hay dos tipos principales de fuelle.. el Fuelle Forjado y el Fuelle Soldado. Los fuelles de tipo formado están hechos de enrollar una lámina plana (lámina de pared delgada) en un tubo que luego se suelda longitudinalmente por fusión. Este tubo se forma posteriormente mecánica o hidrostáticamente en un fuelle con pliegues redondeados y ampliamente espaciados. El fuelle tipo hoja soldada se fabrica soldando placas de metal fino en forma de arandela en la circunferencia interior y exterior de las placas en forma de arandela. Un fuelle de hoja soldado tiene más pliegues por unidad de longitud en comparación con los fuelles forjados. Por lo tanto, para la misma longitud de carrera, los fuelles forjados son dos o tres veces más largos que sus contrapartes de hojas soldadas.
Según se informa, los fuelles forjados mecánicamente fallan en puntos aleatorios, mientras que la hoja soldada generalmente falla en o cerca de una soldadura. Para garantizar la penetración completa de los extremos del fuelle y la soldadura de la pinza de extremo, es aconsejable fabricar con micro soldadura por plasma.
Diseño de fuelle
El diseño de fuelle de múltiples capas se prefiere para manejar fluidos de alta presión (generalmente dos o tres capas de la pared metálica). Un fuelle de dos capas puede aumentar su capacidad de presión entre un 80% y un 100% en comparación con un fuelle de una sola capa del mismo grosor. Alternativamente, si se utiliza un fuelle de una sola capa de un grosor equivalente a una capacidad de presión de un fuelle de dos capas, se reduce la longitud de carrera. Por lo tanto, un diseño de fuelle de múltiples capas ofrece una ventaja distintiva sobre un fuelle de una sola capa. Está claro que el fuelle está sujeto a fatiga del metal y esta fatiga puede inducir fallas de soldadura. La vida de fatiga del fuelle se ve afectada por el material de construcción, la técnica de fabricación, la longitud de carrera y la frecuencia de carrera, además de los parámetros habituales, como la temperatura y la presión del fluido.
Materiales de fuelle
El material de fuelle de acero inoxidable más popular es AISI 316Ti, que contiene titanio para soportar altas temperaturas. Alternativamente, Inconel 600 o Inconel 625 mejoran la resistencia a la fatiga y la resistencia a la corrosión en comparación con los fuelles de acero inoxidable. Del mismo modo, Hastalloy C-276 ofrece una mayor resistencia a la corrosión y resistencia a la fatiga que Inconel 625. La resistencia a la fatiga se puede mejorar utilizando un sistema de fuelle múltiple y reduciendo la longitud de carrera; esto puede aumentar significativamente la vida útil del fuelle.
Opciones de válvula
Los tipos de válvula más comunes que se equipan con sellos de fuelle son los diseños de compuerta y globo (consulte la Figura 1).Estos son muy adecuados para su uso con fuelles debido a su construcción interna y al movimiento axial del vástago de la válvula.
Según la información disponible, parece que las válvulas de sello de fuelle actuales varían en tamaño de 3 mm NB a 650 mm NB. Las clasificaciones de presión están disponibles en desde ANSI 150# hasta 2500#. Las opciones de material para las válvulas incluyen acero al carbono, acero inoxidable y aleaciones exóticas.
Aplicaciones
Medios de transferencia de calor.. el aceite caliente se usa comúnmente en industrias como las fibras sintéticas / POY (Hilo parcialmente orientado). Sin embargo, siempre existe el riesgo de incendio debido al derrame de aceite caliente en productos químicos altamente inflamables. Aquí, las válvulas de sello de fuelle pueden detener la fuga.
Vacío / ultra alto vacío.. algunas aplicaciones requieren una bomba de vacío para extraer continuamente aire de una tubería. Cualquier válvula convencional instalada en la tubería puede permitir que el aire externo ingrese a la tubería a través de la caja de relleno de la válvula. Por lo tanto, la válvula de sello de fuelle es la única solución para evitar que el aire pase a través de la caja de relleno.
Fluidos altamente peligrosos.. para medios como cloro (ver Figura 2), hidrógeno, amoníaco y fosgeno, la válvula de sello de fuelle es un diseño ideal, ya que las fugas a través de la glándula se eliminan por completo.
Planta nuclear, planta de agua pesada.. en los casos en que se debe evitar en todo momento la fuga de radiación, la válvula de sello de fuelle es la mejor opción.
Fluidos costosos.. en algunas aplicaciones, las fugas deben evitarse simplemente debido al alto costo del fluido. Aquí, una evaluación económica a menudo favorece el uso de válvulas de sello de fuelle.
Normas medioambientales.. en todo el mundo, las normas relativas a las emisiones y el medio ambiente son cada vez más estrictas. Por lo tanto, puede ser difícil para las empresas expandirse dentro de las instalaciones existentes. Con el uso de válvulas de sello de fuelle, es posible la expansión sin daños ambientales adicionales
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