¿Problemas con las Válvulas?

Los sistemas de conducción de fluidos requieren altos estándares de seguridad y eficiencia, a fin de mantener un nivel de excelencia operacional. Entre sus componentes, las válvulas son dispositivos clave ya que regulan el paso de líquidos y gases importantes para diversos procesos industriales.

Su uso intensivo implica que estén permanentemente expuestos a riesgos que, si no se previenen o atienden correctamente, pueden afectar su operación.

Marcelo Quiroz, jefe la de carrera de Ingeniería en Mantenimiento Industrial y docente del Depto. de Mecánica de la Universidad Técnica Federico Santa María (USM) sede Concepción, sostiene que los problemas que amenazan a las válvulas industriales son variados, considerando que existen distintos tipos y funciones específicas. No obstante, señala que las fallas más comunes para la mayoría de ellas son:

-Válvula no cierra o abre al 100% del flujo.

-Taponamiento por suciedad, ya sea del fluido o de algún elemento interno de ella.

-Corrosión interna o externa de elementos y partes.

-Falla de suministro de aire o energía, en el caso de las válvulas de control.

-Válvulas con fugas de fluido por conexiones, ya sea hilos, flanges, etc.

-Descalibración del resorte (PSV's).

Desde otra perspectiva, Patricia Cuevas, Owner & Managing Director de Ingimex, plantea que los riesgos más habituales que perjudican a las válvulas son la cavitación, el flashing, los cambios en la operación y el uso de materiales no aptos para el fluido.

Arrastre y Presión

Adicionalmente, existen tres problemas que también son estimados como recurrentes por expertos en el área. Estos son el arrastre de material en el fluido, las subidas de presión y los golpes de ariete.

En cuanto al primero de ellos, el docente de la USM puntualiza que se trata de un contratiempo serio en las plantas de proceso, "ya que afecta de sobremanera el funcionamiento correcto de válvulas y, en general, de todos los equipos que componen los circuitos, como las bombas, compresores, intercambiadores de calor, etc.".

Por su parte, la ejecutiva advierte que a veces las líneas de ductos recién instaladas, o intervenidas durante el mantenimiento, no son sopladas: "Por eso, lamentablemente, en la partida se arrastra material que no es parte del fluido a transportar, generándose así daños en las válvulas, el piping y los equipos".

Respecto a las subidas de presión, Cuevas las define de manera genérica como transitorios hidráulicos. Dicho concepto se refiere a una alteración de la presión en la columna líquida que circula por una tubería, debido a maniobras bruscas o inesperadas de los mecanismos de regulación (válvulas) o de las bombas. "Estas alteraciones en la masa de agua son oscilaciones de energía y se transmiten a través del líquido, formando ondas de presión que, según su intensidad, pueden llegar a provocar serios desperfectos en la instalación, graves inconvenientes a personas e importantes perjuicios económicos y medioambientales", señala.

Desde su perspectiva, Marcelo Quiroz afirma que las alzas de presión son comunes en las plantas industriales: "Afectan a todos los equipos de un proceso productivo, lo que perjudica su integridad mecánica, ya que son diseñados, fabricados y operados a variables definidas –como presión, temperatura y naturaleza del fluido–, pero considerando a la vez que todo proceso no contempla variables lineales o fijas".

Esto quiere decir, explica el académico, que la presión y la temperatura pueden variar en un instante determinado, por lo cual los equipos operan a un 90% –presión de operación– del valor de máxima presión de trabajo permitida por diseño (MAWP). "Si esta presión/temperatura sube a rangos superiores a la del MAWP, los equipos cuentan con mecanismos de protección, como los dispositivos de alivio y presión (válvulas de seguridad y de emergencia, y discos de ruptura)", agrega.

Golpes de Ariete

Dentro de los transitorios hidráulicos, se encuentran los golpes de ariete, que según el experto son "un fenómeno que se manifiesta a través de los cambios excesivos de presión cuando la velocidad de un fluido se ve alterada (estrangulada), debido a la manipulación por personal de operaciones o por fallas en equipos como bombas, compresores y sopladores". Al respecto, precisa Quiroz, los errores humanos al manipular las aperturas y cierres de estos dispositivos son muy habituales.

Pero, además, indica que estos eventos pueden originarse en variaciones de la demanda del fluido de proceso –por ejemplo, agua, vapor o aire–, donde la válvula es una parte del sistema.
Por su parte, Patricia Cuevas comenta que estos aumentos repentinos de presión suelen provocar un ruido semejante a que la tubería fuese golpeada por un martillo. "En sistemas de vapor se habla de golpe de ariete térmico, donde el fluido de vapor se encuentra con condensado frío, lo que produce implosiones dentro de la línea", añade.

Recomendaciones

Para evitar y reducir la ocurrencia de los problemas que afectan a las válvulas industriales, los especialistas plantean recomendaciones técnicas y de gestión. Como medidas inmediatas y a corto plazo, Marcelo Quiroz propone implementar:

-Una política de uso de procedimientos de operación de válvulas.

-Entrenamiento y capacitación al personal de operaciones con relación a aberturas y cierres de válvulas.

-Instalación de filtros (strainer) en los procesos denominados "sucios".

-Un plan de cambio y re empaque de válvulas.

-Utilizar una técnica de mantenimiento predictivo, por ejemplo, medidor de caída de presión entrada/salida de válvulas.

-Cámaras termográficas, si el fluido es vapor o agua caliente.

-Micrófonos industriales para escuchar flujos de fluidos (ruidos).

A mediano y largo plazo, el docente aconseja el desarrollo de "un programa de mantenimiento preventivo/predictivo que nos ayude a revisar/cambiar de forma periódica partes y/o piezas de válvulas".

A lo anterior, Patricia Cuevas sugiere agregar la utilización de válvulas de ventosas, que evitan la acumulación de masas de aire en el interior de los ductos. Asimismo, el uso de disipadoras de onda, válvulas check, discos de ruptura y, en el caso de las tuberías de vapor, trampas mecánicas para retener el fluido. Sumado a ello, recomienda efectuar una buena selección de las válvulas que sean necesarias en el sistema y capacitar al personal para su correcto empleo.

Adicionalmente, el académico sostiene que "hoy existe una serie de normas internacionales interrelacionadas, como API, ASME, OSHA, etc., que en conjunto pueden ayudar a cuidar la salud de los equipos de una planta industrial (a eso se llama integridad mecánica) y a poner en marcha una estrategia de mantenimiento preventivo/predictivo con ese fin".

Artículo publicado en InduAmbiente 176 (mayo-junio 2022), páginas 72 a 74.