Alcance y aplicación del estándar internacional de pruebas de presión en válvulas ISO 5208- Por Ing. Jose Luis Trejo Rosales
Este trabajo presenta el análisis breve y puntual del estándar internacional ISO 5208 para pruebas de presión en válvulas. Para ello, revisa particularmente el término de “tasa de fuga permisible” y demuestra su naturaleza empírica. También analiza el perfeccionamiento que aporta la especificación de válvulas API 6D a los valores de “tasa de fuga permisible” de ISO 5208. Por último, destaca la importancia que conlleva la ponderación integral del ciclo de vida de las válvulas para lograr su mejor desempeño, más allá de la etapa de pruebas.
Con el avance de la tecnología de válvulas, los procedimientos y criterios de prueba de presión se han transformado siguiendo el ritmo de cambio de las pruebas estandarizadas; las cuales se han vuelto más sofisticadas, aunque imprecisas, para medir la capacidad de sello de las válvulas.
Para la industria del gas y el petróleo, el principal estándar de válvulas es el ISO 5208: Industrial Valves – Pressure Testing of Metallic Valves. El propósito de esta norma es establecer procedimientos y criterios de aceptación en la verificación de la calidad de las válvulas en términos de su capacidad de sello en condiciones de prueba estándar.
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La principal diferencia entre la norma internacional ISO 5208, y otros documentos normativos vigentes en la industria petrolera para pruebas de presión en válvulas; radica en el hecho de que este documento ISO introduce el término “tasa de fuga permisible”. Dicho concepto es aplicado durante el periodo de pruebas; y como tal constituye una etapa importante dentro del clico de vida de las válvulas
Etapas del ciclo de vida de válvulas: diseño, fabricación, pruebas, instalación y operación
Al analizar el estándar ISO 5208, es relevante advertir los niveles o tasas de “fuga” que establece la norma, los cuales van desde un nivel de “fuga fina”; pasando por varios niveles de “fuga burda”, denominados “tasas de fuga permisible (allowable test leakage rates)”. En este punto, nótese que el documento normaun nivel de “fuga estandarizada”. Para pronta referencia de esto, véase la tabla 4 de ISO 5208:2015 o el Anexo A del presente trabajo.
También se advierte de la revisión de las “tasas de fuga permisible” de ISO 5208, que los niveles de “fuga estandarizada” no están respaldados por algún anexo informativo o normativo; que incluya como mínimo una correlación de datos acerca de los materiales de las partes controladoras de presión, que están intrínsecamente involucradas en la capacidad de sello de válvulas. Los valores de “fuga permisible” que establece ISO son empíricos, como puede validarse de la lectura de ISO 5208:2015.
El termino de “tasa de fuga permisible” es sumamente crítico. En especial cuando se pondera que válvulas objeto de las pruebas son nuevas, tienen toda la resistencia de sus materiales; están mitigadas, y no están expuestas a las condiciones de servicio. Sin embargo, manifiestan “fuga permisible”.
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Por lo tanto, es clave que los usuarios de ISO 5208 identifiquen que sin importar la redundancia de las pruebas estandarizadas a que hayan sido sometidas las válvulas (FAT – Factory Acceptance Test, OSAT – On Site Acceptance Test; entre otras pruebas exigidas por el cliente), las válvulas bajo prueba no están exentas de “fuga permisible”, aún desde la etapa de pruebas. Sin embargo, esto se considera aceptable para propósitos de calidad de las válvulas.
Para los usuarios de válvulas en la industria del gas y del petróleo; las “tasas de fuga permisible” de la norma ISO 5208, se adaptan y ajustan a los requisitos particulares de los estándares o especificaciones de producto. El ejemplo puntual de esto, es la especificación API 6D, para válvulas en ductos y sistemas de tuberías; la cual complementa y perfecciona lo establecido por ISO 5208 en cuanto a las “tasas de fuga permisble” acotándola convenientemente en términos de la tecnología de sellos en válvulas.
En efecto, la Especificación de válvulas API 6D circunscribe competentemente; lo que en la práctica puede esperarse de la capacidad de sello de válvulas para aplicaciones petroleras. Además, lo hace en función de las tecnologías de sello.
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De acuerdo con API 6D, las pruebas y criterios de aceptación de ISO 5208 se especifican exclusivamente para dos tipos de asientos en válvulas: “asientos suaves (soft-seated)” y “asientos metálicos (metal seated)”. Nótese que, en este punto, la terminología estandarizada de sellos de asiento es puntual, y exclusivamente se refiere a los “asientos suaves” y “asientos metálicos. De tal forma, no deja lugar para términos mixtos tales como los asientos “Primarios metálicos-secundarios suaves (PMSS)”, entre otros diseños de asientos existentes en el mercado.
Siendo precisos, al emplear las tecnologías de asientos en válvulas, el término “asientos suaves” se refiere a los asientos con insertos poliméricos (PTFE, PEEK, entre otros). Como consecuencia, es apropiado referirnos a ellos como asientos con sellos poliméricos, ya que es gracias las propiedades resilentes de los materiales del inserto que se puede alcanzar la máxima capacidad de sellado. La cual, de acuerdo con la lógica de API 6D, le corresponde una “tasa de fuga permisible A de ISO 5208”. Es decir, una “tasa de fuga no visible” durante la duración de la prueba.
Por otro lado, el término “asientos metálicos”, esta inherentemente relacionado al uso de asientos metálicos sin insertos poliméricos. Es decir, sellos metálicos a los cuales, siguiendo la filosofía de API 6D, les corresponde una “tasa de fuga permisible D de ISO 5208”, que está asociada a un nivel de “fuga” o pase interno desde la etapa de prueba.
Los niveles de “fuga permisibles” asociados a las tecnologías de “asientos suaves” y “asientos metálicos”, respectivamente, están documentados en el Anexo B del presente trabajo. Ahí, se muestra la “tasa máxima de fuga ermisible”, para prueba hidrostática y prueba neumática.
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En este punto del análisis, es fundamental percatarse que los niveles de “fuga permisible”, al ser acotados y mejorados por API 6D (Tasa A para sellos suaves y Tasa D para sellos metálicos), proporcionan a los usuarios de válvulas, un criterio de prueba seguro en términos de confiablidad. Lo anterior, debido a que en cada nueva edición de ISO 5208 se relajan las “tasas de fuga permisibles”, accediendo a niveles de fuga permisible más burdos que las versiones previas de dicho documento.
Por último, para lograr el mejor desempeño de las válvulas, es indispensable analizar de forma integral cada una de las etapas de su ciclo de vida. Ello implica una ponderación más amplia, que no esté limitada exclusivamente a cifrar la selección de las válvulas sólo en la etapa de pruebas.
Como hemos visto anteriormente, por más que los usuarios dupliquen, tripliquen o incluso cuadripliquen la cantidad de pruebas y la documentación asociada (con el impacto asociado en costos y tiempos de entrega que la “sobre-especificación” representa), las válvulas presentarán “fuga permisible”, aunque sea “visible” o “no visible”.
La correcta selección de válvulas consiste en un proceso que debe ponderar el ciclo de vida de las mismas (ingeniería, fabricación, pruebas, operación, entre otros factores clave). Dicho proceso pasa necesariamente por el análisis de la compatibilidad de materiales en escenarios operacionales reales.
Los anteriores, constituyen aspectos críticos que están más allá del alcance de la normatividad. Esta actividad estratégica compete principalmente a las entidades profesionales de ingeniería, que no se limitan a transcribir textos de los estándares técnicos para justiciar la selección y especificación de válvulas.
Conclusión
Desde un punto de vista tecnológico, si bien se reconoce que el test de presión en válvulas de ISO 5208 constituye la prueba no destructiva más exigente que deben pasar las válvulas para asegurar la calidad de la manufactura, se subestima el hecho de que existe una limitación sistémica implícita en las “tasas de fugas permisible” del estándar internacional. Dicha limitante puede corregirse y mejorar sustancialmente mediante la valoración del ciclo integral de vida de las válvulas. Esta mejora impacta positivamente en la confiabilidad de las válvulas, por encima de la etapa de pruebas.
