Hasta ahora, las aplicaciones criogénicas que requieren el sellado de válvulas de dos vías han utilizado principalmente dos tipos de válvulas: válvulas de globo y válvulas de bola fijas/válvulas de bola fijas de montaje superior. Sin embargo, con el exitoso desarrollo de la válvula de bola criogénica de dos vías, los diseñadores de sistemas han obtenido una opción más atractiva que las válvulas de bola tradicionales.válvulas de bola flotantesOfrece un mayor caudal, no tiene restricciones en la dirección del flujo ni en la dirección de sellado del medio, y puede operar con seguridad en condiciones criogénicas. Además, es más pequeño, más ligero y su estructura es más simple.
Los escenarios de aplicación criogénica que requieren válvulas incluyen la entrada/salida de tanques de almacenamiento para llenado y descarga, presurización de tuberías vacías cerradas, gasificación y licuefacción, tuberías multipropósito para varios sistemas en estaciones terminales de GNL, sistemas de envío y buques cisterna, sistemas de distribución, estaciones de bombeo y estaciones de llenado de combustible de GNL, así como conjuntos de válvulas de gas natural (GVU) relacionados con motores de combustible dual en barcos.
En los escenarios de aplicación mencionados, las válvulas de cierre de dos vías se utilizan generalmente para controlar y cerrar el fluido del medio. En comparación con otros tipos alternativos como...válvulas de bola, tienen varios problemas:
El coeficiente de flujo (Cv) es bajo: esto afectará la selección de todos los tamaños de tuberías relevantes y se convertirá en un cuello de botella potencial que restringirá la capacidad de flujo del sistema.
Necesidad de configurar actuadores lineales para realizar funciones de cierre y control. En comparación con los actuadores rotativos rectangulares utilizados para controlar y operar válvulas de bola y otras válvulas rotativas rectangulares, este tipo de equipo presenta una estructura más compleja y es más costoso. El costo y la complejidad estructural de un conjunto completo de válvulas y actuadores son muy elevados.
· Si se utiliza la válvula de cierre para realizar la función de apagado de emergencia requerida por muchos sistemas de GNL, la complejidad será aún mayor.
En el caso de las pequeñas instalaciones de GNL (SSLNG), los problemas mencionados anteriormente serán más evidentes, porque estos sistemas deben ser más pequeños, más rentables y tener la mayor capacidad de flujo para acortar el ciclo de carga y descarga.
El coeficiente de flujo de la válvula de bola es mayor que el de la válvula de globo del mismo tamaño. En otras palabras, su tamaño es menor sin afectar el caudal. Esto significa que el tamaño, el peso y el costo de todo el sistema de tuberías, e incluso del sistema completo, se reducen significativamente. Al mismo tiempo, puede aumentar significativamente el retorno de la inversión (ROI) de los sistemas relacionados.
Por supuesto, las válvulas de bola de flotador criogénico estándar son unidireccionales, lo que no es adecuado para los escenarios mencionados anteriormente que requieren un sellado de válvula bidireccional.
Unidireccional vs. Bidireccional
Como se muestra en la Figura 1, la válvula de bola flotante estándar para condiciones criogénicas cuenta con un orificio de alivio de presión aguas arriba para evitar que la presión se acumule y aumente cuando el medio experimenta un cambio de fase. Cuando la válvula está cerrada, el gas natural licuado (GNL) contenido en la cavidad del cuerpo de la válvula comienza a evaporarse y expandirse, alcanzando un volumen 600 veces superior al original tras su expansión completa, lo que puede provocar la rotura de la válvula. Para evitar esta situación, la mayoría de las válvulas de bola flotante estándar incorporan un mecanismo de alivio de presión de apertura aguas arriba. Por ello, las válvulas de bola tradicionales no pueden utilizarse en situaciones que requieren un sellado bidireccional.
Y aquí es donde la válvula de bola de flotador criogénica de dos vías demuestra su potencial. La diferencia entre esta válvula y la válvula criogénica unidireccional estándar es:
· No hay ninguna abertura en la bola de la válvula para aliviar la presión.
· Puede sellar fluido en ambas direcciones.
· No hay ninguna abertura en la bola de la válvula para aliviar la presión.
· Puede sellar fluido en ambas direcciones.
En la válvula de bola de flotador criogénica de dos vías, el asiento de válvula de dos vías con resorte reemplaza el mecanismo de alivio de presión de apertura aguas arriba. Este asiento de válvula con resorte puede liberar la presión excesiva generada por el gas natural licuado (GNL) contenido en la cavidad del cuerpo de la válvula, evitando así su ruptura, como se muestra en la Figura 2.
Además, el asiento de válvula con resorte ayuda a mantener la válvula con un torque más bajo y lograr un funcionamiento más suave en condiciones criogénicas.
La válvula de bola de flotador criogénica de dos vías está equipada con un anillo de sellado de grafito de segunda etapa, lo que le confiere una función de seguridad contra incendios. A menos que un accidente catastrófico provoque la quema de las piezas de polímero de la válvula, el sello secundario no entrará en contacto con el fluido. En caso de accidente, el sello de segunda etapa cumple la función de protección contra incendios.
Ventajas de las válvulas de dos vías
En comparación con las válvulas de globo, las válvulas de bola fijas y las válvulas de bola fijas de montaje superior, la válvula de bola de flotador criogénica de dos vías ofrece todas las ventajas de una válvula de bola de alto coeficiente de flujo y no presenta restricciones en la dirección del fluido ni del sellado. Puede utilizarse con seguridad en condiciones criogénicas; su tamaño es relativamente pequeño y su estructura es relativamente simple. El actuador correspondiente también es relativamente simple (rotación en ángulo recto) y miniaturizado. Estas ventajas hacen que el sistema sea más pequeño, ligero y rentable.
En comparación con las válvulas de globo, las válvulas de bola fijas y las válvulas de bola fijas de montaje superior, la válvula de bola de flotador criogénica de dos vías ofrece todas las ventajas de una válvula de bola de alto coeficiente de flujo y no presenta restricciones en la dirección del fluido ni del sellado. Puede utilizarse con seguridad en condiciones criogénicas; su tamaño es relativamente pequeño y su estructura es relativamente simple. El actuador correspondiente también es relativamente simple (rotación en ángulo recto) y miniaturizado. Estas ventajas hacen que el sistema sea más pequeño, ligero y rentable.
La Tabla 1 compara la válvula de bola flotante criogénica de dos vías con otras válvulas con funciones similares desde las perspectivas de mantenimiento, tamaño, peso, nivel de torque, dificultad de control y costo general, y resume de manera integral sus ventajas y desventajas.
Si una pequeña planta de GNL rompe con lo convencional y adopta una válvula de bola criogénica de dos vías, puede aprovechar al máximo las ventajas únicas de la válvula de bola, es decir, diámetro completo, alto caudal y alta tasa de descarga de la tubería. En términos relativos, puede soportar tuberías de menor tamaño manteniendo el mismo caudal, lo que reduce el volumen total, el peso y la complejidad del sistema, además de reducir el costo del sistema de tuberías.
El artículo anterior presentó las ventajas de su uso como válvula de cierre. Si se utiliza como válvula de control, las ventajas serán más evidentes. Si se utiliza la válvula de bola rotativa de ángulo recto, la complejidad del kit de automatización de válvulas se reduce significativamente, por lo que se ha convertido en un elemento opcional para el sistema criogénico.
El contenido más básico del kit de automatización mencionado anteriormente es la válvula de bola de flotador criogénico de dos vías simple y práctica, y el actuador giratorio rectangular con estructura simple y alta rentabilidad.
En resumen, la válvula de bola de flotador criogénica de dos vías tiene un impacto positivo significativo en el sistema de tuberías criogénicas. En pequeñas instalaciones de GNL, puede aprovechar al máximo sus ventajas.
En los últimos años, este nuevo producto ha sido verificado en aplicaciones prácticas, demostrando que tiene una importancia positiva para el costo del proyecto y el funcionamiento confiable a largo plazo del sistema.
Hora de publicación: 17 de junio de 2021