UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

MAESTRÍA EN GERENCIA DE PROYECTOS DE DUCTOSUNIVERSIDAD DE LAS AMÉRICAS-PUEBLA

FABRICACIÓN E INSTALACIÓN MECÁNICA DE TUBERÍASIM-570

Profesor: M.C. Carlos Acosta Mejía

Alumno: Víctor Humberto Hernández Herrera

Febrero 2002

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

CONTENIDO

I.- INTRODUCCIÓNII.- FUNCION DE LOS ELEMENTOS Y APLICACIONESIII.- SIMBOLOGÍA DE VÁLVULASIV.- TIPOS O VARIANTES Y DESPIECEV.- MATERIALES DE FABRICACIONVI.- ESTÁNDARES Y/O CÓDIGOS ASOCIADOSVII.- INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE VALVULASVIII.- FABRICANTES DE VÁLVULAS DE BOLAIX.- CONCLUSIONESX.- BIBLIOGRAFÍA

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

I.- INTRODUCCIÓN

TIPOS DE VÁLVULAS SEGÚN SU FUNCIÓN:

a) Válvulas de cierre ó bloqueo: de compuerta, de macho, de bola y de mariposab) Válvulas de estrangulación: de globo, de aguja, en Y, de ángulo y de mariposac) Válvulas de retención: check

TIPOS DE SERVICIO:

a) Líquidosb) Gasesc) Líquidos con gasesd) Gases con sólidose) Vaporesf) Con corrosión o sin corrosióng) Con erosión o sin erosión

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

II.- FUNCIÓN DE LOS ELEMENTOS Y APLICACIONES

PRINCIPALES COMPONENTES:a) El cuerpo: entrada superior, cuerpo dividio y cuerpo soldadob) El asiento: metálicos y elastómerosc) La bola: tienen orificios completos, de venturi y reducidos

• Las válvulas de bola, básicamente, son válvulas de macho modificadas.

• Se utilizan en forma principal para servicio de corte y no son satisfactorias paraestrangulación.

• Son rápidas para operarlas, de mantenimiento fácil, no requieren lubricación, producen cierre hermético con baja torsión y su caída de presión es función delorificio.

• Los tamaños comunes son de 1/4 hasta 56 pulgadas.• Los extremos del cuerpo suelen ser con extremo de caja para soldar, diseñados

para soldar, con brida o roscados.

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

• Las válvulas de bola no están limitadas a un fluido en particular. Se puedenemplear para vapor, agua, aceite, gas, aire, fluídos corrosivos, pasta aguadasy materiales pulverizados secos.

• Las válvulas de bola están limitadas a las temperaturas y presiones que permiteel material del asiento.

• Las válvulas de bola, igual que las de macho, pueden ser de orificios múltiples y se pueden utilizar en lugar de dos o tres válvulas rectilínes, lo cual simplificala tubería y reduce costos.

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

III.- SIMBOLOGÍA DE VÁLVULAS

VALVULA DE BOLA

VALVULA DE CONTROL DE BOLA

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

IV.- TIPOS O VARIANTES Y DESPIECE

• Las válvulas de bola son de cuerpo de entrada superior, cuerpo dividido conentrada de extremo y cuerpo soldado.

• Además, se clasifican como de bola flotante o montada en muñón.

• En la válvula de bola flotante, la presión en la tubería empuja a la bola flotantecontra su asiento en el lado de corriente abajo. Conforme aumenta la presiónen la tubería también aumenta la eficacia del sello; sin embargo, las bajas pre-siones diferenciales ocasionan problemas. Para tener sellamiento con bajas pre-siones diferenciales, a menudo se hace una compresión previa de los asientosde plásticos durante el ensamble.

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

• Para las válvulas de bola montada con muñones, la posición de la bola se fija con guías superior e inferior con cojinetes y la presión en la tubería mueve a los asientos contra la bola. Cada asiento se mueve en forma independiente y la mayor parte de los tipos es-tán bajo carga de resorte para cerrar con bajas presiones diferenciales.Los asientos pueden girar libres o se hacen girar con cierta fuerza cada vez quese acciona la válvula para distribuir el desgaste de los asientos.Las válvulas con bola montada en muñones se seleccionan con mucha frecuen-cia para aplicaciones de doble cierre y purga y tienen la válvula de purga entrelos asientos.

• En las válvulas de bola flotante o montada en muñones, los anillos de asiento pueden requerir sellamiento contra el cuerpo para evitar fugas y escurrimientos.

• Las válvulas de bola son compactas y pesan bastante menos que las de com-puerta; por ello se utilizan en espacios muy reducidos.

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

CUERPOVÁSTAGO

BOLA

EXTREMO BRIDADO

ANILLOS DE ASIENTO

MUÑÓN INFERIOR

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

V.- MATERIALES DE FABRICACIÓN

• En la fabricación de válvulas de bola se emplean una gran variedad de materia-les, tales como; metales, hules, vidrios, plásticos, etc.

• El uso de los materiales para fabricación dependen de los factores que intervie-nen directamente en un proceso: presión, temperatura y comportamiento del material respecto a las características físicas y químicas del fluído.

• Fabricar un tipo dado de válvula con un solo material que puede trabajar bajo los factores mencionados, es posible, pero puede ser económica y funcional-mente no recomendable, es por eso, que se tiene que buscar para el ensamble total de la válvula, combinaciones de materiales que vayan satisfaciendo la ne-cesidad global de la válvula.

• Materiales más comúnmente usados en la fabricación de válvulas:

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

METALES• Bronce fundido: ASTM B-61, ASTM B-68, ASTM B-144 CI.39, ASTM B-198 AI.13B• Fundición de bronce / manganeso: ASTM B-147 AI.8A• Barra de latón maquinada: ASTM B-16• Barra de latón naval: ASTM B-21 A1.A• Hierro gris fundido: ASTM A-126 C1.5• Hierro dúctil: ASTM A-395• Hierro maleable: ASTM A-338• Acero al carbón: ASTM A-216 Gr. WCB• Acero al carbón – molibdeno: ASTM A-216 Gr. WCB• Acero al cromo – molibdeno: ASTM A-217 Gr. WC6, ASTM A-217 Gr. C5• Acero al carbono: ASTM A-252 Gr. LCB• Acero al níquel: ASTM A-352 Gr.LC2, ASTM A-352 LC3• Acero inoxidable: ASTM A-351 Gr. CFB, ASTM A-351 Gr. CBF• Acero aleado con cromo – niquel: ASTM A-351 Gr. CH7M• Aleación cobre – níquel: MONEL• Aleación cobalto – cromo – tungsteno: ESTELITA• Aleación molibdeno – cromo – tungsteno: HASTELLOY• Acero forjado: CUALQUIERA DE LOS ANTERIORES• Disulfuro de molibdeno

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

ELASTÓMEROS• Hule• Neopreno• Buna N• Rypalon• Vyton

PLÁSTICOS• Teflón• PVC• Saran sólido• Polietileno• Perton• Chenite• Clorobutil

LUBRICANTESDe diferentes fabricantes y limitado su uso únicamente a la solubilidad con Respecto al fluído a manejar y a la temperatura que estará expuesto.

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

MATERIALES DE CAMERON

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

MATERIALES DE FIP-WALWORTH

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

VI.- ESTÁNDARES Y/O CÓDIGOS ASOCIADOS

ANSI B 2.1 Rosca de tuberíasANSI B 16. 1 Bridas y conexiones de fierro colado Clase 125ANSI B 16. 2 Bridas y conexiones de fierro colado Clase 250ANSI B 16. 5 Bridas y conexiones de acero Clase 150 a 2500ANSI B 16.10 Dimensiones de cara a cara y entre extremos para válvulas de fierro y aceroANSI B 16.11 Conexiones de acero de soldadura en enchufeANSI B 16.20 Juntas para unión de anillo y ranuras para bridas para tubo de aceroANSI B 16.21 Juntas no metálicas para bridas de tuboANSI B 16.24 Bridas y conexiones de latón y bronceANSI B 16.25 Extremos de soldadura a topeANSI B 31.1 Código para entubamiento industrialANSI B 31.3 Código para entubamiento en refineríasANSI B 31.4 Código para entubamiento para conducir aceiteANSI B 31.6 Código para entubamiento en la industria de procesos químicosANSI B 31.8 Código para entubamiento para conducir y distribuir gas

MSS SP 6 Acabados de caras de contacto de bridas de extremo de válvulas y accesorios ferrososMSS SP 25 Sistema de marcaje de válvulasMSS SP 37 Válvulas de compuerta de bronce 125 lb MSSMSS SP 42 Válvulas con brida fundidas, resistentes a la corrosión 150 lb MSSMSS SP 44 Bridas para tubería de líneaMSS SP 46 Instalación de bridas de acero de cara realzada en bridas de hierro fundido, latón, bronce o acero inoxidableMSS SP 58 Válvulas de fierro colado para líneas de conducciónMSS SP 61 Normas para pruebas hidrostáticasMSS SP 65 Bridas y espárragos para alta presión en la industria química para uso con juntas lenticulares

API 6-A Especificaciones para equipos de pozos petrolerosAPI 6-D Especificaciones para válvulas de acero para líneas de conducción, compuerta, machos y retencionesAPI 598 Inspección y pruebas de válvulas para uso de refineríasAPI 599 Válvulas macho de acero para uso en refineríasAPI 600 Válvulas de compuerta de acero, bridas y para soldar para uso de refinerías

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

VII.- INSTALACIÓN Y MANTENIMIENTO DE VÁLVULAS

• Antes de instalar una válvula, se tiene que checar si el tamaño, rango de opera-ción, materiales de construcción, tipo de conexión, etc. de la válvula, son apro-piadas para las condiciones de servicio.

• Se deberá verificar que la válvula cuando sea conectada, no estará sujeta a dis-torsión de la línea, ocasionadas por imprecisiones en la instalación, tensión de la línea o a el mismo peso de la válvula.

• Los tipos de extremos utilizados en las válvulas, para sus conexiones a la tube-ría son en general los siguientes:

a) Extremo roscadob) Extremo bridadoc) Extremo de caja para soldard) Extremo diseñado para soldare) Extremos acampanados

• Es mucho más conveniente desmontar una válvula con bridas e instalar una derepuesto, que intentar repararla instalada.

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

• Las válvulas de bola de entrada superior se pueden reparar sin desmontarlas, para corregir problemas con el asentamiento e instalar nuevos sellos de asientopero esto dará resultado siempre y cuando el cuerpo no esté corroído en la zona del asiento.

• La reparación de las válvulas de bola incluye instalar nuevos sellos de asiento,bola y vástago nuevos si es necesario así como empaquetaduras, juntas, tor-nillos y tuercas nuevos.

• La reparación de una válvula se considera económica si se puede reacondicio-nar a un costo no mayor al 65% del precio de reposición.

• Factores que determinan el uso de operadores en válvulas:a) Inaccesibilidad al lugar donde se encuentra instalada la válvulab) Necesidad de rapidez en la operación de la válvulac) Control remotod) Automatización de la válvula

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

VIII.- FABRICANTES DE VÁLVULAS DE BOLA

• En el mercado nacional e internacional existen muchas empresas que se dedican a la fabricación de válvulas de bola, citándose entre ellas a lassiguientes:

COOPER CAMERON VALVESFIP – WALWORTHFISHERMASONEILANVALTEKDANIEL VALVE COMPANYRIP VENEZUELAPROINVAL

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

CUERPOVÁSTAGO

BOLA

EXTREMO BRIDADO

ANILLOS DE ASIENTO

MUÑÓN INFERIOR

CAMERON

CUERPO SOLDADO

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

CAMERON

CUERPO DE ENTRADA SUPERIOR

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

CAMERON

CUERPO DIVIDIDO CON ENTRADA DE EXTREMO

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

CAMERON

CUERPO DIVIDIDO CON ENTRADA DE EXTREMO

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

FIP- WALWORTH

CUERPO DIVIDIDO

UNIVERSIDAD DE LAS ÁMERICAS-PUEBLA

VÁLVULAS DE BOLA

IX.- CONCLUSIONES

• El acero forjado ofrece mayores propiedades a la tensión, mejor ductilidad y mayores valores de impacto en comparación con las fundiciones. Inclusiones de arena y porosidades, que son comunes en las fundiciones, no están presen-tes en las forjas.

• Las válvulas de bola son compactas y pesan menos que las de compuerta; por ello se utilizan en espacios muy reducidos, tienen pocas piezas y son de fáciloperación.

• Las aplicaciones de las válvulas de bola son limitadas debido a las propiedadesde resistencia de los materiales de los asientos y sellos a la presión y la tempe-ratura.

• En materiales para el sello del asiento, el nylon es el mejor para la abrasión y eldesgaste. El teflón se utiliza para los sellos del cuerpo y los vástagos por ser unmaterial de baja fricción.