Clases de Fugas de Válvulas: Cómo Especificar el Cierre de Válvulas de Control

Respuesta rápida

Una clase de fuga de válvula es un límite de prueba de banco para la fuga a través de una válvula cerrada, no una promesa de fuga cero. ANSI/FCI 70-2 e IEC 60534-4 establecen las Clases I a VI para válvulas de control. La Clase IV es el nivel habitual de asiento metálico; la Clase VI es el nivel de asiento blando, hermético a las burbujas. API 598 es un estándar de prueba de válvula de aislamiento separado, así que nombre uno u otro. GOWIN suministra ambas familias.

¿Qué es una clase de fuga de válvula?

Una clase de fuga de válvula es una calificación estandarizada de la fuga interna máxima permitida a través de una válvula completamente cerrada, medida bajo condiciones de prueba especificadas. Es una prueba de banco en una válvula nueva, no una garantía de cómo funcionará la válvula después de un año en servicio.

Dos detalles importan más que el número. Primero, la clase limita la fuga a través del asiento. No dice nada sobre la fuga a la atmósfera a través del vástago, la junta del bonete o la fundición del cuerpo. Esas son pruebas separadas, y una válvula puede pasar una prueba de asiento mientras gotea en el empaque. Segundo, la clase de fuga de la válvula está ligada a un medio de prueba, una presión y un rango de temperatura. Un resultado obtenido con agua limpia a temperatura ambiente no se transfiere automáticamente a gas caliente, lodo o vapor.

Es por eso que el rango de válvulas de control se cotiza por tamaño, clase de presión y actuador, así como por clase de fuga. GOWIN enumera válvulas de control de 1/2 a 24 pulgadas en Clase 150 a 2500, con actuación eléctrica o neumática, en un cuerpo de globo BS 1873 con un asiento trasero. La clase es una línea en una especificación que tiene varias.

¿Qué significan realmente las clases I a VI?

Las seis clases van de la menos a la más estricta. La tabla da el significado práctico; los límites exactos se encuentran en el estándar y deben leerse allí antes de las pruebas de aceptación.

Capacidad nominal significa el flujo que pasa la válvula cuando está completamente abierta bajo las condiciones de prueba. Por lo tanto, 0.01% es una parte muy pequeña de un número grande, razón por la cual la Clase IV suena más hermética de lo que parece en una válvula grande.

La Clase I es la extraña. Asume que el asiento es tan hermético como lo permite su construcción, pero no se realiza ninguna prueba de taller. Se aplica por acuerdo entre comprador y proveedor y es común en válvulas de grado utilitario donde una pequeña fuga no importa.

Las Clases II, III y IV son niveles de asiento metálico. La Clase IV es la que la mayoría de los compradores industriales reconocen: se considera ampliamente la expectativa de cierre normal para una válvula de control con asiento metálico.

La Clase V aprieta el límite y cambia la prueba a agua limpia. Es adecuada para servicio limpio a mayor presión, donde una pequeña fuga todavía es inaceptable pero un asiento blando no es práctico.

La Clase VI es la clase de asiento blando. La fuga se mide con aire o nitrógeno, y la tolerancia aumenta con el diámetro del asiento, por lo que a una válvula grande se le permite más flujo que a una pequeña con la misma clase. En la práctica, es lo más parecido a hermético a las burbujas, y es la opción normal para servicio de gas, farmacéutico y alimentario.

Las dos familias de válvulas que llevan estos asientos en la gama GOWIN son la categoría de válvulas de globo y el producto de válvulas de globo, ambos disponibles de 1/2 a 24 pulgadas en Clase 150 a 2500.

¿Es API 598 lo mismo que FCI 70-2?

No. Responden a preguntas diferentes, y confundirlas es el error de especificación más común en esta área.

ANSI/FCI 70-2, con IEC 60534-4 como equivalente europeo, es el estándar de fuga de asiento de válvulas de control. Define las Clases I a VI y las condiciones de prueba para cada una. Asume que la válvula es un dispositivo de estrangulamiento que también tiene que cerrar.

API 598 es un estándar de prueba para válvulas de aislamiento. Cubre válvulas de compuerta, globo, tapón, bola, retención y mariposa y establece pruebas de carcasa, asiento trasero y cierre. Sus requisitos de cierre cambian con el tipo de válvula, tamaño y clase de presión, y no utiliza la escala de Clase I a VI.

Por lo tanto, una línea que dice “válvula de control, API 598” mezcla dos marcos. El proveedor ignora uno o cotiza una válvula que no puede cumplir con el otro. La redacción correcta es una clase de válvula de control según FCI 70-2 o IEC 60534-4, y un requisito separado de API 598 para las válvulas de aislamiento en la misma línea.

Esa separación es fácil de ver en una lista real de válvulas. La válvula de estrangulamiento en el bucle de control lleva una clase; las válvulas de bloqueo a cada lado llevan API 598. válvula de compuerta API 600 y la categoría más amplia de válvulas de compuerta cubren el lado del aislamiento, y la válvula de retención de acero fundido cubre la función de no retorno en la misma tubería.

¿Por qué una válvula de control no puede lograr un cierre hermético?

Porque está construida para modular, y la modulación necesita espacio libre.

Una válvula de control mueve su obturador continuamente para mantener el flujo, la presión o el nivel. El obturador corre en una guía, y esa guía necesita un pequeño espacio para moverse libremente. El asiento tiene que permitir que el obturador asiente sin atascarse. Esos espacios son el camino que las clases IV y V existen para controlar.

Cinco cosas deciden qué tan bien cierra la válvula:

• Tipo de asiento. Los asientos de metal a metal toleran la temperatura y el desgaste, pero no pueden deformarse para llenar cada rasguño. Los asientos blandos se deforman y sellan mejor, pero limitan la temperatura y algunos medios.
• Guiado. Un obturador bien guiado asienta perfectamente. Una guía floja permite que el obturador se incline ligeramente y tenga fugas por un lado.
• Empuje del actuador. El obturador necesita suficiente fuerza para asentar firmemente. Un actuador subdimensionado deja la válvula parcialmente abierta incluso cuando la señal dice cerrada.
• Presión diferencial. Una mayor diferencia de presión empuja más contra el asiento y puede levantar un obturador ligeramente cargado.
• Fluido. El gas limpio es fácil de sellar. Las lodos, los cristales y el coque dañan la superficie de asiento.

Las válvulas de control de doble asiento son un caso especial. Dos asientos en un cuerpo equilibran las fuerzas, pero también proporcionan dos vías de fuga, y el cierre es deficiente. Un comprador que necesite un cierre hermético no debe aceptar un diseño de doble asiento basándose en su etiqueta de clase.

El guía de trim de válvula de control explica cómo los materiales del obturador y del asiento cambian tanto el comportamiento del control como el cierre, y la guía de tipos de válvulas neumáticas cubre las opciones de actuador que suministran el empuje de asiento.

¿Qué clase corresponde a una válvula de control?

La Clase IV es la predeterminada para la mayoría de las válvulas de control industriales con asiento de metal. Es el nivel que la industria trata como cierre normal, y es alcanzable sin un asiento blando.

Pase a la Clase V cuando el servicio sea limpio, la presión sea mayor y una fuga de Clase IV siga siendo excesiva. La Clase V es un requisito de asiento de metal hermético, probado con agua, por lo que se adapta al servicio de líquido limpio donde un asiento blando fallaría por temperatura o erosión.

Pase a la Clase VI cuando el fluido sea gas, el servicio sea farmacéutico o de grado alimenticio, o el proceso no pueda tolerar ninguna pérdida visible. La Clase VI necesita un asiento blando, lo que a su vez limita la temperatura y descarta algunos medios agresivos.

No suba la escalera “para estar seguro”. Cada paso añade coste: mecanizado de asiento más preciso, más pulido, más tiempo de prueba y, en la Clase VI, un material de asiento con un techo de temperatura más bajo. Una demanda de Clase VI en una válvula con asiento de metal de 400 °C no es una compra más estricta, es imposible, y el proveedor declinará o enviará algo más.

También hay un efecto de tamaño. La Clase IV es un porcentaje de la capacidad, por lo que la fuga absoluta en una válvula grande es mayor que en una pequeña. La Clase VI es una asignación absoluta que aumenta con el diámetro del asiento. Ninguna escala de la manera que un comprador podría suponer, por eso el tamaño pertenece junto a la clase en la hoja de datos.

Para el servicio de aislamiento, la pregunta cambia por completo. válvula de bola flotante en la categoría de válvulas de bola se prueba según un estándar de aislamiento, no según una clase de válvula de control, y su trabajo es cerrar, no modular.

¿Cómo se escribe un requisito de fuga que se cumpla?

Escriba seis cosas, en este orden.

1. El estándar: ANSI/FCI 70-2, IEC 60534-4 o API 598. Nombre uno. No escriba “cierre hermético” y deje que el proveedor lo interprete.
2. La clase: I a VI para una válvula de control. Para API 598, nombre la prueba en lugar de una clase.
3. El medio de prueba: aire, nitrógeno o agua, según lo requiera la clase.
4. La presión diferencial y la temperatura a las que se realiza la prueba.
5. El tamaño de la válvula y el diámetro del asiento, ya que ambos límites dependen de ellos.
6. La evidencia de aceptación: un informe de prueba con el número de serie, la tasa de fuga medida, el medio y las condiciones.

Añada el material del asiento y el tipo de trim, ya que deciden si la clase es alcanzable. Un asiento de metal a alta temperatura no mantendrá la Clase VI, y un asiento blando no sobrevivirá a 400 °C. Si la hoja de datos pide ambos, el requisito de clase de fuga de la válvula es internamente inconsistente y la cotización lo ocultará.

Las conexiones de extremo pertenecen a la misma conversación. Una clase de fuga no dice nada sobre si la válvula se atornillará a la tubería, y una discrepancia allí detiene la instalación independientemente de los resultados de la prueba. La guía de conexiones de extremo cubre las opciones de brida, soldadura y rosca, y la guía de materiales de válvulas cubre las familias de cuerpos y trims detrás de ellas.

¿Qué evidencia se debe solicitar?

Pida el informe de prueba, no la página del catálogo.

Un informe utilizable identifica la válvula por modelo y número de serie, indica el estándar y la clase, nombra el medio de prueba, registra la presión diferencial y la temperatura, proporciona la tasa de fuga medida y muestra si se aprobó o no contra el límite. Sin el número de serie, el informe demuestra que alguna válvula pasó, no que su válvula lo hizo.

Haga tres preguntas de seguimiento:

• ¿Se realizó la prueba en una válvula nueva, en el banco, con flujo estable? Ese es el alcance que describen los estándares. No es una garantía en servicio.
• ¿Qué material de asiento se instaló? La clase y el asiento son un paquete.
• ¿Fue el actuador la unidad de producción, accionado con el empuje especificado? La fuerza de asiento proviene del actuador, por lo que una prueba con un actuador diferente demuestra menos de lo que parece.

Para las válvulas de aislamiento en el mismo pedido, la evidencia es diferente. Los informes API 598 muestran pruebas de carcasa, contrafuerto y cierre en lugar de una clase. La Descripción general de API 6D explica dónde se aplica esa especificación, y la guía de válvula de retención de oscilación API 6D muestra cómo cambia el conjunto de prueba para una válvula de retención.

Válvulas de control profesionales GOWIN

Válvulas de control de alto rendimiento diseñadas según estándares internacionales (ASME, API, JIS, BS, DIN). Disponibles en tamaños de 3/4″ a 72″ con presiones nominales de hasta 42,0 MPa. Aptas para aplicaciones de agua, petróleo y gas con un rango de temperatura de -196 °C a 650 °C.

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Conclusión

Especifique la clase más laxa que el proceso pueda tolerar, luego verifique que sea alcanzable con el asiento y la temperatura que necesita.

Para una válvula de control con asiento metálico en servicio general de proceso, esa suele ser la Clase IV. Para líquidos limpios de mayor presión donde la Clase IV todavía gotea demasiado, la Clase V. Para gas, farmacéutica, alimentos o cualquier servicio donde la fuga visible sea inaceptable, la Clase VI con asiento blando. Para servicio de utilidad donde una pequeña fuga es inofensiva, Clase I o II por acuerdo, por escrito en lugar de asumido.

Luego aplique la misma disciplina al resto de la línea. Las válvulas de bloqueo son válvulas de aislamiento y pertenecen a la API 598, no a la escalera de válvulas de control. La válvula antirretorno protege la bomba y se prueba según su propio estándar. Mezclar los tres en una cláusula es cómo una lista de válvulas se vuelve irrealizable.

Si el servicio es de estrangulamiento en lugar de cierre, la guía de estrangulamiento compara los tipos de válvulas que realmente controlan el flujo, y la comparación de aislamiento de válvula de compuerta vs. válvula de bola cubre el lado del cierre. Para el ajuste de pequeño diámetro, la válvula de aguja es la opción habitual, y para líneas grandes de baja presión la válvula de mariposa de tipo oblea es a menudo el aislador económico.

La regla práctica es simple. Una clase de fuga de válvula es un límite de prueba, no una insignia de calidad. Escriba el estándar, la clase, el medio, las condiciones y la evidencia, y la cotización significará lo que usted pretendía.

Envíe el medio de servicio, el tamaño, la presión, la temperatura y el dibujo relevante para una cotización.