1. Consideraciones para seleccionar la conexión del extremo de la válvula
Una vez que se ha dimensionado la válvula, pero antes de que pueda seleccionarse, se deben especificar las conexiones finales de la válvula.
El tipo de conexión final para una válvula específica debe seleccionarse teniendo en cuenta los valores nominales de presión / temperatura, los materiales y la frecuencia de montaje y desmontaje. Además, las conexiones de los extremos de las válvulas deben coincidir con el diseño y las especificaciones de la tubería; se deben tener en cuenta las fuerzas de la tubería que actuarán sobre el cuerpo de la válvula. El propósito de las conexiones de los extremos es asegurar conexiones rígidas y sin fugas de tuberías a válvulas.
Hay tres métodos comunes para conectar válvulas a las tuberías y accesorios: conexión de extremo bridada, roscada y soldada.
Para el servicio general, la selección de la conexión del extremo de la válvula es una simple cuestión de si el tipo de conexión del extremo seleccionado está disponible para el tipo de válvula requerido. Pero a la hora de plantearse servicios exigentes, se deben tener en cuenta todos los factores anteriores y algunos otros específicos para determinadas aplicaciones. Esto puede significar considerar factores como erosión, corrosión, toxicidad, contaminación, peligro de incendio, peligro para la salud humana, etc. Dichos requisitos pueden surgir debido a requisitos operativos específicos para la aplicación determinada de la válvula y, por lo tanto, pueden aumentar significativamente el precio de la válvula.
Las conexiones de los extremos de las válvulas generalmente las especifica el ingeniero de diseño de tuberías y es preferible que coincidan con las especificaciones de diseño de las tuberías. Sin embargo, el diseñador de la tubería no determina las fuerzas generadas en la tubería por la acción de la válvula y debe ser informado por el ingeniero de la válvula. A continuación, se pueden seleccionar las conexiones de los extremos de la válvula adecuadas de acuerdo con la resistencia requerida para mantener la tensión de sellado de la junta en todas las condiciones de funcionamiento y el grado de estanqueidad del sello de la junta teniendo en cuenta:
2. Conexión de brida
El tipo de conexión de brida son las conexiones más fáciles de instalar o desinstalar de una tubería. Podría decirse que estas son las conexiones finales más utilizadas en la actualidad.
Por lo general, están disponibles en tamaños desde 1/2 ”(DN15) en adelante. Un punto importante a mencionar acerca de estos tipos de conexiones finales es que están aseguradas con pernos, donde el número de pernos varía de 4 a 8, hasta 12 y 16 para un tamaño nominal más alto. Por esta razón, este tipo de conexión necesita menos par de apriete que el que requiere una conexión de extremo roscado. Por lo tanto, las conexiones de extremo con bridas se pueden usar de manera efectiva para varios tipos de válvulas. Como estos se sujetan a las bridas de la tubería, montarlos o desmontarlos es rápido y sencillo.
Para asegurar un sello hermético, generalmente se coloca una junta entre la cara mecanizada de las bridas. El tipo de junta puede ser no metálica, metálica o una combinación de materiales no metálicos / metálicos, depende de las condiciones de servicio y del tipo de brida.
Hay varios tipos de bridas que se utilizan más ampliamente en la actualidad: Brida de cara elevada - RF, Brida de cara plana - FF, Brida de junta tipo anillo - RTJ.
2.1 Brida de cara elevada - RF
El tipo más común utilizado en aplicaciones de plantas de proceso son las bridas de cara elevada. Se prefiere esta brida porque sus superficies de junta elevadas por encima de la cara del círculo de empernado como muestra la Figura 2. Este diseño permite el uso de una amplia combinación de diseños de juntas, incluidos los tipos de láminas de anillo plano y compuestos metálicos, como los tipos enrollados en espiral y de doble camisa.
La intención del diseño de la brida RF es concentrar más presión en un área de junta más pequeña y, por lo tanto, aumentar la capacidad de contención de presión de la junta.
2.2 Cara plana - FF
La cara plana - brida FF (Fig.3) tiene una superficie de junta que está en el mismo plano que la cara del círculo de empernado. Las aplicaciones que utilizan bridas de cara plana son con frecuencia aquellas en las que la brida de acoplamiento o el accesorio con brida están hechos de una pieza fundida (por ejemplo, válvulas de bronce y hierro). Además, de acuerdo con ASME B31.1, al conectar bridas de hierro fundido de cara plana a bridas de acero al carbono, se debe quitar la cara elevada de la brida de acero al carbono y se requiere una junta de cara completa.
En general, lo importante a tener en cuenta es que ninguno de estos tres tipos de bridas más utilizados es intercambiable entre tipos.
2.3 A Junta tipo anillo - RTJ
Una junta de tipo anillo también puede tener una cara de junta elevada, con la diferencia de que la ranura del anillo se mecaniza en esta cara. Esta ranura acomodará una junta de anillo de acero para el acoplamiento de la brida.
Las bridas RTJ se utilizan en aplicaciones de alta presión, típicamente para # 600 y superiores y / o clasificaciones de alta temperatura por encima de 800 ° F. Para la junta, es un anillo estilo R ampliamente utilizado que se fabrica de acuerdo con ASME B16.20 utilizado con bridas ASME B16.5. Las juntas de tipo R (Fig.5) vienen en su mayoría en forma ovalada, pero también hay configuraciones octagonales.
3 Conexión por tornillo
La mayoría de las válvulas con conexiones roscadas se fabrican con roscas de tubería hembra, aunque para algunos propósitos especiales pueden venir con otros tipos de conexiones roscadas.
Las conexiones de extremo atornillado se utilizan principalmente en válvulas pequeñas, ofrecen más economía que los extremos con brida. Se usa ampliamente para válvulas de bronce / latón y, en menor medida, en válvulas de hierro y acero. Las roscas generalmente especificadas son NPT hembra ahusadas (o alternativamente como BSPT, que difiere ligeramente en el ángulo ahusado de 55 ° en lugar de grados en lugar de 60 ° como es para NPT) en el cuerpo de la válvula.
Mientras que NPT refuerza las conexiones cónicas, la unión hermética a la presión se realiza en las roscas, hay roscas NPS que vienen como conexiones paralelas. Para la conexión NPS, la junta hermética a presión se hace comprimiendo una arandela o junta contra la cara del extremo de una válvula.
El estilo de conexión por tornillo generalmente se limita a válvulas de no más de 2" (en casos raros hasta 6"), no se recomienda para servicio a temperaturas elevadas. El mantenimiento de la válvula puede complicarse con conexiones de extremo atornilladas si es necesario sacar el cuerpo de la tubería porque la válvula no se puede quitar sin romper una junta bridada o conexión de unión para permitir desenroscar el cuerpo de la válvula de la tubería.
4 Conexión final soldada
Los extremos soldados de las válvulas son herméticos a todas las presiones y temperaturas, como la presión / temperatura del material de la válvula, y se utilizan normalmente para válvulas de mayor diámetro. Los extremos de soldadura vienen en dos estilos de soldadura por enchufe - SW y soldadura a tope - BW.
4.1 Extremo de soldadura a enchufe - SW
Los extremos SW (como se muestra en la Figura 7) se preparan perforando en cada extremo de la válvula un casquillo con un diámetro interior ligeramente mayor que el diámetro exterior de la tubería. La tubería se desliza en el receptáculo donde se topa con un hombro y luego se une a la válvula con una soldadura de filete. Los extremos SW en un tamaño dado son dimensionalmente iguales independientemente del horario de la tubería.
4.2 Extremo de soldadura a tope - BW
Los extremos BW se preparan biselando cada extremo de la válvula para que coincida con un bisel similar en la tubería. Luego, los dos extremos se unen a la tubería y se unen con una soldadura de penetración completa. Este tipo de junta se utiliza en todos los estilos de válvulas y la preparación del extremo debe ser diferente para cada programa de tubería.
Los extremos soldados a tope se utilizan sólo en válvulas de acero, normalmente en tamaños 2" y hacia arriba, para las aplicaciones de mayor presión / temperatura en tuberías que no requieren un desmantelamiento frecuente.
En general, las válvulas de extremo soldado son más difíciles de sacar de la línea y obviamente están limitadas a materiales manejables, por lo que su costo inicial es más económico que en otros tipos de conexiones.