valvulas de producción

Revision: PSE-0401 PRODUCTION SERVICES Section:Operations

Date: 16 May 2001 Basic Training Manual Page : 1

Prepared by: Francis Aury Verified by: Adolfo Prieto Approved by: Christian Romano

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MANUAL DE ENTRENAMIENTO

IPM - PSE

INDICE

1. Zonas de seguridad

2. Fuego y Proceso

3. Separador

4. Medición de gas

5. Calentador

6. Tanques

7. Bombas

8. Válvulas y aislamiento

9. BS&W y densidad

10. Muestreo

11. Corrosión

12. Inyección de agua

13. Compresión

14. Permiso de Trabajo






Válvulas y Isolación






• Introducción • Objetivos • Principios de operación • Seguridad • Mantenimiento • Resumen

Introducción Válvulas pueden ser montadas con:

• Control directo • Control remoto – neumático, hidráulico o mo tor. • Control automático – Depende de la variación de una variable (presión, temperatura, nivel).

Generalmente, las válvulas se usan para uno o más de esos tres objetivos:

• Controlar el caudal de un flujo. • Cerrar o permitir el paso de un flujo • Aislar un sistema y proteger productos

Objetivos Al completar esta sección, usted debería ser capaz de:

• Explicar las propiedades de las válvulas • Enumerar las aplicaciones de los diferentes tipos de válvulas. • Describir los principios de operación. • Explicar el propósito de una válvula de relieve y explicar como funciona. • Identificar los diferentes tipos de válvulas. • Entender las funciones y limitaciones de los diferentes tipos de válvulas.

Principio de Operación Gate valves Used for shut off, on/off function Ball/Plug valves Used for shut off, on/off function Needle valves Used in conjunction with instruments to bleed off part of flow Globe valves Used for control of flow and shut off Butterfly valves Used for control of flow and shut off Relief valves Spring loaded and set to open at a given pressure to protect systems from over pressure Check valves To allow flow in one direction only Ballcheck valves Used for on/off flow (level glasses) Automatic control valves To automatically control (throttle) flow






A parte de esta lista, hay otros tipos de válvulas menos comunes. El diseño de válvulas de compuerta, por ejemplo, depende mucho de su aplicación específica., los materiales usados, o características propias del proveedor. Sin embargo, el principio basico sigue igual.

Válvulas de compuerta Se usan cuando un sello completo se requiere. Deben ser completamente abierta o completamente cerradas, proque un flujo restringido le llevaría un desgaste a nivel del asiento y en poco tiempo no podría sellar. Una válvula de compuerta típica se muestra en fig. 2 Para cortar el flujo, se gira la manilla en sentido del reloj hasta que se asiente por completo. Es buena costumbre contar la cantidad de vueltas necesarias para abrir o cerrar la válvula. De esa manera, el operador puede decir si hay alguna obstrucción y la válvula no sella correctamente.






Válvulas de bolas Ball y plug valves se usan para un cierre rápido y simple en líneas de flujo. Se operan girando la bola (o el tapón) de 90 grados. No deben ser usadas pasa regular el flujo, porque ese propociona una erosión rápida de la válvula y daño al asiento. No podría sellar hasta ser completamente reparada. Figure 3muestra la sección de una válvula de bola típica. Que sea una válvula de bola o tapón, tiene una abertura en el centro. Cuando la abertura esta en línea con la entrada y la salida, da paso al fluido. Al girar 90 grados, detiene el flujo. Un buen sello se alcanza con buenos O’rings Polytetrafluoroethylene (PTFE. Algunas válvulas tienen un dispositivo de lubricación incorporado para un mejor sello y mejor duración de vida. Es importante no confundir con las válvulas de globo. La válvula de tapón opera como la válvula de bola; la única diferencia es su forma de cilindro en lugar de bola.

Figure 3

Needle Valves Las válvulas de aguja se usan para controlar instrumentos o permitir defogar una línea. Pueden aguantar prsiones muy altas (20,000 psi). Cuando se usan para controlar un instrumento, se debe abrir solamente para permitir el paso de fluido y transmitir la presión al registrador. Una o dos vueltas son suficientes. La válvula funciona al empujar una “aguja” en su asiento (ver Figura 4). Cuando la aguja esta completamente en su sitio, el flow se cierra. El caudal se puede ajustar levantando la aguja. Figura 4

Válvulas de globo Se usan para controlar el flujo, porque operan con seguridad al ser parcialmente abiertas. Si se requiere, proveen un buen sello también. Se usan a menudo en la línea de descarga de las bombas para suministrar un contra-presión






adecuada o para choquear el flujo en la línea. Una válvula de globo típica esta ilustrada en figura 5. Cuando la manija se gira en sentido del reloj, el disco esta empujado contra su asiento, tapando el flujo. Al girar en el otro sentido, el disco se aleja de su asiento y permite el paso del flujo. La válvula se coloca en la línea de tal manera que el flujo (la presión alta) llega debajo del disco, sin que el vastago y los sellos esten siempre sometidos a la presión. La presión también ayuda la abertura de la válvula.

Figure 5

Válvulas Mariposas Se usan para controlar el flujo y también para sellar, si los sellos fueron diseñados y dispuestos con ese finalidad. Aplicaciones incluyen salidas de tanques y líneas de agua de baja presión. Figura 6 muestra una válvula mariposa típica. El disco gira alrededor de un eje vértical y puede alcanzar 90 grados. El disco sella contra la abertura para parar el flujo y se puede colocar en cualquier posición entre completamente abierto y completamiento cerrado. Se usan en líneas de baja presión porque, cuando cerradas bajo presión, sería muy difícil abrirlas de nuevo a mano, por tener una presión diferencial muy alta a través de la válvula.

Figure 6






Válvulas de relieve Se usan para proteger sistemas de una sobre-presión o para el control de un proceso al dejar pasar un flujo cuando un cierta presión ha sido alcanzada. Una aplicación típica es la de un separador o la salida de una bomba de desplazamiento positivo. La figura 7 muestra la acción de una válvula de relieve. Un resorte mantiene el disco de la válvula en su lugar contra el asiento. La válvula entonces, no se abrirá hasta que la fuerza aplicada sobre el disco no sea mayor que las que aplica el resorte. Cuando eso ocurre, el flujo puede pasar a través de la boca de salida hasta que la presión del fluido se haya reducido a un valor inferior a la presión de operación de la válvula. La fuerza del resorte soltará la válvula. La válvula de relieve opera automáticamente y se puede ajustar en la fábrica o cuando se esta usando, si es necesario.

Válvulas check Son diseñadas para dejar pasar el flujo en una sola dirección y se colocan cuando no se desea un flujo”inverso” (por ejemplo a través de un medidor) o en la línea de descarga de una bomba centrífuga para impedir una succión inversa. El flujo a través de la válvula mantiene un disco en posición abierta como se ve en la figura 8. Si el flujo se detiene o cae tiene una presión menor a la contra-presión downstream, entonces la gravedad del disco y la contra-presión tendran en devolver el disco contra su asiento (figura 9). Las válvula check tienen una acción automática.

Figure 8






Válvulas de visores Esas válvulas se usan para prevenir daños y lesiones, en caso que se rompa un vidrio. (See Figure 10.) Cuando se necesita leer un nivel, ambas válvulas deberían abrirse con cuidado 1 o 1 ½ vuelta para permitir al fluido estabilizarse. La punta de la varilla impide a la bola de sellar en su asiento. Tan pronto se estabilize el nivel, abra las válvulas por completo para empujar las bolas. Para cerrar, girar la palanca en el sentido del reloj hasta que el fondo.

Válvulas de control automático Las válvulas de control automático (ACV) para controladores de aceite, gas y agua fueron diseñadas para regular el caudal en una tubería, variando el area de la sección, como respuesta a una señal de fuga de aire recibida de un controlador. La figura 11 muestra los dos tipos de válvulas de control usadas en un separado (normalmente abiertas y normalmente cerradas).

Figure 11






Performance Tipo de válvula

Regulación On / Off Aislar Flujo bi-direccional

Calidad de sello de la válvula

Compuerta No Yes Yes Yes Excellent Bola / Tapón No Yes Yes Yes Very Good Aguja Yes Yes Yes No Excellent Globo Yes Yes Yes No Good Mariposa Yes Possible No Yes Poor Relieve No Yes N/A No Very Good Check No Yes N/A No Very Good Check con bola No Yes Yes As Required Good Control autom. Yes Possible No Possible Average

Buscando fallas Si la válvula de compuerta o de globo se abre demasiado, puede quedarse “sellada” y dañada. Eso se llama “back-seating”y pone demasiado es fuerzo sobre el disco, que se puede romper. Es preferible abrir la válvula de 1 a 1 ½ vuelta despues de completamente abierta y vice-versa, porque apretar demasiado la válvula puede resultar en un daño irreversible del diso y del asiento, que conduce a una fuga o un sello. Si las válvulas no se pueden abrir con una fuerza normal, se puede utilizar una llave de tubo, pero siempre se debe usar la fuerza mínima para no proporcionar un daño mayor. ¡Asegurese también que la válvula no esta abierta! No se olvide de transformar en hábito el contar las vueltas que da para abrir y cerrar una válvula. Eso le puede salvar mucho en operaciones de slickline o wireline, o en caso de formación de hidrátos.

Seguridad Unas consideraciones que debe observar cuando esta operando válvulas:

• La dirección del flujo normalmente esta indicada con una flecha, especialmente para válvulas de globo, check y ACV.

• La direccion para abrir / cerrar con “volantes”: en el sentido del reloj para cerrar. Cuando se usa una palanca, se deja alineada con la tubería para indicar que la válvula esta abierta y a 90 grados para indicar que está cerrada.

• Válvulas estan siempre abiertas o cerradas con cuidado, cuando no hay emergencias. Cerrar demasiado rapido puede crear una ola de presión que viaja a través del sistema y que puede causar un daño importante, puede explotar la línea y dañar a personas. El fenómeno se conoce como golpe de arriete; al producirse, se escucha un ruido fuerte en la tubería.

Mantenimiento Para mayor información, refererirse al manual del constructor.

Resumen. En este capítulo hemos discutido los siguiente puntos: • Propiedades de las válvulas • Aplicaciones de los diferentes tipos de válvulas • Principios de operación • Función y limitación de las válvulas.






Las siguiente página de entrenamiento se divide en los siguientes capítulos:

• Introducción • Objetivos • Principios de operación • Seguridad • Mantenimiento • Resumen

Introducción Una válvula que selle con toda seguridad significa que se necesita impedir el flujo cuando

• Se necesita cambiar material en la línea. • Se quiere proceder a algun mantenimiento periódico y el paso de un líquido inflamable representaría un

peligro. Es posible que las válvulas no presentan una seguridad total y no se puede dejar una brida abierta durante la producción, porque las consecuencias podrian ser fatales. Por eso se usa uno de los siguientes métodos:

• Placas “lentes” (se parecen a anteojos) • Bloque doble y defogue • Ciegos de línea (algunas con sellos de anillo)

Objetivos Al completar esta sección, Ud. Debería ser capaz de completar lo siguiente:

• Reconocer los diferentes tipos de isolación y sus limitaciones. • Describir los principios de operación de los varios tipos de isolación. • Entender las ventajas y desventajas de cada tipo de isolación.

Principios de operación

Criterio de cierre Line Blinds

Spectacle Plates or Line Blinds

Double Block and Bleed

Removable Spool

Costo Lo más barato

Medio, dependiendo de la frecuencia

Medio, dependiendo de la frecuencia

Lo mas caro

Horas-hombre para cambio

Casi nulo 1 to 3 Casi nulo 2 a 6

Costo inicial Alto Bajo Muy alto Alto Certeza de aislamiento Completo Completo Sospechoso Completo Indicación visual Si Si Si, pero sospechoso Si

Uso de los cierres Las tuberías estan usualmente soldadas, salvo cuando las conexiones deben ser amovibles. En otras palabras, cuando estan conectadas a bombas, tanques, o cualquier tipo de equipo o cuando se requiere sacarlas para limpiar, extender el proceso o reparar. Esas conexiones se hacen por el medio de bridas y es donde se hacen las isolaciones.






Figure 1

Ceguador de línea Se usan para cortar el flujo hacia un equipo que esta siendo revisado o reparado. Antes de colocar el ceguador, el conducto o la sección debe ser depresurizada y vaciada de su contenido. Si involucra a hidrocárburos, la línea debe ser enjuagada y purgada con nitrógeno. El operador luego puede colocar el disco ciego. Se aflojan las tuercas primero del lado opuesta al donde se encuentra el operador hasta que se puedan operar con la mano. Si hay fuga, ocurrirá sin herir al operador y se puede volver a cerrar rapidamente; cuando se afloja facilmente, también es una indicación que toda la presion has sido defogada. Bajo circunstancias normales, las tuercas se pueden sacar y los ciegosser instalados con sellos nuevos.. Las tuercas se aprietan en diagonal para centrar las bridas y evitar un fuga. Uno puede encontrar problemas para insertar el disco ciego entre las bridas cuando no hay espaciador; especialmente cuando involucra tubería de largo diámetro.

Spectacle blinds Se parecen a los ciegos y se usan también para aislar un equipo mientras se repara o chequea. Se colocan después de una válvula del lado donde se encuentra el equipo por aislar y forman parte del sistema. Se usan donde otro método de aislamiento sería muy difícil (por ejemplo con grande diámetro de tubería). Del otro lado de la parte ciega se encuentra un espaciador, de tal manera que es solamente cuestión de remover todas las tuercas menos una, girar el ciego, remplazar los sellos y apretar las tuercas en diagonal. Figura 2 muestra 2 tipos de ciegos. En el de la izquierda, el hueco facilita la operación. La tuerca que va en ese hueco solamente se afloja un poco y todo el sistema gira alrededor de aquella tuerca hasta su posición inversa.






Válvula ciegadora de línea No se ha ilusrado mas ampliamente porque hay muchos tipos. Este tipo de válvula incorpora una placa binocular entre 2 bridas que se pueden aflojar o apretar de alguna manera fácil, permitiendo permutar su posición.

Spool amovible Aquel método se usa especialmente el mantenimiento incluye la entrada de un tanque. Es un método muy popular a pesar de ser caro y de requerir mucho tiempo para colocar, pero es a prueba de idiota y la isolación es muy visible, ademas de aislar el equipo con toda seguridad. Figura 3 muestra una línea con un spool amovible en posición, luego remplazado por bridas ciegas.

Figure 3

Doble Block y Purga Ilustrado en figura 4. Se usan a menudo en varios puntos del proceso. Recuerde que ese método se usa solamente para defogar la presión entre 2 válvulas y verificar si hay comunicación entre una parte de la planta y la otra por alguna razón operacional. Cuando se requiere hacer un mantenimiento, se debe usar uno de los métodos anteriores, porque nunca se debe confiar 100% en una válvula.

Figure 4






Seguridad Lista de consideraciones generales que se deben observar cuando se trabaja con aislamientos:

• Considerar la dirección del flujo en la línea. • Siempre asegurarse que la línea ha sido defogada. • Las líneas deben ser vaciada, enjaguadas y a veces purgadas con nitrógeno. • Llevar el EPP adecuado. • Obtener permiso de trabajo antes de abrir las líneas.

Mantenimiento Ver los manuales de mantenimiento.

Resumen En ese capítulo de entrenamiento, hemos visto:

• Propiedades de los diferentes tipos de aislamiento. • Aplicaciones comunes • Principios de operación • Función y limitaciones de cada tipo.

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