Las clases de fuga de la válvula de control definen el flujo permitido a través de un asiento de válvula cerrado bajo condiciones de prueba específicas. Las Clases II, III y IV proporcionan límites de fuga de asientos metálicos progresivamente más estrictos, mientras que la Clase V aplica un criterio de fuga de líquido dependiente de la presión y el tamaño del puerto y la Clase VI aplica un límite de fuga de gas muy bajo comúnmente asociado con asientos elásticos. La clase VI no debe describirse automáticamente como fuga de cero absoluto. La especificación de compra debe identificar el estándar, la clase, el medio de prueba, el diferencial de presión, la dirección del flujo, la condición de temperatura y la construcción del asiento seleccionado.
Una válvula de control puede regular el flujo con precisión y aún así permitir que algo de líquido pase a través del asiento cuando se le ordena cerrar. Si esa fuga es aceptable depende del servicio del proceso, el diseño del asiento, el diferencial de presión, la temperatura, el medio y la clase de fuga especificada para el proyecto.
la frase “cierre hermético” no es lo suficientemente preciso para la contratación. Un proveedor puede interpretarlo como un requisito estándar de asiento metálico Clase IV, mientras que otro puede asumir un requisito de asiento elástico Clase VI. Luego, la válvula puede fabricarse, accionarse y probarse según expectativas diferentes, aunque ambas cotizaciones utilicen términos similares.
Esta guía explica Clases de fuga de válvulas de control., en qué se diferencian las clases I a VI, por qué la clase VI no es automáticamente “fuga cero” y qué deben indicar los compradores en la hoja de datos y la orden de compra.
Primero separe tres tipos diferentes de fugas de válvulas
Antes de analizar las clases de fugas de los asientos, distinga la ruta de fuga que se está evaluando.
| Tipo de fuga | Ruta de fuga | Verificación principal |
|---|---|---|
| Fugas en el asiento | A través del tapón cerrado, disco o elemento de cierre giratorio y asiento | Prueba de fuga del asiento de la válvula de control |
| Fuga externa en el límite de presión | A través del cuerpo, del casquete, de la junta, de juntas roscadas o de retención de presión | Prueba de presión hidrostática o de carcasa |
| Fuga de emisiones fugitivas | Principalmente a través de empaquetadura del vástago y sellos dinámicos a la atmósfera. | Requisitos de producción y calificación de emisiones fugitivas aplicables |
Un asiento Clase VI no prueba que la empaquetadura del vástago tenga bajas emisiones fugitivas. Asimismo, una prueba exitosa de la carcasa hidrostática no establece la clase de fuga de asiento cerrado.
¿Qué estándares se aplican?
Con frecuencia se utilizan dos referencias para la inspección de la válvula de control de temperatura ambiente y la prueba de fugas del asiento:
- ANSI/FCI 70-2-2021 — Norma para pruebas de fugas en el asiento de la válvula de control
- CEI 60534-4:2021 — Válvulas de control de procesos industriales, inspección y pruebas de rutina.
El proyecto deberá indicar qué norma y edición rigen el pedido. No escriba sólo “clase de fuga ANSI” o “clase de fuga IEC” sin identificar la referencia completa.
Los servicios especiales pueden requerir procedimientos adicionales o diferentes. Por ejemplo, las pruebas de fugas de asientos criogénicas y de baja temperatura deben especificarse por separado en lugar de asumir que una prueba ambiental demuestra la estanqueidad en servicio en frío.
Una clase de fuga es significativa sólo cuando está conectada a un estándar, método de prueba y condición de prueba definidos.
Clases de fuga de la válvula de control I a VI
Las clases representan diferentes niveles y métodos de fuga permitida. Un número de clase más alto no significa que todas las válvulas puedan o deban suministrarse en esa clase.
| clase | Interpretación general | Uso típico de ingeniería | Limitación importante |
|---|---|---|---|
| Clase I | No hay prueba de fugas de asiento de producción definida a menos que se acuerde lo contrario | Deberes en los que la estanqueidad del cierre no es un requisito rector | No debe interpretarse como un rendimiento de fuga medido. |
| Clase II | Fuga probada relativamente permisiva, comúnmente expresada como porcentaje de la capacidad nominal | Aplicaciones seleccionadas con asientos metálicos donde se aceptan fugas moderadas en asientos cerrados | No es apropiado cuando las fugas crean un problema de seguridad, contaminación o pérdida de energía. |
| Clase III | Más estricto que la Clase II, todavía generalmente basado en la capacidad | Requisito de cierre intermedio con asiento metálico | Debe compararse con las consecuencias reales del proceso. |
| Clase IV | Requisito común de válvula de control con asiento metálico más estricto | Control general de procesos donde se requiere un cierre controlado pero no es necesaria la estanqueidad del asiento elástico | No significa cero fugas |
| Clase V | Límite de fuga de líquido muy estricto relacionado con el diferencial de presión y el tamaño del asiento o del puerto | Aplicaciones de asientos metálicos de alta presión o alta temperatura después de la revisión del diseño | Requiere un acabado de acabado adecuado, carga del asiento, fuerza del actuador y condiciones de prueba controladas. |
| Clase VI | Límite de fuga de gas muy bajo comúnmente asociado con asientos elásticos o de composición | Tareas limpias con gas o líquido que requieren un rendimiento de asiento cerrado muy ajustado | No es una garantía universal de cero fugas absolutas en condiciones de servicio. |
Bajo el sistema FCI comúnmente utilizado, las Clases II, III y IV a menudo se resumen en una fuga máxima igual a aproximadamente 0,5%, 0,1% y 0,01% de la capacidad nominal de la válvula bajo las condiciones de prueba especificadas. La Clase V y la Clase VI utilizan diferentes métodos de aceptación en lugar de simplemente continuar con la misma secuencia porcentual.
Los criterios de aceptación exactos, la presión de prueba, el medio de prueba, la duración y el método de medición deben tomarse de la norma autorizada especificada y del procedimiento de proyecto aprobado.
Por qué la clase VI no es automáticamente “fuga cero”
La Clase VI se describe con frecuencia en documentos comerciales como "hermética a las burbujas" o "cero fugas". Estas frases pueden crear expectativas incorrectas.
La Clase VI define una tasa de fuga permitida muy baja bajo una prueba de producción específica. No prueba que ninguna molécula pueda pasar a través del asiento bajo cada presión de servicio, temperatura, medio e historial de funcionamiento.
La fuga de servicio real puede verse influenciada por:
- Cambio de temperatura después de las pruebas de fábrica.
- Expansión o contracción térmica de piezas decorativas.
- Partículas atrapadas en el asiento.
- Hinchazón, endurecimiento o ataque químico del asiento.
- Presión de suministro del actuador reducida
- Ajuste incorrecto del actuador
- Dirección del flujo y desequilibrio de presión.
- Erosión, cavitación o daños por destellos.
- Ciclismo repetido y desgaste prolongado del asiento.
Cuando el proceso requiere aislamiento positivo para mantenimiento o seguridad, el diseño puede requerir una válvula de aislamiento separada, una disposición de doble bloque, una conexión de purga u otro método de aislamiento diseñado. Una válvula de control de estrangulamiento no debe considerarse automáticamente como la única barrera de aislamiento de mantenimiento.
Clase IV vs Clase V vs Clase VI
Estas son las clases de cierre de válvulas de control que se analizan con más frecuencia, pero representan diferentes enfoques de diseño y prueba.
| Factor de selección | Clase IV | Clase V | Clase VI |
|---|---|---|---|
| Concepto típico de asiento | Asiento metálico | Asiento de metal de alta calidad o molduras de diseño especial | Asiento a menudo elástico, elastomérico o de composición. |
| Capacidad de temperatura | Amplio cuando el material es adecuado | A menudo seleccionado para servicios exigentes de asientos metálicos a alta temperatura. | Limitado por el material del asiento blando o de composición |
| Medios sucios o abrasivos | Puede ser más tolerante dependiendo del diseño del acabado. | Requiere revestimiento duro, acabado superficial y revisión de erosión. | El asiento blando puede dañarse por partículas o abrasión. |
| Demanda del actuador | Carga normal del asiento diseñado | Puede requerir una fuerza de asiento mayor y cuidadosamente controlada | Debe comprimir el asiento blando sin forzarlo demasiado. |
| Ventaja principal | Práctico cierre con asiento metálico para servicios generales | Rendimiento de asiento de metal muy ajustado | Fugas de prueba de producción muy bajas |
| Limitación principal | Mayores fugas permitidas que las Clases V o VI | Mecanizado, lapeado, actuador y control de pruebas más exigentes | El material del asiento puede limitar la presión, la temperatura, la resistencia química y la durabilidad. |
Asiento blando versus asiento metálico para la selección de clases de fugas
Válvulas de control con asiento metálico
Los asientos metálicos se seleccionan comúnmente para altas temperaturas, alta caída de presión, servicio abrasivo, vapor, flasheo, riesgo de cavitación o aplicaciones donde un asiento blando se deformaría o deterioraría.
La estanqueidad del asiento metálico depende de:
- Geometría del enchufe y del asiento
- Precisión y concentricidad del mecanizado
- Calidad de lapeado y acabado superficial
- Selección de revestimiento duro o revestimiento
- Alineación de guía
- Alineación del vástago y del actuador
- Fuerza de asiento requerida
- Dirección de presión y fuerza desequilibrada.
La clase IV es común para las válvulas de control generales con asiento metálico. Es posible que se requiera Clase V para un servicio de alta presión más estricto, pero se debe confirmar con el cuerpo, el interno, el diferencial de presión y el actuador seleccionados.
Válvulas de control de asiento blando
Los asientos blandos o compuestos pueden soportar un cierre muy hermético en un servicio limpio adecuado. Los materiales de asiento comunes pueden incluir compuestos a base de PTFE, elastómeros o polímeros de ingeniería, según el diseño seleccionado.
El asiento debe ser revisado para:
- Temperatura máxima y mínima
- Compatibilidad química
- Diferencial de presión
- Riesgo de extrusión o deformación.
- Daño por partículas
- Conjunto de compresión
- Requisitos de servicio a prueba de incendios o peligrosos
Especificar la Clase VI sin identificar el material del asiento y la condición del proceso puede crear una válvula que pase una prueba de aire de fábrica pero que tenga un asiento inadecuado para el servicio real.
Para decisiones sobre acabados y materiales de los asientos, revise la Guía de selección de materiales de internos de válvulas.
Por qué el tamaño del actuador afecta las fugas del asiento
La clase de fuga del asiento se aplica al paquete completo de válvula y actuador, no solo al cuerpo de la válvula.
El actuador debe proporcionar suficiente empuje o torsión de cierre bajo la condición de utilidad mínima disponible. El cálculo debe considerar:
- Diferencial de presión de cierre máximo
- Dirección del flujo y fuerza del proceso desequilibrada.
- Carga del asiento requerida por la clase seleccionada
- Empaquetadura y fricción de guía.
- Rango de resorte o salida del actuador en toda la carrera
- Presión mínima de aire para instrumentos
- Acción de apertura o cierre fallido
- Ajuste del posicionador y del banco
Una fuerza demasiado pequeña puede impedir la clase de fuga requerida. Una fuerza excesiva puede dañar un asiento blando, deformar las piezas decorativas, aumentar la fricción o acortar la vida útil.
No resuelva un problema de fuga aumentando la fuerza del actuador sin confirmar la carga del asiento y la fuerza del vástago permitidas por el fabricante de la válvula.
Para una selección completa del paquete, consulte la Guía de selección de actuadores de válvulas.
Condiciones de prueba que deben confirmarse
Dos pruebas descritas como “Clase VI” no son necesariamente equivalentes si las condiciones de la prueba difieren.
| Artículo de prueba | Por qué es importante |
|---|---|
| Norma y edición aplicables | Define la clase, configuración, método de aceptación y base de informes. |
| Medio de prueba | El aire, el nitrógeno o el agua se comportan de manera diferente y utilizan diferentes métodos de medición. |
| Diferencial de presión de prueba | La fuga y la fuerza de asiento pueden cambiar con la presión diferencial |
| Dirección del flujo | La presión puede ayudar u oponerse al asiento según el diseño de la válvula. |
| Posición de la válvula y alimentación del actuador. | Confirma si la prueba utiliza la fuerza de cierre normal del actuador y las condiciones de servicio acordadas. |
| Temperatura | Los resultados de las pruebas ambientales no representan automáticamente un servicio caliente o criogénico. |
| Estabilización y duración. | La válvula y el sistema de medición necesitan un período definido antes de que se registre la aceptación. |
| Método de medición | Los métodos de flujo volumétrico, recolección de líquidos o recuento de burbujas tienen diferentes límites y precisión |
Prueba ambiental versus condición de servicio real
La prueba de fugas del asiento de producción normalmente es una prueba de aceptación controlada en fábrica. No es una simulación completa de todas las condiciones del proceso.
Servicio de alta temperatura
Las válvulas de vapor y de proceso en caliente pueden experimentar expansión térmica, cambios en la holgura de las guías, distorsión del material y contacto diferente del asiento después del calentamiento. El proyecto debe identificar si una prueba de fuga ambiental es suficiente o si se requiere una verificación adicional del servicio en caliente.
Servicio criogénico y de baja temperatura
El servicio en frío puede cambiar las dimensiones, el contacto del asiento y el comportamiento del material. Las fugas del asiento criogénico deben especificarse según la norma de baja temperatura aplicable y el procedimiento del proyecto en lugar de inferirse de una prueba ambiental de Clase IV, V o VI.
Medios sucios, abrasivos o cristalizantes
Una prueba limpia de fábrica no puede reproducir incrustaciones de óxido, partículas de catalizador, lodos, cristalizaciones o depósitos. Cuando el medio puede contaminar el asiento, el estilo del cuerpo de la válvula, la dirección del flujo, el lavado y el acceso para mantenimiento pueden ser más importantes que seleccionar la clase de catálogo más estricta.
No especifique automáticamente la clase más estricta
Una clase de fuga más ajustada puede aumentar el costo de la válvula, el tamaño del actuador, la complejidad del ajuste, la sensibilidad del mantenimiento y el tiempo de entrega. También puede obligar al uso de un asiento blando que no sea adecuado para la temperatura o el medio del proceso.
Seleccione la clase de consecuencia de la fuga:
- ¿Puede la fuga contaminar otro producto?
- ¿Puede sobrepresionar el equipo aguas abajo?
- ¿Puede desperdiciar vapor, gas combustible o un costoso fluido de proceso?
- ¿Puede crear una reacción peligrosa o una liberación al medio ambiente?
- ¿La válvula sólo necesita estrangulación o también debe proporcionar cierre operativo?
- ¿Está disponible una válvula de aislamiento separada?
- ¿Sobrevivirá un asiento blando a la presión, la temperatura y el medio?
La clase correcta es el requisito práctico más estricto justificado por el proceso, no automáticamente la clase más alta que figura en una hoja de datos de plantilla.
Ejemplos de selección basada en aplicaciones
| Solicitud | Posible punto de partida | Revisión adicional |
|---|---|---|
| Control general del flujo de agua. | Clase IV o más hermético según necesidad del proceso. | Calidad del agua, material del asiento, diferencial de cierre y fuerza del actuador. |
| Control de vapor a alta temperatura | Asiento metálico Clase IV o Clase V después de revisión | Temperatura, revestimiento duro, crecimiento térmico, caída de presión y ruido. |
| Gas limpio que requiere un cierre muy hermético | Se puede considerar la clase VI. | Compatibilidad con asientos blandos, seguridad contra incendios, presión y requisitos de aislamiento reales |
| Lodo abrasivo | No seleccione solo por clase | Estilo de carrocería, tamaño de partículas, erosión, lavado y durabilidad del asiento. |
| Líquido o gas criogénico | Requisito de fuga de frío específico del proyecto | Estándar de prueba de baja temperatura, contracción del material y diseño de casquete extendido |
Lista de verificación de RFQ de clase de fuga de válvula de control
- Estándar y edición: ANSI/FCI 70-2-2021, IEC 60534-4:2021 o la referencia especificada por el proyecto.
- Clase de fuga requerida: identificar la clase explícitamente.
- Tipo de válvula: válvula de globo, angular, giratoria, de obturador excéntrico, de mariposa u otro diseño de válvula de control.
- Construcción del asiento: Asiento de metal, metal endurecido, elástico o compuesto.
- Medio: nombre del fluido, composición, sólidos y riesgo de contaminación.
- Temperatura de funcionamiento y diseño: incluyen casos de baja o alta temperatura.
- Presión diferencial de cierre máxima: no sólo el diferencial de funcionamiento normal.
- Dirección del flujo: flujo para abrir, flujo para cerrar o dirección definida por el proyecto.
- Acción fallida: falla de apertura, falla de cierre o falla en el lugar.
- Alimentación mínima del actuador: presión de aire, presión hidráulica o condición eléctrica.
- Medio de prueba y presión: Indique los requisitos del proyecto cuando sean diferentes del estándar predeterminado.
- Requisito de testigo: Comprador, tercero o revisión de documentos únicamente.
- Registros requeridos: informe de prueba, registro de calibración, ajuste del actuador y certificado de inspección.
- Servicio especial: requisitos de emisiones criogénicas, de oxígeno, a prueba de incendios, peligrosas, tóxicas o fugitivas.
¿Qué debe aparecer en el informe de prueba?
- Número de etiqueta de válvula, modelo, tamaño y clase de presión
- Identificación de carrocería y acabado.
- Material del asiento y clase de fuga.
- Norma de prueba aplicable y edición
- Medio de prueba y temperatura.
- Diferencial de presión de prueba y dirección del flujo
- Tipo de actuador, presión de suministro y acción de falla
- Resultado de fuga medido y aceptación.
- Duración de la prueba y método de medición.
- Fecha de prueba, identificación del equipo y aprobación del inspector.
El informe debe corresponder exactamente al conjunto de válvula y actuador que se envía. Un certificado genérico que no identifica la etiqueta de la válvula, la clase y la condición de prueba proporciona un valor de proyecto limitado.
Relación con el tamaño de la válvula de control y la selección de accesorios
La clase de fuga debe confirmarse después de que se haya establecido el cuerpo de la válvula de control básica y el concepto de internos.
Un requisito de asiento muy ajustado puede afectar:
- Material de acabado y construcción del asiento.
- Empuje o par del actuador
- Flujo mínimo controlable
- Fricción y banda muerta
- Capacidad de temperatura
- Resistencia a la cavitación y al destello.
- Estrategia de mantenimiento y repuestos
Para conocer la secuencia de selección completa, lea el Guía de selección de válvulas de control. El Cv requerido, los viajes previstos y los casos operativos deben establecerse utilizando Cómo dimensionar una válvula de control.
Confirme el requisito de fuga antes de la cotización
Envíe a Vcore Valve el tipo de válvula de control, medio, diferencial de presión, temperatura, estándar y clase de fuga, preferencia de asiento, acción de falla del actuador y requisitos de inspección. Podemos revisar la válvula, los internos, el asiento y el actuador como un solo paquete diseñado.
Recursos técnicos relacionados
- Guía de selección de válvulas de control
- Cómo dimensionar una válvula de control
- Igual porcentaje frente a válvula de control lineal
- Guía de selección de materiales de internos de válvulas
- Opciones de ajuste de válvula de control para cavitación y reducción de ruido
- Guía de selección de actuadores de válvulas
- Métodos de prueba de presión de válvulas
- Productos de válvulas de control industriales
Referencias técnicas
- Instituto de Control de Fluidos — ANSI/FCI 70-2-2021, Prueba de fugas del asiento de la válvula de control
- IEC 60534-4:2021: Inspección y pruebas de rutina de válvulas de control de procesos industriales
- Serie ISA-75: Diseño, pruebas y estándares de rendimiento de válvulas de control
Preguntas frecuentes
¿Qué es la clase de fuga de una válvula de control?
Define el flujo máximo permitido a través de un asiento de válvula de control cerrado bajo las condiciones de prueba especificadas por la norma aplicable.
¿La fuga de la válvula de control Clase VI es igual a cero fuga?
No. La Clase VI permite una tasa de fuga medida muy baja bajo una prueba específica. No debe describirse como una fuga absoluta garantizada en todas las condiciones de servicio.
¿Cuál es la diferencia entre Clase IV y Clase V?
La Clase IV es un requisito común de asiento metálico más estricto basado en la capacidad nominal. La Clase V utiliza un criterio de fuga de líquido más estricto relacionado con el diferencial de presión y el tamaño del asiento o del puerto.
¿La Clase VI siempre requiere un asiento blando?
La clase VI se asocia comúnmente con asientos elásticos o de composición, pero se debe confirmar el diseño de la válvula seleccionada y la capacidad del fabricante. No asuma que todas las válvulas de asiento metálico pueden alcanzar la Clase VI.
¿Puede una válvula de control reemplazar una válvula de aislamiento?
No automáticamente. Cuando se requiere un aislamiento positivo para mantenimiento o seguridad, el diseño de la tubería puede necesitar una válvula de aislamiento separada o una disposición de doble bloque diseñada.
¿Por qué el actuador afecta la clase de fuga?
El actuador debe proporcionar la fuerza o torsión de asiento requerida en el diferencial de cierre máximo y el suministro de servicios públicos mínimo disponible. Una fuerza o un ajuste incorrectos pueden impedir que la válvula cumpla con la clase especificada.
¿Una prueba ambiental del asiento demuestra el rendimiento de fugas criogénicas?
No. El servicio criogénico y de baja temperatura requiere el procedimiento y la norma de prueba de frío aplicables porque la contracción del material y el comportamiento del asiento pueden cambiar significativamente a baja temperatura.
¿Qué se debe incluir en la especificación de fugas de una válvula de control?
Indique la norma y la edición, la clase de fuga, el tipo de válvula y asiento, el medio, el diferencial de cierre máximo, la dirección del flujo, la temperatura, la acción de falla del actuador, el medio de prueba, los requisitos de testigo y la documentación.
