Qué son las válvulas criogénicas

Las válvulas criogénicas están diseñadas para funcionar eficazmente a temperaturas extremadamente frías, lo que las hace indispensables en las industrias petroquímica y aeroespacial, donde es necesaria la manipulación de fluidos a baja temperatura. La definición de temperatura criogénica varía según la industria, pero en términos generales, las válvulas criogénicas pueden funcionar eficazmente entre -40℉ (-40℃) y temperaturas muy por debajo de -320℉ (-196℃). Este artículo tratará sobre los usos de las válvulas criogénicas, sus diferentes tipos, las normas que se les aplican y las pruebas que garantizan su fiabilidad.

Usos de las válvulas criogénicas

Las válvulas criogénicas son componentes esenciales para que las instalaciones industriales aprovechen el poder de las temperaturas criogénicas para diversas aplicaciones únicas. Mediante la utilización de estas válvulas, las empresas pueden beneficiarse de una mejora en la calidad del producto, una reducción de costes y un aumento de la eficiencia. Estas son algunas de las aplicaciones críticas para las que pueden utilizarse las válvulas criogénicas:

• Gases licuantes como el oxígeno, el nitrógeno y el argón
• Refrigeración y almacenamiento de imanes superconductores en numerosas aplicaciones científicas e industriales
• Almacenamiento y transporte de gas natural licuado
• Molienda criogénica de materiales
• Separación de componentes de mezclas gaseosas  
• Refrigeración de componentes electrónicos  
• Procesamiento y almacenamiento de muestras biológicas

Tipos de válvulas criogénicas

Una serie de aplicaciones criogénicas requieren tipos de válvula adecuados para garantizar un rendimiento óptimo. Seleccionar el tipo de válvula adecuado para cada aplicación es esencial, ya que todas las válvulas criogénicas deben proporcionar un cierre hermético para evitar fugas costosas y potencialmente peligrosas. Con el tipo de válvula adecuado, los sistemas criogénicos pueden garantizar la seguridad y eficacia de la aplicación.

• Válvulas de mariposa criogénicas

Las válvulas de mariposa criogénicas son una excelente elección para aplicaciones criogénicas. Su diseño de triple desplazamiento y su cierre metal-metal proporcionan un cierre hermético con integridad a largo plazo. Ofrecen una acción rápida de apertura y cierre, lo que las hace ideales para el funcionamiento a distancia. Además, ofrecen un rendimiento superior a temperaturas extremas y son increíblemente duraderas, lo que las convierte en la elección perfecta para cualquier aplicación criogénica.

• Válvulas de globo criogénicas

Las válvulas de globo criogénicas ofrecen un rendimiento y una fiabilidad superiores a temperaturas extremas. Con una forma esférica y un disco que gira 90° respecto al asiento del cuerpo, estas válvulas proporcionan un sellado fiable a largo plazo. Además, las válvulas de globo criogénicas están diseñadas para resistir la erosión durante periodos prolongados, lo que las hace perfectas para sistemas con caudales elevados.

• Válvulas de bola criogénicas

Las válvulas de bola criogénicas son ideales para aplicaciones que requieren una estanquidad fiable, bajas caídas de presión y características de caudal eficientes. Su diseño exclusivo incorpora un espacio de vapor de altura suficiente que permite la gasificación por debajo del prensaestopas, garantizando que la empaquetadura del prensaestopas mantenga una temperatura próxima a la del entorno circundante, limitando la conducción térmica entre el interior y el exterior de la válvula. Además, su robusta construcción minimiza los problemas de desgaste a lo largo de las juntas y la bola, lo que las convierte en la opción preferida para vías de flujo sin restricciones.

• Válvulas de compuerta criogénicas

Las válvulas de compuerta criogénicas son una opción excelente para aplicaciones que requieren una caída de presión mínima y unas características de caudal deseables. La compuerta en forma de cuña permite un funcionamiento suave y eficaz, pero tiene algunas limitaciones. Las válvulas de compuerta son más caras y difíciles de accionar que las válvulas de mariposa, lo que las hace menos adecuadas para el accionamiento remoto. Además, el desgaste puede ser un problema cuando las válvulas se accionan con frecuencia. Por otro lado, las válvulas de compuerta son menos propensas a fallos de estanqueidad por flujo frío que las válvulas de bola con juntas de teflón.

Normas para válvulas criogénicas

To ensure the highest quality of cryogenic valve services, most companies adhere to industry-standard engineering requirements such as MSS SP-134, BS 6364, ASME 16.34, and ISO 21011.      These standards provide the necessary guidelines to ensure cryogenic valves’ safety, reliability, and performance. By adhering to these standards, companies are guaranteed to receive the best possible service for their cryogenic valve needs.

• MSS SP-134

El MSS SP-134 es el código de válvulas criogénicas utilizado en Norteamérica. Proporciona requisitos exhaustivos para materiales, diseño, dimensiones, fabricación, pruebas de presión y exámenes no destructivos de válvulas con extensiones de cuerpo/bonetes.      

• BS 6364

La norma BS 6364 se ha desarrollado como norma británica para el diseño, la fabricación y el ensayo de válvulas para su uso en aplicaciones criogénicas. Esta norma garantiza que estas válvulas se fabriquen y diseñen conforme a los más altos estándares de seguridad y calidad, proporcionando un rendimiento fiable y robusto a temperaturas extremas.

• ASME 16.34

ASME 16.34 es una norma esencial que describe especificaciones significativas para piezas de válvulas, como bridas, roscas, extremos de soldadura y mucho más. Esta norma garantiza la seguridad y fiabilidad de las válvulas proporcionando requisitos para pruebas de presión, selección de materiales, extracción de bridas y continuidad eléctrica. Además, especifica el tamaño nominal de las tuberías y los requisitos de marcado de las mismas.

• ISO 21011

ISO 21011 es una norma internacional que proporciona orientación y requisitos exhaustivos para el diseño, la fabricación y el ensayo de válvulas para el funcionamiento de fluidos criogénicos. Esta norma abarca desde el funcionamiento a temperatura ambiente hasta temperaturas criogénicas extremas, garantizando la seguridad y fiabilidad de cualquier válvula utilizada en estas aplicaciones. Además, las especificaciones guían cualquier modificación necesaria en las válvulas para operar con fluidos criogénicos. Con esta norma, los ingenieros y fabricantes pueden garantizar los máximos niveles de seguridad, fiabilidad y rendimiento al trabajar con fluidos criogénicos.

Otras normas

Además de las normas relacionadas con el funcionamiento de las válvulas criogénicas, existen otras normas que pueden resultar beneficiosas cuando se trabaja con estos dispositivos. Entre ellas se incluyen:

• ISO 5208: Pruebas de presión de válvulas criogénicas
• ISO 10434: Las válvulas criogénicas son compuertas de acero con bonete atornillado para las industrias petrolera, petroquímica y afines.
• ISO 11114-1:Compatibilidad de materiales con contenido de gas para botellas de gas transportables y válvulas metálicas
• ISO 11114-2: Compatibilidad de los materiales de las botellas de gas transportables y de las válvulas no metálicas con el contenido de gas
• ISO 15761: Válvulas metálicas de compuerta, globo y retención en acero hasta el tamaño DN 100 para la industria del petróleo y el gas
• ISO 17292: Válvulas de bola metálicas para la industria petrolera, petroquímica y afines
• ISO 21010: Recipientes criogénicos y compatibilidad de gases y materiales
• ISO 21028-1y ISO 21028-2: Requisitos de tenacidad de los materiales a bajas temperaturas
• ISO 23208: Limpieza de recipientes para servicio criogénico

Pruebas de válvulas criogénicas

Probar las válvulas criogénicas es un paso fundamental para garantizar su correcto funcionamiento. Todas las válvulas se someten a pruebas rigurosas, y las criogénicas no son una excepción. Para garantizar un funcionamiento correcto, siempre se deben realizar las siguientes pruebas al probar las válvulas criogénicas:

1. Prueba de resistencia del caparazón: Depending on the system’s working pressure and other characteristics, this could be a hydrostatic or pneumatic test. To ensure reliable performance, the test should be conducted to a level of 1.5 times the maximum working pressure of the system – as per industry guidelines.
2. Prueba de estanqueidad de la carcasa y el asiento:Para garantizar un entorno seguro, las pruebas de estanqueidad de la carcasa y el asiento son esenciales. Presurice el sistema a 1,1 veces la presión máxima de trabajo para las pruebas neumáticas. Aumente la presión a 1,3 veces la presión máxima de trabajo para las pruebas hidrostáticas. Esto garantiza que todos los componentes se prueben a fondo y que se detecte y rectifique cualquier fuga o deficiencia.
3. Prototipo criogénico y prueba de producción: Garantice el cumplimiento de las normas BS 6364 con rigurosas pruebas criogénicas de prototipos y producción. Ingenieros experimentados utilizarán los últimos protocolos y equipos de ensayo para garantizar que su producto cumple las normas de calidad y rendimiento más exigentes.