Válvulas petroquímicas: 7 factores de selección

Las válvulas petroquímicas son componentes esenciales para el control del flujo que se utilizan para regular, aislar, desviar y proteger líquidos, gases, vapor, productos químicos, polímeros y medios de proceso multifásicos.

Las plantas petroquímicas funcionan de forma continua y suelen combinar altas temperaturas, altas presiones, sustancias químicas corrosivas, gases tóxicos, partículas abrasivas, condiciones de vacío, ciclos térmicos y exigentes requisitos de control de emisiones.

El rendimiento fiable de las válvulas contribuye a mantener estables el caudal, la presión, la temperatura y la dirección del proceso, al tiempo que protege los reactores, las columnas, los compresores, las bombas, los intercambiadores de calor, los sistemas de almacenamiento y las tuberías.

JST Valve suministra soluciones de válvulas resistentes a la corrosión, para altas temperaturas y altas presiones, con asiento metálico, automatizadas y a medida, destinadas a aplicaciones petroquímicas exigentes.

¿Dónde se utilizan las válvulas petroquímicas?

Las válvulas petroquímicas se instalan en todos los sistemas de preparación de materia prima, reacción, separación, compresión, calentamiento, refrigeración, almacenamiento, carga, servicios generales y protección medioambiental.

• Unidades de producción de etileno y propileno
• Plantas de polietileno y polipropileno
• Sistemas de compuestos aromáticos, benceno, tolueno y xileno
• Tuberías de hidrógeno, gas de síntesis y gas combustible
• Reactores, columnas de destilación y equipos de separación
• Sistemas de derivación del compresor y antisobretensión
• Sistemas de vapor a alta presión y de condensado
• Sistemas de inyección de productos químicos y de manejo de catalizadores
• Depósitos de almacenamiento, terminales de carga y tuberías de trasvase
• Sistemas de quema de gases, de purga, de aguas residuales y de control de emisiones

Por qué el mantenimiento de válvulas petroquímicas supone un reto

Los procesos petroquímicos pueden exponer a las válvulas a cambios bruscos de presión, altas velocidades de flujo, ciclos térmicos, condiciones de vacío, sustancias químicas corrosivas, hidrocarburos inflamables, gases tóxicos y medios poliméricos de alta viscosidad.

Una caída de presión elevada puede provocar cavitación, vaporización, vibraciones, erosión y ruido excesivo. Los gases secos o los fluidos que contienen partículas sólidas pueden aumentar la fricción y dañar los asientos, las bolas, los discos, los vástagos, las jaulas y las superficies de sellado.

Algunos servicios también requieren una fuga externa extremadamente baja, una construcción sometida a pruebas de resistencia al fuego, un aislamiento rápido en caso de emergencia, un diseño antiestático, un control preciso o resistencia a la acumulación de polímeros y a la cristalización de los medios de proceso.

7 factores a tener en cuenta en la selección de válvulas petroquímicas

1. Composición química y del medio de proceso

Identificar la composición completa del fluido, incluyendo los productos químicos principales, los componentes secundarios, los contaminantes, el contenido de agua, los sólidos, los catalizadores, los cloruros, los compuestos de azufre y las posibles desviaciones de las especificaciones.

2. Temperatura y presión

La temperatura normal, la temperatura de diseño, la presión de funcionamiento, la presión de diseño, las condiciones de vacío y la presión diferencial máxima influyen en la clasificación del cuerpo, los materiales, los asientos, las empaquetaduras, las juntas, los pernos, los componentes internos y el dimensionamiento del actuador.

3. Corrosión y compatibilidad de materiales

Los ácidos, los álcalis, los cloruros, los compuestos de azufre, los disolventes, el hidrógeno y los subproductos del proceso pueden corroer tanto los componentes metálicos como los no metálicos. A la hora de seleccionar los materiales, hay que tener en cuenta la combinación completa de concentración, temperatura, presión, impurezas y velocidad del fluido.

4. Cavitación, formación de burbujas, ruido y erosión

Las válvulas de control que funcionan con una gran caída de presión pueden requerir una reducción de presión por etapas, un conjunto anticavitación, un conjunto de atenuación del ruido, materiales endurecidos, salidas de mayor tamaño o conductos de flujo resistentes a la erosión.

5. Rendimiento en el cierre y el control del caudal

Las válvulas de aislamiento deben cumplir con los requisitos de fugas especificados, mientras que las válvulas de control deben ofrecer una respuesta estable en todo el rango de funcionamiento requerido. Se deben analizar conjuntamente el coeficiente de caudal, la capacidad de regulación, la característica de la válvula, la caída de presión y la precisión del actuador.

6. Seguridad contra incendios y emisiones fugitivas

Los fluidos inflamables y tóxicos pueden requerir diseños de válvulas sometidos a ensayos de resistencia al fuego, una construcción antiestática, vástagos resistentes a las explosiones, empaquetaduras con carga dinámica, juntas de fuelle, certificación de bajas emisiones o sistemas de doble aislamiento.

7. Automatización, pruebas y mantenimiento

Para el control de procesos, el aislamiento remoto, la protección de compresores y la parada de emergencia se pueden utilizar actuadores neumáticos, eléctricos, hidráulicos o electrohidráulicos. Es necesario definir el tiempo de actuación, la posición de fallo, la señal de control, la clasificación para zonas peligrosas y el acceso para el mantenimiento.

Válvulas habituales en los procesos petroquímicos

En los dispositivos móviles, desliza el dedo horizontalmente para ver la tabla completa.

Materiales especiales para válvulas petroquímicas

El acero inoxidable estándar no es adecuado para todos los procesos petroquímicos. Los ácidos agresivos, los cloruros, los entornos reductores, los productos químicos oxidantes, el fluoruro de hidrógeno, los compuestos de azufre y las altas temperaturas pueden requerir materiales especiales.

En función de los datos completos del proceso, las opciones de materiales pueden incluir acero inoxidable dúplex, acero inoxidable súper dúplex, acero superaustenítico, Hastelloy, Inconel, Monel, níquel, titanio, circonio, tantalio, hierro fundido con alto contenido en silicio o componentes cerámicos.

La selección definitiva de los materiales debe tener en cuenta todos los componentes en contacto con el fluido, incluidos el cuerpo de la válvula, el conjunto interno, la bola, el disco, el vástago, el asiento, la empaquetadura, la junta, el muelle y los elementos de fijación expuestos al fluido del proceso.

Cómo mejoran las válvulas petroquímicas la fiabilidad de las plantas

Las válvulas petroquímicas, si se seleccionan adecuadamente, contribuyen a mantener una producción estable, un control preciso de los procesos, un aislamiento seguro y una protección fiable de los equipos.

El uso de materiales y sistemas de sellado adecuados contribuye a reducir la corrosión, las fugas externas, los daños en los asientos, la erosión, la acumulación de polímeros y el mantenimiento no programado.

El dimensionamiento adecuado de los actuadores y la automatización de las válvulas también mejoran la respuesta durante el arranque, la parada, los cambios en el proceso, las paradas del compresor, el aislamiento de emergencia y la activación de los sistemas de seguridad.

¿Por qué elegir la válvula JST?

JST Valve suministra válvulas petroquímicas para hidrocarburos, vapor, gases, ácidos, álcalis, disolventes, productos químicos corrosivos, polímeros, lodos y fluidos de proceso a alta temperatura.

• Opciones de materiales de aleaciones especiales y resistentes a la corrosión
• Diseños de válvulas para altas temperaturas y altas presiones
• Estructuras con asiento blando, asiento metálico, revestimiento duro y cerámicas
• Soluciones de válvulas de bola, de mariposa, de globo, de compuerta, de tapón, de retención y de control
• Conjuntos de válvulas neumáticas, eléctricas, hidráulicas y automatizadas
• Materiales, dimensiones, uniones y sistemas de sellado a medida
• Inspección, ensayos, trazabilidad, planos y documentación del proyecto

Información necesaria para la selección de válvulas

Para que podamos ofrecerle una recomendación precisa sobre válvulas petroquímicas, le rogamos que nos facilite:

• Composición química del medio de proceso y composición química completa
• Concentración, contenido de agua, contaminantes y contenido de sólidos
• Temperatura de funcionamiento y de diseño
• Presión de funcionamiento, presión de diseño y condiciones de vacío
• Caudal normal y presión diferencial máxima
• Tipo de válvula, tamaño, clase de presión y norma de conexión
• Función de aislamiento, control, desvío, derivación o parada de emergencia
• Requisitos de rendimiento en materia de fugas y emisiones fugitivas
• Cavitación, formación de burbujas, ruido, erosión y condiciones relacionadas con los sólidos
• Tipo de actuador, señal de control, tiempo de funcionamiento y posición de seguridad
• Requisitos relativos a ensayos de resistencia al fuego, inspecciones, pruebas, certificación y documentación

Referencias técnicas

En los siguientes recursos técnicos se puede encontrar información adicional sobre el control de caudal en la industria petroquímica, las válvulas para condiciones de servicio extremas y los requisitos de las válvulas para tuberías:

• Valmet Flow Control para aplicaciones petroquímicas
• Válvulas de bola para condiciones de servicio extremo de Flowserve
• Especificación API 6D para válvulas de tuberías y conductos

Preguntas frecuentes

¿Qué válvulas se utilizan habitualmente en las plantas petroquímicas?

Las válvulas de bola, las válvulas de control, las válvulas de globo, las válvulas de mariposa, las válvulas de compuerta, las válvulas de tapón y las válvulas de retención se utilizan ampliamente. La elección del tipo adecuado depende del fluido, la función, la presión, la temperatura, las condiciones de caudal y los requisitos de estanqueidad.

¿Qué válvulas son adecuadas para medios petroquímicos corrosivos?

Se pueden tener en cuenta las válvulas de Hastelloy, Monel, Inconel, níquel, titanio, circonio, tantalio, acero dúplex, acero súper dúplex y acero súper austenítico. La selección definitiva requiere disponer de datos químicos y de funcionamiento completos.

¿Por qué se utilizan válvulas con asiento metálico en las plantas petroquímicas?

Los asientos metálicos pueden ofrecer una mayor resistencia a las altas temperaturas, a las partículas abrasivas, a la erosión y a los ciclos de funcionamiento exigentes. Es necesario evaluar el diseño del asiento, el recubrimiento, los requisitos de estanqueidad y el par de funcionamiento en función de la aplicación concreta.

¿Qué es el control de las emisiones fugitivas?

El control de las emisiones fugitivas se centra en limitar las fugas de gases o vapores de proceso a través de la empaquetadura del vástago de la válvula, las juntas del cuerpo y otros puntos de sellado externos. Los medios tóxicos, inflamables o sensibles desde el punto de vista medioambiental pueden requerir empaquetaduras especiales o sistemas de sellado con fuelles.

¿Puede JST Valve suministrar válvulas petroquímicas a medida?

JST Valve puede evaluar los materiales, estructuras, componentes internos, asientos, sistemas de empaquetadura, dimensiones, conexiones, actuadores, planes de inspección, requisitos de ensayo y documentación del proyecto de las válvulas a medida.