Diccionario sobre válvulas a presión. Aclaramos de una vez la diferencia entre clase, rating y PN

Cuando se habla de válvula de alta presión, existen una serie de términos técnicos que pueden generar confusión y errores a la hora de elegir la válvula de presión correcta para la aplicación en cuestión.

Pero tranqui, que yo te lo explico en un momento.

Por eso, hemos decidido poner fin a las confusiones con esta guía tipo diccionario.

¡Atento y, let’s go!

PSI

El acrónimo PSI se refiere a libras por pulgada cuadrada (Pound per Square Inch), lo que representa la unidad de medida de presión más utilizada en los países de habla inglesa.

Los mas utilizados son 3000 PSI son 206 bar y 6000 PSI son 413 bars.

PSIG

El acrónimo PSIG se refiere a libras por pulgada cuadrada de manómetro (Pound per Square Inch Gauge). Representa una medida de presión relativa a la presión atmosférica según la lectura del manómetro. La unidad de presión utilizada es PSI.

Cuando medimos la presión del neumático del coche o de la bici, el manómetro esta leyendo la diferencia de presión entre el aire dentro del neumático y el aire fuera del neumático. Eso se llama presión de medición y es en realidad PSIG. La “G” es como un recordatorio de que estamos hablando de esta diferencia  de presión.

La presión absoluta del aire al nivel del mar es de aproximadamente 14.7 psi. Supongamos que la presión de aire en el neumático del coche es de 30 psig. Entonces la presión absoluta en el interior es de 30 + 14.7 = 44.7 psi. A veces, escribimos eso como 44.7 psia (libras por pulgada cuadrada, absoluta) para recordarnos que estamos hablando de una presión absoluta. En cualquier caso, podríamos usar psi. Simplemente ayuda a evitar confusiones usar el psig o psia según corresponda para tener claro de qué estamos hablando.

BAR

En mi opinión es la unidad mas famosa en Europa y España. Aunque en el sistema internacional (SI) la unidad de presión es el pascal (newton /metro cuadrado). En el mundo industrial también es de las mas utilizadas, 1 bar equivale a 100.000 Pascales o 100 Kilopascales que es lo mismo.

Equivalencia BAR y PSI

La equivalencia entre el bar y la psi corresponde a 1 bar = 14.5 psi

Hasta ahora hemos estado hablando de unidades de presión, pero vamos a complicar un poco más el tema. La presión que puede soportar una válvula, tubería o equipo a presión depende de otros factores como el material de construcción y la temperatura de trabajo.

Es por esto que en el mundo industrial hemos creado unos estándares y nomenclaturas para referimos a las presiones de los equipos.

RATING, ANSI CLASS o Presión Nominal (PN)

Parece muy complicado, pero no lo es. Es una cuestión de entenderlo en un minuto.

El rating se refiere a la presión total que el cuerpo y el vástago pueden soportar sin presentar fuga. Los requisitos de presión estática del cuerpo y la clasificación de presión se expresarán de varias maneras dependiendo del fabricante, estándar y tipo de válvula.

El ANSI class es usado principalmente para válvulas bridadas. Se define como la cantidad máxima de presión que la brida o la válvula pueden soportar a temperaturas crecientes. Hay siete clases de presión primaria, las cuales son 125, 150, 250, 300, 400, 600, 900, 1500 y 2500.

Coloquialmente muchísimos clientes utilizan indistintamente LBS, LB, CL o #. A mi entender son sinónimos. También lo puedes ver en blog de ANSI que te dejo AQUÍ. La antigua nomenclatura de 1973 utilizaba LBS y era, por ejemplo, 150LBS o 150lb y a medida que el estándar iba evolucionando el nombre correcto es CL.

Eo, pero cuidaoooo que aquí es donde nos equivocamos todos:

Debemos dejar claro si estamos hablando de libras y por lo tanto PSI (unidad de presión) o de Clase ANSI. No es lo mismo presión de trabajo 150 PSI (10 bar) que presión de trabajo CL 150 (20 bar).

Por ejemplo, las válvulas de aguja Redfluid Serie 3000 no son CL3000 sino que son 3000 PSI (250 bar) que equivaldrían a CL 1500.

Luego tenemos la Presión Nominal (PN), un tipo de clasificación que sí utiliza el valor de la presión de operación para identificar a la válvula, incluyendo la válvula alta presión. Esta se usa principalmente en el sistema estándar europeo, incluyendo DIN, EN, BS, ISO, entre otros. Es por esto que la presión de la válvula viene indicada en bares. Así, una válvula PN250 trabaja a 250 bares de presión, lo que equivale a 3.625 psi y que claramente no se corresponde con una ANSI class 250.

Para aclarar un poco más y como conclusión; una Clase o Rating (ya sea ASME o EN) es un código alfanumérico, que por tanto es adimensional y no refiere a una presión concreta sino a un conjunto de presiones y temperaturas dependientes del grupo de material y según los valores del espesor de pared de las carcasas (cuerpo/bonete o tapa).

La presión final es un valor dependiente de la temperatura, (ya sea EN12516 o su homóloga a ASME B16.34). A parte debemos considerar las curvas de Presión-Temperatura de los fabricantes porque tanto Clase como PN hacen referencia a la carcasa (al recipiente que contiene presión), nunca a los internos, que son dimensionados de acuerdo a reglas de distintos códigos (en el caso de válvula americana tipo API, de acuerdo a ASME BPVC Sección VIII, normalmente) y también de acuerdo con la experiencia del fabricante, es por ello, que pueden presentarse limitaciones de presión/temperatura (caso muy claro es el de las válvulas de bola de asiento blando) respecto a una Clase o un PN, y la curva P-T es esencial ya que a medida que aumenta la temperatura disminuye la presión de trabajo.

Equivalencias entre PN y ANSI CLASS

La presión nominal (PN) o la clase (CL) de clasificación ASME se utilizan para la especificación de la presión de una válvula. El estándar API 6D es el que nos indica la equivalencia entre PN y Clase.

Va, vamos a mirarnos algunos datos.

Tabla de equivalencias entre PN (Presión nominal) y Clase (ASME):

PN Según en EN 1092-1 o ISO-7268	Clase según ASME B16.34.
PN 20	CL 150
PN 50	CL 300
PN 64	CL 400
PN 100	CL 600
PN 150	CL 900
PN 250	CL 1500
PN 420	CL 2500

Fuera del estándar API 6D pero comercialmente utilizadas tenemos las siguientes clases:

PN 140	CL 800
PN 690	CL 4000
PN 750	CL 4500

¿En qué estándar aparecen las válvulas clase 800? La clase 800 aparece en API 602 y equivale a unos 132,4 bar o 1920 psi de presión. La definen como una clase intermedia entre 600 y 900 y normalmente se redondea a PN140 o 2000 PSI.

La clase 4000 creo que no esta en ningún estándar, pero si se utiliza por algunos fabricantes y catálogos comerciales. La clase 4500 nos aparece en el ASME B16.34 pero no en el estándar de Bridas ya que se supone que a estas presiones nadie va a utilizar una válvula bridada.

Importante no dejaré de repetirlo … No debe confundirse el número del rating con el valor de la presión de operación para la válvula o la brida de conexión. Estas clases ANSI tienen gráficos de presión de temperatura que se correlacionan con las clasificaciones de brida y/o válvula para así conocer cual es la presión de operación a la temperatura de operación correspondiente.

Por ejemplo, una válvula de clase 1500 de acero inoxidable 316, a una temperatura de 25ºC puede soportar una presión de 248 bar, mientras que a 250ºC, solo puede soportar 166 bar.  Pero luego en Acero Carbono A105, a 25ºC puede trabajar hasta 255 bar y a 250ºC solamente 209 bar. Es por eso que debemos entrar a tablas de cada estándar y filtrar por temperatura, presión y material para poder determinar en qué clase estamos.

Seguimos con mas nomenclaturas, ánimos que si ya has llegado hasta aquí ya casi lo tenemos.

WOG

WOG (Water, Oil, Gas) o Agua, Aceite, Gas es una clasificación de presión para válvulas a temperatura ambiente. El aceite se refiere a un líquido de flujo libre que contiene una viscosidad más alta que el agua y características lubricantes. El gas se refiere a un líquido vaporizado, como el vapor, y no cubre los gases combustibles.

CWP y WOG son lo mismo. A veces se dice también CWP (Cold Working Pressure) y viene a ser lo mismo. El propio estándar MSS-SP-25 nos indica que WO (Water, Oil pressure), WOG, GLP (Gas Liquid pressure), WWP (Working Water Pressure), W (Water pressure) son sinonimos y equivalentes a CWP. El propio estándar MSS SP-110 lo define como: CWP (Presión de trabajo en frío) es la clasificación de presión máxima permitida en condiciones normales de temperatura «ambiente», que generalmente son entendido como -20 °F a 100 °F (-29 °C a 38 °C) y a través de los ejemplos del propio estándar se evidencia que las unidades son PSI.

Estos se expresarán en PSI. Sisi tan fácil como esto cambia WOG por PSI y ya lo tienes. Por ejemplo: 600 WOG igual a 600 psi a temperatura ambiente. Es muy fácil, pero de nuevo por favor no me lo confundas con clase. Vamos a por nota: 2000 WOG = 2000 PSI = CL 800 = PN 140.

MAWP (Maximum Allowed Working Pressure)

Este término se traduce como máxima presión de trabajo permitida, y se define como la mayor cantidad de presión que la válvula está clasificada para operar o puede operar a cierta temperatura. Viene de la nomenclatura de ASME de depósitos a presión (ASME Pressure vessel Code) y se refiere a la presión máxima de trabajo. ¡Importante! NO se refiere a la presión de rotura (BP= brust pressure). MAWP debe ser igual o superior a la presión de diseño. Siempre se indicaran las unidades de presión, por ejemplo MAWP 1500 PSI.

Y finalmente una consideración sobre presión de operación (operating pressure), presión de diseño (design pressure) y Presión máxima de operación permitida (MAWP).

Presión de operación: Presión a la que se prevé que normalmente funcionará el equipo.

Presión de diseño: Presión de operación + Exceso de presión que prevemos que puede tener el equipo durante su operativa.

MAWP: Máxima presión de trabajo que nos indica el fabricante a la que puede funcionar el equipo.

Presión de prueba: Presión a la que el fabricante prueba el equipo o válvula sin fugas o con el coeficiente de fuga pactado. Normalmente no se hacen pruebas hasta la rotura. Normalmente la prueba es durante un tiempo corto.

Presión de rotura (BP= Brust Pressure): Presión a la que el equipo queda dañado de forma irreversible.

Selección final: Una vez que la válvula y todos sus elementos han sido considerados en términos de presión y temperatura, debes redondear a la siguiente presión comercial disponible o “rating” de que la válvula en cuanto a material, presión y temperatura. Por lo tanto, la presión y temperatura de funcionamiento «normal» real estarán dentro de manera segura dentro del rating o clase de la propia válvula:

Peroooo no nos engañemos… todo esto es algo denso, rollo muy ingenieril.
Cómo soy el típico que estudia de resúmenes en vez de leer todo el libro, pensé en hacer una chuletilla sobre todos estos temas para mis compañeros del blog.

Te dejo la chuleta de todo el tema de presiones, así la tienes a mano cuando la necesitas, solo tienes que introducir tu correo aqui:

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