Las fugas en las válvulas suelen producirse en tres posiciones críticas: empaques de prensaestopas, conexiones de bridas y cuerpos de válvulas. Las fugas no tratadas durante períodos prolongados provocan una erosión severa en los vástagos de las válvulas y en las superficies de sellado de las bridas, lo que finalmente conduce al desecho definitivo de la válvula. Además, la pérdida de medio de proceso incrementa el consumo energético de la planta, los costos operativos y reduce la eficiencia económica general.
Las fugas se vuelven extremadamente peligrosas cuando el medio transportado es tóxico, inflamable, explosivo o corrosivo. Las fugas externas no controladas pueden provocar intoxicaciones, incendios y explosiones, acelerar la corrosión de los equipos, reducir su vida útil y causar contaminación ambiental. Además, las fugas en las válvulas aumentan la frecuencia de paradas no planificadas y representan amenazas graves para la seguridad operacional industrial.
Este artículo analiza sistemáticamente las causas comunes de las fugas externas en válvulas, explica los principios, ventajas y métodos prácticos de sellado de fugas bajo presión (sellado en servicio), y proporciona directrices profesionales de mantenimiento para válvulas de centrales eléctricas, como referencia industrial.
2. Formas y causas fundamentales de las fugas externas en válvulas
2.1 Fuga del empaque del prensaestopas
Durante la operación diaria, se producen continuamente movimientos relativos, incluidos los desplazamientos rotacional y axial, entre el vástago de la válvula y el empaque. Con el accionamiento frecuente de la válvula, combinado con fluctuaciones de temperatura, presión y propiedades variables del medio, la zona del empaque es la parte de la válvula más propensa a fugas.
Las causas principales incluyen la disminución gradual de la presión de contacto del empaque, el envejecimiento del material y la degradación de su elasticidad. El medio presurizado se filtra hacia el exterior a través de las brechas existentes entre el empaque y el vástago. La acción erosiva prolongada arrastra parcialmente el empaque y genera surcos o rayaduras en el vástago de la válvula, lo que agrava aún más la gravedad de las fugas.
2.2 Fugas en la conexión de bridas
El sellado de bridas depende de la fuerza de pretensado de los pernos de unión para comprimir las juntas y generar una presión específica de sellado suficiente que evite la salida del medio. Varios factores contribuyen a las fugas en las bridas:
• Fuerza de compresión insuficiente sobre las juntas de sellado y rugosidad superficial de la brida no conforme;
• Deformación de la junta, vibración mecánica, envejecimiento, pérdida de elasticidad y fisuración superficial;
• Deformación y alargamiento del perno bajo presión operativa prolongada;
• Errores humanos durante la operación: colocación incorrecta de la junta, fuerza de apriete desigual de los pernos y desalineación de los ejes centrales de las bridas, lo que provoca una compresión falsa.
2.3 Fugas en el cuerpo de la válvula
Las fugas en el cuerpo de la válvula se deben principalmente a defectos inherentes de fabricación, como poros de arena, poros de aire y grietas de fundición generadas durante los procesos de fundición o forja. Además, la erosión progresiva causada por el medio circulante a largo plazo y la cavitación daña gradualmente el cuerpo metálico, formando pasajes permanentes de fuga.
3. Principios de funcionamiento y ventajas fundamentales del sellado de fugas en servicio
3.1 Principio de funcionamiento
El sellado de fugas en servicio es una tecnología de mantenimiento sin interrupción basada en el mecanismo de sellado sólido bajo condiciones dinámicas de medio líquido. Se instalan dispositivos especializados en los puntos de fuga para formar una cavidad sellada y cerrada. Herramientas de inyección a alta presión inyectan un sellante personalizado en la cavidad hasta que la presión de extrusión interna equilibra la presión del medio. Así se establece una nueva estructura de sellado estable que bloquea de forma permanente las grietas de fuga y los canales de salida del medio.
3.2 Ventajas técnicas fundamentales
En comparación con el mantenimiento tradicional fuera de servicio, el sellado de fugas en servicio ofrece ventajas industriales insustituibles, especialmente adecuado para sistemas de producción continua, como centrales eléctricas:
1. Sin necesidad de parada: No es necesario detener la operación de la unidad ni aislar las tuberías de producción;
2. Sin necesidad de alivio de presión: Se mantiene la presión de operación original de todo el sistema sin reducción de presión;
3. Ahorro de costes: Reduce considerablemente el consumo energético y los costes laborales asociados al mantenimiento manual;
4. Reducir las pérdidas de potencia: Evitar pérdidas masivas de potencia causadas por el aislamiento y la parada del equipo;
5. Minimizar las pérdidas económicas: Eliminar las pérdidas económicas provocadas por paradas no planificadas de la producción.
4. Métodos prácticos de sellado en servicio para puntos comunes de fuga en válvulas
Para fugas convencionales bajo condiciones de mantenimiento accesibles, las soluciones habituales incluyen el reemplazo de la válvula, la renovación del empaque, el reemplazo de la junta y la reparación mediante soldadura. Sin embargo, para válvulas en operación continua con tuberías que transportan medios no aislables, son indispensables tecnologías profesionales de sellado en servicio para garantizar una operación estable de la unidad. Este capítulo resume métodos consolidados de ejecución in situ, combinados con casos de aplicación en centrales eléctricas.
4.1 Soluciones para fugas en el prensaestopas
El sellado en servicio basado en inyectables es la tecnología más segura y fiable para la fuga en la cámara de empaque. Con accesorios especializados y equipos hidráulicos de inyección, el sellador se inyecta en la cavidad sellada para llenar rápidamente los defectos. Cuando la presión de inyección supera la presión del medio, la fuga se bloquea de forma forzosa. El sellador pasa de un estado plástico a un estado elástico sólido en poco tiempo, formando una estructura de sellado elástica duradera sin afectar la función original de conmutación de la válvula.
Los selladores industriales se clasifican en dos categorías: selladores curables por calor (sólidos a temperatura ambiente, curados bajo temperaturas elevadas específicas) y selladores no curables por calor (aplicables en escenarios de sellado dinámico a baja, temperatura normal y alta temperatura).
4.1.1 Método de inyección por perforación directa (espesor de pared ≥ 8 mm)
Para empaquetaduras con un espesor de pared superior a 8 mm, taladre orificios de inyección reservados directamente en la pared exterior de la empaquetadura. Los pasos detallados de la operación son los siguientes: conserve un espesor de pared de 1-3 mm tras el taladrado preliminar con una broca de 8,7 mm o 10,5 mm; roscene roscas M10 o M12 e instale una válvula-tapón especializada; perfore la pared restante con una broca de 3 mm de longitud e instale una pantalla para evitar que el medio tóxico, a alta temperatura y alta presión, salpique y cause lesiones personales. Tras el taladrado, cierre la válvula-tapón y conecte una pistola de inyección de alta presión para rellenar con sellador.
Caso de aplicación: En junio de 2003, esta tecnología resolvió con éxito la fuga de la empaquetadura autorresellante de la válvula principal de vapor eléctrica de la Unidad 3 de la Central Eléctrica de la Planta de Acero y Hierro de Panzhihua, evitando una parada innecesaria.
4.1.2 Método de sellado con accesorio auxiliar (empaquetaduras de pared delgada)
Para los prensaestopas de pared delgada que no permiten perforación directa, se adoptan accesorios auxiliares personalizados como conectores externos para pistolas de inyección de alta presión. Pulir la pared exterior para garantizar un ajuste hermético; colocar láminas de caucho-asbesto en las juntas de carcasas de forma compleja para eliminar holguras. Tras la instalación, inyectar el sellador siguiendo el procedimiento estándar. No manipular arbitrariamente la válvula hasta que el sellador haya curado completamente.
Caso de aplicación: En noviembre de 2002, se utilizaron accesorios auxiliares para reparar la fuga en la brida de la válvula de equilibrado de la válvula de entrada del calentador de alta presión en la Central Eléctrica de la Planta de Acero y Hierro de Panzhihua, lográndose con éxito un sellado definitivo en una sola operación.
4.2 Tecnología de sellado en servicio para fugas en bridas
4.2.1 Método de rodeo con hilo de cobre
Condiciones de aplicación: pequeñas brechas uniformes en las bridas y presión media-baja. Instale al menos dos puntos de inyección en los pernos desmontados sin aflojar simultáneamente todas las tuercas (para evitar el desalojamiento de la junta). Incruste un alambre de cobre cuyo diámetro coincida con el tamaño de la brecha en el espacio entre las bridas, formando así una cavidad cerrada y estanca. Inyecte el sellador desde la posición opuesta al punto de fuga y desplácese gradualmente hacia la fuente de la fuga.
Caso de aplicación: En junio de 2003, este método reparó la fuga en la brida vertical de la tubería de comunicación de baja presión del Grupo 1 de la Central Eléctrica de la Planta de Acero y Hierro de Panzhihua, evitando una parada no planificada.
4.2.2 Método de envoltura con banda de acero
Condiciones de aplicación: brecha entre bridas ≤ 8 mm y presión media ≤ 2,5 MPa. Utilice bandas de acero de 1,5–3,0 mm de espesor y 20–30 mm de ancho, fijadas mediante soldadura o remachado. Añada juntas de transición en las uniones para formar una cavidad estanca integral. Este método requiere una alta coaxialidad de las bridas y tiene bajas exigencias respecto a la uniformidad de la brecha.
4.2.3 Método de brida convexa con dispositivo de sujeción
Condiciones de aplicación: Separación entre bridas de 8 mm o presión media de 2,5 MPa. Personalice fijaciones integrales de brida resistentes a la presión con alta precisión y válvulas de obturación preinstaladas. El operario debe situarse en posición de barlovento; mantenga la separación entre las fijaciones por debajo de 0,5 mm tras el apriete de los pernos. Inyecte el sellador desde el punto más alejado hacia el punto de fuga hasta que cese la fuga. Este método versátil también es aplicable para la reparación de fugas en tuberías y se utiliza ampliamente en el mantenimiento rutinario de centrales eléctricas.
Escenarios típicos de aplicación: Fugas en bridas de válvulas de drenaje de calentamiento de bombas de alimentación y válvulas de aislamiento de desaireadores de vapor auxiliar en las Unidades 1, 2 y 3 de la Central Eléctrica de Panzhihua Iron and Steel.
4.3 Métodos de reparación de fugas en el cuerpo de la válvula
La tecnología de tratamiento de fugas en el cuerpo de la válvula es universalmente aplicable a tuberías industriales. Se emplean dos procesos consolidados y mayoritarios, adaptados a distintas condiciones de trabajo:
4.3.1 Método de sellado por adhesión
Para fugas de bajo presión y pequeña escala en orificios de arena: pulir el área de fuga hasta lograr un brillo metálico, insertar pasadores cónicos en los puntos de fuga para reducir el flujo de salida y aplicar un adhesivo de alta resistencia alrededor de los pasadores para formar una capa de sellado sólida.
Para fugas de alta presión y gran caudal: fijar una herramienta externa de apriete para comprimir los puntos de fuga mediante remaches. Rellenar las holguras con juntas de metal blando y, tras eliminar óxido y grasa, recubrir la superficie con adhesivo y reforzarla con tela de fibra de vidrio para mejorar la resistencia a la presión.
4.3.2 Método de reparación por soldadura
• Fugas microscópicas de baja presión: soldar una tuerca de mayor tamaño que el orificio de fuga sobre el cuerpo de la válvula y sellarla con tornillos y juntas de goma;
• Fugas graves de alta presión: aplicar soldadura con drenaje. Soldar una válvula de aislamiento sobre una placa de acero perforada, ajustar la placa de acero al punto de fuga para drenar, sellar la placa mediante soldadura y, finalmente, cerrar la válvula de aislamiento;
• Microfugas de alta temperatura y alta presión: primero se soldan las grietas periféricas de la soldadura, luego se conecta una tubería de derivación personalizada con una válvula compatible para cubrir el punto de fuga, y se interrumpe el flujo del medio cerrando la válvula de derivación.
4.4 Método universal de sellado por envoltura
Como solución integral para puntos de fuga complejos, el método de envoltura fabrica cajas metálicas personalizadas que envuelven la zona de fuga y se sueldan firmemente al cuerpo de la válvula. Para operaciones de soldadura difíciles, se reservan orificios de escape y se completa el sellado mediante el proceso de soldadura con drenaje. Este método destaca por su alta estabilidad y excelente adaptabilidad in situ.
Casos de aplicación: aplicado con éxito en el sistema de drenaje de la tubería de vapor principal y en las tuberías de drenaje de los calentadores de alta presión de las unidades 1, 2 y 3 de la Central Eléctrica de la Planta de Acero y Hierro de Panzhihua. Se considera el proceso de mantenimiento más ampliamente utilizado y eficaz para las revisiones diarias de tuberías y válvulas.
5. Conclusión y recomendaciones para la industria
El sellado en servicio ofrece notables beneficios económicos para las plantas de energía térmica. Un solo ciclo de arranque-parada de una unidad de 100 MW ocasiona pérdidas económicas directas superiores a 300 000 RMB. La aplicación razonable de la tecnología de sellado en caliente reduce eficazmente el tiempo de inactividad no planificado y los costos operativos. Con base en la experiencia práctica en obras in situ, se resumen cuatro conclusiones clave para los usuarios industriales:
1. Mantenimiento temporal de emergencia: El sellado en servicio constituye una medida de intervención de emergencia con efectividad limitada en el tiempo. No obstante, cuando las condiciones de producción lo permitan, sigue siendo indispensable realizar una revisión completa con parada total para eliminar fundamentalmente los peligros ocultos.
2. Control estricto de la seguridad: Las operaciones de sellado se caracterizan por condiciones laborales severas, alta intensidad física y riesgos inciertos. Es obligatorio llevar a cabo una evaluación integral de riesgos previa a la operación y adoptar medidas completas de protección de seguridad.
3. Altos requisitos profesionales: Esta tecnología exige conocimientos mecánicos sólidos, adaptabilidad in situ y operación experta de herramientas profesionales de sellado. Actualmente, la mayor parte de la construcción in situ es realizada por equipos de ingeniería especializados.
4. Mejora tecnológica continua: Debido a limitaciones de materiales y estructurales, el sellado en servicio no puede resolver todos los problemas de fugas. La tecnología sigue en una fase de optimización iterativa para ampliar su rango de condiciones de trabajo aplicables.
6. Sobre nosotros – Shanghai Xiazhao Valve
Shanghai Xiazhao Valve Co., Ltd. es un fabricante y proveedor de servicios profesional de válvulas industriales, especializado en válvulas de alto rendimiento para las industrias eléctrica, química, petrolera y de tuberías. Ofrecemos soluciones integrales que incluyen personalización de válvulas, detección de fugas in situ y mantenimiento de sellado en servicio.
Cumpliendo estrictos estándares internacionales de fabricación, nuestros productos ofrecen alta resistencia a la presión, resistencia a la corrosión y un rendimiento estable de sellado. Ofrecemos válvulas personalizadas para condiciones de trabajo extremas y brindamos servicios técnicos globales posventa. Para la selección de válvulas, consultoría técnica y cooperación en mantenimiento in situ, no dude en contactar a Shanghai Xiazhao Valve.
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