Cryogenic Ball Valves

Válvulas de bola criogénicas Son un componente crucial en varias industrias que tratan con temperaturas extremas. Estas Válvulas criogénicas Están específicamente diseñadas para soportar las bajas temperaturas encontradas en aplicaciones criogénicas, lo que las hace imprescindibles en campos como el petróleo y el gas, la industria aeroespacial y la investigación médica. Una de las características clave de las válvulas de bola criogénicas es su capacidad para mantener un buen sellado incluso a temperaturas extremadamente bajas. Esto se logra mediante el uso de materiales especializados como el acero inoxidable o el latón, que pueden soportar las tensiones térmicas asociadas a con las condiciones criogénicas. Además, estas válvulas están equipadas con con capós extendidos que proporcionan un aislamiento adicional para evitar la congelación y garantizar un funcionamiento suave. Otro aspecto importante de las válvulas de bola criogénicas es su confiabilidad. Estas válvulas están diseñadas para manejar aplicaciones de alta presión mientras mantienen excelentes capacidades de control de flujo. El diseño esférico de la válvula permite una fácil apertura y cierre, reduciendo la fricción y el desgaste de las superficies de sellado. Además, las válvulas de bola criogénicas ofrecen versatilidad en términos de opciones de instalación. Se pueden instalar horizontal o verticalmente según los requisitos específicos de la aplicación. Esta flexibilidad los hace adecuados para una amplia gama de industrias donde pueden existir limitaciones de espacio.

En la actualidad, las válvulas de bola criogénicas se utilizan comúnmente en las estaciones receptoras de GNL. El número de válvulas de bola criogénicas representa el 80% del número de válvulas en toda la estación receptora de GNL. Las fugas internas de las válvulas de bola criogénicas se producen durante el uso.

Pautas de diseño para válvulas de bola criogénicas
El diseño y la fabricación de válvulas de bola criogénicas se enfrentan a una serie de problemas técnicos, como la selección de materiales, el sellado a baja temperatura, el diseño estructural, el tratamiento de solución sólida, el tratamiento criogénico, el aislamiento térmico, la inspección de calidad, el mantenimiento y la seguridad debido a la temperatura de funcionamiento extremadamente baja. Por esta razón, existen una serie de estándares estrictos para el diseño de válvulas criogénicas. Internacionalmente, los principales estándares utilizados son BS 6364 "Válvulas criogénicas" y MSS SP-134 "Requisitos para válvulas criogénicas y sus cuerpos de válvulas o extensiones de capó". Estas dos normas estipulan de manera relativamente integral los puntos clave y las reglas para el diseño y fabricación de válvulas criogénicas. Al diseñar válvulas criogénicas, además de seguir los principios generales de diseño de válvulas, se deben cumplir requisitos especiales para el diseño de válvulas criogénicas en función de las condiciones de uso.

① Las válvulas no deben convertirse en una fuente de calor importante para los sistemas criogénicos. Esto se debe a que la entrada de calor no solo reduce la eficiencia térmica, sino que también hace que el fluido interno se evapore rápidamente si es demasiado, lo que resulta en un aumento anormal de la presión y causa peligro.
El medio de baja temperatura no debe dañar el funcionamiento del volante y el sellado del embalaje.
③ Los conjuntos de válvulas que están en contacto directo con con medios de baja temperatura deben tener estructuras a prueba de explosiones e incendios.
④ Los conjuntos de válvulas que funcionan a bajas temperaturas no se pueden lubricar, por lo que se deben tomar medidas estructurales para evitar que las piezas de fricción se rayen.

En el proceso de diseño de válvulas criogénicas, además de considerar los requisitos generales, como la capacidad de flujo de las válvulas criogénicas, también se deben considerar otros indicadores para evaluar mejor el nivel técnico de las válvulas criogénicas. El nivel técnico de las válvulas criogénicas generalmente se evalúa midiendo si el consumo de energía es razonable.

① Aislamiento térmico de válvulas criogénicas
② Enfriamiento de válvulas criogénicas
③ El rendimiento de trabajo de abrir y cerrar sellos de válvulas criogénicas.
④ Sin congelación para la superficie de la válvula criogénica

El entorno de trabajo de las válvulas criogénicas es muy diferente al de las válvulas generales. En el proceso de diseño, fabricación e inspección de válvulas criogénicas, además de cumplir con con las reglas generales para el diseño, fabricación e inspección de válvulas, también debemos prestar atención al entorno en el que se encuentran las válvulas criogénicas y realizar los ajustes adecuados.

Teoría básica
Los factores que afectan el sellado de la válvula incluyen principalmente la estructura del par de sellado, la presión específica de la superficie de sellado, las propiedades físicas del medio y la calidad del par de sellado. Sin embargo, solo entendiendo realmente el principio de sellado de la válvula y considerando completamente varios factores que afectan su sellado podemos prevenir fugas y asegurar el sellado.

Tomando como ejemplo el sellado plano, estudiamos el sellado de las conexiones de la superficie de sellado y explicamos brevemente el principio de sellado. El principio de sellado se muestra en la Figura 1. El recipiente se llena de con líquido y gas con una cierta presión y se sella con una tapa. La presión estática del medio en el recipiente es: FJ = A × P

En la fórmula, FJ es la fuerza mediática.
A es el área del medio que actúa sobre la placa de cubierta.
P es la presión estática del medio en el contenedor.

Para mantener la tapa en la posición mostrada en la figura, se debe aplicar una fuerza externa F igual a FJ en la dirección vertical de la superficie de contacto entre el recipiente y la tapa, lo que solo puede garantizar el ajuste de la cara final. Solo cuando la superficie de sellado es un plano ideal, el medio no pasará entre las superficies de unión. Para asegurar el sellado de la superficie de contacto, se debe generar una fuerza de interacción entre las superficies de sellado, es decir, la placa de cubierta debe presionarse bien contra el recipiente. Cuando la fuerza de actuación F es mayor que FJ, se generará una cierta presión específica en la superficie de sellado combinada y la planitud existente en el plano se deformará dependiendo de la presión específica. Si la deformación está dentro del límite elástico del material y produce poca deformación residual, y la propiedad de sellado se puede garantizar cuando se aplica una fuerza F a la superficie de contacto. Además de la presión específica de sellado, los factores para asegurar el sellado de la conexión también incluyen la estructura de sellado y otros. Sin embargo, entre esta serie de factores, el valor de presión específico entre las superficies de sellado juega un papel clave.